第2节　第1课时　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

该高中生物学课件聚焦微生物的基本培养技术，涵盖培养基配制、无菌技术及纯培养三大核心内容，通过情境探究分析培养基配方，衔接微生物营养需求，搭建从理论到实验操作的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过对比消毒和灭菌方法培养科学思维，结合平板划线等实验操作强化探究实践，用“辨一辨”巩固生命观念。学生能提升实验分析能力，教师可依托系统模块高效教学。

第1章　发酵工程 第2节　第1课时　微生物的基本培养技术 学习目标 1.掌握培养基的概念、种类及营养成分的种类和作用,培养生命观念。 2.通过学习消毒和灭菌的方法,认识二者的异同,培养科学思维。 3.运用微生物纯培养原理和无菌技术,通过平板划线法接种并分离得到酵母菌单菌落,对实验结果进行分析与评价,进行科学探究。 目 录 索 引 主题一　培养基的配制 主题二　无菌技术 主题三　微生物的纯培养 课堂小结 主 题 一 基础知识•落实 主题一　培养基的配制 1.培养基的概念:人们按照微生物对　　　　　　　　的不同需求,配制出的供其　　　　　　　　的营养基质。 2.作用:用以　　 　、分离、　　 　、保存微生物或积累其　　　 　。 3.培养基种类 按照物理 性质划分 营养物质 生长繁殖 培养 鉴定 代谢物 液体 固体 4.培养基的营养构成 (1)主要营养物质:水、　　　　(提供碳元素的物质)、　　　　(提供氮元素的物质)和无机盐。 (2)某种常见的细菌培养基——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 5 g 　　　　　　、磷酸盐和维生素等  蛋白胨 10 g 碳源、氮源和维生素等 NaCl 5 g 无机盐 H2O 定容至1 000 mL 水 碳源 氮源 碳源、氮源 (3)其他条件——pH、特殊营养物质和O2。如下表: 微生物 乳酸杆菌 霉菌 细菌 厌氧微生物 特殊 需求 添加    pH调至    pH调至 　 　　　　  无氧 [微思考]人工培养基为什么不能用来培养病毒? 提示 病毒为非细胞结构生物,只能在活细胞中营寄生生活,不能利用人工培养基来培养。 元认知　病毒无细胞结构。 维生素 酸性 中性或弱碱性 结论要语　辨一辨 (1)向培养基中加入琼脂的目的是提供碳源。(　　) (2)所有微生物在培养时,培养基中都需加入氮源。(　　) (3)培养不同微生物的培养基成分完全一样。(　　) × × × 情境探究•提升 1.下表是某微生物培养基的配方,分析并回答下列问题。 组分 牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 含量 5 g 10 g 5 g 20 g 定容至1 000 mL (1)根据培养基的物理性质,该培养基属于哪类培养基?理由是什么? 提示 固体培养基。该培养基的配方中含有凝固剂琼脂。 (2)该培养基中提供碳源和氮源的物质是什么?为什么培养基需要氮源? 提示 该培养基中牛肉膏和蛋白胨提供碳源和氮源。培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质必需的。 (3)该培养基培养的微生物同化作用类型是什么?理由是什么? 提示 异养型。该微生物的碳源和氮源是有机物。 2.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?原因是什么? 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 提示 此培养基可用来培养自养型微生物。若除去①,此培养基不能用来培养圆褐固氮菌;因为圆褐固氮菌虽可以固氮,但其同化作用类型为异养型,培养基中必须提供含碳有机物,所以该培养基不能用来培养圆褐固氮菌。 3.培养微生物时,培养基中是否必须有碳源和氮源? 提示 不一定。例如,培养自养型微生物时,一般不需要添加碳源,微生物可以利用空气中的二氧化碳;培养固氮微生物时,一般不需要添加氮源,微生物可以利用空气中的氮气。 方法归纳•拓展 1.培养基的营养构成 营养 物质 含义 作用 主要来源 碳源 提供碳元素的物质 参与构成生物体和一些代谢物,有些是异养生物的能源物质 无机碳源,如CO2、NaHCO3等;有机碳源,如糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等 氮源 提供氮元素的物质 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢物 无机氮源,如N2、NH3、铵盐、硝酸盐等;有机氮源,如尿素、牛肉膏、蛋白胨等 营养 物质 含义 作用 主要来源 水 生物体内含量很高的无机物,是生命活动所必需的 不仅是良好的溶剂,而且是细胞结构的重要组成部分 培养基、空气、代谢物 无机 盐 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素,包括大量元素和微量元素 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 无机化合物 2.几种微生物的营养和能量来源 微生物 碳源 氮源 能量来源 蓝细菌 CO2 光能 硝化细菌 CO2 NH3 NH3氧化获得的能量 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 对点应用•突破 突破点1　培养基的营养构成 1.下列有关微生物培养基配制的叙述,错误的是(　　) A.培养硝化细菌的培养基中,铵盐可作为氮源和能源 B.尿素固体培养基中的K2HPO4能用于维持培养基的pH C.培养光能自养型的蓝细菌的培养基中不需要提供有机物 D.马铃薯蔗糖固体培养基中的琼脂能作为酵母菌的碳源 D 解析 硝化细菌是化能自养型生物,可利用氧化NH3获得的能量,将无机物转化为有机物,故培养硝化细菌的培养基中,铵盐可作为氮源和能源,A项正确。尿素固体培养基中的K2HPO4能用于维持培养基的pH,保证微生物生长繁殖所需的环境,B项正确。培养光能自养型的蓝细菌的培养基中不需要提供有机物,蓝细菌可利用二氧化碳和水合成有机物,C项正确。琼脂是凝固剂,不能作为碳源,D项错误。 突破点2　培养基的类型 2.下表为某微生物培养基的配方,下列叙述错误的是(　　) 组分 NaNO3 K2HPO4 MgSO4·7H2O (CH2O) 蒸馏水 青霉素 含量 3 g 1 g 0.5 g 30 g 定容至 1 000 mL 0.1万单位 A.根据物理性质划分,该培养基属于液体培养基 B.该培养基不能用于培养大肠杆菌 C.根据培养基的配方可知,该培养基培养的微生物的同化作用类型是异养型 D.固体培养基中加入少量水即可形成液体培养基 D 解析 固体培养基和液体培养基的区别在于是否加入凝固剂(如琼脂),题表所示的培养基组分中没有凝固剂,因此其属于液体培养基,A项正确,D项错误。青霉素会抑制细菌的生长繁殖,所以该培养基不能用于培养大肠杆菌, B项正确。该培养基中的(CH2O)可作为有机碳源,因此其培养的微生物的同化作用类型是异养型,C项正确。 主 题 二 基础知识•落实 主题二　无菌技术 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。无菌技术主要包括消毒和灭菌。 1.消毒 (1)概念:指使用较为　　　　的物理、化学或　　　　等方法杀死物体表面或内部　　　　　　微生物。 温和 生物 一部分 (2)常用方法 项目 主要方法 应用范围 消 毒 巴氏 消毒法 　　　 ℃消毒30 min或　　　　 ℃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　　　　 min  家庭餐具等生活用品 紫外 线消毒 紫外线照射　　 min　  　　　 　　、 　　　 　　　或 　　　　　　　　  化学药 物消毒 　　 　  擦拭双手 　　 　  水源 63~65 72~76 5~6 30 接种室 接种箱 超净工作台 酒精 氯气 [微思考]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什么? 提示 在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少。 元认知　牛奶消毒要确保牛奶安全、卫生和营养。 2.灭菌 (1)概念:指使用　　　　的理化方法杀死物体内外所有的微生物,包括 　　　　和孢子。 强烈 芽孢 (2)常用方法 项目 主要方法 应用范围 灭 菌 灼烧 灭菌 直接在酒精灯火焰的 　　　　　层灼烧  接种工具,如　　　　　、 　　　　　、　　　　　或其他金属用具;　　　　或 　　　　等 干热 灭菌 干热灭菌箱中,　　　　　℃的热空气中维持　　　　　  　　　　　　　　　　　　的物品,如玻璃器皿、金属用具等 高压蒸 汽灭菌 (湿热 灭菌) 　　　　　　　　　　　 的条件下,维持　　 　  　　　　　　等  充分燃烧 涂布器 接种环 接种针 试管口 瓶口 160~170 1~2 h 耐高温的、需要保持干燥 100 kPa、121 ℃ 15~30 min 培养基 [知识链接]芽孢和孢子 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(不是繁殖体),叫作芽孢。