1.1发酵工程的培养基+第1课时+课件高二下学期生物苏教版选择性必修3

第一节发酵工程的培养基第一章

发酵工程第1课时情境导入你知道的发酵食品还有哪些？情境导入发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，它涉及菌种的选育和培养、产物的分离和提纯等方面。啤酒葡萄酒毛豆腐豆豉泡菜陈醋腐乳酸奶发面团酱油辣白菜发酵工程难以用肉眼观察的微小生物的统称微生物无细胞结构原核细胞真核细胞真菌：酵母菌、毛霉等；原生生物：草履虫、变形虫等1.微生物的类群病毒：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌体等DNA病毒细菌：蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等；放线菌：链霉菌等情境导入情境导入说起发酵工程，我们首先就会想到培养基。我们一般都有这样的经验，一碗米饭放置在温暖环境下，几天后会长出许多细菌和霉菌，这碗米饭就成了培养细菌和霉菌的培养基。米饭中不仅含有大量的淀粉，还含有一定量的蛋白质和脂肪。当然，发酵工程中的培养基绝不像一碗米饭那么简单。那么，发酵工程中的培养基究竟是什么呢？积极思维事实：1.谈到培养基还需要从琼脂说起，琼脂是从某些藻类细胞中提取出来的物质，主要包括琼脂糖（一种多糖）和小分子果胶两种成分。绝大多数生物包括微生物都不能利用它们。所以，在纯琼脂（含水）培养基上，一般也没有微生物可以生长。但是，如果在琼脂中添加一定量的碳源、氮源物质，就可能成为微生物培养基。2.美国一位微生物学家在她八岁的儿子从外面玩耍回来之后，让他用右手在添加了水、碳源和氮源等物质的琼脂培养基上按了一下。接着，她将这个培养皿放在恒温培养箱中培养了48h，得到如图所示的微生物菌落分布。印有手印的培养基上显示的微生物菌落发酵工程中的培养基究竟是什么呢？积极思维发酵工程中的培养基究竟是什么呢？思考：分析

有人认为，上述事实能说明碳源和氮源等物质是许多微生物生长发育所需要的营养物质。我们认同这样的观点吗？推测

根据我们对发酵工程需要配制培养基以培养某些微生物或动植物细胞，这些培养基应该包括哪些营养物质？经过思考我们应该会得出这样的结论：培养基应该含有生物生长发育所需的各类营养物质。那么，在发酵工程中会用到哪些培养基？这些培养基中的营养成分都一样吗？怎样配制这些培养基？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

等光能硝化细菌CO2NH3NH3的氧化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自养微生物异养微生物培养基的类型和基础培养基培养基只要是指为人工培养微生物等而制备的，适合微生物等生长、繁殖或积累代谢产物的营养基质。固体培养基液体培养基有无琼脂长有酵母菌菌落盛有液体培养基分离、计数、鉴定等扩大培养、用于工业生产凝固剂微生物在琼脂固体培养基的表面或内部生长，形成肉眼可见的菌落。培养基的作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。培养基的分类：天然培养基和合成培养基。培养基的类型和基础培养基标准培养基种类培养基特点作用物理性质固体培养基加凝固剂，如琼脂

