1.2.1 微生物的基本培养技术课件-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 思考：你知道什么是微生物？哪些生物属于微生物吗？ 旁栏相关信息：微生物是什么？ 个体微小（肉眼不可见）、结构简单 ①非细胞的病毒 ②原核生物：细菌，蓝藻 ③真核生物：真菌，原生生物（草履虫） 而菌落可被肉眼所见！ 定义：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一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体。 一个菌落是一个种群 微生物的纯培养 无菌技术 培养基的配制 1.2.1微生物的基本培养技术 ①为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件； ②确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。 实验室 培养微生物 的要求 一、培养基的配制 【自主探究一】请结合教材P9-10页，完成下面问题 1.什么是培养基？有哪些用途？ 2.培养基的种类有哪些？ 3.培养基的必备营养成分有哪些？ 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。 一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体 微生物在其表面生长，可以形成肉眼可见的菌落 一、培养基的配制 微生物的基本培养技术 1. 培养基的概念： 人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。（用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物） 2. 培养基的种类 选择培养基 鉴别培养基 液体培养基（用于工业生产、连续培养） 固体培养基（用于菌种分离、鉴定、计数） 半固体培养基（用于菌种保存） 天然培养基 合成培养基 按物理性质分 按化学组成分 按目的用途分 加入凝固剂（琼脂） 是一种从红藻中提取的多糖。在98℃以上熔化，在44℃以下凝固，在常规培养条件下呈固态。 一种应用最广泛和最普通的细菌基础培养基 3. 培养基的营养构成： 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 结合教材“表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成”，分析培养微生物的培养基的种类和营养构成。 微生物的基本培养技术 3. 培养基的营养构成： （1） 基本成分 水 碳源 氮源 无机碳源（CO2、NaHCO3等含碳无机物） 有机碳源（糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等） 无机盐 无机氮源（N2、NH3 、氨盐、硝酸盐等） 有机氮源（牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母膏等） 自养微生物 异养微生物 Zn、Cu、Mn、Co、Mo等 微量元素： Ca、K 、Mg等 思考：为什么培养基需要氮源？ 是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。 大量元素： （2）特殊成分： 满足微生物对 ___________________ ___的需求 ④培养厌氧微生物时，需要提供_____的条件。 ①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加_______； ②培养霉菌时，需要将培养基调至_____； ③培养细菌时，需要将培养基调至____ _______； 维生素 酸性 中性或弱碱性 无氧 pH、特殊营养物质、氧气 思考：是否所有培养基都必须添加碳源、氮源？ 不是； 例如分离固氮菌不需要额外添加氮源，其可以直接利用空气中的氮气。 目的要明确；营养要协调；pH要 适宜。 培养基的配制原则 【例】几种微生物的营养和能量来源分析 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的氧化 根瘤菌 糖类等有机物 N2 有机物 大肠杆菌 糖类、蛋白质 等有机物 蛋白质等 有机物 用无碳培养基可以筛选培养什么微生物？ 用无氮培养基可以筛选培养什么微生物？ 自养微生物：蓝细菌、硝化细菌 固氮微生物：根瘤菌 （1）用于发酵的微生物主要指细菌和真菌 （　 　） （2）培养基中加入琼脂的目的是提供碳源 （　 　） （3）所有微生物在培养时，培养基中都需加入氮源 （　 　） （4）培养不同微生物的培养基成分完全一样 （ 　　） 判断常考语句，澄清易混易错 1、下表为某培养基的配方,下列叙述正确的是( )。 从物理性质看该培养基属于液体培养基 该培养基中属于碳源的物质只有葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨 该培养基缺少特殊营养物质 该培养基调节合适的pH后就可以直接接种使用 练习 碳、氮源、 特殊营养物质 碳源 调节PH 染色剂 2. 甲、乙、丙是三种微生物，右表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是三种培养基。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. 甲是固氮微生物、乙是自养微生物、 丙是异养微生物 D. 甲是异养微生物、乙是固氮微生物、 丙是自养微生物 成分 含量 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 粉状硫 10 g + + + K2HPO4 4 g + + + FeSO4 0.5 g + + + 蔗糖 10 g + + (NH4)2SO4 0.4 g + + H2O 100 mL + + + MgSO4 9.25 g + + + CaCl2 0.5 g + + + 碳源 氮源 甲乙丙 甲 乙 二、无菌技术 【自主探究二】请结合教材P10-11页，思考下列问题： 1.获得纯净培养物的关键是什么？ 2.消毒和灭菌的区别是什么？灭菌的原理是什么？ 3.如何针对不同的作用对象选择合适的消毒/灭菌方法？ ——防止杂菌的污染 微生物的基本培养技术 二、无菌技术 P10旁栏思考2：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，还有什么目的？ 还能有效避免操作者自身被微生物感染。 14 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） 二、无菌技术 芽孢 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。 芽孢壁很厚，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。 孢子 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。能直接发育成新个体。 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 62～65 ℃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、接种箱，超净工作台 二、无菌技术 ①灼烧灭菌 直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 效果： 原理： 对象： 最彻底 使微生物燃烧 接种工具如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具， 接种过程中的试管口或瓶口等容易被污染的部位 常用的灭菌方法 干热灭菌箱内，在160-170 ℃的热空气中维持下2-3h达到灭菌目的 ②干热灭菌 原理： 使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等 对象： 耐高温，需保持干燥的物品 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） ③湿热灭菌 实验室常用高压蒸汽灭菌锅，在压力100kPa、温度121 ℃条件下，维持15-30min 利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌 原理： 对象： 优点： 高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性 操作简便，效果可靠，可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体。基本保持培养基的营养成分不被破坏。 培养基等 使用后的培养基必须灭菌后才能丢弃，以免污染环境。 【强调】 以下物品所采用的灭菌或消毒方法依次是 培养基 培养皿 接种环 实验操作者的双手 实验室 牛奶 湿热灭菌（高压蒸汽灭菌） 干热灭菌 灼烧灭菌 化学药剂消毒（酒精） 紫外线消毒 巴氏消毒法 （1）获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染 （　 　） （2）灭菌相比消毒对微生物的杀灭更彻底 （　　 ） （3）无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料（如培养基、接种环等）都可采用干热灭菌法进行灭菌 （　 　） 判断常考语句，澄清易混易错 (2021天津)下列操作能达到灭菌目的的是（ ）   A.用免洗酒精凝胶擦手 B.制作泡菜前用开水烫洗容器   C.在火焰上灼烧接种环 D.防疫期间用石炭酸喷洒教室   C 三、微生物的纯培养 微生物的基本培养技术 1. 概念： 获得纯培养物的过程。 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称为培养物。 由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。 3. 接种方法： 平板划线法 稀释涂布平板法 纯培养： 获得纯培养物的过程就是纯培养。 三、微生物的纯培养 微生物的基本培养技术 3. 纯培养步骤： 接种和分离 培养 灭菌 倒平板 配制培养基 制备培养基 任务：观看视频 1.归纳对接种环灭菌、划线的注意事项，并说明原因。 三、微生物的纯培养 微生物的基本培养技术 3. 纯培养步骤： 接种和分离 培养 灭菌 倒平板 配制培养基 作为凝固剂 在灭菌时能避免水蒸汽凝结时浸湿棉塞，在取出培养基锥形瓶时也起到隔绝空气中杂菌污染的作用。 (1)加琼脂的目的是什么? (3)在灭菌前, 用牛皮纸、旧报纸包紧盛有培养基的锥形瓶的目的是什么？ (2)如果需要调节培养基的pH，应该在定容完成后，还是灭菌之前操作？ (4)培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？ 用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度刚刚不烫手即可。 三、微生物的纯培养 微生物的基本培养技术 3. 纯培养步骤： 接种和分离 培养 灭菌 倒平板 配制培养基 不能。因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。 既可以防止培养基表面的水分挥发； 又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染 (5)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? (8)怎么确定所倒平板是否被杂菌污染？ (7)平板冷凝后，为什么要将平板倒置？ 将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养12h～24h，观察是否有菌落存在。 (6)倒平板时如何避免杂菌的污染？ 整个操作在酒精灯火焰旁进行 微生物的基本培养技术 3. 纯培养步骤： 接种和分离 培养 灭菌 倒平板 配制培养基 通过接种环在固体培养基（平板）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。经数次划线后培养，可以分离得到由单个微生物繁殖而形成的单菌落。 平板划线法 ▲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划线首尾相接； ③每次划线前接种环进行灼烧灭菌； ④划线后,培养皿倒置培养。 三、微生物的纯培养 微生物的基本培养技术 3. 纯培养步骤： 接种和分离 培养 灭菌 倒平板 配制培养基 (9)为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？ 在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么? 项目 第一次灼烧 每次划线前灼烧 划线结束后灼烧 目的 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端 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 (10)在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 以免接种环温度太高，杀死菌种。 三、微生物的纯培养 微生物的基本培养技术 3. 纯培养步骤： 接种和分离 培养 灭菌 倒平板 配制培养基 (11)为什么要同时放入未接种的平板？ 作对照，以确定所倒平板是否被杂菌污染。 该培养基表面无菌落，说明培养基没有被污染。 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 (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。 【例】倒平板是制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的重要环节，如图为倒平板的操作示意图。 （1）请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程： 。 （2）甲、乙、丙中的灭菌方法是 。 （3）丁中的操作需要等待 才能进行。 丙→乙→甲→丁 灼烧灭菌 平板冷却凝固 1.下列关于平板划线的操作，正确的是（ ） A. 每次划线前都要蘸取菌液 B. 灼烧接种环后，要立即用接种环接种 C. 平板划线操作时划出了五个区域菌落数逐渐增多 D. 接种前，要将菌种试管口通过火焰 练习 D 第1区划线 灼烧接种环灭菌 第2区划线 灼烧接种环灭菌 第3区划线 灼烧接种环灭菌 灼烧接种环灭菌 1 2 3 4 5 思考：若完成图示操作，共做了五次划线，接种环灼烧灭菌了几次？ （1）倒平板后，待平板冷凝之后需将其倒置 （　 　） （2）倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到 皿盖上 （　 　） （3）若皿盖和皿底之间溅上培养基，这个培养基不可再用 （ 　　） （4）为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落 （ 　 ） （5）平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧 （　 　） （6）培养微生物的温度因菌种不同而稍有差异 （　 　） 判断常考语句，澄清易混易错 练习 1、纯化培养的实验基本步骤为: 配制培养基→灭菌、倒平板→培养→观察 请回答下列有关问题。 (1)无论何种培养基，在各种成分都溶化后分装前，要进行的步骤是_________。 (2)倒平板的适宜温度是50℃左右，原因是__________________________________。 待平板冷凝后，要将平板倒置，这样既可避免培养基表面的水分过快地挥发，又可 防止_________________________________。 (3)划线的某个平板培养后，第一划线区域的划线上都不间断地长满了菌落，第二划线区域所划的第一条线上无菌落，其他划线上有菌落。造成划线无菌落可能的操作失误有_______________________________________________。 (4)若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及培养物必须经过______处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。 调节PH 温度过高会烫手，且易产生大量冷凝水，温度过低培养基又会凝固 皿盖上的水珠落入培养基，造成干扰 ①接种环灼烧后未冷却；②划线未从第一区域末端开始 灭菌 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。（ ） × √ × 练习与应用 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？ 干制——降低食品的水分含量； 腌制——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； 低温储存——通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。 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 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。 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 210 r/min， 230 r/min和250 r/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？ 培养液中O2含量不同。 （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02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。 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。 评估论点的可信程度 思维训练 水果“酵素”是什么？ 其制作原理是什么？ 其中可能含有哪些成分？ 其是否含有人们无法从其他食品中获取但又是维护健康所必需的成分？ 其中的所有成分都有益于人体健康吗？ “酵素”就是“酶”的另一种说法。 其制作是利用微生物进行无氧呼吸的原理，进行像制作泡菜一样的发酵。 其中可能有糖类(包括一些简单的糖和膳食纤维等)、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等成分。 不存在它独有的、特殊的营养物质。 其中甚至可能含有微生物发酵产生的有毒物质，食用后可能会危害人体健康。 因此，此论点值得怀疑。 (2018年江苏卷)酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。下图所示为操作流程，请回答下列问题： ①配制培养基时，按照培养基配方准确称量各组分，将其溶解、定容后，调节培养基的_____，及时对培养基进行分装，并进行________________灭菌。 pH 高压蒸汽(湿热) (2018年江苏卷)酵母的蛋白质含量可达自身干重的一半，可作为饲料蛋白的来源。有些酵母可以利用工业废甲醇作为碳源进行培养，这样既可减少污染又可降低生产成本。研究人员拟从土壤样品中分离该类酵母，并进行大量培养。下图所示为操作流程，请回答下列问题： ②取步骤②中不同梯度的稀释液加入标记好的无菌培养皿中，在步骤③中将温度约________（在25 ℃、50 ℃或80 ℃中选择）的培养基倒入培养皿混匀，冷凝后倒置培养。 50℃ ③挑取分离平板中长出的单菌落，按步骤④所示进行划线。下列叙述合理的有_______。 a.为保证无菌操作，接种针、接种环使用前都必须灭菌 b.划线时应避免划破培养基表面，以免不能形成正常菌落 c.挑取菌落时，应挑取多个菌落，分别测定酵母细胞中甲醇的含量 d.可以通过逐步提高培养基中甲醇的浓度，获得甲醇高耐受株 a、b、d Lavf58.51.100 Lavf55.33.100 $