1.2微生物的选择培养和计数（课时一）课件-2026-2027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　微生物的选择培养和计数（课时一） 高中生物学选择性必修3生物技术与工程（人教版） 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。 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。 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。 了解生活中的“无菌操作”,承担社会责任。 教学目标 培养基的配制 知识点一 1.培养基的概念:人们按照微生物对　　　　　　　　的不同需求,配制出供其　　　　　　　　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 【特别提醒】 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。 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)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 　　　　　 　　　　 　　等  蛋白胨 10 g 　　　 　　　　　等  NaCl 5 g 无机盐 H2O 定容至1 000 mL 水 碳源 氮源 碳源、氮源、磷酸盐和维生素 碳源、氮源和维生素 (3)培养基还需满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。例如:在培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加　　　　　　　　;在培养霉菌时,一般需要将培养基调至　　　　;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。  维生素 酸性 无菌技术 知识点二 1.获得纯净的微生物培养物的关键:防止　　　　　　　　。  2.具体操作 (1)对操作的　　　　、操作者的衣着和手进行清洁和　　　　。  (2)将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行　　　　。  杂菌污染 空间 消毒 灭菌 3.消毒和灭菌 项目 概念 常用方法 应用范围 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 煮沸消毒法:在100 ℃煮沸5~6 min 耐湿、耐高温的物品 巴氏消毒法:在63~65 ℃消毒30 min或72~76 ℃处理15 s或80~85 ℃处理10~15 s 不耐高温的液体,如牛奶 化学药物消毒 如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等 紫外线消毒:用紫外线照射30 min,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 如接种室、接种箱或超净工作台 杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢 项目 概念 常用方法 应用范围 灭 菌 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　 湿热灭菌:利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。其中高压蒸汽灭菌(压力为100 kPa、温度为121 ℃的条件下,维持15~30 min)的效果最好 培养基等 干热灭菌:在干热灭菌箱(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(如吸管、培养皿等)、金属用具等 灼烧灭菌:直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧 快速彻底地灭菌 涂布器、接种环、接种针或其他金属用具;试管口、瓶口等容易被污染的部位 【知识拓展】 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,有些细菌的芽孢煮沸3 h以后才死亡。芽孢又小又轻,可以随风飘散。当环境适宜(如温度、水分适宜)时,芽孢又可以萌发,形成一个细菌。 孢子:细菌、原生动物、真菌和某些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。 微生物的纯培养 知识点三 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 1.自制酸奶虽然方便,但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事例屡见不鲜,主要原因是什么?怎样才能避免此类事件发生? 2.无菌技术除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 主要原因是在制作过程中有杂菌混入。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。 提示 无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。 想一想，议一议 3.生物消毒法的原理是什么? 4.水果“酵素”中的所有成分都有益于人体健康吗? 提示 利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物。例如有的微生物能够寄生于多种细菌体内,使细菌裂解。 提示 “酵素”中可能含有糖类(包括一些简单的糖和膳食纤维等)、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等对人体健康有益的成分,也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。 5.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? 提示 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、糖等物质制造高渗环境,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。 重难探究 主题一|培养基的配制 1.下表是某培养基的配方,分析回答下列问题。 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 (2)该培养基中的牛肉膏和蛋白胨分别主要提供了哪种营养成分? (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 牛肉膏主要提供碳源,蛋白胨主要提供氮源。 提示 异养型;该微生物的碳源和氮源是有机物。 (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.培养微生物时,培养基中必须含有碳源和氮源吗?请举例说明。 提示 不一定。例如,自养型微生物可以利用空气中的二氧化碳,培养自养型微生物时,一般不需要添加碳源;固氮微生物可以利用空气中的氮气,培养固氮微生物时,一般不需要添加氮源。 3.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? 编号 ① ② ③ ④ ⑤ 组分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O 含量 0.4 g 4.0 g 0.5 g 0.5 g 定容至100 mL 提示 此培养基可用来培养自养型微生物。该培养基不能用来培养圆褐固氮菌,因为圆褐固氮菌虽然可以固氮,但其同化作用类型为异养型,所以培养基中必须提供有机碳源。 方法突破 1.培养基的营养成分 营养物质 含义 作用 主要来源 碳源 凡能提供碳元素的物质 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 凡能提供氮元素的物质 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 在生物体内含量很高,在低等生物体内含量更高 不仅是优良的溶剂,而且是细胞结构的重要组成成分 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 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 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。无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开,主要包括消毒和灭菌。阅读教材中消毒和灭菌的相关内容,结合下列情境,回答相关问题。 1.消毒和灭菌的原理有哪些?试举例说明。 提示 使菌体蛋白质凝固变性,如高压蒸汽灭菌法;抑制微生物代谢和生长,或破坏微生物细胞膜的结构,改变其通透性,使细胞破裂、溶解,如某些化学消毒法;损伤微生物DNA等,如紫外线消毒法。 3.用化学药物消毒时,某同学认为酒精浓度越高消毒效果越好,于是他用了体积分数为95%的酒精进行消毒,他的这种做法对吗?请解释原因。 2.消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗? 提示 灭菌可杀死物体内外的全部微生物,包括芽孢和孢子,而消毒仅能杀死部分微生物。 提示 不对。用酒精消毒时,体积分数为70%的酒精消毒效果最好,原因是环境中酒精浓度过高,会使菌体表面的蛋白质凝固形成一层保护膜,使酒精不能渗入其中。 4.“无菌操作”与人们的生活息息相关。在日常生活、生产实践、自身健康防护中,分别有哪些“无菌操作”的例子? 提示 在日常生活、生产实践、自身健康防护中“无菌操作”的例子分别有:①被褥、鞋袜要常晒;肉制品储存时用盐腌等。②家畜阉割后,要在其伤口处涂抹一些酒精或白酒;初冬杨树树干涂刷生石灰水等。③打针时,注射部位要用酒精棉球擦拭;在皮肤伤口处涂抺一些碘酒等。 方法突破 消毒和灭菌的比较 主题三　酵母菌的纯培养 微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。下图a~g是接种的基本过程,请阅读教材“探究·实践”酵母菌的纯培养,回答相关问题。 1.概述酵母菌的纯培养的原理:  　 。  提示 微生物菌落分散或稀释成单个细胞,单个细胞繁殖成单个菌落;通过平板划线法或稀释涂布平板法能将单个酵母菌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酵母菌繁殖形成的纯培养物 2.图中接种过程正确的顺序是　　　　　　　。  3.平板冷凝后,为什么要将平板倒置? baefcgd 提示 既可以防止水分过快蒸发,又可以防止皿盖上的水珠落入培养基,造成污染。 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在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。 方法突破 2.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.接种环灼烧的时期和目的 灼烧时期 目的 取菌种前 杀死接种环上原有的微生物 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上次划线的末端,从而使每次划线时菌种数目逐渐减少,直至得到单个细胞 接种结束后 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 在线练习 1.下列关于无菌技术的叙述,错误的是(　　) A.紫外线照射30 min是有效的灭菌方法 B.灭菌所使用的物理、化学方法比较强烈 C.消毒所使用的物理、化学方法比较温和 D.湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌有不同的适用条件 A 解析 紫外线照射30 min是有效的消毒方法,A项错误。 2.下表中有关消毒与灭菌的描述,错误的是(　　) 方法 常用方法 应用举例 消毒 ① 日常用品 ② 不耐高温的液体 ③ 皮肤 灭菌 灼烧灭菌法 ④ 干热灭菌法 ⑤ 高压蒸汽灭菌法 ⑥ D A.若要彻底除去物体内外的芽孢和孢子,只靠方法①②③是不行的 B.牛奶、啤酒等通常用方法②消毒,④可以为接种环、涂布器等灭菌 C.⑤⑥灭菌时,灭菌物品均不能与箱壁或桶壁接触,其原因不同 D.培养皿、培养基灭菌均可采用⑤⑥两种方法 解析 若要彻底除去物体内外的芽孢和孢子,需要灭菌处理,只靠方法①②③是不行的,A项正确;对于牛奶、啤酒等不耐高温的液体,常用的消毒方法是巴氏消毒法,对于操作工具如涂布器、接种环等,常用的灭菌方法是灼烧灭菌法,B项正确;运用干热灭菌法时,灭菌的物品不与灭菌箱内壁接触,防止包装纸烤焦起火,运用高压蒸汽灭菌法时,锥形瓶与试管口不与桶壁接触是为了避免冷凝水淋湿包裹瓶口的纸而透入棉塞,C项正确;培养基不能用干热灭菌法灭菌,D项错误。 3.下列有关微生物培养基的配制,叙述错误的是(　　) A.培养硝化细菌的培养基中的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获得能量,将无机物转化为有机物,故培养硝化细菌的培养基中的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。 4.下表所示为某培养基的配方,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),题表所示的培养基配方中没有凝固剂,因此其属于液体培养基,A项正确、D项错误;加入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。 5.下图为实验室中酵母菌的纯培养部分操作步骤,下列说法错误的是(　　) A.步骤①使用的培养基先调节了pH后再进行灭菌 B.③到④过程中,每次划线前后都需要对接种环进行灼烧处理 C.步骤②接种环经灼烧灭菌后应趁热快速蘸取菌液 D.划线接种结束后,将图④平板倒置后放入培养箱中培养 C 解析 步骤①为倒平板,使用的培养基需要先调节pH再进行灭菌,避免调节pH时造成污染,A项正确;③到④过程中,每次划线前后都要对接种环进行灼烧处理,是为了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,B项正确;步骤②中接种环经火焰灭菌后应冷却后再蘸取菌液,防止温度过高杀死菌种,C项错误;划线接种结束后,将平板倒置放入培养箱中培养,可以防止培养皿皿盖上的水珠落入培养基造成污染,D项正确。 6.下列关于在马铃薯琼脂培养基上进行酵母菌纯培养的实验,叙述不正确的是(　　) A.完成平板划线后立即将接种后的平板和一个未接种的平板倒置培养 B.接种后的平板一般做三组,目的是平行重复原则使实验结果准确可靠 C.使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理,以免污染环境 D.离开实验室时一定要洗手,防止被微生物感染 A 解析 完成平板划线后,不能直接将平板倒置培养,而是待菌液被培养基吸收,再将接种后的平板和一个未接种的平板倒置,放入相同温度的恒温培养箱中培养,A项错误;接种后的平板一般做三组,目的是平行重复原则,减小实验误差,使实验结果准确可靠,更具有说服力,B项正确;使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理,杀死培养基上的微生物,以免污染环境,C项正确;离开实验室时一定要彻底将手洗干净、消毒,防止被微生物感染,D项正确。 网络构建 通过平板划线法获得纯化的酵母菌菌落 网络构建 本 课 结 束 N、N等 $