3195581712微生物的培养技术及应用（导学案第1课时）-2021-2022学年高二生物下学期（人教版2019选择性必修3）

第一章第2.1节微生物的培养技术及应用新课程标准学习目标1.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提2.阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术3.设计制备马铃薯固体培养基的实验步骤，并尝试运用平板划线法进行纯化酵母菌1.说明培养基的概念、种类及营养成分的种类和作用。（生命观念）2.通过学习消毒和灭菌的方法，认识二者的异同，认同灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提，保持无菌物品与无菌区域不被其他微生物污染。（科学思维）3.运用微生物纯培养原理和无菌技术，通过平板划线法接种并分离得到酵母菌单菌落，对实验结果进行分析与评价。（科学探究、科学思维）课前案一、培养基的配制1．培养基人们按照微生物对_______的不同需求，配制出供其_________的营养基质。2．培养基的种类①按物理状态可分为液体培养基和。②按功能可分为选择培养基和鉴别培养基。3．培养基的营养组成各种培养基一般都含有、、和无机盐等营养物质，此外还需要满足微生物生长对、特殊营养物质以及的需求。二、无菌技术1．获得纯净的微生物培养物的关键：防止__________。2．消毒和灭菌消毒灭菌概念使用较为的物理、化学或生物等方法杀死物体或内部一部分微生物使用的理化方法杀死物体内外的微生物，包括____常用方法___消毒法、巴氏消毒法、___消毒法、紫外线消毒法____灭菌、干热灭菌、____灭菌适用对象操作空间、双手等接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等3.具体操作(1)对实验操作的、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。(3)实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与接触。(4)为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在并在附近进行。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配制培养基、、、分离和培养等步骤。3．酵母菌的纯培养(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。(3)纯培养过程：①制备培养基：→灭菌→。②接种和分离酵母菌Ⅰ.方法：通过接种环在固体培养基表面的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。Ⅱ.操作步骤a.将放在灼烧，直到接种环的金属丝烧红。b.在冷却接种环。同时拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞。c.将试管口通过火焰。d.在火焰附近用接种环蘸取一环菌液。e.将试管口通过火焰，并塞上棉塞。f.在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划平行线，盖上皿盖。g.灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的开始第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。注意不要将相连。③培养酵母菌完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和倒置，放入左右（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h。易错易混辨析(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，有时还需要加入一些特殊的物质()(2)倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上()(3)消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害()(4)为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落()(5)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落()(6)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()(7)平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧()课中案一培养基的配制【情境探究】下表是培养基的配方，请分析后回答：材料牛肉膏蛋白胨NaCI琼脂水用量5g10g5g20g1000mL(1)根据培养基的物理性质，判断该培养基属于哪种培养基，并说明原因。(2)该培养基中主要提供碳源和氮源的物质分别是什么？属于有机物还是无机物？(3)如何通过培养基的营养组成判断微生物的同化类型？(4)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？归纳总结1.培养基的类型分类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观察微生物的运动、分类鉴定液体培养基不加凝固剂工业生产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分类、鉴定功能选择培养基在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长培养、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2．培养基的成分及功能营养物质主要来源作用功能碳源无机碳源CO2、NaHCO3等含碳无机物；能为微生物代谢提供碳元素构成生物体的细胞物质和一些代谢产物；有些是异养生物的能源物质有机碳源糖类、脂质、蛋白质、有机酸等氮源无机氮源N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；能为微生物的代谢提供氮元素将无机氮合成含氮的代谢产物；合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物有机氮源尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等水外界摄入是生命活动所必需的不仅是优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定无机盐无机化合物为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素细胞内的组成成分，生理调节物质，某些化能自养菌的能源，酶的激活剂提醒(1)是否含有凝固剂(如琼脂)是区分固体培养基和液体培养基的唯一标准，含凝固剂的为固体培养基。(2)常见选择培养基举例①缺少氮源的培养基可以筛选能利用大气中N2的微生物。②含青霉素的培养基可淘汰细菌，筛选出真菌。③无有机碳源的培养基可筛选出自养微生物。(3)自养型微生物与异养型微生物的区别①自养型微生物与异养型微生物的划分主要依据是能否以CO2作为碳源。需根据微生物的代谢特点去选择相应的培养基。如自养型微生物可以利用空气中的CO2，缺碳培养基可以培养自养型微生物。②自养型微生物所需的碳源、氮源来自含碳、含氮的无机物，而异养型微生物需要的碳源、氮源来自含碳、含氮的有机物，因此可根据培养基中的营养物质判断微生物的代谢类型。含氮无机物不但能给自养型微生物提供氮源，也能作为能源物质提供能量，如NH3既为硝化细菌提供氮源，也作为能源物质。3.