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

第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 第1章 发酵工程 目标 01 02 03 通过对培养皿和培养基进行灭菌，了解消毒和灭菌的原理及方法。（科学思维） 通过配制培养基，了解配制培养基的基本步骤，以及培养基中各类营养物质的配比。 (生命观念) 通过对酵母菌进行纯培养，理解并掌握微生物接种、分离和培养的基本原理和过程。 (科学探究) 第2节 微生物的培养技术及应用 一 微生物的基本培养技术 从社会中来 问题1：那么怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物呢？ 向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以形成酸奶。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，但是由于自制酸奶造成肠胃不适的事屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。 制作工具和原料消毒、灭菌 控制发酵条件避免杂菌进入 接种纯的菌种 微生物的无菌培养技术 问题2：杂菌属于微生物，你知道杂菌属于微生物中的哪种类型吗？ 微生物的励志独白（视频） 情景视频 微生物 个体无法用肉眼观察的微小生物。 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 微生物的类型 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、乳酸菌等；放线菌；链霉菌等 问题3：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？ 实验室培养微生物关键: (1）提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件 (2）确保其它微生物无法混入 (3)并将需要的微生物分离出来 培养基 无菌技术 纯化培养 问题4：难以用肉眼观察到的微生物吃什么呢？该如何培养呢？ 微生物结构简单、形体微小，眼睛看不到，若想得到纯净的微生物，就必须对其进行培养和分离。 相关性信息 1.定义： 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.种类： 有无 凝固剂琼脂 液体培养基 固体培养基 微生物的分离、鉴定、活菌计数 扩大培养、工业生产 （1）按物理性质分 微生物在固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落。 一、培养基的配制 【任务一】1.阅读课本9页第二段和10页1-2段，请说出培养基的概念、作用、类型及成分。 微生物在固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落 菌落:是指由单个微生物细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成以母细胞为中心的一团肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞群体。 念珠菌 霉菌 酵母菌 放线菌 菌落是鉴定菌种的重要依据 知识拓展 一、培养基的配制 一、培养基的配制 （2）按用途分 选择培养基 鉴别培养基 如含抗生素的培养基 如不加氮源的培养基 伊红美蓝（大肠杆菌） 酚红（分解尿素菌） 刚果红（分解纤维素菌） 加高浓度NaCl的培养基 （3）按化学性质分 天然培养基 合成培养基 3.种类： 计算 称量 溶化 含化学成分不明确的天然物质 一般用于工业生产 灭菌 一、培养基的配制 4.培养基的营养成分： （1）一般都含有碳源、氮源、水、无机盐 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：主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等。 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、调剂PH、 维持渗透压 水 功能：良好的溶剂 维持生物大分子结构的稳定 Ca、K 、Mg等为大量元素 Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、Co等为微量元素 一般情况下，不添加氮源培养基可用来培养_____微生物 固氮 一、培养基的配制 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 （2）需满足微生物对 pH、O2和特殊营养物质 的需求 牛肉膏 蛋白胨 特殊营养物质：指某些微生物生长必不可少的微量有机物。例如牛肉膏、蛋白胨、酵母膏中含有维生素。 4.培养基的营养成分： 生长因子、氨基酸、 维生素、 碱基等 如何满足不同微生物的特殊要求？ 1.培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素； 2.培养霉菌时，需要将培养基调制酸性； 3.培养细菌时，需要将培养基调制中性或弱碱性； 4.培养厌氧微生物时，需要提供无氧条件 “个性定制” 对接高考 （2023·广东）研究者拟从堆肥中取样并筛选能高效降解羽毛、蹄角等废弃物中角蛋白的嗜热菌。根据堆肥温度变化曲线（如图）和选择培养基筛选原理来判断，下列最可能筛选到目标菌的条件组合是（    ） A．a点时取样、尿素氮源培养基 B．b点时取样、角蛋白氮源培养基 C．b点时取样、蛋白胨氮源培养基 D．c点时取样、角蛋白氮源培养基 D 二、无菌技术 （1）防止培养物被污染 （2）防止感染实验操作者 目的 类型 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。 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。 消毒 灭菌 【任务二】1.阅读课本10页3-5段，明确无菌技术的目的、类型。 消毒 灭菌 二、无菌技术 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(不是繁殖体)，叫作芽孢。 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。例如，有的细菌的芽孢煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜(如温度、水分适宜)的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌。 芽孢和孢子 芽孢 知识拓展 二、无菌技术 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。 芽孢和孢子 孢子 知识拓展 （孢子囊中）孢子是脱离亲本后能直接或间接发育成新个体。有时候可直接由营养细胞通过细胞壁加厚和积贮养料而形成，能抵抗不良环境。 二、无菌技术 【任务三】2.阅读课本11页资料卡，明确消毒和灭菌的方法和应用对象。 消毒 灭菌 二、无菌技术 1.无菌技术的对象： （1）实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。 （2）培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。 培养皿 接种环 培养基 注意：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相接触。为了避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。 二、无菌技术 接种室、接种箱或超净工作台可用紫外线照射30min 100℃煮沸5-6 min 63-65℃下煮30 min或72-75℃处理15s或80-85℃处理10-15s （1）常用的消毒方法 用75%酒精、新洁尔灭等进行皮肤消毒；氯气消毒水源等 煮沸消毒 巴氏消毒 化学药剂消毒 紫外线消毒 2.无菌技术的类型： 100℃煮沸5～6min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢。 63～65℃下消毒30 min或80～90℃处理30s～1min，适合一些不耐高温的液体，如牛奶。可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且不破坏牛奶的营养成分。 消毒 灭菌 二、无菌技术 2.无菌技术的类型： 高压蒸汽灭菌效果最好,100kPa、121℃下维持15-30min.常用于培养基、无菌水等的灭菌。 常用于接种工具涂布器、接种环、接种针、试管口 常用于玻璃器皿和金属器具，160-170℃下加热1-2h。 湿热灭菌 灼烧灭菌 干热灭菌 （2）常用的灭菌方法 涂布器 二、无菌技术 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 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 63～65 ℃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 接种室、实验室、超净工作台 实战训练 湿热灭菌（高压蒸汽灭菌） 干热灭菌 灼烧灭菌 化学药物消毒（酒精） 紫外线消毒 巴氏消毒法 以下所采用的灭菌或消毒方法依次是 化学药物消毒（次氯酸钠） 培养基 培养皿 接种环 实验操作者的双手 实验室 牛奶 有活性生物材料 课堂小结 培养基的类型 培养基的营养物质 常用的消毒方法 常用的灭菌方法 微生物的基本培养技术 培养基 无菌技术 煮沸消毒 巴氏消毒 化学药剂消毒 紫外线消毒 湿热灭菌 干热灭菌 灼烧灭菌 基本成分：碳源、氮源、水、无机盐 特殊需求：维生素（如乳酸杆菌）、碱基等 按物理性质划分 按化学成分划分 按用途划分 微生物的纯培养 三、微生物的纯培养 1.菌落： 2.单菌落： 3.特征：不同种菌的菌落的 、 、 、 、 等不同。 4.作用：作为 的重要依据。 什么是菌落、单菌落？ 酵母菌菌落 菌种鉴定 大小 形态 光泽度 颜色 透明度 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。 一般是由单个微生物繁殖形成的微生物群体。 三、微生物的纯培养 微生物作画的原理其实就是菌种的培养，从自然环境中找到合适的菌种，根据它们自身不同的颜色，利用无菌操作等方式，让菌种长成一幅漂亮的画。 菌株想要长成一幅画，最大的难点是对“颜料”的提纯。一旦混入了其他细菌或者纯化程度不足，就无法取得预料之中的色彩。想要解决这个问题，就必须按照科学研究的规律和实验规范来进行操作。 问题5：这些画用什么制作的？制作原理是什么？ 三、微生物的纯培养 培养物 纯培养物 纯培养 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 由单一个体繁殖所获得的微生物群体 过程 配制培养基→灭菌→接种→分离→培养等 单菌落 微生物群 分散 单个细胞 单个菌落 繁殖 1.相关概念 【任务四】1.阅读课本11页第1-2段，明确微生物纯培养中的培养物、纯培养物和纯培养的概念以及微生物纯培养的步骤。 2.微生物纯培养的步骤 获得纯培养物的过程 三、微生物的纯培养 微生物群 分散或稀释 单个细胞 繁殖 单菌落 (1)菌落：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)单菌落：一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 (3)获得单菌落的方法：稀释涂布平板法、平板划线法 1.实验原理 【任务五】2.阅读课本12和13页的探究实践“酵母菌的纯培养”，明确本实验的实验原理、目的要求、方法步骤和结果分析与评价等，完成思考讨论题。 三、微生物的纯培养 酵母菌培养液、马铃薯、葡萄糖(或蔗糖)、琼脂、蒸馏水、天平、小刀、纱布、烧杯、锥形瓶、棉塞、牛皮纸(或报纸)、皮筋、培养皿、接种环、酒精灯、超净工作台、高压蒸汽灭菌锅、干热灭菌箱和恒温培养箱等。 