新教材适用2023-2024学年高中生物第1章发酵工程第2节微生物的培养技术及应用第1课时微生物的基本培养技术学案新人教版选择性必修3

第2节微生物的培养技术及应用课标要求1．概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求。2．掌握无菌技术的操作。3．掌握酵母菌纯培养的方法及步骤。4．阐明微生物选择培养的原理。5．概述测定微生物数量的方法。6．进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。核心素养1．科学思维——根据微生物的代谢类型分析培养基营养物质的组成。2．科学探究——设计制备马铃薯固体培养基的实验步骤，并尝试运用平板划线法进行纯化酵母菌。3．科学思维——根据微生物的代谢特征配制选择培养基。4．科学探究——设计实验分离土壤中的尿素分解菌，并对实验结果进行分析与评价。第1课时微生物的基本培养技术知识点一培养基的种类及营养要素分析基础知识·双基夯实1．概念：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。2．功能：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。3．分类eq\x(液体培养基)eq\x(固体培养基)琼脂固体培养基是实验室中最常见的培养基之一。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。4．营养成分：一般都含有水、_碳源__(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)和无机盐等营养物质。在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质(如维生素、氨基酸等)以及氧气的要求。5．某些微生物生长还需要的特殊条件培养的微生物需要满足的特殊条件乳酸杆菌培养基中添加维生素霉菌一般将培养基调至_酸性__细菌一般将培养基调至中性或弱碱性厌氧微生物需要提供无氧的条件活|学|巧|练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．培养基中提供的碳源是无机物。(×)3．微生物在液体培养基中生长可形成菌落。(×)合|作|探|究1.牛肉膏蛋白胨培养基是一种常见的细菌培养基，其中牛肉膏、蛋白胨能够提供哪些营养成分？提示：牛肉膏、蛋白胨能够提供碳源、氮源、维生素(生长因子)和无机盐。2．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氮气。课内探究·名师点睛1．培养基的种类、特点及用途分析划分标准种类特点用途物理性质液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基加凝固剂，如琼脂观察微生物的运动固体培养基微生物分离、鉴定，活菌计数，菌种保藏化学成分天然培养基含化学成分不明确的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确(用化学成分已知的化学物质制备)微生物的分类、鉴定是否含有凝固剂(如琼脂)是区分固体培养基和液体培养基的唯一标准，含凝固剂的为固体培养基。2．培养基营养成分的含义、作用、主要来源分析营养物质含义作用主要来源碳源凡能提供碳元素的物质构成生物体细胞的物质和一些代谢物，有些也是异养生物的能源物质无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：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：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等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水生物体内含量很高的无机物不仅是优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定从外界摄入典例1下列关于微生物营养的说法，不正确的是(C)A．对异养微生物而言，牛肉膏既是碳源，又是氮源B．生长因子是指氨基酸、维生素、碱基等不可缺少的微量有机物C．氮源不能为微生物提供能量D．氮源主要用于合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物解析：同一种物质可以既作为碳源又作为氮源，如牛肉膏，A正确；生长因子是指氨基酸、维生素、碱基等不可缺少的微量有机物，B正确；自然界中一些微生物如硝化细菌，可以通过氧化氨释放的能量获得生长所需能量，C错误；蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物等都含有氮元素，所以氮源主要用于合成这些含氮的化合物，D正确。变式训练❶如表是微生物培养基的成分。下列有关说法错误的是(C)编号①②③④⑤成分(NH4)2SO4KH2PO4FeSO4CaCl2H2O含量(g)0.44.00.50.5100mLA.此培养基可用来培养自养型微生物B．此表中的营养成分共有三类，即水、无机盐、氮源C．若除去①，此培养基可培养硝化细菌D．培养基中若加入氨基酸，则它可充当碳源、氮源解析：此培养基中不含有机碳源，适合用来培养自养型微生物，A正确；此表中的营养成分共有三类，即水、无机盐、氮源，B正确；硝化细菌能进行化能合成作用，但不能固氮，因此若除去①，此培养基不能培养硝化细菌，C错误；培养基中若加入氨基酸，它可作为碳源、氮源，D正确。知识点二无菌技术基础知识·双基夯实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。概念常用方法消毒使用_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：日常生活中常用的方法_巴氏消毒法__：适用于不耐高温的液体，如牛奶化学药物消毒法：如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等紫外线消毒法：适用于接种室、接种箱或超净工作台等灭菌使用_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：常用高压蒸汽灭菌，如培养基的灭菌干热灭菌：适用于耐高温的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿、金属用具等灼烧灭菌：适用于接种工具或其他金属用具做好消毒和灭菌工作后，要注意避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。