2022-2023学年新教材高中生物第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课件新人教版选择性必修3

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第一章内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升课程标准1.概述培养基的种类、组成、用途及配制方法。2.阐述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室进行微生物分离和纯化的常用方法。3.讨论并掌握酵母菌纯培养的方法、步骤。基础落实•必备知识全过关知识点一培养基的配制1.培养基的概念:人们按照微生物对__________的不同需求,配制出供其__________的营养基质。

2.作用:用以__________、分离、__________、保存微生物或积累其__________。

3.培养基种类按照物理性质分

营养物质

生长繁殖

培养

鉴定

代谢物

液体

固体

【特别提醒】

病毒为非细胞结构生物,只能在活细胞中营寄生生活,不能利用人工培养基来培养。4.培养基的营养构成(1)主要营养物质:水、__________(提供碳元素的物质)、__________(提供氮元素的物质)和无机盐。

(2)常见的细菌培养基——牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成组分含量提供的主要营养牛肉膏5g_________________________________等

蛋白胨10g_________________________________等

NaCl5g无机盐H2O定容至1000mL水(3)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。例如:在培养乳酸杆菌时,需要在培养基中添加__________;在培养霉菌时,一般需要将培养基调至__________;在培养细菌时,一般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。

碳源

氮源

碳源、氮源、磷酸盐和维生素

碳源、氮源和维生素

维生素

酸性

旁栏边角想一想家庭自制酸奶时,菌种是什么?培养基是什么?提示

家庭自制酸奶利用乳酸菌作菌种、牛奶作培养基。

结论语句辨一辨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。(

)××√×知识点二无菌技术1.获得纯净的微生物培养物的关键:防止__________。

2.具体操作(1)对操作的__________、操作者的衣着和手进行清洁和__________。

(2)将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行__________。

杂菌污染

空间

消毒

灭菌

3.消毒和灭菌

项目概念常用方法应用范围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杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢煮沸消毒法:在100℃煮沸5~6min耐湿、耐高温的物品巴氏消毒法:在62~65℃消毒30min或80~90℃处理30s~1min不耐高温的液体,如牛奶化学药物消毒如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等紫外线消毒:用紫外线照射30min,在照射前,适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可以加强消毒效果如接种室、接种箱或超净工作台项目概念常用方法应用范围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:利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。其中高压蒸汽灭菌(压力为100kPa、温度为121℃的条件下,维持15~30min)的效果最好培养基等干热灭菌:在干热灭菌箱(160~170℃的热空气)中维持2~3h耐高温的和需要保持干燥的物品,如玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等灼烧灭菌:直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧

快速彻底地灭菌涂布器、接种环、接种针或其他金属用具;试管口、瓶口等容易被污染的部位【知识拓展】

芽孢和孢子芽孢:有些细菌在一定的条件下,细胞里面形成一个椭圆形的休眠体(不是繁殖体),叫作芽孢。芽孢的壁很厚,对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如,有些细菌的芽孢,煮沸3

h以后才死亡。芽孢又小又轻,可以随风飘散。当环境适宜(如温度、水分适宜)的时候,芽孢又可以萌发,形成一个细菌。孢子:细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖或休眠作用的生殖细胞。孢子的特点是能直接长成新个体。旁栏边角想一想什么是生物消毒法?请举例说明其原理。提示

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。结论语句辨一辨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。(

)4.选择消毒或灭菌要根据无菌操作的对象及目的而定。(

)√×√√知识点三微生物的纯培养1.纯培养:在微生物学中,将接种于__________内,在合适条件下形成的含____________________的群体称为培养物。由____________________

所获得的微生物群体称为纯培养物,获得__________的过程就是纯培养。

2.微生物纯培养的步骤:微生物的纯培养包括____________________、__________、接种、__________和培养等步骤。

3.菌落及获得方法(1)菌落:分散的微生物在适宜的____________________表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的____________________。

(2)获得单菌落的方法:__________法和____________________法。

培养基

特定种类微生物

单一个体繁殖

纯培养物

配制培养基

灭菌

分离

固体培养基

子细胞群体

平板划线

稀释涂布平板

4.酵母菌的纯培养

蒸馏水

干热灭菌箱50℃酒精灯火焰

酵母菌恒温培养箱5.倒平板的具体操作

棉塞

通过

稍大于

立即

6.平板划线的具体操作

灼烧

烧红棉塞通过蘸取棉塞缝隙平行线末端二最后一次旁栏边角想一想某生物兴趣小组将从葡萄皮上成功分离来的野生酵母菌分别接种于3个盛有等量同种液体培养基的锥形瓶中,并放置在摇床上培养,置于摇床上培养的目的是什么?能否把培养酵母菌的平板置于摇床上培养?提示