微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种半固体培养基加凝固剂，如琼脂。容器放倒不致流出，剧烈震动则破散观察微生物的运动、分类鉴定液体培养基不加凝固剂常用于扩大培养，工业生产功能选择培养基允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长培养、分离出特定微生物鉴别培养基在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物鉴别不同种类微生物成分来源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分类鉴定培养基的类型和基础培养基培养基的营养构成：碳源各种培养基的配方不同，但一般都含有水、无机盐、碳源和氮源等营养物质。概念种类凡是能提供碳元素的物质，统称为碳源无机碳源有机碳源CO2、CO32-、HCO3-等含碳无机物糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油等含碳有机物，常用：糖类，尤其是葡萄糖。功能主要用于构成细胞物质和一些代谢产物；有机碳既是碳源又是异养微生物的能源物质。自养微生物异养微生物培养基的类型和基础培养基【说明】含有C、H、O、N的有机物可作为异养型微生物的碳源、氮源、能源。概念氮源种类功能凡是能提供氮元素的物质，统称为氮源无机氮源有机氮源主要用于合成蛋白质、核酸及含氮代谢产物等NH4＋、NO3-、NH3等牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等牛肉膏和蛋白胨来源于动物含有糖、维生素和有机氮等营养物质。一般情况下，不添加氮源培养基可用来培养固氮微生物培养基的类型和基础培养基水无机盐良好的溶剂；维持生物大分子结构的稳定。提供无机营养；调节pH；维持渗透压。培养基的类型和基础培养基主要营养物质：一般都含有

等营养物质。水、碳源、氮源、无机盐其他需求：还需要满足微生物生长对

的需求。pH、特殊营养物质、O2

例如：④培养厌氧微生物时，需要提供

的条件。①培养乳酸杆菌时，一般需要在培养基中添加

；②培养霉菌时，一般需要将培养基调至

；③培养细菌时，一般需要将培养基调至

；维生素酸性中性或弱碱性无氧主要指生长因子（微生物生长所必须的、微量的、自身不能合成或合成很少的有机物）种类：维生素、氨基酸、碱基、嘌呤、嘧啶、胺类等来源：酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液等几种微生物的营养和能量来源分析微生物碳源氮源能源蓝细菌CO2NH4＋、NO3-等光能硝化细菌CO2NH3NH3的氧化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自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于

；自养型微生物所需的碳源来自

碳源，异养型微生物所需的碳源来自

碳源无机氮源不但能给自养型微生物提供

，也能作为

，含有C、H、O、N的有机物可作为

微生物的碳源、氮源、能源；碳源无机有机氮源能源物质异养型特别注意：含有C、H、O、N的有机物可作为异养型微生物的碳源、氮源、能源。自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于碳源。因此可以根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型。无机氮源不但能给自养型微生物提供氮源，也能作为能源物质，如NH3既作为硝化细菌的氮源，也作为能源（NH3氧化释放的化学能）。微生物常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；常用的无机氮源是铵盐、硝酸盐培养基的类型和基础培养基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______、_______________

以及_____的需求；pH特殊营养物质O2微生物例子培养基需要的特殊物质或条件

乳酸杆菌霉菌细菌厌氧微生物添加维生素调至酸性调至中性或弱碱性提供无氧的条件特殊培养基培养基的类型和基础培养基培养基的类型和基础培养基——特殊培养基选择培养基（按照功能分类）是一种能将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的特殊培养基。一类选择培养基是依据某些微生物的特殊营养需求设计出来的。例如以纤维素为唯一碳源的选择培养基，可以分离出能分解纤维素的微生物；利用缺乏氮源的培养基，能分离出孤单微生物。另一类选择培养基是在培养基中加入某些化学物质，这些化学物质虽然没有营养作用，但可抑制或杀死其他微生物。培养基的类型和基础培养基——特殊培养基加入10%的酚溶液：抑制细菌和霉菌的生长，分离放线菌加入亚硫酸铋：分离出伤寒沙门氏菌加入青霉素、四环素的培养基：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：分离自养型微生物选择培养基（按照功能分类）培养基的类型和基础培养基——特殊培养基可溶性淀粉培养基一些微生物可以产生胞外淀粉酶，将样品微生物培养在添加可溶性淀粉的培养基中，如果其菌落周围形成淀粉水解圈，可用来鉴定产淀粉酶的菌株。鉴别培养基（按照功能分类）是用于快速分类鉴定不同类型微生物的特殊培养基，也用于分离和筛选产生某种代谢产物的微生物菌种。例如：可溶性淀粉培养基

