1.2.1微生物的培养技术及应用课件-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

该高中生物学课件聚焦微生物培养技术及应用，涵盖培养基配制、无菌技术、纯培养等核心知识点。以自制酸奶杂菌问题导入，串联微生物类群、培养条件到具体操作的知识脉络，通过任务驱动、表格对比、问题链及视频辅助构建学习支架。 其特色在于生活情境导入培养健康意识与社会责任，“酵母菌纯培养”完整实验（配制培养基至结果分析）强化探究实践能力，思维训练评估“水果酵素”论点及表格对比培养科学思维，操作规范细节（如灭菌注意事项）养成严谨态度。助力学生提升实践与思维能力，为教师提供系统教学资源。

第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶，由于制作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶，自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事件屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。那么，怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ 从社会中来 酸奶 应该先对制作用具和原料进行灭菌处理，再接种纯的菌种，并控制发酵条件，避免杂菌进入 这需要应用无菌技术和微生物的培养技术 任务一：阅读教材P9-10，分析培养微生物的培养基种类和营养构成。 微生物的基本培养技术 1.培养基的用途有哪些？ 2.培养基的必备营养成分有哪些？ 3.培养基的种类有哪些？ 4.配制培养基时，如何满足不同微生物的特殊需求？举例说明。 微生物的基本培养技术 无细胞结构 原核细胞 真核细胞 真菌：酵母菌、毛霉等； 原生生物：草履虫、变形虫等 细菌:蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等；放线菌:链霉菌等 微生物的类群 病毒：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌体等DNA病毒 乳酸菌 毛霉 1. 微生物： 微生物是难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌、病毒及一些原生生物等。 本章中提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 草履虫 微生物的基本培养技术 2.实验室培养微生物的条件 为微生物提供合适的营养和环境条件——培养基的配制 确保其它微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来——无菌技术 将需要的微生物分离出来——微生物的纯培养 一、培养基的配制 1.培养基的概念: 人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。 2.培养基的用途: 培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 3.培养基的类型: ① 分类依据：物理性质 液体培养基 +琼脂 固体培养基 微生物在琼脂固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落。 微生物的分离、鉴定、活菌计数，保藏菌种 扩大培养、工业生产 3.培养基的类型: ② 分类依据：用途 选择培养基 选择培养基上部分菌种才能生长 普通培养基上所有菌种都能生长 混合样品 作用：选择、分离 鉴别培养基 目的菌 目的菌周围出现特殊现象 非目的菌 非目的菌周围无明显现象 在培养基中加入特定的试剂或化学药品，这些试剂或化学药品在培养后会发生特定的变化，通过这些变化，可以区分不同类型的微生物。 ③按化学组成：天然培养基、合成培养基。 加入能与目的菌的代谢产物发生显色反应的指示剂 一、培养基的配制 允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基 在培养基中加入抗生素，可用于选择培养真菌；不加碳源的培养基可用于选择培养自养生物 划分 培养基种类 特点 用途 物理 性质 化学 成分 目的用途 不加凝固剂 加凝固剂，如琼脂 工业生产 观察微生物的运动、分类鉴定 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种 含化学成分不明确的天然物质 工业生产 培养基成分明确 分类、鉴定 在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长 培养、分离出特定微生物 在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物 鉴别不同种类微生物 选择培养基 液体培养基 半固体培养基 固体培养基 天然培养基 合成培养基 鉴别培养基 培养基的类型比较 4. 培养基的基本成分 碳源、氮源、无机盐、水 碳源 无机碳源：CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源：糖类、脂质、牛肉膏等 自养微生物 异养微生物 功能：①构成细胞的物质和一些代谢产物②有机碳既是碳源又是能源。 氮源 无机氮源：NH4＋、NO3-、NH3、 N2等 有机氮源：蛋白胨、尿素、氨基酸等 功能：主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等。 含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源。 无机盐 功能：提供无机营养 调节PH 维持渗透压 水 功能：良好的溶剂 维持生物大分子结构的稳定 给微生物提供C元素的物质 给微生物提供N元素的物质 除上述营养物质外，培养基是否还需要其他物质呢？ 一、培养基的配制 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源、氮源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10g 碳源、氮源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000mL 水 表1-1 1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成 注：牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和蛋白质等营养物质。主要提供碳源的是牛肉膏，主要提供氮源的是蛋白胨。 基本成分： 碳源、氮源、水、无机盐 还需满足微生物对 pH、特殊营养物质、O2 的需求。 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 特殊营养物质： 维生素、氨基酸、生长因子等 培养基中添加维生素 培养基pH调至酸性 提供无氧的条件 培养基pH调至中性或弱碱性 4. 培养基的基本成分 培养基的配制原则 目的要明确；营养要协调；pH要 适宜。 一、培养基的配制 几种典型微生物的营养及能量来源 微生物类型 碳源 氮源 能源 大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 有机物 硝化细菌 CO2 NH3 根瘤菌 有机物 固氮蓝细菌 N2 糖类等有机物 CO2 蛋白质等 N2 NH3 光能 3.碳源都可以提供能量？ 自养微生物无需有机碳源。 自生固氮菌无需有机氮源。 CO2是自养微生物的碳源，但不提供能量。 硝化细菌：NH3----HNO2-----HNO3 （释放化学能）。 1.同一种物质能否既做作碳源又做氮源？ 含C、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能量。 2.任何培养基都必须含有有机碳源、有机氮源吗？ 4.无机氮源能提供能量吗？ 思考： 微生物接种操作时为什么要“全副武装”和在专门的设备内进行？ 5、步骤： 称量、溶化、调PH、分装、加棉塞、包扎 任务二：阅读教材P10，比较消毒和灭菌对微生物作用效果的差异。 比较项目 理化因素的作用强度 消灭微生物的数量 芽孢和孢子能否被消灭 消毒 灭菌 较为温和 强烈 部分微生物 全部微生物 一般不能 能 原理：使微生物的蛋白质变性 1. 消毒：使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。 2. 灭菌：用强烈的理化方法杀死物体内外的所有的微生物，包括芽孢和孢子。 无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？ 无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。 二、无菌技术 类型 适用对象 操作方法 消 毒 灭 菌 较为温和理化方法，杀死部分微生物 强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子） 二、无菌技术 任务二：阅读教材P11，说出消毒和灭菌的主要方法。 煮沸消毒法 日常生活 100 ℃煮沸5～6 min 巴氏消毒法 不耐高温的液体 63～65 ℃煮30 min或80～85 ℃煮10～15 s 化学药物 生物活体、水源等 用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源 紫外线 接种室、接种箱，超净工作台 紫外线照射30 min 灼烧灭菌 涂布器、接种环、接种针或金属用具、试管口、瓶口等 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 干热灭菌 耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等 干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h 湿热灭菌 培养基、无菌水 沸水、流通蒸汽或高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃ 湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 高压蒸汽灭菌锅 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药物消毒法 紫外线消毒 消毒和灭菌的主要方法及器具 干热灭菌箱 接种环灼烧灭菌 注意： ①使用前必须先把锅内的水加热煮沸，将锅内冷空气排尽，才能达到预设的压力和温度。 ②灭菌完成时，待锅内压力自然降到０时，再打开气阀。 消毒和灭菌的主要方面 对实验操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒 将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌 消毒和灭菌工作之后 避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品相接触 为避免周围微生物污染，实验操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰旁进行。 