将接种菌种的液体培养基的锥形瓶放置在摇床上培养,通过摇床的晃动为菌种的增殖提供氧气。摇床转速不同,培养液中O2含量不同。培养酵母菌的平板属于固体培养基,不宜利用摇床培养。结论语句辨一辨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。(

)4.接种环在每次接种前和接种结束后都要通过灼烧来灭菌。(

)√√√√重难探究•能力素养全提升主题一培养基的制备【情境探究】

资料1

配制培养酵母菌的培养基称取去皮的马铃薯200

g,切成小块,加水1

000

mL,加热煮沸至马铃薯软烂,用纱布过滤。向滤液中加入20

g葡萄糖(也可用蔗糖代替)、15~20

g琼脂,用蒸馏水定容至1

000

mL。资料2

100

g马铃薯中含有80

g水、2

g蛋白质、16

g碳水化合物,还有维生素、无机盐等。结合提供的资料和教材中的“表1-1

1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成”,分析并回答下列问题。1.按物理性质划分,上述两种培养微生物的培养基分别是什么种类?提示

由于琼脂是凝固剂,所以培养酵母菌的培养基是固体培养基,而牛肉膏蛋白胨培养基未加凝固剂,是液体培养基。2.培养基中的牛肉膏、蛋白胨分别提供了哪种营养成分?提示

牛肉膏提供了碳源、氮源、磷酸盐和维生素等;蛋白胨提供了碳源、氮源和维生素等。3.为什么各种培养基的具体配方不同,但一般都有水、无机盐、碳源和氮源?提示

微生物的化学组成大体相同,主要由C、H、O、N、P、S等大量元素和Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等微量元素组成,这些元素最终来自外界环境中的各种有机物和无机物。4.如何通过培养基的营养组成判断微生物的同化类型?提示

自养型微生物的培养基主要以无机营养为主,异养型微生物的培养基主要以有机营养为主。【方法突破】

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、代谢产物营养物质含义作用主要来源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

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【视角应用】

视角1培养基的成分1.下列关于微生物营养物质的描述,正确的是(

)A.所有碳源都能为微生物生长提供能源B.蛋白胨能为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源和维生素C.硝酸钾只能为微生物生长提供无机盐D.营养物质越多,微生物生长繁殖越快B解析

有机碳源能为异养微生物提供碳源和能源,无机碳源只能为自养微生物提供碳源,不能提供能源,A项错误;硝酸钾能为微生物生长提供无机盐和氮源等,C项错误;培养基中的营养物质需要控制一定的含量和比例,营养物质含量太多会导致培养基渗透压过高,从而抑制微生物的生长,D项错误。2.关于微生物的营养,下列说法正确的是(

)A.同一种物质不可能既作碳源又作氮源B.凡是碳源都能提供能量C.除水以外的无机物仅提供无机盐D.无机氮源也可能提供能量D解析

对一些微生物来说,含C、H、O、N的有机化合物可以既是碳源,又可以是氮源,A项错误;CO2是光能自养型细菌的碳源,但不能提供能量,B项错误;除水以外的无机物种类繁多、功能多样,如CO2可作自养型微生物的碳源,C项错误;硝化细菌所利用的氮源是无机氮源——氨,同时氨的氧化过程也为硝化细菌提供用以化能合成作用的能量,D项正确。考题点睛

视角2培养基的类型3.(2021四川成都月考)如表所示为某培养基的配方,下列叙述错误的是(

)成分NaNO3K2HPO4MgSO4·7H2O(CH2O)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.该培养基不能用于培养大肠杆菌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D解析

固体培养基和液体培养基的区别在于是否加入凝固剂(如琼脂),题表所示的培养基配方中没有琼脂,因此属于液体培养基,A项正确,D项错误;加入青霉素会抑制细菌的生长繁殖,B项正确;该培养基中的(CH2O)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。主题二无菌技术【情境探究】

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。阅读教材中消毒和灭菌的相关内容,结合下列情境,回答相关问题。1.消毒和灭菌的原理有哪些?试举例说明。提示

使菌体蛋白凝固变性,如高压蒸汽灭菌法;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;损伤细菌DNA等,如紫外线消毒法。2.消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗?提示

灭菌可杀死物体内外的全部微生物,包括芽孢和孢子,而消毒仅杀死部分微生物。3.用化学药物消毒时,某同学认为酒精浓度越高消毒效果越好,于是他用了体积分数为95%的酒精进行消毒,他的这种做法对吗?请解释原因。提示

不对。用酒精消毒时,体积分数为70%的酒精消毒效果最好,原因是环境中酒精浓度过高,会使菌体表面的蛋白质凝固成一层保护膜,使酒精不能渗入其中。4.“无菌操作”与人们的生活息息相关。在日常生活、生产实践、自身健康防护中,分别有哪些“无菌操作”的例子?提示

