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

从社会中来 S z L w h 据了解，这户人家有自制泡菜的习惯，并且会定期向坛子里添加蔬菜，比如：豆角、萝卜、辣椒等，然后添加食盐密封保存。就这样，一家人用了坛子里的“酸汤”持续泡了6年，从来没有更换过，并且在食用泡菜时也是直接就吃，没有经过高温处理。 在这种背景下，泡菜坛子里悄悄滋生了肉毒杆 菌，肉毒杆菌会产生肉毒素，1克毒素能够毒死200 万个50公斤体重的人。 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： 合适的营养和环境条件 其他微生物无法混入 ——培养基 ——无菌技术 从社会中来 S z L w h 第2节 微生物的培养技术及应用 S z L w h 课标要求 概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求、进行酵母菌的纯培养。 阐明微生物选择培养的原理。 进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。 S z L w h 【自主探究】请结合教材P9-10，思考： 1.什么是培养基？培养基有何作用？ 2.按物理性质分类，培养基分为哪两类？ 3.培养基的基本营养组成成分有哪些？ 4.配制培养基时，如何满足不同微生物的特殊需求？举例说明。 培养基的配制 S z L w h 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。 3、类型 1、概念 2、作用 用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。 固体 培养基 液体 培养基 有无琼脂 分离、 计数、 鉴定等 扩大培养、 工业生产 长有酵母菌菌落的固体培养基 盛有液体培养基的锥形瓶 培养基的配制 S z L w h 4、培养基的营养构成 （1）基本成分 水、碳源、氮源、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 ②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 含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源 ③无机盐： Ca、K 、Mg为大量元素；Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素 凡是碳源都能提供能量 （ ） 无机氮源可能提供能量 （ ） 培养基的配制 S z L w h 4、培养基的营养构成 （2）培养基的特殊需求 维生素 酸性 中性或弱碱性 无氧 （pH、特殊营养物质以及O2） 培养基的配制 S z L w h 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成 组分 含量 提供的主要营养 牛肉膏 5g 碳源、 和 等 蛋白胨 10g 氮源和 等 NaCl 5g 无机盐 H2O 定容至1000ml 水 磷酸盐 维生素 维生素 下列关于培养基中营养物质的说法，正确的是（ ）A．通常情况下，琼脂既可作为凝固剂也可作为微生物的碳源B．蛋白胨为微生物的生长主要提供碳源、氮源、磷酸盐和维生素C．培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加特殊营养物质维生素D．同一种物质不可能既作为碳源又作为氮源和能源物质 C 培养基的配制 S z L w h 甲、乙、丙是三种微生物，下表I、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖；甲能在I中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲、丙都不能。下列说法正确的是（ ） A．甲、乙、丙都是异养微生物B．甲、乙都是自养微生物、丙是异养微生物C．甲是异养微生物、乙是固氮微生物、丙是自养微生物D．甲是固氮微生物、乙是自养微生物、丙是异养微生物 D 【自主探究】请结合教材P10-11，思考： 1.获得纯净的微生物培养物的关键是什么？ 2.什么是消毒和灭菌？它们的区别是什么？ 3.常用的消毒和灭菌的方法有哪些？ 4.如何针对不同的作用对象选择合适的消毒/灭菌方法？ 无菌技术 S z L w h 获得纯净的微生物培养物的关键是 。 防止杂菌污染 ①消毒： ②灭菌： 对操作的空间、操作者的衣着和手 培养微生物的器皿、接种工和培养基等 ③避免已经灭菌的材料用具与周围物品接触 ④为了避免周围环境微生物污染，操作应在超净工作台并在酒精灯火焰旁进行。 无菌技术 S z L w h 1、消毒 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。 （1）概念： （2）方法： ①煮沸消毒法 ②巴氏消毒法 ③化学药剂消毒法 ④紫外线消毒法 100℃煮沸5-6min 62-65℃下煮30min或80-90℃下煮30s-1min 酒精擦拭双手、氯气消毒水源 紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台 不耐高温的液体，如牛奶。不破坏牛奶的营养成分。 石炭酸、煤酚皂溶液 无菌技术 S z L w h 指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。 2、灭菌 （1）概念： （2）方法： ①湿热灭菌 ②干热灭菌 ③灼烧灭菌 培养基等，高压蒸汽灭菌效果最好 高压蒸汽灭菌锅 干热灭菌箱 耐高温，需保持干燥的物品，适用于玻璃器皿 (如试管、培养皿、吸管、注射器)金属器具 (如针头、镊子、剪刀等)的灭菌 接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等 无菌技术 S z L w h 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。 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。 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_________微生物的群体称为培养物。 纯培养物：由_________繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 纯培养：获得_________的过程就是纯培养。 特定种类 单一个体 纯培养物 2、常用方法： 法和 法。 平板划线 稀释涂布平板 微生物群 分散 单个细胞 单个菌落 繁殖 不同菌落的形状、大小、颜色等不同。 菌落是鉴定菌种的重要依据。 1、概念 微生物的纯培养 S z L w h 3、酵母菌的纯培养步骤 【自主探究】请结合教材P12-13，思考： 1.酵母菌的纯培养包括哪些步骤？ 2.怎样制备培养基？ 3.平板划线法怎样分离酵母菌？ 