1.2.1微生物的基本培养技术课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

1-2 微生物的培养技术及应用 从社会中来 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？ 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。 1-2-1 微生物的基本培养技术 难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌和病毒等。 本章中提及的微生物主要指用于发酵的细菌和真菌。 微生物： 知识梳理 微生物的类群 原核生物 (细菌、蓝细菌等) 原生生物 (衣藻等) 真菌 (酵母菌、霉菌等) 病毒（无细胞结构） 微生物室难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括如下的生物种类： 知识梳理 禽流感病毒 SARS病毒 酵母菌 青霉菌 大型真菌 知识梳理 实验室培养微生物条件： ①为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件。 ——培养基 ②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、微生物的纯培养 防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。 知识梳理 一、培养基的配制 1. 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. 作用： 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 3. 分类： 有无凝固剂 如琼脂 固体培养基 液体培养基 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。 7 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。 知识梳理 不同菌落的菌落特征，如形状、大小、颜色等不同。 菌落是鉴定菌种的重要依据。 知识梳理 一、培养基的配制 4. 配方： 各种培养基的配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源、无机盐。 （1）碳源 无机碳源： 有机碳源： CO2、CO32-、HCO3- 牛肉膏、蛋白胨等 （2）氮源 无机氮源： 有机氮源： NH4＋、NO3- 牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、尿素等 ▼表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养组成 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 氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。 注：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源 自养微生物 异养微生物 看碳源 为什么培养基需要氮源？ 9 知识梳理 一、培养基的配制 4. 配方： 各种培养基的配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源、无机盐。 （3）特殊需求： 满足微生物对 的需求 ④培养厌氧微生物时，需要提供 的条件。 ①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加 ； ②培养霉菌时，一般要将培养基调至 ； ③培养细菌时，一般需要将培养基调至 ； 维生素 酸性 中性或弱碱性 无氧 pH、特殊营养物质、O2 培养微生物时，培养基中是否必须有碳源和氮源？ 不一定， 例如培养自养微生物时，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的二氧化碳； 例如培养固氮微生物时，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空气中的氮气。 注意：硝化细菌是自养型微生物，不是固氮微生物，不能利用N2,培养硝化细菌时培养基中要添加氮源。 10 知识梳理 二、无菌技术 消毒 灭菌 定义 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。 使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 对象 对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。 将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。 常用方法 煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线照射法、生物消毒法 湿热灭菌法、干热灭菌法、灼烧灭菌法 1. 目的： （1）防止培养物被污染。 （2）防止感染实验操作者。 2. 方法： 防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 11 知识梳理 芽孢： 是细菌休眠体。产芽孢细菌在营养条件缺乏时，在菌体内形成圆形或椭圆形的芽孢休眠体。 芽孢含水量极低，抗逆性强，能经受高温、紫外线，电离辐射以及多种化学物质灭杀等，在灭菌监测中，可利用芽孢的高抗逆性制备生物指示剂。 恶劣环境下，一个细菌产生一个芽孢，条件适宜时重新成为一个细菌，数量没有增加。 孢子： 真菌孢子是通过有性或无性生殖过程形成的繁殖结构。 真菌孢子对干燥、高温和化学物质具有一定的耐受性。例如，在200℃以上的温度下，真菌孢子可能仍能存活。 知识梳理 二、无菌技术 （1）消毒方法： 100℃、5-6min ①煮沸消毒法: 63~65℃、30min 或 72~76℃、15s 或 80~85℃、10~15s ②巴氏消毒法: 酒精擦拭双手、氯气消毒水源等。 ③化学药剂： ④紫外线消毒法： 消毒对象： 接种室、接种箱、超净工作台等 消毒方法： 紫外灯照射30min 消毒对象： 物体表面或空气中的微生物 消毒原理： 破坏蛋白质分子或DNA的结构。 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 加强消毒效果： 在照射前适量喷洒苯酚或煤酚皂溶液等消毒液。 ⑤生物消毒法： 利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。 13 知识梳理 二、无菌技术 （2）灭菌方法 ①湿热灭菌: 利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。其中高压蒸汽灭菌的效果最好。 概念： 高压蒸汽灭菌锅 实例： 原理：以水蒸气为介质，在100kPa、121℃下维持15-30min 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 对象：培养基等 14 知识梳理 二、无菌技术 （2）灭菌方法 ②干热灭菌： 将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱中达到灭菌的目的。 概念： 干热灭菌箱 实例： 原理：160～170℃，2～3小时 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 对象：耐高温的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿（如吸管、培养皿等）、金属器具等。 15 知识梳理 二、无菌技术 （2）灭菌方法 ③灼烧灭菌： 利用酒精灯的火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌。 概念： 接种工具，如涂布器，接种环，接种针或其他金属器具。 接种过程中，试管口、瓶口等。 