第1章 第2节 第1课时 微生物的基本培养技术-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程教师用书word（人教版 单选版）

第2节　微生物的培养技术及应用 【学习目标】 1.概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求。 2.掌握无菌技术的操作。 3.掌握酵母菌纯培养的方法步骤。 4.阐明微生物选择培养的原理和用途。 5.概述测定微生物数量的方法。 6.进行土壤中分解尿素的细菌的分离与计数。 第1课时　微生物的基本培养技术 聚焦·学案一　培养基的配制和无菌技术 [学案设计] (一)培养基的配制 1.培养基的概念、用途和种类 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 用途 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物 种类 按物理性质划分 2.培养基主要营养物质的作用和主要来源 营养 物质 含义 作用 主要来源 碳源 能提供所需碳元素的物质 构成生物体和一些代谢产物,有些是异养生物的能源物质 无机碳源: NaHCO3、CO2等。 有机碳源:糖类、脂肪酸、石油、牛肉膏和蛋白胨等 氮源 能提供所需氮元素的物质 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 无机氮源:N2、NH3、铵盐、硝酸盐等。 有机氮源:尿素、牛肉膏、蛋白胨等 水 — 不仅是优良的溶剂,而且可维持生物大分子结构的稳定 培养基、大气、代谢产物等 无机盐 为微生物提供除碳、氮元素以外的各种重要元素,包括某些大量元素 是细胞的组成成分、生理调节物质、某些化能自养菌的能源、酶的激活剂等 培养基、大气等环境 特别提醒:除了上述主要营养物质外,培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。例如,在培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加维生素;在培养霉菌时,一般需要将培养基调至酸性;在培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性;在培养厌氧微生物时,需要提供无氧的条件。 (二)无菌技术 1.目的:获得纯净的微生物培养物。 2.关键:防止杂菌的污染。 3.消毒与灭菌的比较 项目 消毒 灭菌 作用强度 较为温和的物理、化学或生物等方法 强烈的理化方法 作用程度 杀死物体表面或内部一部分微生物 杀死物体内外所有的微生物 芽孢和孢子 一般不能杀灭 能杀灭 适用对象 实验操作的空间、操作者的衣着和双手 微生物培养器皿、接种用具和培养基等 常用方法 煮沸消毒法,巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法 湿热灭菌法、干热灭菌法、灼烧灭菌法 4.了解消毒和灭菌的主要方法及应用范围 项目 主要方法 应用范围 消毒 巴氏 消毒法 63~65 ℃消毒30 min或72~76 ℃处理15 s或80~85 ℃处理10~15 s 牛奶、啤酒、果酒和酱油等不耐高温的液体 煮沸 消毒法 100 ℃煮沸5~6 min 家庭餐具等生活用品 紫外线 消毒 30 W紫外灯照射30 min(损伤细菌的DNA) 接种室、接种箱或超净工作台 化学药 物消毒 用体积分数为70%的酒精处理 擦拭实验者双手 用氯气处理 水源 灭菌 灼烧 灭菌 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 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 干热 灭菌 干热灭菌箱中,160~170 ℃的热空气中维持1~2 h 耐高温的和需要保持干燥的物品,如玻璃器皿、金属用具等 高压蒸 汽灭菌 (湿热 灭菌) 100 kPa、121 ℃的条件下,维持15~30 min 培养基等 特别提醒:①做好消毒和灭菌工作后,要注意避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。 ②为避免周围环境中微生物的污染,许多实验操作应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。 |情|境|探|究|思|考| 　　“掌心对掌心,手心压手背,十指交叉摩,手握关节搓,拇指围轴转,指尖掌心揉,手腕别放过。”七步洗手法可以清除手部的污物和微生物,是预防某些病毒感染的有效措施之一。某生物实验小组设计了“比较洗手前后手上细菌分布情况”的探究活动:各小组成员分别将拇指在甲组培养基上轻轻按一下,然后用肥皂将该手洗干净,再将洗净后的拇指在乙组培养基上轻轻按一下。将这两组培养基放入恒温培养箱中,在适宜温度下培养24小时后,统计两组培养基中菌落数目,请回答下列问题: (1)该实验中用到的培养基中加入了牛肉膏、蛋白胨、NaCl和水,蛋白胨可以为微生物的生长提供碳源、氮源和维生素等营养物质,为了使配制的溶液呈固体状态,还需要加入琼脂。为了防止外来杂菌的入侵,可以将培养基放入高压蒸汽灭菌锅内灭菌15~30 min。 (2)实验中“将拇指在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养操作中的接种,该操作应该在酒精灯火焰附近进行,原因是避免周围环境中的微生物污染培养基。 (3)统计甲、乙两组培养基中的菌落,乙组中菌落数比甲组少得多,实验结果说明肥皂洗手不能彻底清除手上的微生物。为避免手上微生物在无菌操作中污染培养基,洗过的手还应进行酒精擦拭双手、戴消毒手套等方法处理(答出1种即可)。 (4)有同学认为乙中也有菌落产生,是因为培养过程受到杂菌污染,请你在本实验的基础上设计一个简单的方案验证他的猜想是否正确,并预期结果和结论:再加一个不接种的相同培养基(空白培养基),与甲、乙在相同条件下培养,若该培养基上没有菌落生长,说明培养过程未被杂菌污染,猜想错误;若该培养基上有菌落生长,说明培养过程中被杂菌污染,猜想正确。 [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质,有时还需要加入一些特殊的物质。 (√) (2)在培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱酸性。 (×) (3)消毒的原则是既要杀死材料表面或内部一部分微生物,又要减少消毒剂对细胞的伤害。 (√) (4)为了防止杂菌污染,接种环经灼烧灭菌后应趁热快速挑取菌落。 (×) 2.培养基是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。下列关于培养基的叙述,错误的是 (　　) A.培养霉菌时需要将培养基调至碱性 B.制作固体培养基时可以加入琼脂 C.对培养基进行灭菌可以采用湿热灭菌 D.培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素 解析:选A　培养霉菌时一般需将培养基调至酸性,A错误;在液体培养基中加琼脂可制成固体培养基,B正确;对培养基进行灭菌可以采用湿热灭菌,如高压蒸汽灭菌法,C正确;培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素,以满足生长所需,D正确。 3.不同的微生物对营养物质的需求各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养型微生物所需营养的描述,错误的是 (　　) A.氮源物质为该微生物提供必要的氮元素 B.碳源物质也是该微生物的能源物质 C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质 D.水是该微生物的营养要素之一 解析:选B　微生物生长繁殖需要氮源,氮源物质为该微生物提供必要的氮元素,A正确;该自养型微生物的碳源物质是CO2,属于无机物,不能作为其能源物质,B错误;无机盐是微生物生长繁殖不可缺少的营养物质,C正确;生物的生命活动离不开水,水是该微生物的营养要素之一,D正确。 4.下列关于无菌技术的理解,错误的是 (　　) A.无菌技术能对实验操作的空间进行消毒 B.无菌技术能将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基进行灭菌 C.无菌技术不能防止操作者自身携带微生物污染实验 D.无菌技术包括避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品的接触 解析:选C　无菌技术能对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行消毒,A正确;为获得纯净的培养物,保证不被杂菌污染而采用的无菌技术,能将培养的器皿、接种用具和培养基进行灭菌,B正确;无菌技术除了能防止操作者自身携带微生物污染实验,也可有效避免操作者自身被微生物感染,C错误;周围物品可能会含有杂菌,为防止杂菌污染,无菌技术操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品的接触,D正确。 5.在生产、生活和科研实践中,经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题: (1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具　　　　(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。 (2)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　　　　　　　　　　　　　　　　　　。   (3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒,其原因是紫外线能　　　　　　　　。  (4)水厂供应的自来水通常是经过　　　　(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。   答案:(1)可以　(2)在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少　(3)破坏DNA结构　(4)氯气 聚焦·学案二　怎样进行微生物的纯培养 [学案设计] (一)了解微生物的纯培养概念与过程 1.概念 2.过程:包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。 (二)酵母菌的纯培养 1.实验原理 (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能将单个微生物分散在固体培养基上,之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 2.方法步骤 (三)掌握倒平板和平板划线法的操作与注意事项 1.倒平板的操作过程与注意事项 (1)倒平板的具体操作 (2)倒平板过程中的注意事项 ①培养基要冷却到50 ℃左右时开始倒平板。温度过高会烫手,温度过低培养基又会凝固。 ②要使锥形瓶的瓶口通过酒精灯火焰。通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。 ③倒平板时,培养皿不要完全打开,以免杂菌污染培养基。 ④平板冷凝后,要将平板倒置。避免培养基表面的水分过快地蒸发,防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。 2.平板划线法的操作过程与注意事项 (1)平板划线法的具体操作 (2)平板划线操作的注意事项 ①灼烧接种环,待其冷却后才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。 ②第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始,能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少,最终得到由单个菌种繁殖而来的菌落。 ③划线时最后一次的划线不要与第一次的划线相连。 ④划线用力大小要适当,防止用力过大将培养基划破。 ⑤操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要对接种环进行火焰灼烧灭菌,划线操作结束时,仍需灼烧接种环,每次灼烧的目的如下表。 第一次划 线前灼烧 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 每次划线 前灼烧 杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种,使下次划线的菌种均来自上次划线的末端 最后一次划 线结束灼烧 杀死接种环上残留的菌种,避免微生物污染环境和感染操作者 　　[典例]　(2024·湖南高考)微生物平板划线和培养的具体操作如图所示,下列操作正确的是 (　　) A.①②⑤⑥ B.③④⑥⑦ C.①②⑦⑧ D.①③④⑤ [解析]　由图可知,②中拔出棉塞后应握住棉塞上部;⑥中划线时不能将培养皿的皿盖完全拿开,应只打开一条缝隙;⑦中划线时第5次的划线不能与第1次的划线相连;⑧中平板应倒置培养。①③④⑤正确,D项符合题意。 [答案]　D [迁移训练] 1.判断下列叙述的正误 (1)由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 (√) (2)经高压蒸汽灭菌后的培养基,要冷却至50 ℃左右时,才能在酒精灯火焰附近倒平板。 (√) (3)平板划线时要注意将最后一次的划线与第一次的划线相连。 (×) (4)微生物的纯培养步骤为配制培养基→接种→灭菌→分离和培养等。 (×) 2.下列有关微生物的分离与培养的叙述,错误的是 (　　) A.获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染 B.倒置平板可防止培养皿皿盖上的冷凝水落入培养基 C.倒平板时将培养皿的皿盖拿开,以便于将锥形瓶中的培养基倒入培养皿 D.检验培养基是否被杂菌污染的有效方法是将未接种的培养基放在恒温培养箱中培养 解析:选C　倒平板时用食指和拇指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙,随后倒入培养基,C错误。 3.在分离纯化大肠杆菌实验中,划线接种(甲)、培养结果(乙)如图所示。有关叙述错误的是 (　　) A.甲中a区域为划线的起始位置 B.接种前应对培养基进行高压蒸汽灭菌 C.接种过程中至少需要对接种环灼烧5次 D.连续划线的目的是获得单个细菌,以便形成单菌落 解析:选A　乙图呈现的培养结果是从d区域到a区域菌落逐渐减少,而形成单菌落的区域是划线的末端,所以a区域应为划线的终点位置,A错误;在培养微生物时必须进行无菌操作,接种前应对培养基进行高压蒸汽灭菌来保证无菌,B正确;划线前后都要对接种环灼烧,共划线4次,所以需要灼烧5次,C正确;平板划线法是分离单菌落的常用方法,连续划线将细菌分散,在最后一次划线的末端可以获得单菌落,D正确。 一、建构概念体系 二、融通科学思维 1.牛肉膏和蛋白胨来源于动物,含有糖、维生素和有机氮等营养物质。 2.(1)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。 (2)在接种酵母菌的培养基上,如果观察到了不同形态的菌落,可能是接种的菌种不纯(或无菌操作不规范等)(答出1点即可)原因引起的。 3.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,这个平板就不能用来培养微生物,原因是空气中的微生物可能在皿盖和皿底之间的培养基上滋生,造成污染;等待培养基冷却凝固后,将培养皿倒过来放置。倒置的原因是防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染;避免培养基水分过快蒸发。 4.请说明平板划线法划线过程中,不能将最后一次的划线与第一次的划线相连的原因:平板划线法通过依次在上一次划线末端再次划线,达到获得单菌落的目的。若将最后一次的划线与第一次的划线相连则无法达到这一目的。 三、综合检测反馈 1.下表是某同学培养微生物时配制的培养基,关于此培养基的说法,错误的是 (　　) 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 成分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 含量 0.4 g 4.0 g 0.5 g 0.5 g 100 mL A.此培养基可用来培养自养型微生物 B.此表中的营养成分共有三类,即水、无机盐、氮源 C.培养基中各成分的含量按照所培养的微生物的营养需要来确定 D.若除去①,此培养基可用于培养大肠杆菌 解析:选D　由表中成分可知,该培养基中未添加碳源,故此培养基可用来培养自养型微生物,A正确;分析表格可知,表中的营养成分共有三类,即水、无机盐、氮源,B正确;培养基中各成分的含量按照所培养的微生物的营养需要来确定,C正确;大肠杆菌是异养型生物,且不能固氮,此培养基培养大肠杆菌时不能除去①,且需要添加碳源,D错误。 2.用两种氨基酸营养缺陷型大肠杆菌(菌株a和b)进行如图所示的实验。下列叙述正确的是 (　　) A.基本培养基中包含菌株a和b所需的特殊营养物质 B.菌株a和b需要的特殊营养物质有所不同 C.接种至基本培养基的方法是平板划线法 D.基本培养基出现的少量菌落皆为单菌落 解析:选B　单独培养菌株a和b时,培养基中均无菌落,而当a和b共同培养时,培养基中有少量菌落产生,因此基本培养基中无法提供它们单独生长所需的特殊营养物质,A错误;a单独培养和b单独培养均不能生长,a和b混合培养能生长,说明它们能够相互提供相应的特殊营养物质,而无法独立生长,因此它们所需要的特殊营养物质有所不同,B正确;根据菌株a和菌株b混合后菌落的分布情况可知,接种至基本培养基时没有采用平板划线法,C错误;基本培养基出现的少量菌落不一定都为单菌落,也有可能是重叠的菌落,D错误。 3.如图为用固体培养基培养某细菌的结果,对此下列有关叙述正确的是 (　　) A.此结果是利用平板划线法得到的,划线的顺序是①→③→② B.图示显示的接种方法为稀释涂布平板法,②处可见单菌落 C.每次划线前均需灼烧接种环,其目的都是防止杂菌污染 D.培养基中的糖类、琼脂等含碳物质,可为该细菌提供碳源 解析:选A　根据菌落的分布状态可知,此结果是利用平板划线法得到的,划线的顺序是①→③→②,②处可见单菌落,A正确,B错误;除第一次划线外,每次划线前灼烧接种环的目的都是杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种,从而保证菌落来自上一次划线的末端,C错误;培养基中的琼脂是凝固剂,不能为该细菌提供碳源,D错误。 4.为了研究抗生素X对四种不同细菌(1、2、3、4)的作用效果,有人做了如图的抗菌实验,四天后菌落形态如图所示,则下列相关分析正确的是 (　　) A.抗生素X对细菌3的抑制效果最好 B.抗生素X对细菌4的抑制效果最差 C.抗生素X对细菌2的抑制比对细菌3的抑制效果好 D.可以用抗生素X去治疗由细菌1引起的疾病 解析:选C　四天后细菌2的灰色区域最短,说明抗生素X对细菌2的抑制效果最好,A错误;四天后细菌1可在浸透抗生素X的纸条处生长,说明抗生素X对细菌1的抑制效果最差,B错误;根据图中结果可知,抗生素X对细菌2的抑制比对细菌3的抑制效果好,C正确;由图可知,抗生素X对细菌1不起作用,因此不能用抗生素X去治疗由细菌1引起的疾病,D错误。 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