新版高中生物第1章　第2节　一　微生物的基本培养技术

一微生物的基本培养技术学习目标1.根据微生物的代谢类型分析培养基的组成和种类,并学会培养基的配制。2.学会区分灭菌和消毒,能进行无菌技术操作。3.讨论微生物的纯培养的方法,学会酵母菌的纯培养技术,培养科学探究能力。一、培养基的配制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。用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。2.种类3.营养组成:各种培养基一般都含有水、碳源(提供碳元素的物质)、氮源(提供氮元素的物质)和无机盐,此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质(如维生素、氨基酸和碱基等)以及O2的要求。预习反馈1.判断正误。(1)所有的微生物在培养时都必须添加氮源。(×)(2)CO2可作为异养微生物的碳源。(×)(3)不同培养基的具体配方不同,但一般都含水、碳源、氮源和无机盐。(√)(4)液体培养基含有水,而固体培养基不含水。(×)2.某学生在实践酒酿酵母菌的培养探索时,对部分培养基成分进行了改良(如表)。其中主要提供氮源的培养基成分是(

)A.琼脂

B.黄豆粉C.葡萄糖

D.黄豆粉和葡萄糖培养基成分用量/g黄豆粉10葡萄糖5琼脂15答案B解析各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐,此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。琼脂是凝固剂,不能提供氮源,A项错误;黄豆粉富含蛋白质,能够提供氮源,B项正确;葡萄糖只含C、H、O三种元素,不能提供氮源,C项错误;黄豆粉能够提供氮源,但葡萄糖不能提供氮源,D项错误。二、无菌技术1.获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。主要内容包括:对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒;将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。2.消毒和灭菌

项目消

毒灭

菌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,包括芽孢和孢子常用方法煮沸消毒、巴氏消毒等灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等适用对象操作空间、操作者双手等接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等预习反馈1.判断正误。(1)灭菌相比消毒对微生物的杀灭更彻底。(√)(2)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(×)(3)培养基最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌。(√)2.连线。

答案

三、微生物的纯培养1.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.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。3.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—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。4.微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、倒平板、接种和分离、培养等步骤。(1)制备培养基①配制培养基称取去皮的马铃薯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(也可用蔗糖代替)、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。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。倒平板的具体操作步骤如下。(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。平板划线的具体操作如下。(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—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。预习反馈1.判断正误。(1)由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。(√)(2)配制好的培养基可用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(√)(3)培养基冷却凝固后应将培养皿倒置。(√)2.如图是平板划线示意图,划线的顺序为1→2→3→4→5。下列操作方法正确的是(

)A.操作前不用进行任何处理B.划线操作必须在火焰上进行C.在5区域中才可以得到所需菌落D.在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环灭菌答案D解析划线之前应对接种环灭菌;划线操作在酒精灯火焰旁进行;从1区域至5区域菌落密度越来越小,因划线所用菌种密度的不同,在3、4、5区域都可能得到所需菌落。探究点一探究点二探究点三培养基的营养成分情境导引在实验室培养微生物所需培养基的主要成分有哪些?下表是培养两种细菌的培养基的配方,据此回答问题。表一

培养基A成分KH2PO4Na2HPO4MgSO4·7H2O葡萄糖尿素琼脂1.42.10.210.01.015.0将上述物质溶解后,加蒸馏水定容至1000mL探究点一探究点二探究点三表二

培养基B(牛肉膏蛋白胨固体培养基)1.表一中的碳源是

,氮源是

。表二中的氮源是

,琼脂

(填“提供”或“不提供”)营养成分,其作用是作为

。

答案葡萄糖尿素牛肉膏、蛋白胨不提供凝固剂成分牛肉膏蛋白胨NaCl含量/g5.010.05.0将上述物质溶解后,添加蒸馏水,定容至1000mL,调pH为7.0~7.2,并加入15~20g琼脂探究点一探究点二探究点三2.由上表可以看出,虽然培养不同微生物的具体配方不同,但一般都要有

