1.2 微生物的培养技术及应用第一课时课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第2节 微生物的培养技术与应用（一） 微生物的基本培养技术（1） 第1章 发酵工程 1 问题探讨 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？ 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。 食用自制酸奶导致肠胃不适屡见不鲜 2 微生物的基本培养技术 1 个体无法用肉眼观察的微小生物。 微生物： 个体无法用肉眼观察的微小生物。 微生物： 无细胞结构 原核细胞 真核细胞 微生物的类群 病毒：新冠病毒等RNA病毒； 噬菌体等DNA病毒 细菌：蓝细菌、大肠杆菌等； 放线菌：链霉菌等 单细胞真菌：酵母菌、霉菌等； 原生生物：草履虫、衣藻等 一、微生物 ①要为人们需要的微生物提供合适的___________条件。 ②要确保 ，并将需要的微生物分离出来。 营养和环境 其他微生物无法混入 微生物结构简单、形体微小，眼睛看不到，若想得到纯净的某种微生物，就必须对其进行培养和分离。 实验室培养微生物的条件 ——培养基 ——无菌技术 6 培养基的配置 01 1.培养基的概念： 人们按照微生物对 的不同需求，配制出供其 的营养基质。 2.培养基的作用： 用以 、 、 、 微生物或积累其代谢物。 营养物质 生长繁殖 培养 分离 鉴定 保存 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。 菌落 菌落 1. 定义： 2. 特征： 3. 功能： 知识补充：菌落 （背诵记忆p169） 单个或少数同种菌体在固体培养基上大量繁殖，形成肉眼可见的子细胞群体。 形状、大小、颜色、光泽度、透明度等。 菌落是鉴定菌种的重要依据。 一个菌落是一个种群还是一个群落？ √ 放线菌 霉菌 酵母菌 微生物结构简单、形体微小，眼睛看不到，若想看某种纯净的微生物,我们该怎么做？若想通过肉眼能看到细菌，我们又该如何？ 8 微生物的基本培养技术 1 二、培养基的配制 1.概念 人们按照微生物对 的不同需求， 配制出供其_________的营养基质。 营养物质 生长繁殖 2.作用 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或 。 积累其代谢物 3.营养构成 （1）基本成分 碳源、氮源、水、无机盐 各种有机物 蛋白质、核酸 9 （1）基本成分：碳源、氮源、水、无机盐 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 氮源、碳源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000ml 水 主要提供碳源的是牛肉膏， 主要提供氮源的是蛋白胨。 牛肉膏、蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质 3.营养构成 10 （1）基本成分：碳源、氮源、水、无机盐 ①碳源： 无机碳源： CO2、CO32-、HCO3- 有机碳源： 葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等 自养微生物 异养微生物 ②氮源： 无机氮源： NH4＋、NO3-、NH3等 有机氮源： 蛋白胨、牛肉膏、尿素、氨基酸等 含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源 ③无机盐： Ca、K 、Mg为大量元素 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素 11 培养基的配置 01 培养基中只需要有碳源、氮源、水和无机盐就好了吗？ 思考 提示：还需满足微生物生长对 、 以及 。 例如，在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加 ； 在培养霉菌时，一般需要将培养基调至 ； 在培养细菌时，一般需要将培养基调至 ； 在培养厌氧微生物时，需要提供 的条件。 pH 特殊营养物质 O2的需求 维生素 酸性 中性或弱碱性 无氧 特殊营养物质：生长因子、氨基酸、维生素、碱基等 提示：不一定。 例如，培养自养型微生物时， 一般不需要添加 ， 原因： ； 培养固氮微生物时， 一般不需要添加 ， 原因： 。 光合细菌 固氮菌(根瘤菌) 培养基的配置 01 常见的细菌培养基配方 探究·实践 【思考】培养微生物时，培养基中是否一定有碳源和氮源？ 碳源 微生物可以利用空气中的CO2 氮源 微生物可以利用空气中的N2 蓝细菌-光合作用 硝化细菌-化能合成作用 固氮菌的同化类型是： 异养型，需要有机碳源； 二、培养基的配制 4.类型 固体 培养基 液体 培养基 有无凝固剂 分离、计数、 鉴定等 扩大培养、 工业生产 加入培养基中的凝固剂（如琼脂），一般不能被微生物利用， 只起到凝固作用。 14 培养基的类型——按物理性质划分 培养基种类 特点 用途 物理性质 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 液体培养基 半固体培养基 固体培养基 15 培养基种类 特点 用途 成分来源 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 天然培养基 合成培养基 培养基的类型——按成分来源划分 16 培养基种类 特点 用途 功能 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 鉴别培养基 培养基的类型——按功能划分 17 划分标准 培养基种类 特点 用途 物理性质 化学成分 用途 不加凝固剂 加凝固剂，如琼脂、明胶 扩大培养、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 人工合成、成分明确 菌种分类、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 微生物培养、分离 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 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 人们按照微生物对 的不同需求，配制出供其 的营养基质。 营养物质 生长繁殖 培养基： 18 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？ 确保无杂菌污染 02 无菌技术 二 无菌技术 1.消毒： 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。 无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括 消毒和灭菌。 是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。 2.灭菌： 是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。 无菌技术·消毒 02 项目 主要方法 应用范围 消毒法 ① ℃消毒30min； ② ℃处理15s； ③ ℃处理10～15s； 牛奶、啤酒、果酒和 酱油等不耐高温的液体 消毒法 100 ℃煮沸 min； 家庭餐具等生活用品 消毒 紫外灯照射 min； 适量喷洒 或 可加强效果； 接种室、接种箱 或超净工作台 消毒 用体积分数为 ； 擦拭实验者双手 水源 1.概念： 指使用较为 的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部 微生物。 2.常用方法： 温和 一部分 巴氏 63-65 72-76 80-85 煮沸 5-6 紫外线 30 化学药物 70%的酒精 氯气 扩展：生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。 苯酚 煤酚皂 无菌技术·消毒 02 牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法， 与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是什么？ 思考 提示：在达到 目的的同时， 损失较少。 消毒用的酒精是不是浓度越高越好？ 思考 提示：不是，若酒精浓度过高，菌体表面 过快而凝固成一层保护膜，酒精不能渗入其中； 但若酒精浓度过低， 。 杀菌能力减弱 消毒 营养物质 蛋白质变性 无菌技术·灭菌 02 1.概念： 指使用 的理化方法杀死物体内外 的微生物，包括 和 。 强烈 所有 芽孢 孢子 芽孢：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。 孢子：细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞，能直接发育成新个体。 注：芽孢和孢子具有 高度的耐热性， 可抗化学药物和抗辐射。 无菌技术·灭菌 02 2.常用方法： ① 灭菌:利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。 湿热 注：其中 的效果最好： a.主要方法: 的条件下， 维持 ； b.应用范围：常用于培养基、无菌水等的灭菌。 高压 蒸汽 灭菌锅 高压蒸汽灭菌 100 kPa、121 ℃ 15-30min 无菌技术·灭菌 02 2.常用方法：② 灭菌； a.主要方法：干热灭菌箱中， ℃的热空气中维持 h； b.应用范围： 适用于 的、需要保持 的物品， 玻璃器皿(如吸管、试管、培养皿)、 金属用具(如镊子、剪刀)等。 干热灭菌箱 干热 160-170 1-2 耐高温 干燥 无菌技术·灭菌 02 2.常用方法：③ 灭菌； 灼烧 充分 燃烧层 不充分 燃烧层 酒精灯 a.主要方法： 直接在酒精灯火焰的 层灼烧； b.应用范围： 接种工具(如涂布器、接种环、接种针)、 其他金属用具、试管口或瓶口等 充分燃烧 充分 燃烧层 不充分 燃烧层 3 对象 无菌技术 【注意事项】p10最后一段 ①实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品 。 ②为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在： 。 超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行 相接触 ① 对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行 。 清洁和消毒 ② 将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行 。 灭菌 培养皿灭菌桶 28 类型 适用范围 操作方法 消 毒 灭 菌 较为温和理化方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子） 强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子） 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 62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min 化学药剂 生物活体、水源等 擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源 紫外线 紫外线照射30 min 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,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min 消毒与灭菌 （学习讲义p10） 接种室、接种箱，超净工作台 29 连一连：物品所对应的灭菌或消毒方法 培养基 培养皿 接种环 实验操作者的双手 实验室 牛奶 湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 化学药剂消毒 紫外线消毒 巴氏消毒法 现 学 用 现 03 微生物的纯培养 三 微生物的纯培养 1.培养物： 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。 2.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。 三 微生物的纯培养 1.培养物： 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。 2.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。 3.纯培养： 获得纯培养物的过程就是纯培养。 过程 三 微生物的纯培养 4.纯培养过程： 配制培养基 灭菌 培养 接种 分离 酵母菌的纯培养 03 【探究 实践】 酵母菌的纯培养 A、配制培养基 1、制备培养基 1.方法步骤 （1）制备培养基 配制培养基 灭菌 倒平板 Ⅱ.灭菌 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。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。 包器材 37 三 微生物的纯培养 (4)方法步骤： ②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。具体操作步骤如下。 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（10 〜 20 mL）倒入培养皿，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。 可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。 平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高；将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 不要完全打开，以免杂菌污染培养基 39 问题思考与分析： 问 1.怎么确定所倒平板未被杂菌污染？ 将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养12h～24h，观察是否有菌落存在以确定是否被污染或灭菌是否彻底。 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？ 最好不要用这个平板培养微生物。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。 03 【探究 实践】 酵母菌的纯培养 接种和分离酵母菌 培养酵母菌 灭菌 倒平板 配制培养基 制备培养基 03 【探究 实践】 酵母菌的纯培养 1.实验原理： 菌落 一个菌落就是一个种群 鉴定菌种的重要依据： 形状、大小、光泽度、颜色、透明度等。 如何鉴定菌落？ 问 获得单菌落的方法？ 问 ①平板划线法 ②稀释涂布平板法 微生物群 分散或稀释 单个细胞 单个菌落 繁殖 44 1）留意接种环灭菌的注意事项。 2）划线的注意事项。 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 具体操作： (1)将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红； (2)在火焰旁冷却接种环。同时，拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞； (4)在火焰附近用接种环蘸取一环菌液； (3)试管口通过火焰； →灼烧灭菌; →防止接种环温度过高杀死菌种; →灼烧灭菌; →注：仅蘸取一次； 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 具体操作： (6)在火焰附近将培养皿打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划3-5条平行线，盖上皿盖； (5)将试管口通过火焰，并塞上棉塞； (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。 →灼烧灭菌; →注：不要划破培养基； →注：不要将最后一次的划线与第一次的划线相连。 注意不要划破培养基。 a.划破，会造成划线不均匀，难以分离单菌落； b.存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落。 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上 ； 每次 划线前 杀死上次划线时残留的菌种，使下一次划线的菌种直接来源于 ，从而使每次划线时菌种数目逐渐 ，直至得到 ； 接种 结束后 杀死接种环上残留的菌种， 避免微生物 ； 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 第1区划线 接种环灭菌（灼烧） 第2区划线 接种环灭菌（灼烧） 接种环灭菌（灼烧） 第5区划线 接种环灭菌（灼烧） 污染环境和感染操作者 原有微生物 【核心归纳】不同时期灼烧接种环的目的： 上次划线的末端 减少 单个细胞 分区划线法 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.划线首尾不能相接； 3.每次划线前接种环进行灭菌； 4.划线后，培养皿倒置培养。 连续划线法 划3个平板（重复实验） 1个不划线（空白对照） 平板划线法注意事项 51 习题巩固 2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 以免接种环温度太高，杀死菌种。 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？ 划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次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。 4.平板划线时最后一次划线为何不能与第一次划线相连？ 最后一次划线已经将酵母菌稀释成单个细胞，如果与第一次划线相连，则增加了酵母菌数目，得不到纯化的效果。 52 3、酵母菌培养 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℃左右的恒温培养箱中培养24-48h。 划3个平板（重复实验）1个不划线（空白对照） 作对照，该培养皿无菌落说明培养基没有污染. 用记号笔标记培养皿中菌落皿底上 平板划线法可以对菌种进行分离，不能对培养液中菌种进行计数 四、实验结果与分析： 1.未接种的培养基表面：应该 （填“有”或“没有”）菌落生长； 若有菌落生长，则说明 。 2.在接种酵母菌的培养基上：可观察到独立的菌落， 这些菌落在颜色、形状和大小上 ， 酵母菌菌落一般表面光滑，多呈乳白色。 若在培养基中观察到不同形态的菌落， 原因可能是 。 微生物的纯培养 03 酵母菌的纯培养 探究·实践 菌液不纯，混入其他杂菌，或在实验操作过程中被杂菌污染 相似 培养基被污染，应该重新制备 没有 酵母菌的纯培养 2.接种和分离酵母菌 1.制备培养基 3.培养酵母菌 ①配制培养基（马铃薯、葡萄糖、琼脂、水） ②灭菌 ③倒平板（在酒精灯火焰附近操作） 培养基：湿热灭菌（高压蒸汽灭菌锅） 培养皿：干热灭菌（干热灭菌锅） 用接种环在固体培养基上用平板划线法接种 平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱培养 酵母菌纯培养小结 练习与应用 一、概念检测 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。 ( ) × × √ 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？ 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。 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24 h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。请分析冋答下列问题。 (1) 这个实验中需要进行灭菌处理的材料用具有______________。 培养皿和培养基。 (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？ 接种。 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24 h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。请分析冋答下列问题。 (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？ 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。 练习与应用 二、拓展应用 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 250r/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。 (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。 60 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Lavf55.33.100 Lavf58.12.100 Tencent APD MTS Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $