新教材同步系列2024春高中生物第1章发酵工程第2节微生物的培养技术及应用一微生物的基本培养技术课件新人教版选择性必修3

第1章发酵工程第2节微生物的培养技术及应用一微生物的基本培养技术课标要点学法指导1．了解有关培养基的基础知识，熟悉培养基的组成、用途、分类和配制2．进行无菌技术操作及微生物的纯培养1．结合培养基的配方，分析微生物生长的营养构成；结合培养基的图片和实物，比较不同培养基划分的依据及用途(科学思维)2．根据生活经验，阅读教材相关材料，比较消毒和灭菌的区别(科学思维)3．结合教材相关材料，熟练掌握微生物纯培养的一般步骤和操作(科学思维、科学探究)知识导图

课前·新知导学

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．培养基的用途培养基用以_______、_______、_______、保存微生物或积累其代谢物。营养物质生长繁殖培养分离鉴定3．培养基的类型不含凝固剂(如琼脂)、呈液体状态的培养基为______________，呈固体状态的培养基为______________。4．培养基的营养物质有_______、_______、水和无机盐等。液体培养基固体培养基碳源氮源为什么培养基需要氮源？_____________________________________。【答案】氮元素是合成蛋白质、核酸以及含氮代谢物的重要组成元素不同培养基的具体配方不同，但一般都含 (

)A．碳源、磷酸盐和维生素B．氮源和维生素C．水、碳源、氮源和无机盐D．碳元素、氧元素、氢元素、氮元素【答案】C【解析】培养基中一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，此外还应考虑pH、特殊营养物质及O2等条件。

无菌技术

消毒灭菌概念使用较为①________的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部②_________微生物使用⑤________的理化方法杀死物体内外⑥________的微生物，包括⑦____________适用对象操作空间、操作者的衣着和手等微生物培养的器皿、接种用具和培养基等常用方法煮沸消毒法、③______消毒法、化学药物消毒法和④________消毒法湿热灭菌、⑧____________、灼烧灭菌温和一部分巴氏紫外线强烈所有芽孢和孢子干热灭菌无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？_________________________________________________。【答案】无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染下列关于消毒和灭菌方法的选择，对应错误的是(

)A．培养基——高压蒸汽灭菌B．牛奶——煮沸消毒C．接种环——灼烧灭菌D．实验者双手——化学消毒【答案】B【解析】对牛奶应采用巴氏消毒法进行消毒。

微生物的纯培养——以酵母菌的纯培养为例1．培养物、纯培养物和纯培养的概念微生物学中，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___________。由______________________的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是____________。2．微生物的纯培养的步骤生物纯培养包括______________________________________等步骤。培养物单一个体繁殖所获得纯培养配制培养基、灭菌、接种、分离和培养3．酵母细胞的纯培养【答案】马铃薯琼脂湿热干热50酒精灯火焰平板划线未接种24～48微生物的纯培养的方法有哪些呢？平板划线法的原理是什么？______________________________________。【答案】平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法的原理是通过多次划线达到将多个菌种纯化成一个菌落的目的判断下列叙述的正误。(1)由单一个体繁殖所获得的微生物群体的过程就是微生物的纯培养。

(

)(2)微生物在液体培养基表面生长可形成菌落。 (

)(3)倒平板后，待平板冷凝之后需将其倒置。 (

)(4)若皿盖和皿底之间溅上培养基，这个培养基还可以使用。

(

)(5)采取平板划线接种法时，每一次划线前都要挑取菌种。(

)【答案】(1)√

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×课堂·重难探究培养基的配制[知识归纳]1．培养基的种类划分标准培养基的种类特点主要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、保藏菌种等固体培养基微生物的分离、鉴定，活菌计数、保藏等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微生物的分类、鉴定等划分标准培养基的种类特点主要用途用途选择培养基培养基中加入或去除某种化学物质，或控制某种特定培养环境培养、分离特定的微生物，如在加入青霉素的培养基中分离酵母菌、霉菌等；在加入高浓度食盐的培养基中分离金黄色葡萄球菌鉴别培养基根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物，如在伊红美蓝培养基上可以鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌2．培养基的营养成分营养物质作用来源碳源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、硝酸盐等营养物质作用来源水不仅是优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定培养基、空气、代谢物无机盐是细胞的组成成分、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

3．培养基配制的基本原则(1)目的要明确：不同的微生物需求不同，根据培养目的进行配制。(2)营养要协调：营养物质的浓度和比例要适宜。营养物质浓度过低不能满足微生物营养的需要，过高对微生物的生长有抑制作用。(3)pH要适宜：各种微生物适宜生长的pH范围不同，为维持pH的相对稳定，可在培养基中加入缓冲溶剂。微生物的生长需要碳源、氮源、水和无机盐等营养物质，培养微生物时都需要在培养基上加入碳源、氮源、水和无机盐吗？请举例说明。提示：微生物的生长需要碳源、氮源、水和无机盐等营养物质，但在配制培养基时需要根据微生物的类型进行配制，例如自养型微生物能利用无机碳源(如CO2)，培养基中可不加碳源；能够进行固氮的微生物可以利用空气中N2作为氮源，培养基中可不加氮源。[对点精练]1．(2023·广东佛山期中)下列关于制备大肠杆菌培养基的叙述，不正确的是 (

)A．制作培养基时，可不加入琼脂B．倒好培养基的培养皿要立即倒过来放置C．大肠杆菌培养基可用高压蒸汽灭菌法灭菌D．倒平板时主要用到的灭菌方式是灼烧灭菌【答案】B【解析】制作液体培养基时，不需要加入琼脂，A正确；等培养基凝固后才能将平板倒过来放置，B错误；培养基可用高压蒸汽灭菌法灭菌，C正确；倒平板时，盛培养基的锥形瓶的瓶口需要在酒精灯火焰上灼烧，故倒平板主要用到的灭菌方式是灼烧灭菌，D正确。2．下表为某培养基的配方，下列有关叙述错误的是 (

)葡萄糖10.0gK2SO40.2gK2HPO40.2gCaCO35.0gMgSO4·7H2O0.2g琼脂20.0gNaCl0.2g——将上述物质溶解后，用蒸馏水定容至1000mLA．培养基中添加了一定的琼脂，可以用来观察菌落与测定菌落直径B．该培养基生长的菌落都具有固氮能力，且都是异养微生物C．为验证该培养基是否有选择功能需要用牛肉膏蛋白胨培养基进行对照实验D．该培养基里不含氮源，故从功能上看，该培养基属于选择培养基【答案】B【解析】培养基中添加了一定的琼脂，说明该培养基为固体培养基，可以用来观察菌落与测定菌落直径，A正确；培养基没有加入氮源，该培养基生长的菌落都具有固氮能力，虽然培养基加了葡萄糖，异养型微生物能生长，但自养型微生物也能生长，故不能判断是否都是异养微生物，B错误；为验证该培养基是否有选择功能需要用牛肉膏蛋白胨培养基进行对照实验，若该培养基中微生物数量明显少于牛肉膏蛋白胨培养基，说明其具有选择功能，C正确；该培养基里不含氮源，故从功能上看，该培养基属于选择培养基，可用于筛选固氮菌，D正确。【规律总结】几种微生物的营养和能量来源的规律总结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等有机物蛋白质等有机物[知识归纳]无菌技术1．无菌技术工作的主要内容(1)对操作的空间、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、接种工具和培养基等进行灭菌。2．消毒和灭菌的比较内容种类主要方法应用范围消毒煮沸消毒法100℃煮沸5～6min一般物品巴氏消毒法63～65℃消毒30min或72～76℃处理15s或80～85℃处理10～15s牛奶、啤酒、果酒等不宜进行高温灭菌的液体内容种类主要方法应用范围消毒化学药物消毒法用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等用于皮肤、伤口、动植物组织表面、空气、手术器械等紫外线消毒法紫外线照射30min接种室、接种箱、超净工作台内容种类主要方法应用范围灭菌湿热灭菌法用高压蒸汽灭菌锅，一般在100kPa、121℃的条件下维持15～30min培养基及过重器材、物品干热灭菌法用干热灭菌箱在160～170℃的热空气中维持1～2h玻璃器皿、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涂布器、接种环、接种针或其他金属用具，接种过程中试管口或瓶口等容易被污染的部位[对点精练]1．(2023·广东汕尾期末)某同学做了如下实验：将5个手指尖在贴有“洗手前”标签的培养基上轻轻按一下；然后用肥皂将该手洗干净，再将5个手指尖在贴有“洗手后”标签的同种培养基上轻轻按一下。将这两个培养皿放入37℃恒温培养箱中培养24小时后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。分析该实验，叙述错误的是 (

)A．培养皿和培养基均需要进行灭菌处理B．手指尖在培养基上轻按相当于微生物培养中的接种C．在微生物培养实验里，洗手后能直接进行无菌操作D．该实验可说明肥皂有较明显的杀菌作用【答案】C【解析】培养皿和培养基均需要进行灭菌处理，以免影响实验结果，A正确；手指尖在培养基上轻按相当于微生物培养中的接种，B正确；在微生物培养实验里，洗手后还要进行消毒，才能进行无菌操作，C错误；贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少，可说明肥皂有较明显的杀菌作用，D正确。2．(2023·广东深圳期中)下列关于无菌技术的叙述，正确的是(

)A．操作者的双手清洁后，要用无水酒精擦拭消毒B．煮沸消毒法中100℃煮沸5～6分钟只能杀死微生物的营养细胞和部分芽孢C．培养基、培养皿等均需采用干热灭菌法灭菌，培养基在丢弃前还要进行灭菌处理D．接种室、接种箱或超净工作台在使用过程中，要用紫外线照射进行消毒【答案】B【解析】操作者的双手清洁后，用体积分数为75%的酒精擦拭消毒，不能用无水乙醇进行消毒，这是因为过高浓度的酒精会在细菌表面形成一层保护膜，阻止其进入细菌体内，难以将细菌彻底杀死，达不到消毒的目的，A错误；消毒是指用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体体表或内部的一部分微生物的过程，煮沸消毒法中100°C煮沸5～6分钟只能杀死微生物的营养细胞和部分芽孢，B正确；培养皿等玻璃器皿可采用干热灭菌法灭菌，培养基需要用高压蒸汽灭菌法灭菌，C错误；接种室、接种箱或超净工作台在使用前，可用紫外线照射进行消毒，使用过程中不能用紫外线照射，D错误。[知识归纳]微生物的纯培养1．制备培养基配制培养基→定容→分装→灭菌→冷却→倒平板2．平板划线法(1)原理：通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步分散到固体培养基的表面。(2)平板划线操作的注意事项：①灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。②第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，目的是使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细胞繁殖而来的菌落。③划线时最后一区不要与第一区相连。④第一次接种前和每次划线前都要灼烧接种环，划线操作结束后，仍需灼烧接种环。3．培养将接种后的培养基和一个未接种的培养基倒置后放入28℃的恒温培养箱中培养24～48h后，分别观察并记录结果。4．结果分析与评价(1)未接种的培养基表面若有菌落生长，说明培养基被污染，若无则说明培养基没有被污染。(2)如果接种成功，在培养基上可观察到单个菌落，这些菌落在颜色、形状和大小上相似。若在培养基上观察到不同形态的菌落，原因可能是菌液不纯、混入其他杂菌、培养基灭菌不彻底或在实验操作过程中被杂菌污染。制备培养基时如果需要特殊pH，则调节的操作应何时进行呢？倒平板时为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？培养基冷却凝固后为什么要将培养皿倒过来放置？提示：制备培养基时如果需要特殊pH，调节的操作应在定容后灭菌前进行；倒平板时锥形瓶的瓶口通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基；培养基冷却凝固后倒置的目的是防止皿盖上的水珠落入培养基，造成培养基的污染。[对点精练]1．平板划线法和稀释涂布平板法是纯化微生物的两种常用方法，下列叙述正确的是

(

)A．都要将菌液进行一系列的梯度稀释B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基进行培养D．都会在培养基表面形成单个的菌落【答案】D【解析】平板划线法不需要进行梯度稀释，平板划线法是将菌液通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，A、B错误；稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液涂布到固体培养基的表面，C错误；平板划线法和稀释涂布平板法都能在培养基表面形成单个菌落，D正确。2．(2023·广东清远期末)将适量的菌种接种到无菌全营养的固体培养基表面上，一段时间后会形成菌落，下图表示接种后的培养结果，其中接种方法不同于其他三个培养皿的是 (

)【答案】C【解析】A、B、D项培养皿的接种方法都是稀释涂布平板法，C项培养皿的接种方法是平板划线法。【规律总结】用平板划线法进行微生物的纯培养时，每次划线前进行灼烧接种环的目的灼烧时间灼烧目的第一次划线前杀死接种环上原有的微生物，防止外来微生物干扰每次划线前杀死上次划线结束后残留在接种环上的菌种，保证下一次划线的菌种直接来自上一次划线的末端，使每次划线菌种数目减少，达到分离菌体的目的划线结束后杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境或感染操作者课堂·延伸提分易错易混：消毒和灭菌比较项目消毒灭菌不同点条件较为温和的物理、化学或生物等方法强烈的理化方法结果杀死物体表面或内部一部分微生物(不包括芽孢和孢子)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法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法等湿热灭菌法、干热灭菌法、灼烧灭菌法相同点两者都需要借助理化手段，营造微生物难以生存的环境；作用原理都是通过使蛋白质或核酸变性来抑制微生物的生命活动或杀死微生物例1下列关于消毒和灭菌的说法不正确的是 (

)A．灭菌是指杀灭物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子B．消毒和灭菌的条件、结果、方法是相同的C．消毒和灭菌都是通过使蛋白质或核酸变性的原理来抑制或杀死微生物的D．使用过的培养基必须通过高压蒸汽灭菌法灭菌后才能丢弃【答案】B【解析】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，包括芽孢和孢子的过程，A正确；消毒和灭菌的条件、结果、方法都不相同，B错误；消毒和灭菌的作用原理相同，都是通过使蛋白质或核酸变性来抑制或杀死微生物，C正确；使用过培养基内可能含有致病微生物，必须采用高压蒸汽灭菌法灭菌后才能丢弃，否则会污染环境或感染人或动物，D正确。错因分析：一是不理解消毒和灭菌的概念的区别；二是对消毒和灭菌的使用条件和产生的结果区分不清；三是不能熟记常见的消毒和灭菌方法。解题技巧：对照组和实验组的确定方法例2某校生物研究学习小组的同学欲调查某冷饮店的冰块中大肠杆菌的含量。具体实验步骤如下：第一步：配制培养基(成分：蛋白胨、氯化钠、乳糖、水、琼脂和X)。第二步：制作无菌平板。第三步：设置空白对照组和实验组，对照组接种①，实验组接种②。第四步：将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。回答下列问题：(1)培养基中的蛋白胨主要为大肠杆菌提供________________。为了方便大肠杆菌的鉴定，需要在培养基中添加的成分X是___________，在该培养基表面，大肠杆菌的菌落呈现__________(填颜色)。(2)完善步骤三，①是_________________，②是_______________。(3)若该小组在空白对照组的平板上检测到少许菌落，请分析可能的原因：_____________________________________。审题流程：第一步阅读题干，获取信息题干“调查某冷饮店的冰块中大肠杆菌的含量”，从微生物培养的角度分析，可以获得信息①需要配制培养基；信息②需要在培养基中添加伊红美蓝筛选大肠杆菌；信息③需要设置对照实验进行大肠杆菌的计数。第二步结合题意，分析实验培养基配制时需要考虑培养基的配方，每一种成分提供哪种营养物质，如牛肉膏蛋白胨培养基中蛋白胨主要提供氮源和维生素。大肠杆菌的筛选需要用伊红美蓝培养基，大肠杆菌菌落呈黑色。对照组和实验组是根据是否施加自变量确定的，本实验的自变量是接种冰块水和无菌水，故接种冰块水的组别是实验组，接种无菌水的组别是对照组。若对照组的平板上检测到少许菌落，可能是培养基灭菌不彻底，或者倒平板(或接种)过程被污染了。第三步结合小题，逐个解答逐个小题分析，结合教材知识和实验对照分析方法，正确解答。(1)培养基中的蛋白胨主要为大肠杆菌提供氮源和维生素。伊红美蓝培养基是一种鉴别培养基，是用来鉴别大肠杆菌的，若有大肠杆菌，则其菌落呈现黑色。(2)步骤三，空白对照就要看培养基是否合格，故对照组①接种适量无菌水，②实验组接种等量冰块水。(3)若该小组在空白对照组的平板上检测到少许菌落，可能的原因：培养基灭菌不合格或倒平板(或接种)过程被污染。【答案】(1)氮源和维生素伊红美蓝黑色(2)适量无菌水等量冰块水(3)培养基灭菌不合格或倒平板(或接种)过程被污染对照组和实验组的确定方法小结：1．根据实验目的判断实验的自变量。2．根据是否施加自变量确定对照组和实验组，施加自变量的组别是实验组，未施加自变量的组别是对照组。如上述实验的自变量是接种冰块水和接种无菌水，故接种冰块水(即施加自变量)的组别为实验组，接种无菌水(即未施加自变量)的组别为对照组。小练·素养达成1．(2023·广东潮州模拟)下列有关微生物培养的叙述中，不正确的是

