1.1获得纯种微生物是发酵工程的基础课件-2025-2026学年高二下学期生物沪科版选择性必修3

获得纯种微生物是发酵工程的基础 第1节 第1章 发酵工程 发酵工程是指利用微生物的特定功能，规模化生产人类所需产品的综合性生物工程。 它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。 1 解决生活中的问题 拓展延伸 用什么办法分离培养其中一种你想要研究的微生物？ 针对“白色垃圾”污染，我们能不能利用所学知识，分离培养土壤中天然降解聚乙烯（PE）能力高的菌株，用于降解这些白色垃圾。 2 培养基的配制 图为某一同学筛选获得土壤中某一菌株的流程 1.锥形瓶、试管、培养皿 2.培养基 完成这个流程需要准备什么？ 3 自主学习 请同学们快速阅读教材P2-P6，思考讨论以下问题： 微生物生存需要什么物质和条件？ 培养基有哪些类型？ 怎么避免杂菌污染？ 4 难以用肉眼观察的微小生物统称为微生物，包括细菌、真菌和病毒等。 微生物： 微生物是世界的“霸主”，种类繁多 微生物无处不在 土壤 热泉 极地 肠道 5 微生物需要的营养物质 碳源 无机碳源： 有机碳源： CO2 等----自养微生物 葡萄糖、淀粉、纤维素等----异养微生物 某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，碳源是 。 葡萄糖 蓝细菌 霉菌 6 微生物需要的营养物质 氮源 无机氮源： 有机氮源： 硝酸盐等 蛋白胨、尿素、氨基酸等 某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，氮源是 。 尿素 根瘤菌帮助豆科植物固氮（N2转化为NH4+) 7 微生物需要的营养物质 无机盐 调节酸碱平衡（pH）、维持渗透压、酶的辅助因子 NaCl、 K2HPO4、MgSO4等 某细菌固体培养基的组成成分是KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水，无机盐是 。 KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4 8 微生物需要的营养物质 生长因子 是一类调节微生物正常生长代谢所必需，但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。 维生素、碱基、卟啉、胺类等。 培养乳酸菌时需要加入维生素 9 培养基-按物理性质分类 液体培养基是实验室中最常用的培养基之一 液体培养基用于微生物大量培养 细菌繁殖迅速 一般37℃培养8-24h 使目的菌株变多 10 培养基-按功能分类 选择培养基 允许特定种类微生物的生长，同时抑制其他微生物的生长 如果想要筛选到降解聚乙烯（(C2H4)ₙ）的菌株，培养基中应该以什么为碳源？ 用聚乙烯代替葡萄糖作为碳源 如果想要筛选到降解纤维素的菌株，培养基中应该以什么为碳源？ 用纤维素代替葡萄糖作为碳源 如果想要筛选到通过基因工程改造的具有青霉素抗性的菌株，培养基中应该额外加入什么？ 额外加入青霉素 11 培养基-按物理性质分类 琼脂固体培养基是实验室中最常用的培养基之一 ▲长有酵母菌菌落的琼脂固体培养基 在液体培养基中加入琼脂（1.5%-2%）后制成 固体培养基用于微生物分离，鉴定、计数和菌种保存 菌落 琼脂在水中需加热至95℃时才开始熔化，熔化后的溶液温度需降到40℃时才开始凝固 百里挑一 12 知识补充：菌落 （1）概念： （2）特征： 不同菌落的形状、大小、颜色、光泽度、透明度等不同。 （3）功能： 菌落是鉴定菌种的重要依据。 单个或少数同种菌体在固体培养基表面或内部大量繁殖，形成肉眼可见的子细胞群体。 ▲念珠菌菌落 ▲霉菌菌落 ▲放线菌菌落 13 培养基-按功能分类 鉴别培养基 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 大肠杆菌在伊红美蓝培养基上的菌落呈现金属光泽的紫黑色 中性红指示剂遇乳酸变红，区分乳酸菌 14 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开 培养基各种成分全都加入之后，水溶解就可以了吗 防止杂菌污染 消毒 灭菌 15 无菌技术 消毒 ★ 常用的消毒方法有： 化学药物消毒 人们也常使用化学药物进行消毒，如用酒精擦拭双手等。 消毒（disinfection）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。 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 16 无菌技术 消毒 巴氏消毒 巴氏消毒 对于一些不耐高温的液体，如牛奶，则可使用巴氏消毒法，即在63 ~ 65 ℃消毒30 min或72 ~ 76 ℃处理15 s 或80 ~ 85 ℃处理10 ~ 15 s，可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且基本不会破坏牛奶的营养成分。 ★ 常用的消毒方法有： 路易斯 · 巴斯德 Louis Pasteur，1822年12月27日-1895年9月28日 消毒（disinfection）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。 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 17 无菌技术 灭菌 灭菌（sterilization）则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。 ★ 芽孢和孢子相关资料： （2）孢子是细菌、真菌等产生的一种有繁殖作用的无性生殖细胞。能直接发育成新个体。 ▲青霉菌和青霉孢子 （1）芽孢是某些细菌（如芽孢杆菌属）在一定的条件下产生的。芽孢壁很厚， 抗逆能力强 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 18 无菌技术 灭菌 灭菌（sterilization）则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。 ★ 常用的灭菌方法有： 高压蒸汽灭菌 高温灭菌 实验室常用的高压蒸汽灭菌锅（见左图）就是以水蒸气为介质，在压力为100 kPa、温度为121 ℃的条件下，维持15 ~ 30 min来灭菌的。 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 19 无菌技术 灭菌 灭菌（sterilization）则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。 ★ 常用的灭菌方法有： 将灭菌物品放入密闭容器如烘箱，在160 ~ 170 ℃的热空气中维持1 ~ 2 h可以达到灭菌的目的。 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，可以采用这种方法灭菌。 高温灭菌：干热灭菌 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 20 无菌技术 灭菌 灭菌（sterilization）则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。 ★ 常用的灭菌方法有： 适用：涂布器、接种环、接种针或其他金属用具，以及试管、锥形瓶 干热灭菌：灼烧灭菌 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 21 无菌技术 灭菌 灭菌（sterilization）则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。 ★ 常用的灭菌方法有： 过滤除菌 利用细菌的直径大于0.22μm，将细菌截留在滤膜上，流下来的是无菌液体 适用：液体（如水、培养基） 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 22 无菌技术 灭菌 灭菌（sterilization）则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。 ★ 常用的灭菌方法有： 辐射灭菌 接种室、接种箱或超净工作台在使用前，可以用紫外线照射30 min，以杀死物体表面或空气中的微生物。 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 23 无菌技术 “消毒”与“灭菌”对微生物作用效果的比较： 类型 理化因素作用强度 消灭微生物数量 芽孢和孢子能否被消灭 消毒 灭菌 较为温和 强烈 部分微生物 全部微生物 一般不能 能 “消毒”和“灭菌”工作主要包括两个方面： ➊ 对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒 ➋ 将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌 ★ 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。 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 24 无菌技术 为了避免周围环境中微生物的污染，接下来的许多操作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。 无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。 讨论4：无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？ 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 25 将以下器具、物品或对象与所采用的消毒或灭菌方法进行连线： 无菌技术 趁热 打铁 （1）不耐高温的液体（如牛奶） （2）接种室、超净工作台 （7）培养皿、吸管等玻璃器皿以及耐高温、需保持干燥的物品 （3）接种环等金属工具 （4）实验操作者的双手 （6）培养基 （5）家庭餐具等生活用品消毒 a. 煮沸消毒法 b. 巴氏消毒法 c. 化学药剂消毒 d. 紫外线消毒 e. 灼烧灭菌 f. 干热灭菌 g. 高压蒸汽灭菌 无菌技术是微生物研究和发酵工程的基础 26 分离和纯化微生物的方法 请同学们自主阅读教材P8-P9，思考讨论下列问题： 分离获得单菌落的方法有哪些？ 27 接种和分离微生物 微生物的纯培养 方法步骤 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的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 ★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。注意不要将最后一次的划线与第一次的划线相连。 1 2 3 4 5 分离获得单菌落的方法： 平板划线法 分离和纯化微生物的方法 28 接种和分离微生物 微生物的纯培养 方法步骤 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的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。 分离获得单菌落的方法： 平板划线法 分离和纯化微生物的方法 29 微生物的纯培养 方法步骤 分离获得单菌落的方法： 稀释涂布平板法 ①梯度稀释 形成单个菌落 ②涂布 分离和纯化微生物的方法 30 微生物的纯培养 方法步骤 分离获得单菌落的方法： 稀释涂布平板法 涂布棒 灼烧灭菌 冷却 涂布 分离和纯化微生物的方法 31 课堂巩固 1.本节课知识框架：培养基（成分+分类）→无菌技术（消毒+灭菌）→纯培养 （平板划线法+稀释涂布平板法）。 2.单选题：下列属于选择培养基的是（） A. 含伊红美蓝的培养基 B. 含青霉素的培养基 C. 含中性红的培养基 D. 肉汤培养基 3.简答题：简述消毒和灭菌的主要区别。 32 作业 1.拓展作业：设计一份筛选土壤中纤维素降解菌的实验方案（重点写出培养基碳源选择和无菌操作要点）。 2.预习任务：阅读教材P9-P10，了解微生物计数的相关方法，为下节课做准备。 33 第1章 第2节 下节课继续学习《选择性必修3》 （2）微生物的计数 34 Lavf62.3.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf62.3.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf62.3.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $