1.2 微生物的培养技术及应用（第1课时）课件-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

课堂导入 食用自制酸奶导致肠胃不适屡见不鲜 腐乳、 泡菜变质 讨论1：失败的原因是什么？ 在制作过程中有杂菌大量繁殖 讨论2：怎么才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？ ①制作工具和原料进行消毒灭菌 ②接种纯的单一菌种 ③控制发酵条件，避免杂菌繁殖 2 Fermentation Engineering 第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 （第1课时） 课堂导入 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。 菌落 功能： 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。 菌落是鉴定菌种的重要依据。 菌落 青霉菌 一个菌落是一个种群还是一个群落？ √ 课堂导入 研究和应用微生物的前提（发酵工程的重要基础）是： 、 。 酵母菌 防止杂菌污染 获得纯净的微生物培养物 实验室培养微生物基本要求： 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 纯培养 1. 概念 一、培养基的配制 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 ①培养、分离、鉴定、保存微生物； ②积累其代谢物 3. 类型 ①按物理性质分： 有无凝固剂（如琼脂） 液体培养基 半固体培养基 固体培养基 含0.2%-0.5%琼脂 含1.5%-2.5%琼脂 扩大培养 工业生产 微生物分离、鉴定、 活菌计数、保藏菌种 不含琼脂 3. 类型 一、培养基的配制 ②按化学成分分： a.天然培养基 含有化学成分还不清楚或化学成分不明确的天然有机物 b.合成培养基 用已知的化学物质配制 作用：配制实验室常用培养基和工业生产 作用：用于实验室中进行的营养、代谢、遗传、鉴定和生物测定等定量要求较高的研究 培养真菌的察氏培养基 硝酸钠 3g， 磷酸氢二钾 1g， 硫酸镁(MgSO4·7H2O) 0.5g，氯化钾 0.5g， 硫酸亚铁 0.01g， 蔗糖 30g， 琼脂 15~20g， 蒸馏水 1000mL，pH自然或7.0~7.2。 培养细菌常用的肉汤蛋白胨培养基：牛肉膏3g，蛋白胨5g，水1000mL。 3. 类型 一、培养基的配制 ③按用途分： a.基础培养基 b.选择培养基 c.鉴别培养基 含一般微生物生长繁殖所需要的基本营养物质 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。 将某种类微生物从混杂的微生物群体中分离出来。 加入能与目的菌的代谢产物发生显色反应的指示剂。 用于鉴别不同类型的微生物。 耐高浓度 食盐的金黄色葡萄球菌 能与大肠杆菌代谢物反应，出现带金属光泽的深紫色菌落 伊红-美蓝培养基 一、培养基的配制 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 碳源、氮源和维生素等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000mL 水 1000 mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成 既可为固体培养基，也可为液体培养基 思考1：该培养基只能为液体培养基吗？ 思考2：培养基的基本成分有哪些？ 4. 培养基的营养构成 一、培养基的配制 (1)基本成分： 碳源、氮源、水、无机盐 ①碳源 有机碳源： 糖类、脂质、蛋白质（牛肉膏、蛋白胨） 无机碳源： CO2、CO32-、HCO3-等 ②氮源 有机氮源： 蛋白质（牛肉膏、蛋白胨）、尿素、氨基酸等 无机氮源： NH4＋、NO3-、NH3（硝化细菌）、N2（固氮菌）等 ③水 ④无机盐 异养微生物 自养微生物 微生物 碳源 氮源 能源 蓝细菌 CO2 NH4＋、NO3-等 光能 硝化细菌 CO2 NH3 NH3氧化的化学能 根瘤菌 糖类等有机物 N2 有机物中的化学能 大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质、NH4＋、NO3-等 有机物中的化学能 一、培养基的配制 光能自养 化能自养 异养固氮菌 异养 自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于 ； 无机氮源不但能给有些自养型微生物提供 ，也能作为 ； 含有C、H、O、N的有机物可作为 微生物的碳源、氮源、能源； 同一种物质不能既做碳源又做氮源（ ） × 碳源 氮源 能源物质 异养型 牛肉膏或蛋白胨，可为异养微生物提供碳源和氮源 4. 培养基的营养构成 一、培养基的配制 (2)特殊需求： 还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。 主要指生长因子：维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等 培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加 ； 培养霉菌、乳酸菌时，需要将培养基调至 ； 培养细菌时，需要将培养基调至 ； 培养厌氧微生物时，需要提供 的条件。 维生素 酸性 中性或弱碱性 无氧 生长因子：通常是指微生物自身不能合成或合成量不足，但又是微生物生长和代谢所必需的小分子。 思考3：所有微生物是否都可以用培养基进行培养? 不是。病毒是没有细胞结构的微生物，必须在活细胞内寄生并以复制的方式增殖，因此不能用培养基进行培养。 一、培养基的配制 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 成分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 含量/g 0.4 4.0 0.5 0.5 100 mL 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圆褐固氮菌吗？ 此培养基不含有机碳源，可用来培养自养型微生物。 圆褐固氮菌虽可以固氮，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圆褐固氮菌。 二、无菌技术 超净工作台 思考：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？ 1. 目的 ①防止培养物被杂菌污染 ②防止感染实验操作者 2. 类型 消毒： 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。 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。 二、无菌技术 3. 对象 清洁和消毒： 灭菌： 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器具进行灭菌 消毒 灭菌 4. 消毒和灭菌工作后的注意事项 ①应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品 ； ②实验操作应在： 进行。 相接触 超净工作台上并在酒精灯火焰附近 二、无菌技术 5. 常见的消毒方法 类型 适用范围 操作方法 备注 日常生活 100 ℃煮沸5～6min 可杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢 不耐高温的液体 （如牛奶） 63～65℃消毒30min 72～76℃消毒15s 80～85℃消毒10～15s 生物活体、水源等 无 接种室、接种箱， 超净工作台使用前 煮沸消毒法 巴氏消毒法 化学药物 消毒法 用酒精(75%)擦拭双手、 用氯气消毒水源 紫外线照射 消毒法 紫外线照射30min 可杀死食物中的绝大部分微生物，不破坏食物的营养成分。 照射前，喷洒苯酚 或煤酚皂溶液 二、无菌技术 6. 常见的灭菌方法 （1）湿热灭菌 原理： 器材： 利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。 高压蒸汽灭菌锅 方法： 以水蒸气为介质，100kPa、121℃，维持15~30min。 其中高压蒸汽灭菌的效果最好。 适用对象： 培养基、培养皿 注：使用前要将冷空气排尽，使用后要自然泄压 二、无菌技术 6. 常见的灭菌方法 （2）干热灭菌 器材： 将灭菌物品放入密闭容器， 如干热灭菌箱 方法： 160~170℃的热空气中维持1~2h 干热灭菌箱 适用对象： 耐高温的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿（如吸管、培养皿等）、金属用具等。 二、无菌技术 6. 常见的灭菌方法 （3）灼烧灭菌 方法： 优点： 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧。 可以迅速彻底灭菌 适用对象： ①微生物的接种工具： （如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具） ②接种过程中试管口、瓶口等容易被污染的部位 涂布器 接种针 接种环 1 2 3 接种环的灼烧灭菌(1、2、3表示先后顺序) 二、无菌技术 巩固练习 说出以下器具、物品或对象适合的消毒或灭菌方法 ①不耐高温的液体（牛奶）： ②接种室、超净工作台： ③接种环等金属工具： ④实验操作者的双手： ⑤家庭餐具等生活用品消毒： ⑥培养基： ⑦培养皿、吸管等玻璃器皿： 巴氏消毒法 紫外线照射消毒法 灼烧灭菌 化学药物消毒法 煮沸消毒法 湿热灭菌（高压蒸汽灭菌） 干热灭菌 课堂小测 1、判断题 ①不含氮源的平板不能用于微生物培养（ ） ②制备的培养基可用紫外线照射进行灭菌（ ） ③煮沸消毒法中100 ℃煮沸5~6min 可以杀死全部微生物的细胞和芽孢、孢子（ ） ④通常在实验室培养微生物时，需要对所用的玻璃器皿进行灭菌，灭菌的方法有湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)、干热灭菌等（ ） × × × √ 课堂小测 2、无菌技术包括以下几个方面的叙述，其中正确的是（ ） A. 紫外线照射前，适量喷洒苯酚等消毒液，可以加强消毒效果 B. 高压灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖 C. 为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落 D. 在微生物接种的实验中，用95%酒精对实验者的双手和超净工作台进行消毒 A 三、微生物的纯培养 原理 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。 由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 微生物群 分散或稀释 单个个体 单个菌落（纯培养物） 繁殖 培养物 纯培养物 酵母菌纯培养物 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 1. 制备培养基 (1)配制培养基 ①称取去皮的小块马铃薯200g ②加水1000mL ③加热煮沸至马铃薯软烂 ④用纱布过滤 20g葡萄糖 15~20g琼脂 ⑤用蒸馏水定容至1000mL 固体培养基 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 ①培养基转移到锥形瓶中 ②加棉塞 ③包上牛皮纸， 并用皮筋勒紧 培养基 ④放入高压 蒸汽灭菌锅 (100kPa、121℃，15~30min) 高压蒸汽灭菌 ①在灭菌时，避免水蒸汽凝结时浸湿棉塞 ②在取出培养基锥形瓶时，隔绝空气中杂菌污染 注：灭菌前调pH 1. 制备培养基 (2)灭菌 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 培养皿 (160~170 ℃灭菌2h) 干热灭菌 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 思考：培养皿使用干热灭菌而不使用湿热灭菌的目的？ 保持干燥 1. 制备培养基 (2)灭菌 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。 避免周围环境中微生物的污染 ①拔出锥形瓶的棉塞 ②将瓶口迅速通过火焰 既不会烫手，琼脂也不会凝固 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（10-20mL）倒入培养皿，立即盖上皿盖 ④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒转过来放置 防止冷凝水滴落在培养基上引起污染 1. 制备培养基 (3)倒平板 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 2. 接种和分离酵母菌 平板划线法 稀释涂布平板法 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。 穿刺接种法 斜面接种法 28 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 2. 接种和分离酵母菌 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 ③将试管口通过火焰 ④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 2. 接种和分离酵母菌 ⑤将试管口通过火焰，并塞上棉塞 ⑥在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，盖上皿盖 1 2 3 4 5 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。 不要划破培养基表面 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 2. 接种和分离酵母菌 1 2 3 4 5 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。 注： a. 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 b. 每次划线前以及结束时灼烧接种环进行灭菌 此图中的接种环共需灼烧几次？ 6次 c. 最后一次的划线不能与第一次的划线相连 使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，以便获得单个菌落。 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 3. 培养酵母菌 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。 恒温培养箱 接种后的平板 未接种的平板 在培养皿的皿底用记号笔标记 做空白对照，如果有菌落生长，则说明培养基被杂菌污染或者灭菌不彻底 三、微生物的纯培养——酵母菌的纯培养 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。 思考：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？ 可能是接种的菌种不纯或者无菌操作不规范等原因引起的。 思维训练——评估论点的可信程度 水果“酵素” 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？ “酵素”本质上是指“酶” 微生物进行无氧呼吸的原理 课堂小测 3、如图表示培养和纯化酵母菌的部分操作步骤，下列有关叙述错误的是（ ） A. 步骤①中，倒好的平板待培养基冷凝后应倒过来放置 B. 步骤②中，用灼烧后冷却的接种环在火焰旁蘸取菌液 C. 步骤③中，连续划线的目的是将聚集的菌种稀释分散 D. 步骤④中，可观察到1至5区出现相同的单菌落数 D 课堂小测 4、下列关于平板划线法纯化大肠杆菌过程中各种“目的”的叙述，错误的是（ ） A. 蘸取菌液前灼烧接种环的目的是杀死接种环上原有的微生物 B. 在火焰旁进行接种的目的是防止低温抑制酶活性而影响大肠杆菌的生命活动 C. 最后一次划线结束后灼烧接种环的目的：杀死接种环上残存的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者 D. 在第二次及以后划线时，总是从上一次划线的末端开始，这样做的目的是获得单菌落 B 课堂小测 5、(多选)微生物培养皿艺术是将微生物培养与艺术创作相结合，以不同的微生物作“颜料”，固体培养基作“画板”，通过微生物培养创作艺术图形，可展示多姿多彩的微生物世界。下列说法正确的是( ) A. 制备培养基时需要调整pH B. 培养基灭菌后需冷却到50℃左右才能倒平板 C. 接种环经火焰灼烧后应趁热快速挑取菌落作画 D. 使用后的培养基倒掉前应先进行灭菌处理 ABD Lavf55.33.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $