1.2 微生物的培养技术及应用（4课时）课件高二下学期生物人教版选择性必修3

第1章

发酵工程第2节微生物的培养技术及应用人教版选必修3本节聚焦：

1.什么是培养基？如何配制？

2.什么是无菌技术?3.怎样进行酵母菌的纯培养。从社会中来课本P9葡萄酒

泡菜发霉变质酸奶

自制酸奶、葡萄酒、泡菜虽然方便且无添加剂，但是食用后导致肠胃不适的事例屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。

在实验室培养微生物，一方面要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件；另一方面要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。相关信息课本P9

防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。乳酸菌（细菌）酵母菌（真菌）草履虫（原生生物）新冠（病毒）培养基的配制微生物的纯培养无菌技术

1.培养基的概念：2.培养基的作用：

3.培养基的类型：

4.结合教材P10中“表1-1牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成”，培养基一般含有哪些营养物质？5.配制培养基时，举例说明如何满足不同微生物的特殊需求？

探索新知1一、培养基的配制（P9-10）【任务1】请同学们自主阅读教材P9-10，回答下列问题：

1.培养基的概念：2.培养基的作用：

3.培养基的类型：

探索新知1

一、培养基的配制（P9-10）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。固体培养基液体培养基+琼脂扩大培养、监测生长曲线、代谢产物生成分离、计数、鉴定、保存（按物理性质分）资

料1

一、培养基的配制（P9-10）

琼脂是一种从红藻中提取的多糖，易溶于沸水，在98℃以上熔化，在44℃以下凝固。琼脂仅作为凝固剂，不能为微生物生长提供能量和碳源。P12菌落:是指由分散的微生物在适宜固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。是鉴定菌种的重要依据。（形状、颜色、大小）

4.分析表1-1，培养基一般含有哪些营养物质：5.配制培养基时，举例说明如何满足不同微生物的特殊需求？探索新知1

一、培养基的配制（P9-10）水、碳源、氮源和无机盐pH、特殊营养物质以及O2例如：①培养乳酸杆菌需要添加

；②培养霉菌时需将PH调至

，培养细菌时将PH调至

；③培养厌氧微生物时需要提供

条件。维生素酸性中性或弱碱性无氧探究·实践探究·实践探究·实践探究·实践学以致用

金版学案P10组分含量

组分含量NaNO33gFeSO40.01gK2HPO41g葡萄糖30g琼脂15gH2O定容至1000mLMgSO4·7H2O0.5g青霉素0.1万单位下表所示为某微生物培养基的配方，请据此分析回答问题。(1)按物理性质划分,该培养基属于________培养基。判断依据是____________________________。(2)为什么培养基需要碳源、氮源?_________________________________(3)NaNO3为微生物提供：________________________(4)青霉素的作用：________________________碳、氮是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。固体培养基加入琼脂氮源、无机盐杀死或抑制细菌生长、繁殖（选择培养基）探究·实践探究·实践探究·实践探究·实践学以致用

一、培养基的配制下表是硝化细菌培养基的营养构成表，请分析表格，回答下列问题。(1)上述培养基缺少什么营养物质？为什么硝化细菌可以在此培养基生存？碳源；因为硝化细菌是自养生物，利用空气中的CO2合成有机物。(3)若要观察硝化细菌的菌落形状,培养基中还应添加的成分是什么？琼脂

编号①②③④⑤⑥成分(NH4)2SO4KH2PO4FeSO4CaCl2NaclH2O含量0.4g4.0g0.5g0.5g0.3g1000mL(3)若去除①再加入不含氮元素的有机碳，此培养基可培养的微生物种类是：固氮菌(2)KH2PO4的作用：提供无机盐，维持PH值探索新知2

二、无菌技术（P10-11）

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。【任务2】请同学们自主阅读教材P10-11，区分消毒和灭菌，完成下表：概念常用方法应用范围消毒灭菌探索新知2

二、无菌技术（P10-11）概念常用方法应用范围消毒灭菌使用较为温和物理、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，包括芽孢和孢子煮沸消毒法紫外线消毒法化学药剂消毒法巴氏消毒法灼烧灭菌干热灭菌湿热灭菌日常生活用品不耐高温液体(牛奶、果酒）双手（酒精）、水源（氯气）涂布器、接种环、瓶口处玻璃皿、金属工具培养基、无菌水接种室、接种箱、超净工作台做好消毒和灭菌后，要注意：

避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触

避免周围环境中微生物的污染，接下来的许多操作都应在超净工作台上并在酒精灯火焰附近进行。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。芽孢孢子芽孢和孢子具有高度的耐热性，可抗化学药物和抗辐射。资料链接芽孢和孢子芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢煮沸3小时以后才死亡。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。细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖作用的无性生殖细胞。能直接发育成新个体。探索新知3