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CO2NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)等光能硝化细菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖类等有机物N2有机物酵母菌糖类、蛋白质等有机物蛋白质等有机物【典例1】.关于培养基的配制，说法不正确的是（）A.配制培养基时要注意各种营养物质的浓度和比例B.合适的培养基可实现分离、鉴定微生物等不同目的C.不同微生物培养基的pH相同，都在7.0左右D.不同培养基的配方不同，但一般含有碳源、氮源、水和无机盐【典例2】.下列对于培养基配制原则的叙述，正确的是（）A.任何培养基都必须有水、碳源、氮源、无机盐及某些特殊营养B.碳源和氮源必须具有一定的比例，且碳源比氮源多C.微生物的生长除受营养因素影响外，还受pH、氧、渗透压的影响D.营养物质的浓度越高越好【典例3】.细菌需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列与此有关的说法正确的是（）A.乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的B.无机氮源不可能作为细菌的能源物质C.琼脂是细菌生长和繁殖中不可缺少的种物质D.如果培养基中不含氮源，则该培养基上也可能会有微生物生长二常用灭菌和消毒方法的比较灭菌和消毒的种类主要方法应用范围灭菌湿热灭菌(高压蒸汽灭菌法）100kPa、121℃维持15～30min培养基及多种器材、物品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)、金属用具等凡不适宜用其他方法灭菌而又能耐高温的物品灼烧灭菌酒精灯火焰灼烧微生物接种工具，如接种环、接种针或其他金属用具等，接种过程中的试管口或瓶口等消毒煮沸消毒法100℃煮沸5～6min家庭餐具等生活用品巴氏消毒法62～65℃煮30min或80～90℃煮30s～1min牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体紫外线消毒30W紫外灯照射30min接种室空气化学药物消毒用体积分数为70%～75%的乙醇、碘酒涂抹等皮肤、伤口、动植物组织表面和空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等合作探究：1.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，还有什么目的？对培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶常采用的灭菌或消毒方法分别是什么？【典例4】培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶，上述内容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.⑤③②①④⑥B.①②③④⑤⑥C.⑥②③④①⑤D.③④②①⑥⑤t【典例5】.下列常用的无菌操作中错误的是（）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三微生物的纯培养1．平板划线法平板划线操作及培养结果：接种环在固体培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步分散到培养基的表面。平板划线示意图(A)及培养后菌落分布示意图(B)如下图所示。2．平板划线法的注意事项①接种环的灼烧：a．第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物。b．每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端。c．划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。②灼烧接种之后，要冷却后再进行操作，以免温度太高杀死菌种。③划线时最后一区域不要与第一区域相连。④划线用力要大小适当，防止用力过大划破培养基。合作探究：(1)培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？(2)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，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？(3)倒平板时，培养基冷凝后，为什么要将平板倒置？（4）接种操作时每次划线接种前与接种后都要灼烧接种环或接种针，其目的分别是什么？（5）接种结束后，为什么要将一个未接种的培养基和一个接种的培养基放在一起培养，未接种的培养基表面是否有菌落生长很关键。如果有菌落生长，说明了什么？【典例6】.(2020·江苏卷，19)为纯化菌种，在鉴别培养基上划线接种纤维素降解细菌，培养结果如图所示。下列叙述正确的是()A.倒平板后需间歇晃动，以保证表面平整B.图中Ⅰ、Ⅱ区的细菌数量均太多，应从Ⅲ区挑取单菌落C.该实验结果因单菌落太多，不能达到菌种纯化的目的D.菌落周围的纤维素被降解后，可被刚果红染成红色第2.1节微生物的培养技术及应用课前案一、1.营养物质生长繁殖2．①固体培养基3.水碳源氮源pHO2二、1.杂菌污染2.消毒：温和表面煮沸化学药物灭菌：强烈的所有芽孢和孢子湿热灼烧3.（1）空间消毒（2）灭菌（3）周围的物品（4）超净工作台酒精灯火焰三、1.培养基特定种类微生物单一个体繁殖纯培养物2.灭菌接种3.（1）固体培养基子细胞群体（2）平板划线稀释涂布平板(3)①配制培养基倒平板②Ⅰ.连续划线Ⅱa.接种环火焰上b.火焰旁f.三至五条g.末端最后一次的划线与第一次的划线③一个未接种的平板28℃2448易错易混辨析：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)√课中案一、情境探究(1)该培养基属于固体培养基，培养基的配方中含有凝固剂琼脂。(2)牛肉膏主要提供碳源，蛋白胨主要提供氮源。二者均属于有机物。(3)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。(4)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。（1）能够利用无机碳源的是自养型生物；直接利用有机碳源的微生物的同化作用类型是异养型生物（2）碳源、氮源（3）前提是防止杂菌污染，获得纯净培养物。在实验室中培养微生物应注意不要被杂菌污染了。【典例1】C解析配制培养基时，营养物质的浓度及配比应恰当，A正确；培养基通过调整各种营养物质的组成等可实现分离、鉴定微生物等不同目的，B正确；不同微生物生长所需要的最适pH不同，如细菌为7.0~8.0,酵母菌为3.8~6.0,C错误；虽然各种培养基的配方不同，但一般都含有碳源、氮源、水和无机盐等营养物质，D正确。【典例2】C解析不是全部培养微生物的培养基中都必须含有碳源、氮源，自养微生物不需要单独添加碳源，固氮微生物不需要单独添加氮源，A、B错误；在提供主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物的生长对pH、氧、特殊营养物质和渗透压的需求，C正确；营养物质的浓度过高，会导致微生物因失水过多而死亡，因此营养物质的浓度不是越高越好，D错误。【典例3】D解析乳酸菌是异养型微生物，需要有机碳源，而硝化细菌是自养型微生物，需要的碳源是二氧化碳，A错误；有些无机氮源也可以提供能量，如硝化细菌可以利用氧化氨释放的能量合成有机物，B错误；培养基中的琼脂是凝固剂，一般不会被微生物利用，C错误；固氮微生物可以利用大气中的氮气作为氮源，所以在不含氮源的培养基上也可能会有微生物生长，D正确。二、（1）能有效避免操作者自身被微生物感染。（2）高压蒸汽灭菌；干热灭菌；灼烧灭菌；化学药剂消毒；紫外线消毒；巴氏消毒法【典例4】A解析培养基可用高压蒸汽灭菌法进行灭菌；培养皿能耐