为了避免周围环境中微生物的污染，接下来的许多操作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。归纳拓展：(1)芽孢是某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成的休眠体。孢子是某些微生物的繁殖体。(2)与煮沸消毒法相比，巴氏消毒法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失少。活|学|巧|练1.无菌技术可以用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染。(√)2．只要是没有生物活性的材料均可进行湿热灭菌。(×)3．消毒和灭菌的杀菌程度存在差异。(√)合|作|探|究1.在科研和生产上，研究和应用微生物的前提是什么？在实验室中培养微生物应注意哪些问题？提示：在科研和生产上，研究和应用微生物的前提是防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物。在实验室中培养微生物，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，另一方面确保其他微生物无法混入。2．对培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶常采用的灭菌或消毒方法分别是什么？提示：分别为高压蒸汽灭菌(或湿热灭菌)、干热灭菌、灼烧灭菌、化学药物消毒、紫外线消毒、巴氏消毒。3．常用酒精擦拭双手是预防新冠肺炎的日常防护措施之一，这是消毒还是灭菌？体积分数为70%和95%的酒精，哪种效果更好？为什么？提示：酒精擦拭属于消毒，酒精消毒时，70%的酒精杀菌效果最好。浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固成一层保护膜，酒精分子不能渗入其中；浓度过低，杀菌能力减弱。课内探究·名师点睛1．无菌技术的主要内容(1)对实验操作的空间、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。(3)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。(4)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。2．常见的灭菌和消毒方法方法种类主要方法应用范围联系灭菌湿热灭菌法(以高压蒸汽灭菌法为例)100kPa,121℃的高压蒸汽灭菌锅内维持15～30min培养基等①都需借助理化性质，营造微生物难以生存的不良环境②其作用原理都是通过使蛋白质(或核酸)变性来抑制微生物生命活动或杀死微生物干热灭菌法放入密闭容器如干热灭菌箱，160～170℃加热2～3h玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等凡不适合用其他方法灭菌而又能耐高温的物品灼烧灭菌法酒精灯火焰灼烧微生物接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具等，接种过程中试管口或瓶口等消毒巴氏消毒法62～65℃消毒30min或80～90℃处理30s～1min牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体煮沸消毒法100℃煮沸5～6min日常食品、罐装食品紫外线消毒法30W紫外灯照射30min接种室、接种箱、超净工作台化学药物消毒法用体积分数为70%的乙醇、碘酒涂抹，来苏水喷洒等皮肤、伤口、动植物组织表面、空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等典例2(2023·长郡中学月考)在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。下列关于消毒和灭菌的叙述，错误的是(B)A．牛奶的消毒常用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法B．水厂供应的自来水通常是经过高锰酸钾消毒的C．用紫外灯对密闭教室消毒前，适量喷洒消毒液可强化消毒效果D．培养基不能放入干热灭菌箱中进行干热灭菌解析：用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法对牛奶等饮品消毒，既能杀菌，又能保持营养和风味，A正确；高锰酸钾是强氧化剂，不宜用于自来水消毒，自来水消毒常用氯气，B错误；用紫外灯对密闭空间消毒前，适量喷洒消毒液可强化消毒效果，常喷洒石炭酸，C正确；培养基应该用高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)，D正确。变式训练❷消毒和灭菌是微生物培养中常用的操作方法。下列说法正确的是(A)A．微生物接种技术的方法各不相同，但核心都是要防止杂菌污染，保证培养物的纯度B．在100℃煮沸5～6分钟属于灭菌方法，可杀死微生物细胞和一部分芽孢C．在灭菌后倒平板前，加入一定量的缓冲液以调节培养基的pHD．高压蒸汽灭菌，只有当压力表的压力降到一个标准大气压时，才能打开盖子解析：防止杂菌污染，保证培养物的纯度，是微生物接种技术的核心；在100℃煮沸5～6分钟属于煮沸消毒，不属于灭菌；为了防止污染，调节培养基的pH应在灭菌之前；高压蒸汽灭菌，只有当压力表的压力降到0时，才能打开盖子。知识点三微生物的纯培养基础知识·双基夯实1．相关概念(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。(2)纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。(3)纯培养：获得纯培养物的过程。2．酵母菌的纯培养(1)原理：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。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。(2)方法步骤a．制备培养基b．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的表面。经数次划线后培养，可以分离得到单菌落。平板划线的操作步骤如下：c．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(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。