2024-2025学年高中生物专题二微生物的培养与应用课题1微生物的实验室培养学案新人教版选修1

PAGE12-专题二微生物的培育与应用情景引入·趣味导学巴斯德开拓了微生物领域法国里尔是一个酿造业发达的城市，在这里，巴斯德曾掀起了一场关于微生物的轩然大波。一天，当地的酿酒商来求巴斯德，说几个月来，他们酿的酒突然一下子都发酸了，一桶一桶地被倒掉，眼看他们的厂子就要倒闭了，请巴斯德务必救救他们。巴斯德从酒厂取回好酒浆和坏酒浆各一桶，然后先从装好酒浆的桶里取出一滴放在显微镜下视察，发觉里面有很多小的酵母菌，就是它们的作用产生了酒。他又从装坏酒浆的桶里取出一滴放在显微镜下视察，发觉没有酵母菌，只有一些细杆状菌，它们很小很小，大约只有二万五千分之一英寸。他马上又从厂里搬来很多桶酒一一化验，结果都找到了这种菌。巴斯德明白了，肯定是这些菌使香甜的酒变成了苦酸的黏液。为了证明这一点，他又配了一瓶酵母汤，然后往里面滴入一滴细杆状菌液。它们会不会活，会不会繁殖呢？夜深人静了，巴斯德才做完这一切，他洗洗手怀着忐忑的心情回家了。其次天一早，巴斯德发觉昨天放进去的“小灰点”现在起了气泡，他轻轻摇摆了一下，瓶底就升起缕缕“灰雾”，取一滴放在显微镜下一看，巴斯德兴奋地叫道：“它们活了，它们繁殖了！”巴斯德胜利了，确的确实是那些细杆菌使酒变酸了。巴斯德帮人们解决了防止酒变酸的难题。其实很简洁，只要将酒加热到肯定温度，就可以将细菌杀死，这就是后来被普遍采纳的“巴氏消毒法”。巴斯德发觉的细杆菌即醋酸杆菌，属于细菌。细菌、支原体、衣原体、病毒等被称为微生物。本专题介绍了微生物的培育与应用，通过本专题的学习，应当驾驭有关微生物培育的基础学问，应当驾驭培育基的配制、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术，并可以运用相关技术解决生产生活中有关微生物计数、微生物的分别与培育等实际问题。专题概述本专题包含三个方面的内容：课题1《微生物的试验室培育》；课题2《土壤中分解尿素的细菌的分别与计数》；课题3《分解纤维素的微生物的分别》。课题1介绍了最基本的微生物技术，是开展其他两个课题的基础。课题2和课题3要求分别某种特定的微生物，难度较大，探究性也很强。专题重点：无菌技术的操作；对土样的选取和选择培育基的配制；从土壤中分别分解纤维素的微生物。专题难点：无菌技术的操作；对分解尿素的细菌的计数；从土壤中分别分解纤维素的微生物。学法指导微生物与人类的关系极为亲密。本专题在必修课基础上学习微生物培育的基本技术，以增进对微生物的了解。首先，要树立“有菌”的观念，应对培育基和其他材料用具进行灭菌，明确无菌操作的方法。其次，要学会分别微生物的方法，即用选择培育基分别到由单个细菌长出的菌落。课题1微生物的试验室培育学习目标课程标准1．了解有关培育基的基础学问。2．区分灭菌和消毒，能进行无菌技术的操作。(重点和难点)3．能进行微生物的试验室培育和计数。培育基对微生物的选择作用自主学习·预习热身一、培育基的概念、种类及养分要素1．概念：人们依据微生物对__养分物质__的不同需求，配制出供其__生长繁殖__的养分基质。2．种类：依据培育基的__物理状态__划分为__液体培育基__和__固体培育基__。3．养分要素：各种培育基一般都含有水、__碳源__、__氮源__、__无机盐__，此外还要满意微生物生长对__pH__、__特殊养分物质__以及__氧气__的要求。二、无菌技术1．获得纯净培育物的关键是防止__杂菌__的入侵。2．消毒和灭菌(1)消毒，常用方法有__煮沸__消毒法、__巴氏__消毒法和__化学药剂__消毒法。(2)灭菌，常用方法：__干热__灭菌、__灼烧__灭菌、__高压蒸汽__灭菌。三、纯化大肠杆菌的无菌操作本试验运用__固体__培育基进行大肠杆菌的纯化培育，可分成__制备培育基__和__纯化大肠杆菌__两个阶段进行。思索全部微生物都可以用培育基进行培育吗？提示：病毒是没有细胞结构的特殊微生物，必需在活细胞内寄生并以复制的方式增殖，因此不能生活在培育基中。目前常用于培育动物病毒的是活鸡胚。┃┃活学巧练__■推断题1．液体培育基含有水，而固体培育基不含水。(×)分析：液体培育基与固体培育基都含有水，它们的区分为是否添加凝固剂。2．纯化大肠杆菌可选用牛肉膏蛋白胨培育基。(√)3．日常生活中所用的84消毒液，其消毒方法属于巴氏消毒法。(×)分析：消毒液消毒属于化学药剂消毒法。4．平板冷凝后应将平板倒置，防止皿盖上的冷凝水落入培育基，造成污染。(√)5．用酒精消毒时，酒精的浓度越高杀菌效果越好。(×)分析：酒精消毒时，70%的酒精杀菌效果最好，缘由是：浓度过高，使菌体表面蛋白质变性过快从而凝固成一层爱护膜，酒精分子不能渗入其中；浓度过低，杀菌实力减弱。新知解读·互动探究学问点培育基┃┃要点归纳__■1．种类划分标准培育基种类特点用途物理性质液体培育基不加凝固剂工业生产半固体培育基视察微生物的运动、分类、鉴定固体培育基加凝固剂，如琼脂微生物分别、鉴定、活菌计数、保藏菌种化学成分自然培育基含化学成分不明确的自然物质工业生产合成培育基培育基成分明确(用化学成分已知的化学物质配成)分类、鉴定用途选择培育基培育基中加入某种化学物质，以抑制不须要的微生物的生长，促进所须要的微生物的生长培育、分别出特定微生物(如培育酵母菌和霉菌，可在培育基中加入青霉素；培育金黄色葡萄球菌，可在培育基中加入高浓度食盐)鉴别培育基依据微生物的代谢特点，在培育基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物，如可用伊红—美蓝培育基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈黑色，并带有金属光泽)2．养分要素养分要素含义作用主要来源碳源凡能供应所需碳元素的物质构成生物体细胞的物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质无机化合物：CO2、NaHCO3；有机化合物：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等氮源凡能供应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行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，而且可维持生物大分子结构的稳定无机盐为微生物供应除碳、氮元素以外的各种重要元素，包括某些大量元素细胞内的组成成分，生理调整物质；某些化能自养菌的能源，酶的激活剂3．配制原则①目的要明确(依据微生物的种类、培育目的等)。如培育基可由简洁的无机物组成，生产用的培育基内可加入化学成分不明确的自然物质，而分类鉴定用的培育基内必需加入已知化学成分的物质。②养分要协调。留意各种养分物质的浓度和比例。③pH要相宜。各种微生物相宜生长的pH范围不同，如细菌、放线菌和真菌的最适pH分别为：6.5～7.5、7.5～8.5和5.0～6.0。学问贴士加入培育基中的凝固剂，一般不能被微生物利用，只起到凝固作用。琼脂是常用的凝固剂，主要作用是使液体培育基凝固。┃┃典例评析__■典例1关于制备牛肉膏蛋白胨固体培育基的叙述错误的是(D)A．将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯溶解B．等培育基冷却50℃左右时进行倒平板C．待平板冷却凝固5～10分钟后将平板倒过来放置D．操作依次为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌[解析]将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯溶解，A正确；等培育基冷却50℃左右时进行倒平板，B正确；待平板冷却凝固5～10分钟后将平板倒过来放置，使皿盖在下，皿底在上，C正确；操作依次为计算、称量、溶化、灭菌、倒平板，D错误。故选D。┃┃变式训练__■1．用来推断选择培育基是否起到了选择作用和培育基是否被污染须要设置的比照分别是(A)①未接种的该选择培育基②接种了的该选择培育基③接种了的牛肉膏蛋白胨培育基④未接种的牛肉膏蛋白胨培育基A．③① B．④②C．②① D．③②[解析]用来推断选择培育基是否起到了选择作用，自变量是培育基的不同，比照组应为没有选择作用的接种了的牛肉膏蛋白胨培育基，试验组为接种了的该选择培育基；若推断选择培育基是否被污染，自变量为是否接种培育物，比照组应为未接种的该选择培育基，试验组为接种了的该选择培育基。综上分析，A项正确，B、C、D三项均错误。学问点无菌技术┃┃要点归纳__■主要是为防止外来杂菌的入侵，重点是消毒和灭菌。1．消毒是指运用较为温柔的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)。灭菌则是指运用剧烈的理化因素杀死物体内外全部的微生物，包括芽孢和孢子。2．