在日常生活、生产实践、自身健康防护中“无菌操作”的例子分别有:①被褥、鞋袜要常晒;肉制品储存时用盐腌等。②家畜阉割后,要在其伤口处涂抹一些酒精或白酒;初冬杨树树干涂刷生石灰水等。③打针时,注射部位要用酒精棉球擦拭;在皮肤伤口处涂抺一些碘酒等。【方法突破】

消毒和灭菌的比较

【视角应用】

视角1无菌技术的类型和特点1.(2021山东德州夏津一中高二月考)下列关于无菌技术的叙述,错误的是(

)A.紫外线照射30min是有效的灭菌方法B.灭菌所使用的物理、化学方法比较强烈C.消毒所使用的物理、化学方法比较温和D.湿热灭菌、干热灭菌和灼烧灭菌有不同的适用条件A解析

紫外线照射30

min是有效的消毒方法,A项错误。

2.(2021四川成都外国语学校高二开学考)关于消毒、灭菌的方法,下列描述错误的是(

)A.接种用的无菌操作台要进行灭菌处理B.用巴氏消毒法处理牛奶是因为高温易破坏牛奶的营养成分C.煮沸半小时后的凉开水中可能仍含有部分芽孢和孢子D.先喷洒消毒液,再用紫外线照射可增强消毒效果A解析

无菌操作台常使用紫外线进行消毒处理,A项错误;用巴氏消毒法处理牛奶是因为高温易破坏牛奶的营养成分,B项正确;煮沸消毒不能杀死所有的芽孢和孢子,C项正确;对于实验室、接种室或接种箱等的消毒,先适量喷洒消毒液,再用紫外线照射可增强消毒效果,D项正确。视角2结合不同物品、材料选择消毒和灭菌的方法3.下表中有关消毒与灭菌的描述,错误的是(

)方法常用方法应用举例消毒①日常用品②不耐高温的液体③皮肤灭菌灼烧灭菌法④干热灭菌法⑤高压蒸汽灭菌法⑥A.若要彻底除去物体内外的芽孢和孢子,只靠方法①②③是不行的B.牛奶、啤酒等通常用方法②消毒,④可以为接种针、涂布器等灭菌C.⑤⑥灭菌时,灭菌物品均不能与箱壁或桶壁接触,其原因不同D.培养皿、培养基灭菌均可采用⑤⑥方法D解析

若要彻底除去物体内外的芽孢和孢子,需要灭菌处理,A项正确;对于牛奶、啤酒等不耐高温的液体,常用的消毒方法是巴氏消毒法,对于操作工具如涂布器、接种环等,常用的灭菌方法是灼烧灭菌法,B项正确;运用干热灭菌法时,灭菌的物品不与灭菌箱内壁接触,防止包装纸烤焦起火;运用高压蒸汽灭菌法时,锥形瓶与试管口不与桶壁接触是为了避免冷凝水淋湿包裹瓶口的纸而透入棉塞,C项正确;培养基不能用干热灭菌法灭菌,D项错误。主题三酵母菌的纯培养【情境探究】

微生物的纯培养包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等步骤。阅读教材中“酵母菌的纯培养”的相关内容,结合下列图示回答相关问题。图一

图二1.概述酵母菌的纯培养的原理。提示

通过平板划线法或稀释涂布平板法能将单个酵母菌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酵母菌繁殖形成的纯培养物。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。3.怎么确定所倒平板未被杂菌污染?提示

将所倒平板放入37

℃的恒温培养箱中培养12~24

h,观察是否有菌落存在以确定所倒平板是否被污染或灭菌是否彻底。4.图二中,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?为什么最后一次的划线不能与第一次的划线相连?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。最后一次划线已经将酵母菌稀释成单个的细胞,如果与第一次划线相连,会增加酵母菌的数目,得不到纯化的效果。【方法突破】

1.平板划线操作的要点及目的(1)蘸取菌液前及每次划线之后都需灼烧接种环,划线操作结束后仍需灼烧接种环,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)划线时用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。2.平板划线法接种菌种时,可防止杂菌污染的操作(1)接种前将接种环放在酒精灯火焰上灼烧。(2)划线操作在酒精灯火焰旁进行。(3)接种环蘸取菌液前后,均要将试管口通过火焰。(4)划线时将培养皿的皿盖打开一条缝隙,用接种环在培养基表面迅速划线,划线后及时盖上皿盖。【视角应用】

视角1微生物的纯培养1.做“酵母菌的纯培养”实验时,下列叙述正确的是(

)A.