高中生物选修一微生物的实验室培养

关于高中生物选修一微生物的实验室培养第1页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六课题1微生物的实验室培养专题2:微生物的培养与应用第2页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六第3页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六一、基础知识：（一）培养基

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。（1）按物理状态分：固体培养基、液体培养基和半固体培养基。（2）按功能分：选择培养基和鉴别培养基。（3）按成分分：天然培养基和合成培养基。1.培养基的类型和用途第4页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六固体培养基：（在培养液中加了琼脂，一种凝固剂，在44度以下都呈凝固状）用于菌种保存及分离、鉴定菌落、活菌计数等第5页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六液体培养基：表面生长均匀混浊生长沉淀生长常用于发酵工业。第6页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六选择培养基:在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长。加入青霉素的培养基:

分离酵母菌、霉菌等真菌加入高浓度食盐的培养基:

分离金黄色葡萄球菌不加氮源的无氮培养基:

分离固氮菌不加含碳有机物的无碳培养基:

分离自养型微生物鉴别培养基:根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品配制而成，用以鉴别不同种类的微生物。例如，在培养基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细菌：如果有大肠杆菌，其代谢产物就与伊红和美蓝结合，使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。第7页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六天然培养基有血清、血浆、和组织提取液（如鸡胚和牛胚浸液）。优点：营养成分丰富，培养效果好缺点：来源受限;成分复杂，影响对某些实验产物的提取和实验结果的分析;易发生支原体污染;

根据细胞生存所需物质的种类和数量，用人工方法模拟合成的。合成培养基主要成分是氨基酸、维生素、碳水化合物、无机盐和其它一些辅助物质。

优点：标准化生产，组分和含量相对固定;成本低缺点：缺少某些成分，不能完全满足体外细胞生长需要。合成培养基:天然培养基：第8页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六3.不管哪种培养基，一般都含有水、碳源、和氮源、无机盐、等营养物质，

另外还需要满足微生物生长的特殊要求：1）特殊营养物质如:维生素、氨基酸、碱基等如培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素。第9页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六营养物质定义作用主要来源碳源凡能提供所需碳元素的物质构成生物体的细胞物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质无机C源：CO2、碳酸盐，只能被自养微生物利用有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、脂类和烃类化合物

第10页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六营养物质定义作用主要来源氮源凡能提供所需氮元素的物质合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐有机化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等生长因子生长必不可少的微量有机物酶和核酸的组成成分维生素、氨基酸、碱基等第11页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六第12页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六2）pH细菌pH为：；放线菌pH为：；真菌pH为：。3）氧气

培养厌氧微生物时则需要提供无氧条件另外还需要满足微生物生长的特殊要求：第13页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六二、无菌技术1.无菌技术的概念

无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。无论是随后将要学到的倒平板、平板划线操作，还是稀释涂布平板法，其操作中的每一步都需要做到“无菌”，即防止杂菌污染。只有熟练、规范地进行无菌操作，才可能成功地培养微生物。第14页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六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小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜）的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌.第15页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六孢子在生物体的一定部位产生一种特殊的生殖细胞叫孢子。孢子的特点是能直接长成新个体。第16页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六比较项理化因素的作用强度消灭微生物的数量芽孢和孢子能否被消灭消毒较为温和部分生活状态的微生物不能灭菌强烈全部微生物能消毒与灭菌的比较第17页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六1、煮沸消毒法:100℃煮沸5-6min2、巴氏消毒法：70-75℃下煮30min或80℃下煮15min3、化学药剂消毒法:用75%酒精、新洁尔灭等进行皮肤消毒;氯气消毒水源4、紫外线消毒照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液可以加强消毒效果。(1)消毒的方法：3.常用的消毒与灭菌的方法第18页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六1、灼烧灭菌接种环、接种针、试管口2、干热灭菌：160-170℃下加热1-2h。3、高压蒸气灭菌：100kPa、121℃下维持15-30min.(2)灭菌的方法：第19页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏。有些玻璃器皿如吸管、培养皿和金属用具等也可采用干热灭菌。

培养微生物的培养皿是由正反两平面板互扣而成，这种器具是专为防止空气中微生物的污染而设计的。

第20页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六1.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？2.请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。（1）培养细菌用的培养基与培养皿（2）玻棒、试管、烧瓶和吸管（3）实验操作者的双手答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。答：（1）、（2）需要灭菌；（3）需要消毒。旁栏思考第21页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六微生物实验室培养的基本操作程序1、器具的灭菌2、培养基的配制3、培养基的灭菌4、倒平板5、微生物接种6、恒温箱中培养7、菌种的保存第22页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六三、实验操作(一)制备牛肉膏蛋白胨培养基（用于培养细菌）第23页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六1．计算2．称量3．溶化4．灭菌5．倒平板操作步骤(阅读P16-17)第24页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六1.培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？问题讨论答：可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？答：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。第25页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？4.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？答：平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，将平板倒置，既可以防止皿盖上的水珠落入培养基，又可以避免培养基中的水分过快地挥发。答：空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板培养微生物。第26页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六（二）纯化大肠杆菌接种方法有：平板划线法和稀释涂布平板法

平板划线法:通过接种环在琼脂固体培养基表面连续画线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面.