3. 无菌技术的内容 二、无菌技术 纯培养物 培养物 纯培养 在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含有特定种类微生物的群体 获得纯培养物的过程 由单一个体繁殖所获得的微生物群体 配制培养基 灭菌 接种 分离 培养 二、微生物的纯培养 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 1. 实验原理 ①分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。 念珠菌显色培养基 大肠杆菌培养基 酵母菌培养基 金黄色葡萄球菌培养基 注：菌落的大小、形状、颜色、透明度、光泽度等是鉴定菌种的重要依据。 菌落是鉴定菌种的重要依据 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 ②采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 分散或稀释 繁殖 单个细胞 微生物群 单个菌落 稀释涂布平板法 平板划线法 2. 实验目的 ① 学会配制培养酵母菌的培养基并倒平板 ② 学会进行无菌操作 ③ 尝试通过平板划线操作来获得纯化的酵母菌菌落 3. 材料用具 酵母菌培养液 提供接种用的酵母菌 配制酵母菌固体培养基 马铃薯 葡萄糖（或蔗糖） 蒸馏水 琼脂 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 天平，小刀，纱布，烧杯，锥形瓶，棉塞、牛皮纸（或报纸）； 皮筋，培养皿，接种环，酒精灯，超净工作台； 高压蒸汽灭菌锅，干热灭菌箱和恒温培养箱等； 3. 材料用具 高压蒸汽灭菌锅 干热灭菌箱 二、微生物的纯培养 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 超净工作台 恒温培养箱 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 1.配制培养基 第1步：制备培养基 4. 方法步骤 调pH 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 4. 方法步骤 2.灭菌： 培养基——高压蒸汽灭菌 第1步：制备培养基 培养皿——干热灭菌 1. 避免因水蒸气凝结而浸湿棉塞。 2. 避免再次污染 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 4. 方法步骤 3.倒平板： 培养基冷却到50℃左右，在酒精灯火焰附近倒平板。 1 拔出锥形瓶的棉塞。 2 将瓶口迅速通过火焰。 3 用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基倒入培养皿（10～20mL），立即盖上皿盖。 4 等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。 第1步：制备培养基 1.防止培养基水分蒸发。 不能完全打开，以免杂菌污染培养基。 2.防止皿盖上冷凝水滴落，造成污染。 温度过高容易烫伤，低于50℃琼脂会凝固。 灼烧灭菌，防止瓶口微生物污染培养基 观看视频，回答问题： 1.倒平板时的培养基温度？ 2.倒平板要在什么附近进行？ 3.倒平板时为什么不能将培养皿完全打开？ 2.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？ 微生物的纯培养 灭菌 倒平板 50℃ 酒精灯火焰 防止空气中杂菌污染 配制培养基 防止皿盖上冷凝水滴落，造成污染。 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 4. 方法步骤 第2步：接种和分离酵母菌 分离的方法 平板划线法 通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。经过数次划线后培养，可以分离到单菌落。 连续划线法 分区划线法 1.接种环只蘸一次菌液，但要在培养基不同位置连续划线多次； 2.划线首尾不能相接； 3.每次划线前灼烧接种环进行灭菌； 4.划线操作结束后，仍需灼烧接种环。 ①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红 ⑥将皿盖打开一条缝隙，将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划3-5条平行线，盖上皿盖。 ⑤试管口通过火焰，并塞上棉塞 ②在火焰旁冷却接种环，拔出酵母菌培养液试管的棉塞 ③试管口通过火焰 ④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液 ⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。注意不要将最后一次的划线与第一次的相连。 接种环只蘸一次菌液，但要在培养基不同位置连续划线多次； 平板划线法的具体操作 4. 方法步骤 第2步：接种和分离酵母菌 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 防止温度太高杀死菌种 将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面，经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 观看视频，回答问题： 1.划线前灼烧接种环目的？ 2.为什么待冷却后再进行划线？ 3.第二次划线要从什么位置开始划？ 三 微生物的纯培养 配制培养基 灭菌 倒平板 接种和分离 灭菌 防止温度太高杀死菌种 第一次结束处 注意: 1.每次划线操作总是从上一次划线的末端开始划线的原因？ 划线后末端含有的微生物数目较少，每次划线从上一次划线的末端开始能够使微生物数目随划线次数的增加逐渐减少，最终分散成单个细胞。 2.最后一次划线与第一次划线不能相连的原因？ 最后一次划线通常已经将微生物稀释成单个的细胞，若与第一次划线相连则增加了微生物的数目，得不到纯化的效果。 3.平板划线操作中几次灼烧接种环的目的？ 操作 目的 第一次灼烧接种环 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 每次划线之前灼烧接种环 杀死上次残留的菌种，使下一次划线时菌种直接来源于上次划线的末端 划线操作结束后灼烧接种环 及时杀死接种环上残留的菌种,避免菌种污染环境和感染操作者 第3 步：培养酵母菌 完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养24~48h。 在实验室中，切不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。 警示 4. 方法步骤 对照：说明培养基是否被杂菌污染。 探究 · 实践：酵母菌的纯培养 二、微生物的纯培养 1.在未接种的培养基表面是否有菌落生长？如果有，说明了什么？ 未接种的培养基表面若有菌落生长，则说明培养基被污染或灭菌不彻底；若无，则说明培养基未被污染且已彻底灭菌，培养基可以使用 在接种酵母菌的培养基上可观察到单菌落。如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特点， 则说明纯化酵母菌的操作成功；如果培养基上出现了其他形态的菌落，则说明在纯化过程中，无菌操作还未达到要求，可能所用菌液不纯，或者在实验操作过程中被杂菌污染 2.在接种酵母菌的培养基上，你是否观察到了单菌落？这些菌落的颜色、形状和大小是否一致？如果你观察到了不同形态的菌落，你能分析出可能是由哪些原因引起的吗？ 微生物的纯培养--结果分析与评价 有人说：吃水果“酵素”可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力。这一论点是否可信？ “酵素”制作就是利用微生物进行无氧呼吸的原理，进行像制作泡菜一样的发酵。这样制作的“酵素”中可能有糖类(包括一些简单的糖和膳食纤维等)、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等成分，不存在它独有的、特殊的营养物质,其中其至可能含有微生物发酵产生的有毒物质，食用后可能会危害人体健康。因此，吃水果“酵素”可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力的论点是值得怀疑的。 思维训练：评估论点的可信程度 1. 微生物的纯培养既需要适宜的培养基，又要防止杂菌污染。判断下列相关表述是否正确。 （1）培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利。（ ） （2）消毒和灭菌的杀菌程度存在差异。 （ ） （3）微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物。（ ） × √ × 练习与应用 2.日常生活中保存食品的方法有哪些？这些方法是如何阻止或抑制微生物生长的？ 干制——降低食品的水分含量； 腌制——通过食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖； 低温储存——通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。 一、概念检测 练习与应用 二、拓展应用 1.某同学将5个手指尖在贴有“洗手前”标签的培养基上轻轻按一下。然后用肥皂将该手洗干净，再将5个指尖在贴有“洗手后”标签的同种培养基上轻轻按一下。将这两个培养皿放入37℃恒温培养箱中培养24h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。请分析回答下列问题。 （1）这个实验中需要进行灭菌处理的材料用具有________________。 （2）“将指尖在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养中的哪一步操作？ （3）从实验结果来看，洗手后我们就能进行无菌操作了吗？操作时，我们可以采用什么方法来避免手上微生物的污染？ 培养皿和培养基 接种 洗手后手上还有一些微生物，不能直接进行无菌操作。 可以通过用酒精棉球擦拭双手，或戴消过毒的手套等方法来避免手上微生物的污染。 2. 某生物兴趣小组将从葡萄皮上成功分离来的野生酵母菌分别接种于3个盛有等量同种液体培养基的锥形瓶中，并放置在摇床上培养，摇床转速分别为 210 r/min， 230 r/min和250 r/min。培养时间与酵母菌种群密度的关系如下图所示。请分析回答下列问题。 （1）摇床转速不同，意味着培养条件有什么不同？ 培养液中02含量不同。 （2）从图中数据你可以得出什么结论?其原因是什么? 培养液中02含量越高，酵母菌种群密度越大。 （3）为什么培养8h后，其中2个锥形瓶中酵母菌的种群密度基本达到稳定? 这时候已经达到了环境容纳量。 知识总结 微生物的基本培养技术 无菌技术 煮沸消毒法 纯培养 培养基 固体培养基 接种分离 平板划线法 稀释涂布平板法 种类 液体培养基 营养 水、碳源、氮源、无机盐 消毒 巴氏消毒法 灭菌 湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 微生物的基本培养技术 Lavf57.83.100 $