微生物的纯培养 S z L w h （1）制备培养基 3、酵母菌的纯培养步骤 （2）接种和分离酵母菌 （3）培养酵母菌 配制培养基 灭菌 倒平板 高压蒸汽灭菌（培养基） 干热灭菌（培养皿） 50℃左右 在酒精灯火焰附近 冷凝后平板倒置 减缓培养基表面水分的蒸发； 防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 微生物的纯培养 S z L w h （2）接种和分离酵母菌——平板划线法 ①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红 ②在火焰旁冷却接种环，拔出酵母菌培养液试管的棉塞 ③试管口通过火焰 ④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液 ⑤试管口通过火焰，并塞上棉塞 ⑥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 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 微生物的纯培养 S z L w h （2）接种和分离酵母菌——平板划线法 微生物的纯培养 S z L w h （2）接种和分离酵母菌——平板划线法 灼烧时期 目的 取菌种前 每次划线前 接种结束后 杀死接种环上原有微生物。 杀死上次划线时残留菌种，使下一次划线的菌种直接来源上次划线的末端 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。 在灼烧接种环之后，要等其冷却后再进行划线的原因？ 以免接种环温度太高，杀死菌种。 在作第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线的原因？ 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。 微生物的纯培养 S z L w h 微生物的纯培养 （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___________的平板倒置，放入_____左右(培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异)的____________中培养24-48h。 一个未接种 28℃ 恒温培养箱 划3个平板（重复实验） 1个不划线（空白对照） 结果分析与评价： 培养基的制作是否合格？ 接种操作是否符合无菌要求？ 如果未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。 如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特点，则说明接种操作是符合要求的；如果培养基上出现了其他菌落，则说明接种过程中，无菌操作还未达到要求，需要分析原因，再次练习。 S z L w h 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 S z L w h 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？ 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。 练习与应用 S z L w h 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210r/min、230r/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。 （1）摇床转速不同，意味着培养条件有什么不同？ （2）从图中数据你可以得出什么结论？其原因是什么？ 培养液中氧气含量不同 培养液中氧气含量越高，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 S z L w h 1.科学实例：寻找耐高温的DNA聚合酶 聚合酶链式反应（PCR）是一种在体外扩增DNA片段的技术，此项技术要求使用耐高温的DNA聚合酶。 1973年，布鲁克在美国黄石国家公园的一个热泉中发现了耐热的水生栖热菌，并从这种菌种提取出耐高温的DNA聚合酶。 筛选原因：水生栖热菌能在70-80℃高温条件下 生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。 美国黄石公园 那么，如何从众多的微生物中筛选出单一菌种？ 选择培养基 S z L w h 根据微生物对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。 2.筛选原则 耐寒微生物 耐热微生物 石油分解菌 有利于目的菌生长的条件有哪些？ 营养、温度和pH等 选择培养基 S z L w h 分离自养型微生物 分离固氮菌 分离酵母菌、霉菌等真菌 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。 ③加入青霉素的培养基 ②不加氮源的无氮培养基 ①不加含碳有机物的无碳培养基 3.选择培养基： 分离并计数某种微生物的数量（例如，能分解尿素的细菌）。 选择培养基 S z L w h 稀释涂布平板法：必须要对土样充分稀释后，然后将菌液涂布到制备好的选择培养基上。 将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。 1×10 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1×102 1×103 1×104 1×105 1×106 1×107 9 mL 无菌水 90mL无菌水 10g 在火焰旁将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，制成菌液。 微生物的选择培养 S z L w h 微量 移液器 ③取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。 ④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。 ⑤将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。 ⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。 待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入恒温箱培养。 微生物的选择培养 S z L w h 微生物的选择培养 S z L w h 比较 平板划线法 稀释涂布平板法 工具 接种环 涂布器 原理 通过接种环在琼脂固体培养基的表面_________操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。（不能计数） 将菌液进行一系列的_________，稀释度足够高时，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞。（可计数） 特点 方法简单，但不适宜计数 单菌落更易分开，可以计数，但操作复杂 平板 示图 共同点 使培养基上形成由单个细菌细胞繁殖而来的子细胞群体——菌落 连续划线 梯度稀释 微生物的选择培养 S z L w h 4号试管的结果表明每克土壤中的活菌数约为 个。 1.1×108 通过稀释涂布平板法统计的细菌的数目与它的实际数目相同吗？ 统计的细菌数往往比活菌实际数目低。因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。 每g样品中的菌落数＝ (C÷V)×M M代表稀释倍数 C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数 V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL) 菌落数：30~300 1.间接计数法 — 稀释涂布平板法 微生物的数量测定 S z L w h 2.直接计数法 — 计数板计数法 不能区分死菌与活菌 个体小的细菌在显微镜下难以观察 ①原理：利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。 ②缺点： 微生物的数量测定 S z L w h 内容 直接计数法 间接计数法 主要用具 显微镜、细菌计数板或血细胞计数板 涂布器 计数依据 细菌个数 培养基上菌落数 优点 计数方便、操作简单 计数的是活菌 计算公式 每毫升原液含菌株数＝每小格平均菌株数×400×1 0000×稀释倍数 每克样品中的菌株数:(C÷V)×M 　C:某稀释度下平板上生长的平均菌落数;V:涂布平板时所用的稀释液的体积(mL);M:稀释倍数 缺点 不能区分死菌与活菌 结果 比实际值偏 。 比实际值偏 。 当两个或多个菌体连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落 小 大 微生物的数量测定 S z L w h 葡萄糖 10.0g 尿素 1.0g KH2PO4 1.4g Na2HPO4 2.1g MgSO4·7H2O 0.2g 琼脂 15.0g 蒸馏水 1000ml ①原理：绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成 的微生物才能分解尿素。利用以 作唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。 1.培养基的制备 ②配方： KH2PO4和Na2HPO4的作用是： ①提供无机盐； ②调节pH。 脲酶 尿素 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 S z L w h 2.实验设计 细菌宜在酸碱度接近 的潮湿土壤中生长，绝大部分分布在距地表3~8cm的土壤层。铲去表层土3cm左右，取样，将样品装入事先准备好的信封中。 （1）土壤取样 中性 不同微生物在土壤中含量不同，分离不同的微生物采用不同的稀释度，以保证获得菌落数在 之间，适于计数的平板。 （2）样品的稀释与稀释涂布平板法接种 30～300 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 S z L w h 2.实验设计 ①不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在 的温度下培养1-2d。 ③一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如 等。 ②每隔24h统计一次菌落数目，选取 时的记录作为结果，防止因 而导致遗漏菌落的数目。 （3）微生物的培养与观察 30-37℃ 菌落数目稳定 培养时间不足 形状、大小和颜色 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 S z L w h 3.鉴定培养基 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入 指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变 ，说明该细菌能够分解尿素。 CO（NH2）2+H2O CO2+2NH3 脲酶 原理：脲酶催化尿素分解成氨→培养基碱性增强→ 酚红变红→脲酶阳性 ①液体培养基可以直接看液体的变色情况； ②固体培养基上可以观察菌落周围是否出现 ， 越大，说明分解能力越强。 酚红 红 红色环带 红色环带直径与菌落直径比值 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 S z L w h 项目 选择培养基 鉴别培养基 原理 用途 举例 图示 加入不影响甚至促进目标微生物生长，而抑制或阻止其他种类微生物生长的化学物质 加入某种指示剂或化学药品，使微生物的某种代谢产物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应 培养、分离出目标微生物 鉴别目标微生物 培养酵母菌和霉菌时，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌的生长；利用以尿素为唯一氮源的培养基来培养可分解尿素的细菌 可用伊红美蓝培养基鉴定饮用水或乳制品中是否含有大肠杆菌(若有，则菌落呈黑色) 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 S z L w h 下列关于“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验操作的叙述，错误的是 A.利用稀释涂布平板法准确估计菌落数目的关键是有恰当的稀释度 B.若要判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置未接种的牛肉膏蛋白胨培养基作为对照 C.该实验应采用稀释涂布平板法 D.用以尿素为唯一氮源且添加了酸碱缓冲剂的培养基来培养该细菌后不会使酚红指示剂变红 B 练习与应用 S z L w h 拓2 地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%～ 60%能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维素被纤维素分解菌分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈（如下图所示）。请回答下列问题。 （3）有同学说，可以把滤纸埋在土壤中，经过一段时间后，再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。请你评价这一做法。 可以选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土等。 可行，这是人工设置适合纤维素分解菌生存的环境,腐烂的滤纸上很可能有纤维素分解菌。 （2）你打算到什么环境中去寻找纤维素分解菌？为什么？ 练习与应用 S z L w h 1. 研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出了一种石油降解菌，判断下列相关表述是否正确。 （1）这种培养基是一种选择培养基。（ ） （2）利用这种石油降解菌可以降解石油，修复土壤。（ ） （3）相对于未被污染的土壤，从被石油污染的土壤中更容易分离到石油降解菌。（ ） 2. 用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数，原因是（ ） A. 菌落中的细菌数目是固定的 B. 平板上的一个菌落就是一个细菌 C. 通过此方法统计的菌落数与活菌的实际数目相同 D. 平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌 √ √ √ D 练习与应用 S z L w h Lavf59.4.102 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $