1.2.2微生物的培养技术和应用课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

微生物的培养技术与应用 授课： 第1章 第2节（第二课时） 选择培养基 01 目录 C O N T E N T S 02 微生物的选择培养和计数 03 练一练 PART 01 选择培养基 1973年，科学家从美国黄石国家公园的热泉中筛选出水生栖热菌 水生栖热菌 耐高温的DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合酶 耐高温的DNA聚合酶 这种酶目前已被广泛用于体外扩增DNA片段的聚合酶链式反应（PCR） 水生栖热菌 为什么水生栖热菌能从热泉中被筛选出来呢？ 这是因为水生栖热菌能在 70~80 ℃的高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。 水生栖热菌 根据这个原理，我们能不能从许多微生物中筛选出我们需要的一种呢？ 实验室中微生物的筛选，也可以应用同样的原理，即人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和pH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。 选择培养基 (1)概念：在微生物学中，将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，称为选择培养基。 (2)原理：人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和PH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。 1 选择培养基 9 选择培养基 设计一种选择培养基，用尿素作为唯一氮源,可以将分解尿素的细菌分离出来。 这种培养基与普通培养基相比，只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分基本相同。 1. 如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？ 2. 该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？ 10 选择培养基 (3).选择培养基四种常见制备方法或实例 加入某些特定的物质 原理 依据某些微生物对某些物质的抗性，在培养基中加入某些物质，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（前提是培养基具备全部营养成分） 举例 加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌 选择培养基 (3).选择培养基四种常见制备方法或实例 改变培养基的营养成分 培养基缺乏氮源时 可分离自生固氮微生物，非自生固氮微生物因缺乏氮源而无法生存 培养基缺乏有机碳源时 异养微生物无法生存，而自养微生物可利用空气中的CO2制造有机物而生存 选择培养基 (3).选择培养基四种常见制备方法或实例 利用培养基“特定化学成分”分离 当石油为唯一碳源时 不能利用石油的微生物不能生存，能够利用石油的微生物能生存，从而分离出能降解石油的微生物 当尿素是唯一氮源时 不能利用尿素的微生物因缺乏氮源而不能正常生长，能够分解尿素的微生物能利用尿素作为氮源而正常生长 当以纤维素为唯一碳源时 能分解纤维素的微生物具有更多的生存机会而大量繁殖 选择培养基 (3).选择培养基四种常见制备方法或实例 通过某些“特殊环境分离” 在高盐环境中 可分离耐盐微生物，其他微生物在— 盐浓度高时易失水而不能生存 在高温环境中 可分离得到耐高温的微生物，其他微生物在高温中因酶失活而无法生存 练一练 1．选择培养基筛选出来的微生物只有一种。( ) 2．筛选分解尿素的细菌的培养基为液体培养基，且可以加入抗生素以防杂菌污染。( ) 3．(2023·云南玉溪高二期中)下表为某培养基的配方，有关叙述错误的是( ) 注：已知用含有伊红—亚甲蓝的培养基培养大肠杆菌，其菌落呈黑色 A．若根据用途划分，该培养基属于鉴别培养基 B．若培养霉菌需将pH调至碱性 C．可通过观察菌落的特征(如形状、大小和颜色等)初步判断大肠杆菌的存在情况 D．若用该培养基筛选土壤中能合成脲酶的细菌，应将蛋白胨改成尿素 B × × 15 练一练 4．以氮源设计选择培养基，下列叙述错误的是( ) A．培养基中以尿素为唯一氮源，分离的微生物一定是分解尿素的微生物 B．培养基中以NH3为唯一氮源，可分离硝化细菌 C．培养基中无氮源，可分离固氮微生物 D．以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养细菌后，指示剂变红色，可判断该细菌能分解尿素 C 16 练一练 5．甲、乙、丙是三种微生物，下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲、丙都不能。下列说法正确的是( ) A.甲、乙、丙都是异养微生物 B．甲、乙都是自养微生物、丙是异养微生物 C．甲是异养微生物、乙是固氮微生物、丙是自养微生物 D．甲是固氮微生物、乙是自养微生物、丙是异养微生物 D 17 PART 02 微生物的选择培养和计数 微生物的选择培养和计数 稀释涂布平板法： 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL 1mL ①将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，制成菌液。 1ⅹ105 1ⅹ103 1ⅹ102 1ⅹ104 9mL无菌水 1ⅹ107 1ⅹ106 1ⅹ10 90mL无菌水 ②取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。 铲取土样，将样品装入纸袋中 微生物的选择培养和计数 ③取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。 ④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。 ⑤将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。 ⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。 待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，培养 微生物的选择培养和计数 ② 计数原则： 缺点： 统计的_________往往比______的实际数目少 ① 原理： 【原因：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。】 方法1：间接计数法 稀释涂布平板法 当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个______。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少______。 选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数为_______、适于计数的平板。 在同一稀释度下，应至少对___个平板进行重复计数，然后求出_______。 活菌 活菌 30～300 平均值 3 菌落数 活菌 微生物的选择培养和计数 M：代表稀释倍数； C：代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数； V：代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL) 4号试管的结果表明每克土壤中的活菌数约为________个 方法1：间接计数法 稀释涂布平板法 ③ 计算公式： 每g样品中的菌落数＝(C÷V)×M 1.1×108 微生物的选择培养和计数 快速、直观 方法2：直接计数法 显微镜直接计数法 两者计数原理相同 原理： 利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物数量。 优点： 缺点： 不能区分死菌与活菌； 不适于对运动细菌的计数。 个体小的细菌在显微镜下难以观察； →偏大 对细菌等较小的细胞进行观察和计数 常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数 微生物的选择培养和计数 比较稀释涂布平板法和显微镜直接计数法 项目 显微镜直接计数法 稀释涂布平板法 主要用具 显微镜、_____________ 　　　　　　 等 培养基等 计数依据 菌株本身 培养基上的　 　数 优点 计数方便、操作简单 计数的都是活菌 缺点 死菌、活菌都计数在内 操作复杂、有一定误差 血细胞计数板 或细菌计数板 菌落 平板划线法 稀释涂布平板法 主要步骤 接种工具 单菌落的获得 用途 培养结果 相同点 接种环在固体培养基表面连续划线 系列梯度稀释操作和涂布平板操作 接种环 涂布器 从最后划线的区域挑取 稀释度合适，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 都能将微生物分散到固体培养基表面，以获得单细胞菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征 两种纯培养方法的比较 平板划线法不能达到对细菌进行计数的目的，因为平板划线法最开始的划线很可能菌类会长成一片，导致无法计数，此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。 稀释涂布平板法会进行等比稀释，在合适的稀释倍数下， 均匀涂布得到的菌落互不接触，可以确定菌类的密度，再通过计算可以得知原液的菌落数。 核心归纳 练一练 1．利用稀释涂布平板法准确估计菌落数目的关键是有恰当的稀释度。( ) 2．平板划线法和稀释涂布平板法都能纯化细菌，稀释涂布平板法还能计数。( ) 3．用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面后，应立即将平板倒置，并放入恒温培养箱中培养。( ) 4．关于平板划线法和稀释涂布平板法的叙述不正确的是( ) A．都能应用于固体培养基接种 B．都可以用于微生物的计数 C．接种培养后都可获得单菌落 D．接种用具需进行严格灭菌 √ × √ B 27 练一练 5．图甲和图乙是两种微生物接种方法的部分操作过程或结果，下列有关叙述正确的是( ) C A．图甲中涂布前需要将涂布器置于酒精中灭菌处理 B．涂布平板时取各浓度菌液稀释液1 mL涂布平板 C．图乙中的连续划线的起点是上一次划线的末端 D．完成图乙操作，乙中接种环需要灼烧5次 28 练一练 6．关于统计微生物数目的说法，正确的是( ) A．因为细菌个体小，真菌个体大，细菌需选用稀释倍数更高的稀释液进行平板培养 B．分别测定土壤中细菌的总量和能分解尿素的细菌的数量时选择相同的稀释范围 C．若空白对照组有7个菌落，则在实验组数据基础上减去7，以获得最准确数据 D．若摇瓶中细菌估算数为2×107个/mL，每个平板接种量为100 μL，菌落平均数为 200个，则摇瓶内菌液至少稀释104倍 7．关于微生物的计数方法说法正确的是( ) A．常用计数方法有稀释涂布平板法、平板划线法、血细胞计数法 B．显微镜直接计数法统计的结果是活菌的数目 C．用血细胞计数板或细菌计数板计数的方法属于显微镜直接计数法 D．稀释涂布平板法计数值一般比真实值大 D C 29 PART 03 土壤中分解尿素的细菌的 分离与计数 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1. 提出问题 ① 如何分离土壤中能分解尿素的细菌？ ② 如何计算每克土壤样品中有多少分解尿素的细菌？ 2. 基础知识 绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。 利用尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。 组分 含量 KH2PO4 1.4 Na2HPO4 2.1g MgSO4·7H2O 0.2g 葡萄糖 10.0g 尿素 1.0g 琼脂 15.0g H2O 定容至1000mL 脲酶 CO（NH2）2+H2O CO2+2NH3 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.土壤取样 ①取样地点要求： 细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长。 ②取样过程： 铲去表层土（一般3cm左右）。细菌绝大部分分布在距地表3～8cm的土壤层。 ③注意事项： 取土样时用的铁铲和取样袋在使用前都需要灭菌。