1.1微生物的培养需要适宜条件-第1课时（教学课件）-2025-2026学年高中生物学浙科版（2019）选择性必修三

第一节 微生物的培养需要适宜条件 第一章 发酵工程 第1课时 本章学习目标 1.阐明使用无菌技术可获得纯净的微生物培养物。 2.概述分离和纯化微生物的平板划线法和稀释涂布平板法。 3.举例说明通过调整培养基的配方，可有目的地培养某种微生物。 4.概述测定微生物数量的稀释涂布平板法和显微镜计数法。 5.举例说明发酵工程在医药、食品及其他工农业生产上有重要的应用价值。 噬菌体 蓝细菌 乳酸菌 醋酸菌 衣藻 酵母菌 毛霉 草履虫 变形虫 新冠病毒 大肠杆菌 情境导入 微生物 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 1.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 细菌：蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等；放线菌：链霉菌等 人们把所有形体微小、肉眼不可见的生物的统称。 在培养某种微生物时，防止其他微生物混入，保持无菌物品及无菌区域不被污染的操作技术称为无菌技术。 实验室培养微生物的基本思路： （1）为微生物提供合适的营养和环境条件 （2）确保杂菌无法混入 菌落 无菌技术 培养基就是人们为满足微生物生长繁殖或积累代谢产物的需求而配制的混合养料。 根据培养基的物理特征可以把培养基分成液体培养基和固体培养基等。液体培养基是没有添加凝固剂的培养基，常用于大规模快速繁殖某种微生物。 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 无有 凝固剂琼脂 液体培养基 固体培养基 半固体培养基 注意：固体培养基中的琼脂仅作为凝固剂，不能为微生物生长提供能量和碳源。 划分 培养基种类 特点 用途 （1）物理性质 不加凝固剂 加凝固剂，如琼脂，明胶，硅胶等， 扩大培养、工业生产 获取单菌落、鉴定、活菌计数、保藏菌种 液体培养基 固体培养基 观察微生物运动 半固体培养基 少量凝固剂 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 根据培养基的化学成分可以把培养基分成合成培养基和天然培养基等。化学成分完全清楚的培养基称为合成培养基。一般用于在实验室进行的、要求可重复性强的各种研究工作。用豆芽汁、椰子汁、稻草浸汁、牛奶等这些化学成分还不十分清楚或成分不恒定的天然有机物制成的培养基称为天然培养基。天然培养基与合成培养基相比成本较低，除了在实验室常用外，更多地被用于大规模的生物发酵工业。 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 (1)主要营养物质：一般都含有 等营养物质。 水、碳源、氮源、无机盐 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源、磷酸盐和维生素等 蛋白胨 10g 氮源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000mL 水 注：牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质。 1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 碳源 无机碳源：CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等 自养微生物 异养微生物 功能：①构成细胞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等 有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 功能：氮是微生物合成蛋白质、核酸等物质必须的元素。 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、维渗透压 水 功能：良好的溶剂 维持生物大分子结构的稳定 Ca、K 、Mg等大量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素 凡是能够为微生物提供C、N等元素的营养物质。 思考：1.培养微生物时，培养基中是否必须添加碳源和氮源？并说明理由。 不一定。 例如，培养自养型微生物时，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的二氧化碳； 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。 根据碳/氮源的种类判断微生物同化作用是自养还是异养 a.异养型微生物的碳源为： b.自养型微生物的碳源为： 含碳有机物 含碳无机物 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 几种微生物的营养和能量来源 微生物 碳源 氮源 能源 蓝细菌 CO2 光能 硝化细菌 CO2 NH3 NH3的氧化 根瘤菌 糖类等有机物 N2 有机物 大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等 有机物 自养 微生物 异养 微生物 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 思考：2.下表是某微生物培养基的成分，请分析该培养基可用来培养哪种微生物？若除去①，此培养基可用来培养根瘤菌吗？ 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 成分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 含量 0.4 g 4.0 g 0.5 g 0.5 g 100 mL 根瘤菌虽可以固氮，但其同化作用类型为异养型，培养基中必须提供有机碳源，所以该培养基不能用来培养根瘤菌。 此培养基可用来培养自养型微生物。 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 微生物 碳源 氮源 能源 蓝细菌 硝化细菌 根瘤菌 大肠杆菌 CO2 NH4＋、NO3-等 光能 CO2 NH3 NH3的氧化 糖类等有机物 N2 有机物 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等 有机物 1.