芽孢的壁很厚,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 h以后才死亡。当环境适宜的时候,芽孢又可以萌发,形成一个细菌。 孢子:细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞。孢子的特点是能直接长成新个体。 [深挖教材] (第10页相关信息)生物消毒法是指利用　　　　　　　　　除去环境中的部分微生物的方法。例如,有的微生物能够寄生于多种细菌体内,使细菌裂解,因此可以用它们来净化污水、污泥。 生物或其代谢物 结论要语　辨一辨 (1)获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。(　　) (2)相比消毒,灭菌对微生物的杀灭更彻底。(　　) (3)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。(　　) √ √ × 情境探究•提升 最近几年,人们对环境和食品安全的重视程度提高:高铁站、汽车站定期消毒,护士在离开病区后进行自我清洁,普通人对食物、快递的外包装和电梯的墙壁等外表面、空气进行消毒。思考下列问题。 (1)对食物、快递的外包装和电梯的墙壁等外表面、空气进行消毒分别用什么方法? 提示 大多数食物一般通过煮沸消毒,对牛奶等食物,为了保留其营养成分可使用巴氏消毒法;可利用化学药物对快递的外包装和电梯的墙壁等外表面进行消毒;可利用紫外线消毒法对空气进行消毒。 (2)进行化学消毒时,酒精浓度越高,消毒效果越好吗?为什么? 提示 不是。用酒精消毒时,体积分数为70%~75%的酒精消毒效果较好,原因是酒精浓度过高时,菌体表面的蛋白质会凝固成一层保护膜,使酒精不能渗入其中。 (3)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? 提示 无菌技术还能有效避免污染环境以及操作者自身被微生物感染。 方法归纳•拓展 消毒和灭菌的比较 对点应用•突破 突破点1　无菌技术的类型和特点 3.(2025湖北黄冈模拟)获得纯净微生物培养物的关键是防止杂菌污染,无菌技术围绕着如何避免杂菌的污染展开。下列叙述错误的是(　　) A.耐高温的、需要保持干燥的物品可用干热灭菌法进行灭菌 B.酒精能使细胞中的蛋白质变性,体积分数为95%的酒精较体积分数为75%的酒精消毒效果好 C.为了避免周围环境中微生物的污染,微生物接种应在酒精灯火焰旁进行 D.巴氏消毒可杀死绝大多数微生物,同时不破坏物质的营养成分,可用于果酒消毒 B 解析 耐高温的、需要保持干燥的物品可用干热灭菌法进行灭菌,A项正确。酒精能使蛋白质变性,体积分数为75%的酒精是临床消毒浓度,过高浓度的酒精能够使细菌表面的蛋白质凝固,形成一层膜,阻碍酒精分子进一步渗入细菌内部,导致杀菌效果不佳,B项错误。为了避免周围环境中微生物的污染,接种时应在酒精灯火焰旁进行,C项正确。巴氏消毒最大的优点是能在杀死绝大多数微生物的同时基本不破坏物质的营养成分,果酒可用巴氏消毒法进行消毒,D项正确。 突破点2　消毒和灭菌方法的选择 4.(2025浙江开学考)防止杂菌污染是获得纯净的微生物培养物的关键。下列叙述错误的是(　　) A.利用微生物能够寄生于多种细菌体内使细菌裂解,可实现生物消毒 B.利用紫外线对超净工作台进行消毒前,喷洒消毒液可加强消毒效果 C.利用干热灭菌箱对培养基进行灭菌时,应在160 ℃的热空气中维持2~3 h D.利用酒精灯对金属用具进行灼烧灭菌时,应在酒精灯火焰充分燃烧层进行 C 解析 有的微生物能够寄生于多种细菌体内使细菌裂解,因此可以利用这些微生物进行生物消毒,如净化污水、污泥,A项正确。用紫外线照射30 min,可以杀死物体表面或空气中的微生物,在照射前,适量喷洒苯酚或煤酚皂溶液等消毒液,可以加强消毒效果,B项正确。培养基应该用高压蒸汽灭菌法进行灭菌,C项错误。接种环等金属用具一般用灼烧灭菌法进行灭菌,即直接在酒精灯火焰充分燃烧层灼烧灭菌,D项正确。 主 题 三 基础知识•落实 主题三　微生物的纯培养 1.纯培养物:由　　　　　繁殖所获得的微生物群体。 2.纯培养:获得　　　　　的过程。 3.菌落: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。 4.纯培养方法:　　　　　　　　和稀释涂布平板法。 单一个体 纯培养物 平板划线法 5.纯培养过程(以酵母菌的纯培养为例) 蒸馏水 干热灭菌箱 50 ℃ 酒精灯火焰 酵母菌 恒温培养箱 6.倒平板的具体操作 棉塞 通过 稍大于 立即 7.平板划线的具体操作 灼烧 烧红 棉塞 通过 蘸取 棉塞 缝隙 平行线 末端 二 最后 一次 [微提醒]最后一次的划线与第一次的划线不能相连。最后一次的划线已经将微生物稀释成单个的细胞,如果与第一次的划线相连则增加了微生物的数目,得不到纯化的效果。 结论要语　辨一辨 (1)培养基分装到培养皿后再进行湿热灭菌。(　　) (2)若皿盖和皿底之间溅上培养基,这个培养基不可再用。(　　) (3)配制培养基时应先灭菌再调pH。(　　) × √ × 情境探究•提升 1.请阅读教材第12~13页“探究·实践”,结合倒平板的操作程序回答下列问题。 (1)如图一所示,为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰? 提示 通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。 (2)如图二所示,从防止杂菌污染的角度思考,为什么培养基冷却凝固后将平板倒置? 提示 可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成杂菌污染。 (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,不能再用这个平板培养微生物,防止 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 空气中的微生物在皿盖与皿底之间的培养基上滋生 2.下图是平板划线操作的示意图,回答下列问题。 (1)用字母和箭头表示平板划线操作的正确步骤:  　 。 (2)为什么在操作的第一步以及第一次划线结束后的每次划线前都要灼烧接种环?为什么在划线操作结束时,仍然需要灼烧接种环?请完善下方表格。 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上　　　　　　　　　  之后每 次划线前 杀死上次划线时残留的菌种,使下一次划线的菌种直接来源于 　　　　　　　　　,从而使　　　　　　　　　　　　　　,直至得到单个微生物  接种结束后 杀死接种环上残留的菌种,避免污染环境和感染操作者 d→b→f→a→e→c→h→g 原有的微生物 上次划线的末端 每次划线时菌种数目逐渐减少 (3)在第二次以及其后的划线操作时,为什么总是从上一次划线的末端开始划线? 提示 划线后,线条末端菌种数目比线条起始处要少,每次从上一次划线的末端开始,能使菌种数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终能得到由单个微生物繁殖而来的菌落。 (4)接种结束后,为什么要将一个未接种的培养基和一个已接种的培养基放在一起培养? 提示 培养未接种培养基的作用是作对照:若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;若有菌落形成,说明培养基灭菌不彻底,或培养基被污染了,需要重新制备。 方法归纳•拓展 1.配制培养基的注意事项 (1)如果需要调节培养基的pH,应该在定容完成后、灭菌之前进行操作。 (2)培养基灭菌后要冷却到50 ℃左右时开始倒平板。 (3)倒平板时,要使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰。通过灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。 (4)平板冷却凝固后,要将平板倒置。 (5)在倒平板的过程中,如果不小心将培养基溅到皿盖与皿底之间的部位,那么这个平板不能用来培养微生物,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。 2.采用平板划线法接种菌种时,可防止杂菌污染的操作 (1)接种前将接种环放在酒精灯火焰上灼烧。 (2)划线操作在酒精灯火焰旁进行。 (3)接种环蘸取菌液前后,均要将试管口通过火焰。 (4)划线时将培养皿打开一条缝隙,用接种环在培养基表面迅速划线,划线后及时盖上皿盖。 3.实验结果的分析 (1)培养未接种的培养基的目的是检测培养基是否被杂菌污染(检查培养基制备是否合格)。未接种的培养基表面若有菌落生长,则说明培养基被污染,应该重新制备;若无菌落生长,则说明未被污染。 (2)在接种酵母菌的培养基上可观察到独立的菌落,这些菌落在颜色、形状和大小上相似。 (3)若在培养基中观察到不同形态的菌落,原因可能是菌液不纯,混入其他杂菌,或在实验操作过程中被杂菌污染。 对点应用•突破 突破点1　微生物的纯培养 5.(2025湖南长沙期中改编)人们常通过纯培养来获取纯净微生物,并对其进行计数或保存。下列相关叙述错误的是(　　) A.纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离、培养等步骤 B.接种环经灼烧灭菌后,可直接挑取菌落 C.可用稀释涂布平板法或平板划线法对微生物进行分离 D.倒平板冷却后的培养皿和接种后放入恒温培养箱的平板都需要倒置 B 解析 微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离、培养等步骤, A项正确。接种环经灼烧灭菌后,需在火焰旁待其冷却后再挑取菌落,否则会杀死菌体,B项错误。分离微生物的方法有平板划线法和稀释涂布平板法,C项正确。倒平板冷却后的培养皿和接种后放入恒温培养箱的平板都需要倒置,D项正确。 6.(2025江苏泰州期末)下列有关“酵母菌的纯培养”实验的叙述,正确的是 (　　) A.可用干热灭菌法对培养皿进行灭菌处理 B.马铃薯琼脂培养基中葡萄糖是唯一碳源 C.待培养基冷却至40 ℃时进行倒平板操作 D.使用后的培养基丢弃前没有必要再灭菌 A 解析 干热灭菌法适用于能耐高温的、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿(吸管、培养皿等)、金属用具等。培养皿可以用干热灭菌法进行灭菌处理,A项正确。马铃薯琼脂培养基中,马铃薯本身就含有多种有机物,因此葡萄糖不是唯一碳源,B项错误。待培养基冷却至50 ℃左右时进行倒平板操作,C项错误。使用后的培养基丢弃前必须进行灭菌处理,以免污染环境,D项错误。 突破点2　平板划线法对微生物进行分离的过程 7.下图为实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作步骤,下列说法正确的是(　　) A.步骤①倒平板操作前需采用干热灭菌法对培养基进行灭菌 B.步骤③应多个方向划线,使接种物逐渐稀释,培养后出现单个菌落 C.③到④的操作过程中,接种环共灼烧处理了5次 D.步骤④划线结束后在皿盖上做好标注 B 解析 步骤①倒平板操作前需采用湿热灭菌法(高压蒸汽灭菌法)对培养基进行灭菌,A项错误。步骤③应多个方向划线,使接种物逐渐稀释,培养后出现单个菌落,B项正确。在开始划线前及每一次划线结束后均需灼烧一次接种环,由题图可知,共划线5次,所以应该灼烧接种环6次,C项错误。因为接种后需倒置培养,故步骤④划线结束后在培养皿的皿底上做好标注,D项错误。 8.如图是微生物平板划线示意图,划线的顺序为1→2→3→4→5,下列说法正确的是(　　) A.除第一次划线外,每次划线的始端需与上次划线的末端相交 B.1和5划线可以如图所示,也可以相连在一起 C.每次划线前都需要灼烧接种环,划线后则不需要 D.只有在5区域才可以得到所需菌落 A 解析 第二次及以后的划线总是从上次划线的末端开始,使微生物的数目随着划线次数的增加而逐步减少,最终能得到由单个微生物繁殖而来的菌落,A项正确。划线时注意不要将最后一区即5区的划线与第一区即1区相连,B项错误。每次划线前和划线后都需要灼烧接种环,防止杂菌污染,清除残留在接种环上的菌种,C项错误。5区域是最后一个区域,有可能在5区域获得单菌落,但其他区域也可能形成单菌落,D项错误。 9.(2025浙江开学考)下图为实验室进行微生物培养时,平板上菌落的生长情况。下列叙述正确的是(　　) A.图示平板常用于统计样品中活菌数目 B.图示区域中,B区域划线操作始于C区域 C.划线操作全部结束后将培养皿倒置在培养箱中培养 D.图示培养方法适合微生物扩大培养 C 解析 平板划线法不能用来计数活菌数目,主要用于分离和纯化微生物,A项错误。图中D对应的区域出现了单菌落,A区域菌落数目最多,因此划线顺序为A→B→C→D。B区域划线起始于A区域,B项错误。一般将含有固体培养基的培养皿倒置在培养箱中培养,防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染,C项正确。一般使用液体培养基对微生物进行扩大培养,固体培养基常用于分离微生物,D项错误。 名师点睛　培养基中微生物数目过多或连成一片的原因可能是: (1)菌液浓度过高。 (2)培养过程中被杂菌污染。 (3)利用接种环划线时,每次划线前未灼烧灭菌。 课 堂 小 结 本 课 结 束 图一 图二 $