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

第2节 微生物的培养技术及应用 第1章 发酵工程 第1课时 微生物的基本培养技术 微生物 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： 无细胞结构生物 原核生物 真核生物 病毒：SARS病毒、新冠病毒等RNA病毒；T2噬菌体等DNA病毒。 细菌（蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等）；放线菌 真菌（酵母菌、毛霉等）；原生生物（草履虫、变形虫、单细胞藻类等）。 情景导入 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。 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。 一、培养基的配制 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： 固体培养基: ； 液体培养基 半固体培养基、 ①按物理状态： 含凝固剂（如琼脂），用于菌落鉴定、分离和计数 ②按用途（功能）： 鉴别培养基: 选择培养基: 用以鉴别不同种类的微生物 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。 一、培养基的配制 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。 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。 选择培养基★ 加入高浓度食盐的培养基-----分离出金黄色葡萄球菌 不加氮源的无氮培养基-----分离出固氮菌 不加含碳有机物的培养基-----分离出自养型微生物 鉴别培养基★ 伊红美蓝培养基：在培养基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别饮用水中是否含有大肠杆菌。 可使大肠杆菌菌落呈黑色，并带有金属光泽。 一、培养基的配制 金黄色葡萄球菌耐盐性强，可以正常生长，因此只有金黄色葡萄球菌能存活、形成菌落，从而达到分离、筛选的目的 培养基里有两种染料：伊红 + 美蓝，中性 / 碱性环境：两种染料分开，不显色，酸性环境：两种染料结合 → 形成紫黑色沉淀大肠杆菌产酸最强，所以最黑、最亮，菌落周围 pH 降得特别低，染料大量沉淀，就出现了紫黑色、带金属绿光泽的典型菌落。 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、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 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 思考：为什么培养基需要氮源？ 一、培养基的配制 （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。 二、无菌技术 二、无菌技术 获得纯净的培养物的关键是防止杂菌污染，主要包括消毒和灭菌。 消毒：指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。 灭菌：指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。 1. 概念： 2. 目的： （1）防止培养物被污染。 （2）防止感染实验操作者。 芽孢： 孢子： 细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖作用的无性生殖细胞。可直接发育成新个体。 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。 知识链接（了解） 有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫做芽孢。 芽孢壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。 二、无菌技术 3. 方法★： 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 二、无菌技术 内容 种类 主要方法 应用范围 消毒 煮沸 消毒法 100 ℃煮沸5～6 min 一般物品 巴氏 消毒法 62～65 ℃消毒30min或 80～90 ℃处理30s～1min 牛奶、啤酒、果酒等不宜进行高温灭菌的液体 化学药物消毒法 用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等 用于皮肤、动植物组织表面、空气、手术器械等 紫外线 消毒法 紫外灯照射30min 接种室、接种箱、超净工作台 (1）消毒★： 补充：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。 二、无菌技术 (2）灭菌★： 内容 种类 主要方法 应用范围 灭菌 湿热灭菌法 用高压蒸汽灭菌锅，一般在100 kPa、121 ℃的条件下维持15～30 min 培养基及过重器材、物品 干热灭菌法 用干热灭菌箱在160～170 ℃的热空气中维持2～3 h 玻璃器皿（如吸管、培养皿等）、金属用具等 灼烧 灭菌 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 涂布器、接种环、接种针或其他金属用具，接种过程中试管口或瓶口等容易被污染的部位 二、无菌技术——知识梳理 比较消毒和灭菌对微生物作用效果的差异 比较项 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 部分微生物 一般不能 强烈 全部微生物 能 二、无菌技术 4. 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。 超净工作台 三、微生物的纯培养 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 P12探究实践·酵母菌的纯培养 1. 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。 ②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。 微生物群 分散或稀释 单个细胞 单个菌落 繁殖 P12探究实践·酵母菌的纯培养 2.方法步骤 (1)制备培养基 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。 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 P12探究实践·酵母菌的纯培养 2.方法步骤 (1)制备培养基 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。 P12探究实践·酵母菌的纯培养 2.方法步骤 (1)制备培养基 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。 原因：琼脂是一种多糖，98℃以上融化，44℃以下凝固。 ★倒置目的：防止皿盖上的冷凝水滴落在培养基上引发污染。 P12探究实践·酵母菌的纯培养 P12探究实践·酵母菌的纯培养 2.方法步骤 (1)制备培养基 将所倒空白平板放入恒温箱中培养12h～24h，观察是否有菌落。 ①怎么确定所倒平板未被杂菌污染？ ②在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？ 不能。防止空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 问题探讨 P12探究实践·酵母菌的纯培养 2.方法步骤 (2)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。 平板划线法 第1区划线 接种环灭菌，冷却 第2区划线 接种环灭菌，冷却 第3区划线 接种环灭菌，冷却，蘸取菌液 接种环灭菌 1 2 3 4 5 ①接种环只蘸一次菌液, 在培养基不同位置连续划线多次； ②第一次和最后一次划线不能相接； 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整个操作要在酒精灯火焰旁进行 注意事项★: 平板划线法 平板划线法 问题探讨： 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？ 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。 P12探究实践·酵母菌的纯培养 2.方法步骤 (2)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。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落。 稀释涂布平板法（P17） 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 P12探究实践·酵母菌的纯培养 2.方法步骤 (3)培养酵母菌 完成平板划线或稀释涂布平板后，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。 P12探究实践·酵母菌的纯培养 2.方法步骤 (4)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。 接种的菌种不纯；无菌操作不规范。 3. 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 P14思维训练：评估论点的可信程度 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。 “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。 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？ 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。 微生物的培养技术 课堂小结 培养基 类型（按物理性质划分；按功能划分） 配方（组成成分） 无菌技术 消毒 灭菌 微生物的纯培养 例：酵母菌的纯培养 平板划线法 稀释涂布平板法 课后习题 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。（ ） ✘ ✔ ✘ 课后习题 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？ 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。 课后习题 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？ 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。 课后习题 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？ 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。 （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。 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf58.12.100 Tencent APD MTS $