自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于 ； 自养型微生物所需的碳源来自 碳源， 异养型微生物所需的碳源来自 碳源 2.无机氮源不但能给自养型微生物提供 ，也能作为 ， 3.含有C、H、O、N的有机物可作为 微生物的碳源、氮源、能源； 碳源 氮源 能源物质 异养型 无机 有机 培养基为目标微生物提供适宜的生长环境 小资料：灭菌、消毒与防腐 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染！ 三个方面 消毒 对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。 灭菌 采用强烈的物理、化学方法杀灭物体表面以及内部的一切微生物的方法，如对器具和培养基进行高压蒸汽灭菌。 无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括： 灭菌 无害，如用消毒剂对皮肤、水果或饮用水进行消毒。防腐是根据微生物生长繁殖的特，点，通过控制理化因素抑制微生物生长繁殖的措施，如用除氧剂抑制需氧型微生物的繁殖，采用低温、盐腌、糖渍、干燥等防腐措施保存食物。 芽孢和孢子 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药物消毒法 紫外线消毒法 消毒方法 芽孢指某些细菌（如芽孢杆菌等）在一定条件下细胞质高度浓缩脱水所形成的一种抗逆性很强的球形或椭圆形的休眠体。 芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。如某些细菌的芽孢煮沸3小时才死亡。每个细菌仅形成一个芽孢。 孢子指细菌、真菌、原生动物和植物等产生的一种有繁殖作用的生殖细胞。正常情况下不需要两两结合就可以由单个细胞直接发育成新个体。 灭菌和无菌操作技术可以排除非目标微生物的干扰 原理：高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性。 优点：操作简便，效果可靠，可以杀灭所有的生物，包括最耐热的 某些微生物的休眠体。基本保持培养基的营养成分不被破坏。 对象：培养基等 常用——高压蒸汽灭菌（湿热灭菌）：高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121℃下维持15～30min。 高压灭菌 高压蒸汽灭菌锅 灭菌和无菌操作技术可以排除非目标微生物的干扰 灭菌和无菌操作技术可以排除非目标微生物的干扰 灭菌后，要将高压灭菌锅中的实验用具及培养基及时取出。培养基放入超净工作台。实验器具放入60~80℃的烘箱中烘干，除去灭菌时高压蒸汽产生的水分以免金属器械锈蚀。 考虑到高压灭菌锅的使用效率，往往将培养基集中在一个较大的容器中放入高压灭菌锅灭菌。这样灭菌后的培养基不适于直接用来接种，需要分装到较小的培养容器中。因为空气中散布着许多微生物，所以分装最好在超净工作台内的酒精灯火焰旁完成。 在进行分装或接种操作前，将需要使用的、已灭菌的用具从烘箱中取出，放到超净工作台中，然后打开紫外灯和过滤风开关，杀菌30min。 充分燃烧层 （外焰） 灼烧灭菌：直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧。 接种针 接种环 涂布器 防止杂菌污染的措施: 1.实验前： (1)对操作空间、操作人员消毒； (2)使用高压灭菌的方式来消灭器具和培养基中可能存留的各种类型的微生物。 (1)避免已灭菌处理材料用具与周围物品接触造成污染； (2)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。 2.操作时： 3.实验后： 实验中的废弃物存在对环境影响的不确定性，通常为进一步降低培养物被污染的可能，对于接种间、培养间也应定期采用紫外线或药物熏蒸的方法进行杀菌或消毒。 课堂小结 随堂小测 1.下列关于微生物培养基的叙述，正确的是(   ) A.培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质 B.培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利 C.固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基 D.在培养细菌时，一般需要将培养基调至酸性 答案：A 解析：培养基的营养成分一般都含有碳源、氮源、水、无机盐，是为微生物的生长繁殖提供营养的基质,A正确;培养基中各营养物质之间的浓度配比直接影响微生物的生长繁殖，故营养物质的浓度应适宜,B错误;固体培养基中含有凝固剂(琼脂),加入水不会制成液体培养基,C错误;不同微生物培养基的pH不一定相同,D错误。 随堂小测 2.无菌操作是微生物学实验中常见的操作。下列叙述正确的是(   ) A.配制培养基、倒平板、接种均需在酒精灯火焰旁进行 B.玻璃器皿、金属用具可采用干热灭菌法进行灭菌 C.倒平板后敞开皿盖用吹风机冷风加速培养基凝固 D.配制好的培养基先分装到培养皿中再进行灭菌 答案：B 解析：A、倒平板、接种需在酒精灯火焰旁进行，配制培养基不需要，A错误； B、玻璃器皿、金属用具可采用干热灭菌法进行灭菌，灭菌效果好，B正确； C、倒平板后不能敞开皿盖，应盖上皿盖让培养基自然凝固，C错误； D、配制好的培养基应先灭菌再分装到培养皿中，D错误。 故选B。 随堂小测 3.嗜热脂肪杆菌芽孢耐热性极强，常作高压蒸汽灭菌的指示菌。使用时将其芽孢菌片放入待灭菌物品中，灭菌后接种至含酸碱指示剂的培养液；芽孢萌发繁殖会降低pH，使指示剂由紫变黄，同时需设置未灭菌的阳性对照组(PC)和不含菌片的阴性对照(NC)组。下列叙述错误的是(   ) A.湿热灭菌能杀死锥形瓶中微生物的芽孢和孢子 B.在培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性： C.若实验组和NC培养液为紫色，PC为黄色，则灭菌达到预期效果 D.用普通大肠杆菌菌体替代上述芽孢菌片，也能反映高压蒸汽灭菌效果 答案：D 解析：A、湿热灭菌能杀死微生物的芽孢和孢子，A正确； B、培养细菌时，培养基调至中性或弱碱性，B正确； C、实验组和NC培养液为紫色，PC为黄色，说明灭菌达到预期效果，C正确； D、普通大肠杆菌菌体耐热性差，不能替代芽孢菌片反映灭菌效果，D错误。 故选D。 NH、NO等 $