(

)A．获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染B．单菌落的分离是消除污染杂菌的通用方法C．菌种和培养基使用前均需灭菌处理D．紫外线照射配合消毒液使用可以加强消毒效果【答案】C【解析】防止杂菌污染是获得纯净培养物的关键，A正确；单菌落是单个微生物的后代堆积而成的肉眼可见的群体，单菌落的分离是消除污染杂菌的通用方法，B正确；菌种不能进行灭菌处理，否则会破坏菌种，C错误；紫外线能破坏DNA，达到消毒灭菌的效果，紫外线配合消毒液使用可以加强消毒效果，D正确。2．(2023·广东肇庆期末)酵母菌品质的好坏是影响葡萄酒产量和质量的重要因素。某酒业集团针对山葡萄酸高、糖低、浸出物高等特点，分离出了适合山葡萄发酵的最佳酵母菌种——长白山1号酵母。下列有关酵母菌发酵与培养的说法错误的是 (

)A．长白山1号酵母相较于其他酵母品种更适应酸性环境B．为增加葡萄酒的甜度与酒精度，可适当补加一定量糖源C．山葡萄汁中的糖分为酵母菌生长繁殖提供了碳源和氮源D．实验室培养酵母菌时可加入适量抗生素以防杂菌污染【答案】C【解析】根据题意可知，长白山1号酵母是针对山葡萄酸高、糖低、浸出物高等特点而分离出的酵母菌种，故其耐酸性更好，A正确；山葡萄中糖低，可适当补加一定量糖源来增加葡萄酒的甜度与酒精度，B正确；山葡萄汁中的糖分只能为酵母菌生长繁殖提供碳源，C错误；抗生素可抑制细菌的生长、繁殖，真菌则不受影响，因此培养酵母菌时加入适量抗生素可防止杂菌污染，D正确。3．(2023·广东佛山期末)下列关于酵母菌的纯培养实验的有关叙述，正确的是

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)A．将接种环灼烧后，立即从上次划线的末端开始划线B．已灭菌的接种环、涂布器，在操作过程中不需要再灭菌C．完成平板划线后不需要将平板倒置，放入恒温培养箱中培养即可D．使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境【答案】D【解析】将接种环灼烧后，要待接种环冷却后再从上次划线的末端开始划线，A错误；已灭菌的接种环、涂布器，在操作过程中实施接种前均需要再灭菌，B错误；完成平板划线后需要将平板倒置，再放入恒温培养箱中培养，C错误；