对象： 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 16 知识梳理 二、无菌技术 （2）灭菌方法 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药剂消毒法 区别：能否杀死 消 毒 无菌 技术 灭 菌 防止外来杂菌的入侵 湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 全部微生物 关 键 知识梳理 紫外线消毒法 生物消毒法 类型 适用对象 操作方法 消 毒 灭 菌 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。 使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。 煮沸消毒法 日常生活用品 100℃煮沸5～6min 巴氏消毒法 不耐高温的液体 63~65℃、30min/72~76℃、15s/80~85℃、10~15s 化学药剂 生物活体、水源等 酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等 紫外线照射 紫外线照射30min 灼烧灭菌 接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等 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 物品放入干热灭菌箱，160～170℃加热2～3h 湿热灭菌 培养基等，生产和实验室常用 高压蒸汽灭菌锅内，100kPa，121 ℃，15～30min 接种室、接种箱，超净工作台 知识梳理 消毒与灭菌的比较 生物消毒法 利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物。 污水、污泥等 知识梳理 二、无菌技术 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 3. 注意事项 （1）已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。 （2）为避免周围环境中微生物的污染，接下来的工作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。 20 超净工作台 知识梳理 知识梳理 三、微生物的纯培养 1. 概念 培养物： 2. 过程 在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。 纯培养物： 由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 纯培养： 获得纯培养物的过程就是纯培养。 配制培养基 灭菌 接种 分离 培养 22 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 原理 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。 知识梳理 不同菌落的菌落特征，如形状、大小、颜色等不同。 菌落是鉴定菌种的重要依据。 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 原理 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。 采用平板划线法和稀释涂布平板法将单个微生物分散在固体培养基上，之后得到的单菌落一般是由单个微生物形成的纯培养物。 知识梳理 微生物群 分散或稀释 单个细胞 单个菌落 繁殖 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 目的要求 学会配制培养酵母菌的培养基并倒平板。 学会无菌操作。 尝试通过平板划线法操作来获得纯化的酵母菌菌落。 材料用具 酵母菌培养液，马铃薯，葡萄糖，琼脂，蒸馏水，天平，小刀，纱布，烧杯，锥形瓶， 棉塞，牛皮纸，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，恒温培养箱。 知识梳理 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 方法步骤 制备培养基 知识梳理 ①去皮马铃薯200g，切小块，加水1000ml，加热煮沸煮至软烂，用纱布过滤。 (1)配制培养基 ②向滤液中加入20g葡萄糖（也可用蔗糖代替）、15~20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。 切成小块 加水1000mL，加热煮沸至马铃薯软烂 用纱布过滤 滤液中加入20g葡萄糖（或蔗糖），15~20g琼脂 得到滤液 用蒸馏水定容至1000mL 称取去皮的马铃薯200g 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 方法步骤 制备培养基 知识梳理 (2)灭菌 ①将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15~30min。 ②将5~8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160~170℃灭菌2h。 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 方法步骤 制备培养基 知识梳理 (2)灭菌 ①将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15~30min。 ②将5~8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160~170℃灭菌2h。 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 方法步骤 制备培养基 知识梳理 ①去皮马铃薯200g，切小块，加水1000ml，加热煮沸煮至软烂，用纱布过滤。 (1)配制培养基 ②向滤液中加入20g葡萄糖（也可用蔗糖代替）、15~20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。 (2)灭菌 ①将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15~30min。 ②将5~8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160~170℃灭菌2h。 (3)倒平板 待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。具体操作步骤如下。 原因：琼脂是一种多糖，98℃以上融化，44℃以下凝固。 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 知识梳理 倒平板注意事项： ①温度：50℃左右 ②操作：在酒精灯火焰附近 ③冷凝后平板倒置 ④暂时不用倒置于4℃冰箱中保存。 ▲倒置目的：防止培养基表面的水分挥发；防止皿盖上的冷凝水滴落在培养基上引发污染。 知识梳理 1. 根据倒平板的方法及注意事项回答下列问题： （1）培养基灭菌后，需要冷却到________左右时，才能用来倒平板。 （2）请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程：_______________。 （3）甲、乙、丙中的灭菌方法是__________。 （4）丁中的操作需要等待_ ______________才能进行。为什么要将平板倒置？ （5）整个过程为何要在酒精灯旁进行？ 50℃ 丙→乙→甲→丁 灼烧灭菌 培养基冷却凝固 既可避免培养基中水分过快的蒸发，又可以防止皿盖上水珠落入培养基造成污染 酒精灯火焰周围形成无菌区域，防止杂菌污染 知识梳理 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 知识梳理 方法步骤 接种和分离酵母菌 ①平板划线法是通过接种环在琼脂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。在数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 知识梳理 方法步骤 接种和分离酵母菌 ①平板划线法：是通过接种环在琼脂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。在数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 知识梳理 第1区划线 接种环灭菌 第2区划线 接种环灭菌 第3区划线 接种环灭菌 …… 1 2 3 4 5 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（图中1和5）不能相接 ③每次划线前接种环进行灭菌 ④划线结束后，接种环进行灭菌 ⑤培养皿倒置培养 平板划线法注意事项： 划线完毕接种环灭菌 知识梳理 思考： 1. 为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？ 在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？ 知识梳理 2. 在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 避免接种环温度太高，杀死菌种。 划线后，线条末端细菌的数目比起始处要少，从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 3. 在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？ 项目 第一次灼烧 每次划线前灼烧 划线结束后灼烧 目的 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物。 杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端。 杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 知识梳理 方法步骤 接种和分离酵母菌 ②稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 知识梳理 方法步骤 接种和分离酵母菌 ②稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。 知识梳理 知识梳理 方法 平板划线法 稀释涂布平板法 纯化原理 接种工具 单菌落的获得 用途 接种效果图 相同点 通过连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散 将菌液进行一系列的等比稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基的表面，进行培养，以得到单菌落。 接种环 涂布器 从最后划线区挑取 稀释度合适的整个平板上都可找到单菌落 分离纯化菌种，获得单菌落 ①分离纯化菌种，获得单菌落②用于计数 ①都能分离纯化菌种 ②都在固体培养基上进行的 平板划线法 vs 稀释涂布平板法 知识梳理 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 知识梳理 方法步骤 培养酵母菌 完成平板划线或稀释图平板后，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℃左右的恒温培养箱中培养24-28h。 注意事项： 未接种的平板：作为对照，该培养皿无菌落说明培养基没有污染。 划3个平板（重复实验） 1个不划线（空白对照） 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。 知识梳理 酵母菌的纯培养 探究 ∙ 实践 知识梳理 结果分析与评价 未接种的培养基表面是否有菌落生长，如果有，说明了什么？ 在接种酵母菌的培养基上，你是否观察到了菌落？ 这些菌落的颜色、形状、大小是否一致，如果你观察到了不同形态的菌落，你能分析可能是哪些原因引起的吗？ 应该没有。 如果有，说明培养基被杂菌污染。 原因： 接种的菌种不纯； 无菌操作不规范。 实验结束后，培养过微生物的培养基如何处理？ 高压蒸汽灭菌后扔掉 评估论点的可信程度 思维训练 知识梳理 有一段时间，水果“酵素”风靡各地。水果“酵素”制作的大致过程是：将洗净、切成块状的水果放入洁净的容器，再加入糖和水，密封，置于阴凉处发酵一至两周。 有人说，吃水果“酵素”可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力。请评估这一论点是否可信。追问以下问题可以帮助你分析。 水果“酵素”是什么？ 其制作原理是什么？ 其中可能含有哪些成分？ 其中甚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。 “酵素”就是“酶”的另一种说法。 像制作泡菜一样的发酵。 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。 其制作是利用微生物进行无氧呼吸的原理，进行其中不存在它独有的、特殊的营养物质。 其是否含有人们无法从其他食品中获取但又是维护健康所必需的成分？ 其中的所有成分都有益于人体健康吗？ 评估论点的可信程度 思维训练 知识梳理 有一段时间，水果“酵素”风靡各地。水果“酵素”制作的大致过程是：将洗净、切成块状的水果放入洁净的容器，再加入糖和水，密封，置于阴凉处发酵一至两周。 有人说，吃水果“酵素”可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力。请评估这一论点是否可信。追问以下问题可以帮助你分析。 所谓“酵素”，就是“酶”的另一种说法。“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，其中甚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”的论点值得怀疑。 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 一、概念检测 ✘ ✔ ✘ 48 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？ 练习与应用 一、概念检测 提示：日常生活中保存食品的方法有干制、腌制、低温储存等。 干制可以降低食品的水分含量； 腌制可以通过食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖； 低温则是通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。 49 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？ 练习与应用 二、拓展应用 培养皿和培养基 接种 通过实验结果可以看到，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。 50 1. 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。 练习与应用 二、拓展应用 （1）摇床转速不同，意味着培养条件有什么不同？ 意味着培养液中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。 51 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。 练习与应用 二、拓展应用 （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。 52 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.12.100 Tencent APD MTS Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 Lavf55.33.100 $