一些微生物可以产生胞外淀粉酶，将样品微生物培养在添加可溶性淀粉的培养基中，如果其菌落周围形成淀粉水解圈，可用来鉴定产淀粉酶的菌株。溴甲基紫培养基一些微生物可以产生乳酸、醋酸或丙酸等代谢产物，与溴甲基紫发生颜色反应由紫色转为黄色。常用溴甲基紫培养基鉴别产酸微生物。鉴别培养基（按照功能分类）培养基的类型和基础培养基——特殊培养基伊红美蓝培养基当大肠杆菌分解乳糖产酸时细菌带正电荷被染成红色，再与美蓝结合形成紫黑色菌落，并带有金属光泽。常用的伊红美蓝乳糖培养基，可用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌等细菌。鉴别培养基（按照功能分类）培养基的类型和基础培养基——特殊培养基尿素为唯一氮源的培养基在以尿素为唯一氮源的培养基加入酚红指示剂，培养某种细菌后，细菌合成的脲酶可以将尿素分解成氨，氨会使培养基的碱性增强，使PH升高，从而使酚红指示剂变红。以鉴定这种细菌能否分解尿素。鉴别培养基（按照功能分类）培养基的类型和基础培养基——特殊培养基刚果红是一种染料，能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素分解菌分解后，刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。刚果红纤维素培养基鉴别培养基（按照功能分类）培养基的类型和基础培养基——特殊培养基加富培养基（按照功能分类）也称营养培养基，即在培养基中加入有利于某些微生物生长和繁殖所需的特殊物质，如血液、血清、酵母浸膏、动植物组织液。一般用于培养营养要求比较苛刻的异养微生物。例如：

培养百日咳博德氏菌需要含有血液成分的加富培养基。从某种意义上来说，加富培养基类似于选择培养基：加富培养基是增加所需分离的微生物的数量；选择培养基是抑制不需要的微生物生长和繁殖。培养基的类型和基础培养基——特殊培养基具体处理原理目的选择培养基加入青霉素青霉素能抑制细菌生长，对真菌无作用不加氮源固氮微生物能利用空气中的氮气不加有机碳源自养型微生物能利用无机碳源鉴别培养基加入酚红培养基尿素被分解产生氨，培养基呈碱性，酚红指示剂变红。加入刚果红刚果红与纤维素能形成红色复合物，当纤维素被分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以菌落为中心的透明圈。分离酵母菌、霉菌等真菌分离固氮菌分离自养微生物鉴别分解尿素的细菌鉴别纤维素分解菌培养基的类型和基础培养基成分含义来源功能碳源提供碳元素的物质无机碳源：CO2、CO32-、HCO3-等含碳无机物①构成细胞物质和一些代谢产物；②有机碳既是碳源又是能源有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、牛肉膏和蛋白胨等氮源提供氮元素的物质无机氮源：N2、NH3，氨盐、硝酸盐等将无机氮合成含氮的代谢产物有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等合成蛋白质、核酸和含氮的代谢废物水生物体内含量最多的化合物外界摄入(培养基、代谢产物)①良好的溶剂，参与化学反应；②维持生物大分子结构的稳定无机盐提供除碳、氮以外的元素，包括大量元素和微量元素无机化合物①提供无机营养；②调节培养基的pH；③维持渗透压牛肉膏、蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质自养微生物异养微生物知识巩固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①②③④⑤成分(NH4)2SO4KH2PO4FeSO4CaCl2H2O含量0.4g4.0g0.5g0.5g100mL圆褐固氮菌虽可以固氮，但其同化作用类型为异养型，培养基中必须提供有机碳源，所以该培养基不能用来培养圆褐固氮菌。此培养基可用来培养自养型微生物。培养基的类型和基础培养基课堂小结随堂训练1.下列关于微生物培养基的叙述，正确的是(

)A.培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质B.培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利C.固体培养基中加入少量水即可制成液体培养基D.在培养