2.目的要求 (1)学会配制培养酵母菌的培养基并倒平板。 (2)学会进行无菌操作。 (3)尝试通过平板划线操作来获得纯化的酵母菌菌落。 3.材料用具 三、微生物的纯培养 4.方法步骤 配制 培养基 称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000ml，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。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。 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。 倒平板 待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。 （1）制备培养基 三、微生物的纯培养 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 倒平板具体操作步骤： 三、微生物的纯培养 2.为什么倒平板时，将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不能完全打开？ 防止杂菌污染培养基 1.培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？ 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。 4.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。 3.为什么倒平板和接种整个过程要在酒精灯火焰旁进行？ 避免杂菌污染 思考 三、微生物的纯培养 通过接种环在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表面。经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。 连续划线法 分区划线法 （2）接种和分离酵母菌 三、微生物的纯培养 平板划线的具体操作步骤 1 2 3 4 5 注意： 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；在5个区域划线，接种环灼烧灭菌共6次。 ④划线后,培养皿倒置培养 三、微生物的纯培养 1.在灼烧接种环之后，要等其冷却再进行划线，目的是什么？ 避免温度过高杀死菌种 使细菌的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落 ①一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的； ②存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落 3.为什么划线时要注意不能划破培养基？ 2.除第一次划线外，每次划线都从上一次划线的末端开始，目的是什么？ 思考 三、微生物的纯培养 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均倒置，放入 28℃ 左右（培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异）的恒温培养箱中培养 24～48h。 警示：在实验室中，切不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。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。 （3）培养酵母菌 三、微生物的纯培养 （3）你是如何记录实验结果的? 请与其他同学交流、互评。 5.实验结果分析与评价 在未接种的培养基表面应该没有菌落生长，如果有，说明培养基被杂菌污染或灭菌不彻底。 可以在培养12h和24h后，观察菌落的大小、形状、颜色。培养24h后，菌落的大小、形状是否发生变化，菌落颜色是否加深，光泽度是否增加，等等 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、形状和大小上相似，酵母菌菌落一般表面光滑，多呈乳白色。 （1）在未接种的培养基表面是否有菌落生长?如果有,说明了什么? （2）在接种酵母菌的培养基上,你是否观察到了单菌落?这些菌落的颜色、形状和大小是否一致?如果你观察到了不同形态的菌落,你能分析出可能是由哪些原因引起的吗? 小结：酵母菌的纯培养 平板划线法 将接种后的平板倒置，放入恒温培养箱中培养一段时间。 (可用于计数) 接种和分离 制备培养基 培养 ①配制培养基 ②灭菌 ③倒平板 培养基：湿热灭菌（高压蒸汽灭菌法） 培养皿：干热灭菌 温度：50℃左右 冷凝后倒置 操作：酒精灯火焰附近 稀释涂布平板法 培养 对照 将一个未接种的平板倒置，放入相同环境中培养相同时间。 高考对接 (2023·安徽卷)下表是某公司研发的一种培养大肠杆菌菌群的培养基配方，请根据表格和所学知识回答下列相关问题。 (1)从生态系统的成分上看，大肠杆菌属于____________。 (2)若根据用途划分，该培养基属于________(填“选择”或“鉴别”)培养基。若要用上述培养基来筛选出土壤中的尿素分解菌，培养基的营养成分必需怎样更改？________________________________。 (3)在微生物培养的过程中，为防止杂菌污染，需要对培养基进行_________________________。 (4)图1和图2是培养某细菌的结果图，其对应的接种方法分别是：____________和____________________。 (5)以下过程中所利用的主要微生物的细胞结构与大肠杆菌较相似的有_______。 A．制作果酒　　 B．由果酒制作果醋 C．制作泡菜 D．制作腐乳 分解者 腐生性微生物 鉴别 将蛋白胨改为尿素 培养基含有指示剂 尿素为唯一氮源 高压蒸汽灭菌 培养基和培养皿的灭菌方式 稀释涂布平板法 平板划线法 BC 酵母菌，属于真核生物 醋酸菌，属于原核生物 乳酸菌，属于原核生物 毛霉，属于真核生物 Lavf58.33.100 $