在数次画线后,可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体,这就是菌落.微生物的接种技术第27页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六菌落：单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，就会形成一个肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。菌落是鉴定菌种的重要依据。第28页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六菌落细菌的菌落特征因种而异第29页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六霉菌的菌落特征因种而异菌落第30页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六平板划线操作第31页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六第32页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六平板划线时不能划破培养基的原因(1)一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的；(2)存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落。第33页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六问题讨论

1.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？

答：操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环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，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时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。第34页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？答：以免接种环温度太高，杀死菌种。3.在作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？答：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。第35页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六稀释涂布平板法第36页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六涂布平板操作第37页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六问题讨论

涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求，想一想，第2步应如何进行无菌操作？

应从操作的各个细节保证“无菌”。例如，酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围等等。第38页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六四、课题成果评价

培养12h与24h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同（一）培养基的制作是否合格如果未接种的培养基在恒温箱中保温1～2d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。（二）接种操作是否符合无菌要求如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合大肠杆菌菌落的特点，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。（三）是否进行了及时细致的观察与记录第39页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六菌种的保存1、临时保藏：接种到固体斜面培养基，菌落长成后置于4℃冰箱保存。2、长期保存：甘油冷冻管藏法第40页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六本课题知识小结:第41页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六【典例解析】例1．关微生物营养物质的叙述中，正确的A.是碳源的物质不可能同时是氮源B.凡碳源都提供能量C.除水以外的无机物只提供无机盐

D.无机氮源也能提供能量解析：不同的微生物，所需营养物质有较大差别，要针对微生物的具体情况分析。对于A、B选项，它的表达是不完整的。有的碳源只能是碳源，如二氧化碳；有的碳源可同时是氮源，如NH4HCO3；有的碳源同时是能源，如葡萄糖；有的碳源同时是氮源，也是能源，如蛋白胨。对于C选项，除水以外的无机物种类繁多，功能也多样。如二氧化碳，可作为自养型微生物的碳源；NaHCO3，可作为自养型微生物的碳源和无机盐；而NaCl则只能提供无机盐。对于D选项，无机氮源提供能量的情况还是存在的，如NH3可为硝化细菌提供能量和氮源。答案：D第42页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六例2．下面对发酵工程中灭菌的理解不正确的是A.防止杂菌污染B.消灭杂菌C.培养基和发酵设备都必须灭菌D.灭菌必须在接种前答案：B解析：灭菌是微生物发酵过程的一个重要环节。A说的是灭菌的目的，因为发酵所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程不能混入其他微生物（杂菌），所以是正确的；B是错误的，因为灭菌的目的是防止杂菌污染，但实际操作中不可能只消灭杂菌，而是消灭全部微生物。C是正确的，因为与发酵有关的所有设备和物质都要灭菌；发酵所用的微生物是灭菌后专门接种的，灭菌必须在接种前，如果接种后再灭菌就会把所接菌种也杀死。第43页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六编号成分含量①粉状硫10g②（NH4）2SO40.4g③K2HPO44.0g④MgSO49.25g⑤FeSO40.5g⑥CaCl20.5g⑦H2O100ml例3．右表是某微生物培养基成分，请据此回答：（1）右表培养基可培养的微生物类型是

。（2）若不慎将过量NaCl加入培养基中。如不想浪费此培养基，可再加入

.自养型微生物

含碳有机物

第44页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六（3）若除去成分②，加入（CH2O），该培养基可用于培养

。（4）表中营养成分共有

类。（5）不论何种培养基，在各种成分都溶化后分装前，要进行的是

。（6）右表中各成分重量确定的原则是

。（7）若右表培养基用于菌种鉴定，应该增加的成分是

。固氮微生物

3调整pH

依微生物的生长需要确定

琼脂（或凝固剂）

第45页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六下课了第46页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六代谢类型基本碳源能源蓝藻硝化细菌圆褐固氮菌乳酸菌酵母菌红螺菌兼性营养型CO2与简单有机物光光能自养需氧型化能自养需氧型化能异养需氧型化能异养厌氧型化能异养兼性型CO2CO2糖类是最重要的碳源，尤其是葡萄糖光NH4+有机物微生物的营养类型第47页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六4、微生物的五种营养要素碳源（carbonsource）

氮源（nitrogensource）

生长因子（growthfactor）

无机盐（mineralsalts）

水（wahtor）

Cncnc-micro第48页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六凡能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质都称为碳源。Cncnc-micro碳源第49页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六C素构成细胞及代谢产物的骨架C素是大多数微生物代谢所需的能量来源自养微生物以二氧化碳或碳酸盐为惟一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长。碳源是异养微生物的主要能源物质。碳源功能第50页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六无机C源：CO2、碳酸盐，只能被自养微生物利用有机C源：各种糖类，其次是有机酸、醇类、脂类和烃类化合物碳源种类Cncnc-micro第51页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

凡是能为微生物提供所需氮元素的营养物质都称为氮源。氮源(nitroginsource)Cncnc-micro第52页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

为微生物提供合成细胞物质代谢产物的原料对许多微生物来说，既可利用无机态氮，也可利用有机态氮。

固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长。某些种类的氮源也能为微生物提供能量，如NH3既是硝化细菌的氮源又是能源，含C、H、O、N的蛋白质等也能为微生物提供能量。氮源功能Cncnc-micro第53页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六分子态氮：固氮微生物以分子氮为唯一氮源无机态氮：硝酸盐、铵盐几乎所有微生物能利用有机态氮：蛋白质及其降解产物

a实验室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源

b生产用玉米浆、豆饼、葵花饼、花生饼等氮源种类Cncnc-micro第54页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

构成微生物细胞的组成成分调解微生物细胞的渗透压，PH值和氧化还原电位有些无机盐如S、Fe还可做为自养微生物的能源构成酶活性基的组成成分，维持酶活性。Mg、Ca、K是多种酶的激活剂无机盐（mineralsalts）

无机盐功能Cncnc-micro第55页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

构成微生物细胞以C、H、O、N、P、S六种元素为主，约占细胞干重的95％以上；

Ca、K、Mg、Fe为大量元素，以无机盐阳离子形式被吸收，配培养基要加磷酸盐、硫酸盐。

Zn、Ca、Mn、Co、Mo等微量元素，在微生物培养中有0.1PPM就可以了，自来水原料中已够用，不需另加。无机盐种类Cncnc-micro第56页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

微生物生长不可缺少的微量有机物质叫生长因子。维生素氨基酸碱基Cncnc-micro生长因子第57页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

有的微生物自己不能合成维生素，需要外加，主要是B族维生素、硫胺素、叶酸、泛酸、核黄素等，如生产味精需加生物素（是B族中的一种即VH）。维生素Cncnc-micro第58页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

有些微生物自己不能合成某种氨基酸，必须给予补充，如赖AA发酵所用的黄色短杆菌不能合成环丝AA，为环丝AA缺陷型菌株，在培养基中必须添加含环丝AA的氮源。如豆饼水解液或毛发水解液等。氨基酸Cncnc-micro第59页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六

嘧啶和嘌呤是核酸和辅酶的重要组分，是许多微生物必须的生长因素。有些微生物不仅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能将补充的嘧啶和嘌呤结合在核苷酸上，还必须供给核苷酸，有的菌需补充卟啉或其衍生物，还有的菌需供给（低碳）脂肪酸等。碱基Cncnc-micro第60页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六水Cncnc-micro

是细胞中生化反应的良好介质；营养物质和代谢产物都必须溶解在水里，才能被吸收或排出体（细胞）外。水的比热高，能有效的吸收代谢过程中放出的热量，不致使细胞的温度骤然上升。维持细胞的膨压（控制细胞形态）。第61页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六碳源、氮源、生长因子的比较来源常用原料功能碳源CO2、NaHCO3、糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等糖类构成细胞物质和一些代谢产物，有些还是异养做生物的主要能源物质氮源N2、NH3、铵盐、硝酸盐、尿素、牛肉膏和蛋白胨等铵盐、硝酸盐等合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物生长因子维生素、氨基酸、碱基酶、核酸等的组成成分第62页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六特点：结构都相当简单,个体多数十分微小.通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看到，有的甚至没有细胞结构.且体内一般不含有叶绿素.不能进行光合作用.微生物包括哪五类：病毒细菌放线菌真菌原生生物原核生物界原生生物界真菌界病毒界一、基础知识：

(一)微生物：是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称．第63页，共78页，2022年，5月20日，17点41分，星期六病毒的结构第64页，共78页，2022