、

、

、

这四类物质。请从活细胞的元素组成方面说明其原因。

。

答案水碳源氮源无机盐微生物细胞的化学组成与其他生物的大体相同,也是由C、H、O、N、P、S以及其他元素组成,其中C、H、O、N占细胞干重的90%以上,这些元素最终来自外界环境中的各种无机化合物和有机化合物。这些化合物可以归纳成碳源、氮源、水、无机盐四大类。所以,虽然培养不同微生物的具体培养基配方不同,但一般都要有这四类物质3.不同培养基还要满足不同微生物生长对

、

以及

的要求。

答案pH特殊营养物质O2探究点一探究点二探究点三归纳提升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产物,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产物无机氮源,如N2、NH3、铵盐、硝酸盐等;有机氮源,如尿素、牛肉膏、蛋白胨等探究点一探究点二探究点三营养物质含

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、代谢产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探究点一探究点二探究点三2.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探究点一探究点二探究点三典例剖析下表为某培养基的配方,下列叙述错误的是(

)成分NaNO3K2HPO4MgSO4·7H2O葡萄糖蒸馏水青霉素含量3g1g0.5g30g定容至1000mL0.1万单位A.根据物理性质划分,该培养基属于液体培养基B.微生物无法在该培养基表面形成肉眼可见的菌落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探究点一探究点二探究点三答案D解析题表所示的培养基配方中没有凝固剂,因此属于液体培养基,A项正确,D项错误;微生物在固体培养基表面生长,形成肉眼可见的菌落,B项正确;该培养基中的葡萄糖可作为有机碳源,因此其培养的微生物的同化作用类型是异养型,C项正确。探究点一探究点二探究点三活学活练下列关于微生物培养基的叙述,错误的是(

)A.微生物培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐B.牛肉膏和蛋白胨能为微生物同时提供氮源和碳源C.维生素是培养基中特殊的营养物质D.铵盐、硝酸盐是异养微生物的主要氮源答案D解析虽然各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐,A项正确;牛肉膏和蛋白胨能为微生物同时提供氮源、碳源和维生素,维生素是培养基中特殊的营养物质,B、C两项正确;有机氮源是异养微生物的主要氮源,D项错误。探究点一探究点二探究点三无菌技术的种类和使用方法情境导引实验室常用的消毒、灭菌方法有哪些?各有什么特点?1.请判断以下材料或用具需要消毒还是灭菌?请从①~⑥中选择合适的方法。①化学消毒②灼烧灭菌③干热灭菌④紫外线消毒⑤高压蒸汽灭菌⑥巴氏消毒(1)培养细菌用的培养基(

)、培养皿(

)(2)接种工具——接种环(

)(3)实验操作者的双手(

)(4)稀释用的移液管和试管(

)(5)培养有害微生物的实验室空气(

)提示(1)⑤

③或⑤

(2)②

(3)①

(4)③

(5)④探究点一探究点二探究点三2.消毒和灭菌的原理有哪些?试举例说明。提示①使菌体蛋白凝固变性,如高压蒸汽灭菌法;②抑制细菌代谢和生长,或破坏细菌细胞膜的结构,改变其通透性,使细胞破裂、溶解,如某些化学消毒法;③损伤细菌DNA等,如紫外线消毒法。3.消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗?提示灭菌可杀死处理材料中的全部微生物,包括芽孢和孢子,而消毒仅杀死部分微生物。探究点一探究点二探究点三归纳提升1.无菌技术的重要性无菌技术是获得纯净培养物的关键。防止外来杂菌污染培养物,离不开无菌技术;要防止培养物污染人体和环境,也离不开无菌技术。探究点一探究点二探究点三2.几种常用灭菌和消毒方法的比较

灭菌和消毒种类主要方法应用范围灼烧灭菌酒精灯火焰的充分燃烧层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,接种过程中的试管口或瓶口等干热灭菌干热灭菌箱,160~170℃加热2~3h玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等耐高温和需要保持干燥的物品高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌锅,100kPa、121℃维持15~30min培养基及多种器材、物品探究点一探究点二探究点三灭菌和消毒种类主要方法应用范围煮沸消毒100℃煮沸5~6min家庭餐具等生活用品、日常食品等巴氏消毒62~65℃煮30min或80~90℃处理30s~1min牛奶、啤酒、果酒等不宜进行高温灭菌的液体紫外线消毒30W紫外灯照射30min接种室、接种箱、超净工作台等化学消毒酒精、碘酒涂抹,煤酚皂溶液喷洒等皮肤、伤口、动植物组织表面、手术器械、塑料或玻璃器皿等探究点一探究点二探究点三特别提醒

(1)用酒精消毒时,体积分数为70%的酒精消毒效果最好。浓度过高,菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜,酒精不能渗入其中;浓度过低,杀菌力减弱。(2)接种室、接种箱和超净工作台在使用前,可以用紫外线照射以杀死物体表面或空气中的微生物。在照射前,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。(3)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。(4)消毒和灭菌都是通过一定的理化手段,使病原体的蛋白质或核酸变性,失去活性。只是作用的条件不同,抑菌杀菌的程度不同。探究点一探究点二探究点三典例剖析培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采用的灭菌或消毒方法依次是(

)①化学消毒②灼烧灭菌③干热灭菌④紫外线消毒⑤高压蒸汽灭菌⑥巴氏消毒法A.⑤③②①④⑥ B.①②③④⑤⑥C.⑥②③④①⑤ D.③④②①⑥⑤答案A解析培养基用高压蒸汽灭菌;培养皿能耐高温,可以干热灭菌;接种环可用灼烧灭菌达到迅速彻底的灭菌效果;实验操作者的双手可用化学药剂进行消毒,如用酒精擦拭;空气可用紫外线消毒;为了不破坏牛奶的营养成分,可采用巴氏消毒法对其进行消毒。探究点一探究点二探究点三活学活练高温灭菌的原理是(

)A.每种微生物生长的最适温度是一定的B.微生物对于高温环境不适应C.高温破坏了微生物的蛋白质等生物大分子,影响其生命活动D.高温降低了环境中氧的浓度答案C解析高温灭菌主要是使微生物的蛋白质等生物大分子发生不可逆转的变性。探究点一探究点二探究点三微生物的纯培养过程情境导引阅读教材P11~13内容,结合下图,回答问题。探究点一探究点二探究点三1.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰?提示对瓶口进行灼烧灭菌,防止瓶口的微生物污染培养基。2.从防止杂菌污染的角度思考,培养基冷却凝固后将培养皿倒置的原因是什么?提示培养基冷却凝固后,培养皿的皿盖上会凝结水珠,将培养皿倒置,可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。探究点一探究点二探究点三3.采用平板划线法接种菌种时,哪些操作可防止杂菌污染?提示(1)接种前将接种环放在酒精灯火焰上灼烧。(2)接种环蘸取菌液前后,要将试管口通过火焰。(3)划线时将培养皿的皿盖打开一条缝隙,将蘸有菌种的接种环迅速伸入平板内,划线后及时盖上皿盖。(4)每次划线结束后,灼烧接种环,冷却后再进行下一次划线。(5)整个接种过程要在酒精灯火焰旁进行。4.在做第二次划线以及其后的操作时,为什么总是从上一次划线的末端开始划线?提示划线末端含有的菌体数目较少,每次从上一次划线的末端开始划线能够使菌体的数目随划线次数的增加而逐渐减少,最终分散成单个的菌体。探究点一探究点二探究点三归纳提升1.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。探究点一探究点二探究点三2.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探究点一探究点二探究点三(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