活|学|巧|练1.微生物的纯培养就是不含有代谢废物的微生物培养物。(×)2．倒平板操作中，等待平板冷却凝固后，要将平板倒置。(√)3．平板划线操作中，划完一个区域后要将接种环灼烧，再划下一个区域。(√)4．把一个不接种的培养基放在相同条件下培养可检验培养基的灭菌是否合格。(√)合|作|探|究1.平板划线操作时每次划线接种前与接种后都要灼烧接种环或接种针，其目的分别是什么？提示：划线接种前灼烧是杀死接种环上可能存在的微生物，其后每次划线前灼烧是为了杀死上次划线结束后残留的菌种。划线结束后灼烧，能及时杀死接种环或接种针上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者。2．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，未接种的培养基表面如果有菌落生长，说明了什么？提示：培养未接种培养基的作用是对照，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。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。课内探究·名师点睛1．微生物纯培养的操作步骤2．倒平板操作步骤3．平板划线法操作步骤典例3(2023·运城联考)下列有关平板划线操作的叙述，正确的是(B)A．用接种环蘸取菌液后需要立即塞上棉塞B．待灼烧灭菌的接种环冷却后再进行划线C．划线结束后要形成首尾相连的环形圈D．每次划线都要在菌液中蘸取一环菌液解析：用接种环蘸取菌液后，要将试管口再次通过火焰灭菌后再塞上棉塞，A错误；待灼烧灭菌的接种环冷却后再进行划线，B正确；划线结束后最后一次划线不能和第一次划线相连，C错误；只在第一次划线时蘸取一环菌液，后续的划线不需要再蘸取菌液，D错误。变式训练❸如图是倒平板的操作，下列相关叙述错误的是(D)A．正确的操作顺序是丙→乙→甲→丁B．甲应在酒精灯火焰附近进行C．此培养基不可能为液体培养基D．完成甲后应快速进行丁操作解析：结合倒平板的操作步骤可知，正确的操作顺序为丙→乙→甲→丁，A正确；甲在酒精灯火焰附近进行可以避免杂菌污染，B正确；图示操作中的培养基是固体培养基，C正确；等待培养基冷却凝固后，再将培养皿倒过来放置，D错误。一、倒平板操作的注意事项1．培养基灭菌后需要冷却至50℃左右时才能倒平板。温度过高，培养基凝固后皿盖上冷凝水过多，落入培养基，造成污染；温度过低，培养基又会凝固。2．将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，不要完全打开，以免杂菌污染培养基。3．培养基冷却凝固后，要将培养皿倒置的原因：防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。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，这个平板应弃用，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。5．整个操作过程要在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。二、平板划线操作的注意事项1．蘸取菌液及每次划线之前都需灼烧接种环，划线操作结束仍需灼烧接种环，每次灼烧的目的不同。项目蘸取菌液前灼烧每次划线前灼烧划线结束灼烧目的避免接种环上可能存在的微生物污染培养物灼烧杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，使每次划线的菌种均来自上次划线的末端杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者2.灼烧接种环之后，要等其冷却后才能伸入菌液或进行划线，以免温度太高，杀死菌种。3．在做第二次以及其后的划线操作时，要从上一次划线的末端开始划线，这样才能使菌体的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终得到由单个菌体繁殖而来的菌落。4．最后一次的划线不要与第一次的划线相连。5．划线时用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破。典例4关于平板划线操作的叙述，错误的是(C)A．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B．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C．第二次划线时，接种环上的菌种直接来源于菌液D．划线结束后，灼烧接种环，能及时杀死接种环上的菌种解析：平板划线操作中接种环蘸取菌液前灼烧的目的是避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前都要灼烧接种环，是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种均来自上次划线的末端；划线结束后仍需灼烧接种环，是为了及时杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者；在第二次划线时，接种环上的菌种来源于第一次划线的末端。学|霸|记|忆1.各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质。2．获得纯净微生物培养物的关键是防止杂菌污染。3．消毒是指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。4．灭菌是指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。5．由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。6．菌落是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。1．微生物的实验室培养可采用高压蒸汽灭菌(湿热灭菌)、酒精擦拭、火焰灼烧等不同的灭菌或消毒方法，这些方法可依次用于处理(C)A．接种针、手、培养基 B．器皿、接种针、手C．培养基、手、接种针 D．菌种、手、接种针解析：高压蒸汽灭菌法(湿热灭菌)通常用于培养基的灭菌；用酒精擦拭双手是用化学试剂进行消毒的方法；火焰灼烧可以迅速彻底地灭菌，适用于微生物接种工具的灭菌，如接种针、接种环等。2．如图为平板划线法接种的示意图。观察或比较各种细菌菌落形态的最佳区域是(D)A．①