操作完成后一定要洗手。 3. 实验过程 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 2.样品的稀释与涂布平板 测细菌时，一般选用1×104、1×105、×106倍稀释的稀释液进行平板培养。 在初次实验中，对于稀释的范围没有把握，应选择一个比较宽的范围，将1×103～1×107倍稀释的稀释液分别涂布到平板上培养，以保证能从中选择出菌落数在30～300的平板进行计数。 0.1mL 0.1mL 0.1mL 9 mL无菌水 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 ①每个浓度至少设置4个平板，1、2、3平板是选择培养基（实验组，三个重复），4为牛肉膏蛋白胨培养基 （用以判断选择培养基是否具有选择作用） ②如何验证培养基中是否含有杂菌？ 设置2个平板作为对照：不涂布稀释液的选择培养基和牛肉膏蛋白胨培养基。 若牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目大于选择培养基上的数目，则说明选择培养基具有筛选作用。 若对照的培养基中无菌落生长，则说明未被杂菌污染。 2.样品的稀释与涂布平板 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 3.微生物的培养与观察 ①培养条件： 不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。 ②观察： 每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。（一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如形状、大小和颜色等） 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数-操作提示 ①无菌操作: ②做好标记: ③规划时间: 本实验使用的平板和试管较多，为避免混淆，最好在使用前做好标记。 对于耗时较长的生物实验，需要事先规划时间，以便提高实验效率，在操作时有条不紊。 如 在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的稀释度等。 取土样的用具在使用前都需要灭菌。 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数-进一步探究 利用尿素作为唯一氮源的培养基分离出的微生物不一定都是能分解尿素的微生物，因为有些微生物可以利用能分解尿素的细菌的代谢物进行生长繁殖。对分离的菌种进行鉴定还需要借助生物化学的方法。你可以查阅相关资料,进一步设计实验来鉴定自己分离的菌种。 方法： 在培养基中加入酚红指示剂——鉴别培养基 ①液体培养基可以直接看液体的变色情况； ②固体培养基上可以观察菌落周围是否出现红色环带。 CO(NH2)2+H2O 脲酶 2NH3+CO2 呈碱性，遇酚红指示剂呈 红 色。 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数-进一步探究 几种常用的鉴别培养基 伊红—亚甲蓝琼脂培养基 淀粉培养基 尿路菌群显色培养基 念珠菌群显色培养基 在培养基中加入某种指示剂或化学药品（不影响微生物正常生长），使微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应。从而达到鉴定的作用。 伊红—美蓝培养基鉴别大肠杆菌 选择培养基与鉴别培养基 项目 选择培养基 鉴别培养基 特殊成分 加入某种化学物质 加入某种指示剂或化学药品 目的 抑制或阻止其他微生物生长，促进目的微生物生长 与微生物的代谢物或培养基中的成分发生特定反应 用途 培养、分离出特定微生物 鉴别不同的微生物 举例 培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌生长；用以尿素作为唯一氮源的培养基来培养尿素分解菌 可用伊红美蓝培养基鉴定饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈黑色) 核心归纳 练一练 1．欲从土壤中分离出能分解尿素的细菌，下列实验操作中不正确的是( ) A．在距地表3～8 cm接近中性的潮湿土壤中取样 B．在30～37 ℃条件下培养，并定期观察记录 C．可将未接种的培养基在相同条件下培养作为对照 D．用加入硝酸盐为唯一氮源的培养基筛选分解尿素的细菌 D 40 练一练 2．在做分离分解尿素的细菌实验时，甲同学从对应10－6培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。下列有关叙述，出现科学性错误的是( ) A．甲同学出现这种结果的原因可能是由于土样不同，也可能是操作过程出了问题 B．将甲同学配制的培养基再接种菌种培养作为空白对照，以证明培养基是否受到污染 C．让其他同学用与甲同学相同土壤进行实验，结果与甲同学一致，则可以证明甲同学无误 D．可以将甲同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养作为空白对照，以证明培养基是否受到污染 B 41 练一练 3．研究者从牛的瘤胃中筛选产生纤维素酶的纤维素分解菌，其筛选过程如图1所示。将丙中的菌悬液转接于含有稻草作碳源的固体培养基上培养，得到若干菌落后用刚果红处理(刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈)，看到如图2所示情况，下列有关叙述正确的是( ) D A．②过程是用涂布器取乙中的菌液并均匀地涂布在Ⅰ号培养基表面 B．甲、乙试管中的液体都属于液体培养基，主要作用是稀释菌种 C．Ⅰ号、Ⅱ号培养基都属于固体培养基，配制时先灭菌后调节pH D．可挑取图2中周围出现透明圈的菌落，用平板划线法继续纯化 42 练一练 4.(不定项）野生型大肠杆菌菌株能在基本培养基上生长，氨基酸营养缺陷型突变株无法合成某种氨基酸，只能在完全培养基上生长，下图为纯化某氨基酸营养缺陷型突变株的部分流程图，①②③④代表培养基，A、B、C表示操作步骤，D、E为菌落。下列叙述错误的是( ) CD A．图中①②④为完全培养基，③为基本培养基 B．A操作的目的是提高突变率，增加突变株的数量 C．B的正确操作是用涂布器蘸取菌液后均匀地涂布在②表面 D．经C过程原位影印及培养后，可从④中挑取E进行纯化培养 43 $