【高中生物】微生物的培养技术与应用课件+高二下学期生物人教版选择性必修3

第1章发酵工程从社会中来向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌。在经过发酵就可以制成酸奶，由于制作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶。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，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。那么，怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。在实验室培养微生物，一方面要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件；另一方面，要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。培养基的配制无菌技术微生物的分离与纯培养微生物的基本培养技术新课讲解●微生物的基本培养技术1.培养基的概念：培养基是为人工培养微生物而制备的，适合微生物生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质。2.培养基作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。一、培养基的配制3.培养基的类型：液体培养基：扩大培养、工业生产。固体培养基：纯化（分离）、鉴定、活菌计数、保藏菌种等。(1)物理状态分类：固体培养基液体培养基有无凝固剂琼脂配制培养基常用的凝固剂：琼脂。微生物在琼脂固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落。新课讲解合成培养基：合成培养基的各种成分完全是已知的各种化学物质。这种培养基的化学成分清楚，组成成分精确，重复性强，但价格较贵，而且微生物在这类培养基中生长较慢。如高氏一号合成培养基、察氏(Czapek)培养基等。天然培养基：由天然物质制成，如蒸熟的马铃薯和普通牛肉汤，前者用于培养霉菌，后者用于培养细菌。这类培养基的化学成分很不恒定，也难以确定，但配制方便，营养丰富，所以常被采用。半合成培养基：在天然有机物的基础上适当加入已知成分的无机盐类，或在合成培养基的基础上添加某些天然成分，如培养霉菌用的马铃薯葡萄糖琼脂培养基。这类培养基能更有效地满足微生物对营养物质的需要。(2)按组成成分分类：加富培养基：是在培养基中加入血、血清、动植物组织提取液，用以培养要求比较苛刻的某些微生物。(3)按功能(用途)分类：选择性培养基：是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。鉴别培养基：是在培养基中加入某种试剂或化学药品，使培养后会发生某种变化，从而区别不同类型的微生物。新课讲解4.培养基的成分：(一)基本成分：水、碳源、氮源、无机盐(1)碳源概念：凡能为微生物代谢提供碳元素的物质来源：无机碳源：CO2、CO32-、HCO3-，为自养生物提供碳源。有机碳源：牛肉膏、蛋白胨等，为异养生物提供碳源。作用：①参与合成有机物；②异养微生物的能源物质(2)氮源概念：凡能为微生物代谢提供氮元素的物质来源：无机氮源：NH4＋、NO3-(为硝化细菌提供氮源和能源)、N2(为固氮菌提供氮源)有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、尿素、氨基酸等作用：主要用于合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物。注意：对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。(3)水：是生命活动所必需的，生物体内含量最多的化合物。(4)无机盐：为微生物提供除碳、氮以外的元素。各种培养基的配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等最基本的物质。新课讲解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NaCl5g无机盐H2O定容至1000ml水(二)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。在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素。在培养霉菌时，需要将培养基调至酸性。在培养细菌时，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。表：1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成▼提醒：对异养微生物来说，含C、N的化合物既是碳源，也是氮源。即有些化合物作为营养要素成分时并非单一方面的作用。并非所有微生物都需添加特殊营养物质。新课讲解【拓展】培养基的配制原则：(1)目的要明确：配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。①微生物的种类不同，配制的培养基应有所不同。②培养的目的不同，培养基也应有所不同。(2)营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。①浓度要适当。②比例要适中，特别是碳源与氮源的比例。(3)pH要适宜：培养不同微生物所需pH不同，细菌为6.5～7.5，放线菌为7.5～8.5,真菌为5.0～6.0。新课讲解二、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。无菌技术应围绕如何避免杂菌的污染展开，主要包括消毒和灭菌。无菌技术是在微生物研究、医疗操作、食品生产中采取的防止其他微生物污染的技术。(一)方法：1.消毒：(1)概念：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。(2)常用的消毒方法：煮沸消毒、巴氏消毒、酒精消毒、氯气消毒等。2.灭菌：(1)概念：是指使用较为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。(2)常用的灭菌方法：湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌等。【知识拓展】(3)生物消毒法的概念及应用：生物消毒法是指利用生物或其代谢物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。知识整合(二)无菌技术的主要范围(内容)：①对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌；▼注意：①为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。②实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。消毒和灭菌的比较项目条件结果常用方法应用范围消毒较为温和的物理、化学或生物等方法仅杀死物体表面或内部一部分微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高温的液体化学药剂消毒法用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源灭菌强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物灼烧灭菌法常用于接种工具(接种环、涂布器、接种针)干热灭菌法玻璃器皿、金属用具湿热灭菌法培养基及容器思考讨论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)实验操作者的双手无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。(1)、(2)需要灭菌；(3)需要消毒。新课讲解三、微生物的纯培养(一)基本概念：1.培养物：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。2.纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。3.纯培养：获得纯培养物的过程就是纯培养。(二)纯培养的基本步骤：主要包括：配制培养、灭菌、倒平板、接种和分离、培养等。配制培养基灭菌倒平板接种和分离培养等探究实践(三)探究实践：酵母菌的纯培养：1.实验原理：(1)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，这就是菌落。(2)纯培养(微生物的分离)：采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物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微生物繁殖形成的纯培养物。微生物群体分散或稀释单个细胞单个菌落繁殖探究实践3.方法步骤(1)制备培养基：1)配制培养基：计算→称量→溶化→调pH：称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000ml，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液中加入20g葡萄糖、15-20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。2)灭菌：将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15-30min.将5-8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160-170℃灭菌2h。包器材探究实践倒平板的具体操作：3)倒平板：待培养基冷却至50左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。灭菌后的培养基在无菌操作台上倒入一个培养皿中，倒后立即置于水平位置上，轻轻晃动，使培养基铺满平皿底部，待凝，使之形成平面；培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。倒平板注意事项：①温度：50℃左右②操作：在酒精灯火焰附近③冷凝后平板倒置问题讨论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？可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。2.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？最好不要用这个平板培养微生物。

防止空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。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以确定是否被污染或灭菌是否彻底。4.怎么确定所倒平板未被杂菌污染？3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。▼问题讨论：探究实践(2)接种和分离酵母菌：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表面。经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。4)原理：单个细胞微生物群体单个菌落连续划线分散或稀释生长繁殖1)接种：指在无菌条件下将微生物或含菌材料转移到合适其生长繁殖的培养基中的过程。2)不同接种工具的使用：

接种针——用于穿刺接种

接种环——用于斜面接种或平板划线接种

玻璃涂布器——用于涂布平板接种

3)接种的方法：涂布平板法、穿刺接种法、斜面接种法、平板划线法。连续划线法分区划线法▼平板划线的两种划线方法：探究实践接种(分离)的方法：涂布平板法、穿刺接种法、斜面接种法、平板划线法▼平板划线法①平板划线法的含义：用带有微生物的接种环在平板培养基表面通过

分区划线

而达到纯化分离微生物的方法。②注意事项：接种和划线操作时需要在酒精灯火焰附近进行。③培养结果：可以得到由单个微生物增殖而形成的

菌落。常见的几种划法方法探究实践▼平板划线的实验操作1.将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。2.在火焰旁冷却接种环，并拔出装有酵母菌的棉塞3..将试管口通过火焰4.将已冷却的接种环伸入菌液中，蘸取一环菌液5.将试管通过火焰，并塞上棉塞6.左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养基。7、灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以上操作，在三、四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连。8.将平板倒置放入培养箱中培养。划3个平板（重复实验）1个不划线（空白对照）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。探究实践第1区划线接种环灭菌第2区划线接种环灭菌第3区划线接种环灭菌接种环灭菌分区划线法12345①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划线首尾不能相接。③每次划线前接种环进行灭菌。④划线后，培养皿倒置培养。平板划线法注意事项：灼烧时期目的取菌种前每次划线前接种结束后思考讨论问题：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？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杀死上次划线时残留菌种，使下一次划线的菌种直接来源上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个细胞杀死接种环上原有微生物探究实践(3)培养酵母菌完成平板划线后，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℃左右的恒温培养箱中培养24-28h。4.结果分析与评价(1)未接种的培养基表面是否有菌落生长，如果有，说明了什么？(2)在接种酵母菌的培养基上，你是否观察到了菌落？这些菌落的颜色、形状、大小是否一致，如果你观察到了不同形态的菌落，你能分析可能是哪些原因引起的吗？(3)你是如何记录实验结果的？请与其他同学交流、互评。提示：未接种的培养基表面若有菌落生长，则说明培养基被污染或灭菌不彻底；若无，则说明培养基未被污染且已彻底灭菌，培养基可以使用。提示：在接种酵母菌的培养基上可观察到单菌落。如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特点，则说明纯化酵母菌的操作成功；如果培养基上出现了其他形态的菌落，则说明在纯化过程中，无菌操作还未达到要求，可能所用菌液不纯，或者在实验操作过程中被杂菌污染提示：可以在培养12h和24h后，观察菌落的大小、形状、颜色。培养24h后，菌落的大小、形状是否发生变化，菌落颜色是否加深，光泽度是否增加，等等。判断对错（1）同一种物质不可能既作碳源又作氮源。（）（2）凡是碳源都能提供能量。（）（3）除水以外的无机物仅提供无机盐。（）（4）无机氮源有时也能提供能量。（）×××√1.判断对错：思考讨论编号成分含量①粉状硫10g②（NH4）2SO40.4g③K2HPO44.0g④MgSO49.25g⑤FeSO40.5g⑥CaCl20.5g⑦H2O100ml(1)上表培养基可培养的微生物类型______________________。(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2.下表是某微生物培养基成分，请据此回答：(3)若除去成分②，加入糖类(葡萄糖)，该培养基可用于培养

___________。固氮微生物课堂训练3.下表是某同学培养微生物时配制的培养基，关于此培养基的说法中，错误的是（）A.此培养基