消毒和灭菌的区分项目概念常用方法应用的范围消毒运用较为温柔的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)煮沸消毒法：在100℃煮沸5～6min一般物品巴氏消毒法：70～75℃煮30min或在80℃煮15min一些不耐高温的液体，如牛奶化学药剂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：30W紫外灯照耀30min接种室灭菌运用剧烈的理化因素杀死物体内外全部的微生物(包括芽孢和孢子)灼烧灭菌：用酒精灯火焰的燃烧层充分灼烧接种工具的灭菌干热灭菌：160～170℃下灭菌1～2h玻璃器皿、金属工具的灭菌高压蒸汽灭菌：121℃条件下灭菌15～30min培育基及容器的灭菌学问贴士(1)灭菌和消毒都是通过肯定的理化手段，使病原菌的蛋白质或核酸变性，失去生命活性。(2)消毒与灭菌的原理是相同的，只是作用的条件不同，抑菌灭菌的程度不同。┃┃典例评析__■典例2无菌技术包括以下几个方面的叙述，其中错误的是(A)A．对试验操作的空间、操作者的衣着和手进行灭菌B．将用于微生物培育的器皿、接种用具和培育基等进行灭菌C．为避开四周环境中微生物的污染，试验操作应在酒精灯火焰旁边进行D．试验操作时应避开已经灭菌处理的材料用具与四周的物品相接触[解析]A项是进行消毒而不是灭菌，故错误。┃┃变式训练__■2．将大肠杆菌菌种从菌种试管接种到另一支试管的操作，下列说法有误的一项是(B)A．整个接种过程都要在酒精灯的火焰旁边进行B．接种环放在酒精灯火焰上灼烧之后即可伸入菌种试管挑取少许菌种C．菌种试管口和待接种的试管口接种前后都要通过酒精灯火焰2至3次D．带菌的接种环应在培育基斜面上由底部向上轻轻划“S”型曲线[解析]为了防止杂菌污染，整个接种过程都要在酒精灯的火焰旁边进行，A项正确；接种环放在酒精灯火焰上灼烧，待接种环在火焰旁冷却后才可伸入菌种试管挑取少许菌种，B项错误；菌种试管口和待接种的试管口接种前后都要通过酒精灯火焰2至3次，以防止杂菌污染，C项正确；接种时，带菌的接种环应在培育基斜面上由底部向上轻轻划“S”型曲线，D项正确。学问点制备牛肉膏蛋白胨固体培育基及微生物纯化┃┃要点归纳__■1．制备牛肉膏蛋白胨固体培育基步骤如下：计算：依据牛肉膏蛋白胨培育基配方比例计算配制100mL的培育基时，各种成分的用量称量：牛肉膏比较黏稠，可用称量纸称取，牛肉膏和蛋白胨都易吸潮，称取时动作要快速，称后要刚好盖上瓶盖溶化：牛肉膏和称量纸＋水eq\o(→,\s\up7(加热))取出称量纸→加蛋白胨和氯化钠→加琼脂(留意：不断用玻璃棒搅拌防止糊底而导致烧杯裂开)→补加蒸馏水至100mL调pH、灭菌eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(1培育基：高压蒸汽灭菌,2培育皿：干热灭菌))倒平板：待培育基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰旁边倒平板如下(结合课本)2．纯化物接种的方法微生物接种的方法最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，目的都是使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，并在培育基表面形成单个细胞繁殖而成的子细胞群体——菌落。(1)平板划线法：①通过接种环在琼脂固体培育基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培育基的表面。在数次划线培育后，可以分别到菌落。②第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌，划线操作结束仍需灼烧接种环。③灼烧接种环之后，要等其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。④划线时最终一区域不要与第一区域相连。⑤划线用力要大小适当，防止用力过大将培育基划破。详细如下图(结合课本)(2)稀释涂布平板法：①将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培育基的表面，进行培育。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培育基表面形成单个的菌落。随后挑取单菌落，或重复以上操作数次，便可进行纯培育。②稀释操作时：每支试管及其中9mL水、移液管均需灭菌。操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2cm处。移液后用手指轻压上端的橡皮头，吹吸三次，使菌液与水充分混匀。③涂布平板时：稀释涂布平板的操作比较困难，且各个细微环节均需保证“无菌”，应特殊留意：酒精灯与培育皿的距离要合适；吸管头不要接触任何其他物体；吸管要在酒精灯火焰四周运用。详细如下图(结合课本)3．接种胜利的标准假如培育基上生长的菌落的颜色、形态、大小基本一样，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；假如培育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，试验失败，须要分析缘由，再次接种。学问贴士(1)整个操作在酒精灯火焰旁进行，避开杂菌污染。(2)平板冷凝后，皿盖上会凝聚水珠。将平板倒置，既可避开培育基中的水分过快地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培育基，造成污染。(3)倒平板时不要将培育基溅在皿盖与皿底之间，否则此培育基不能用来培育微生物。(4)倒平板时，锥形瓶瓶口要通过酒精灯火焰灭菌。(5)在溶化后，要先调pH，后灭菌。┃┃典例评析__■典例3在稀释涂布平板法对微生物进行计数时的错误操作是(A)A．将1mL样品稀释10倍，需加入10mL无菌水B．吸取菌液的移液管须要干热灭菌避开杂菌污染C．将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃D．每一个稀释度涂布多个平板，计算各组平均值[解析]将1mL样品稀释10倍，需加入9mL无菌水，A错误；吸取菌液的移液管须要干热灭菌避开杂菌污染，B正确；涂布器灭菌时，将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃待酒精燃尽后，冷却8～10s再用，C正确；每一个稀释度涂布多个平板，计算各组平均值，D正确。┃┃变式训练__■3．如图为纯化大肠杆菌的一个操作环节，下列相关叙述中，错误的是(D)A．该操作步骤是接种，方法是平板划线法B．除第一次划线外，以后的每一次划线的起点是上一次划线的末端C．图中细菌密度最小的是5处D．每次划线前要用酒精灯灼烧接种环，接着进行下次划线[解析]每次划线前都要灼烧接种环灭菌，然后等其冷却后进行下次划线，D错误。指引迷津·拨云见日菌种保藏1．菌种保藏的依据低温、干燥和隔绝空气是使微生物代谢实力降低的重要因素。2．菌种保藏的方法为了保持菌种的纯净，须要进行菌种的保藏，常用的方法有临时保藏法和甘油管藏法。(1)临时保藏法：适用于频繁运用的菌种，其步骤为：①将菌种接种到试管的固体斜面培育基上；②在相宜条件下，培育至菌落长成；③将试管放在4℃的冰箱中保藏；④以后每3～6个月，都要重新将菌种从旧的培育基上转移到簇新的培育基上，重复步骤①②③。这种方法保存菌种的时间短(3～6个月)，菌种易被污染或产生变异。(2)长期保存法——甘油管藏法，其步骤为：①在3mL的甘油瓶中，装入1mL甘油后灭菌；②将1mL培育的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－20℃的冷冻箱中保存。典例4为了保持菌种的纯净须要进行菌种的保藏，下列有关叙述不正确的是(D)A．对于频繁运用的菌种，可以采纳临时保藏的方法B．临时保藏的菌种一般是接种到试管的固体斜面培育基上C．临时保藏的菌种简洁被污染或产生变异D．对于须要长期保存的菌种，可以采纳－4℃低温保藏的方法[解析]对于须要长期保存的菌种，可采纳甘油管藏法，即在3mL的甘油瓶中加入1mL甘油后灭菌，将1mL培育的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－20℃的冷冻箱中保存。核心素养·技能培优案例为了获得β－胡萝卜素产品，某小组开展了产β－胡萝卜素酵母的筛选与色素提取试验。请回答下列问题：(1)试验用的培育皿常用的两种灭菌方法是__干热灭菌和湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)__；为了削减灭菌后器皿被污染，灭菌前应当__用牛皮纸(报纸)包扎器皿__。(2)为了筛选出酵母菌，培育基中添加了青霉素，其目的是__抑制细菌(放线菌)生长__。(3)下图是灭菌锅及其局部剖面示意图，图中甲、乙、丙指示的依次是__①__。(填序号)①平安阀、放气阀、压力表②放气阀、平安阀、压力表③平安阀、放气阀、温度表④放气阀、平安阀、温度表(4)为了将分别到的菌株纯化，挑取了菌落在3块相同平板上划线，结果其中一块平板的各划线区均未见菌落生长，最可能的缘由是__接种环温度过高，菌被杀死__。[思维过程]思索微生物培育中的有关灭菌方法及操作步骤，利用平板划线法接种微生物时的相关问题。[解析](1)培育皿灭菌常用的方法有湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)、干热灭菌等。将培育皿放入灭菌锅之前通常用牛皮纸或报纸包扎，避开灭菌后的再次污染。(