三、微生物的纯培养（P11-13）1.相关概念(1)培养物：在微生物学中，将接种于

内，在合适条件下形成的含

的群体。(2)纯培养物：由

所获得的微生物群体。(3)纯培养：获得

的过程。纯培养物培养基特定种类微生物单一个体繁殖探究·实践探究·实践

酵母菌的纯培养（P12-13）(1)菌落：(2)单菌落：(3)获得单菌落的方法：一、实验原理一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。稀释涂布平板法、平板划线法微生物群分散或稀释单个细胞繁殖单菌落二、方法步骤1.制备培养基2.接种和分离酵母菌3.培养酵母菌探究·实践

酵母菌的纯培养（P12-13）1.制备培养基配制培养基灭

菌倒平板讨论(1)若要调节培养基的pH，应在灭菌前还是灭菌后，为什么？(2)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？(3)为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？灭菌前调节pH，避免缓冲物质中的杂菌污染培养基。用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉刚刚不烫手时就可以倒平板。通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。探究·实践

酵母菌的纯培养（P12-13）1.制备培养基配制培养基灭

菌倒平板讨论(4)培养基冷却凝固后，为什么要将平板倒置？(5)培在倒平板的过程中，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？防止培养皿盖上的水珠落入培养基，又可避免培养基中的水分过快挥发。不能；因为空气中的微生物可能会在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，造成污染。探究·实践

酵母菌的纯培养（P12-13）2.接种和分离酵母菌①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红②在火焰旁冷却接种环，拔出酵母菌培养液试管的棉塞④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液

⑥将皿盖打开一条缝隙，将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划3-5条平行线，盖上皿盖。⑤试管口通过火焰，并塞上棉塞

③试管口通过火焰⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始作第二次划线。重复以上操作，作第三、四、五次划线。探究·实践

酵母菌的纯培养（P12-13）2.接种和分离酵母菌讨论(1)该实验用了哪种接种方法得到单菌落？原理是什么？(2)为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？(3)在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？第一步灼烧：避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧：杀死上次划线残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端。划线结束后灼烧：杀死接种环上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者。以免接种环温度太高，杀死菌种。平板划线法第1区划线接种环灭菌第2区划线接种环灭菌第3区划线接种环灭菌接种环灭菌123451.平板划线法的原理是通过接种环在琼脂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。经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。2.划线过程中注意事项：①每次划线前后，接种环要进行灭菌；②每次划线要从上一次划线的末端开始；③最后一区不能与第一区相连。3.划线后,培养皿倒置培养蘸菌液探究·实践

酵母菌的纯培养（P12-13）3.培养酵母菌讨论（1）该实验是否需要对照？

对照组如何处理：

目的是(2)实验结束后，培养基应如何处理？未接种的平板倒置培养检测培养基是否被杂菌污染（或培养基灭菌是否合格）需灭菌后再丢弃警示：在实验室中，切不可吃东西、喝水，离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。

“酵素”制作就是利用微生物进行无氧呼吸的原理，进行像制作泡菜一样的发酵。这样制作的“酵素”中可能含有一些简单的糖和膳食纤维等、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等成分，不存在独有的、特殊的营养物质，其中甚至可能含有微生物发酵产生的有毒物质,食用后可能会危害人体健康。

因此,“吃水果‘酵素’可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力”的论点值得怀疑。所谓“酵素”，就是“酶”的另一种说法。思维训练评估“水果酵素”的功效是否真实？无菌技术微生物的基本培养技术微生物的纯培养紫外线消毒化学药物消毒巴氏消毒煮沸消毒培养基的配制培养基的种类

培养基的营养成分消毒灭菌湿热灭菌干热灭菌灼烧灭菌制备培养基接种和分离培养基本成分：碳源、氮源、水、无机盐特殊需求：维生素（如乳酸杆菌）等平板划线法配制培养基➡灭菌➡倒平板课堂小结微生物的基本培养技术一、概念检测1.判断下列相关表述是否正确。（1）培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利。（

）（2）消毒和灭菌的杀菌程度存在差异。（）（3）微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物。（）×√×

2.日常生活中保存食品的方法有哪些？这些方法是如何阻止或抑制微生物生长的？①干制：降低食品的含水量；②腌制：食盐、糖等制造高渗环境，抑制微生物的生长和繁殖；③低温储存：降低微生物的代谢速率从而抑制微生物的生长和繁殖。P14练习与应用练习与应用课本P１４二、拓展应用P14练习与应用练习与应用课本P１４1.某同学将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24h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。请分析回答下列问题。(1)这个实验中需要进行灭菌处理的材料用具有

。(2)“将指尖在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养中的哪一步操作？(3)从实验结果来看，洗手后我们就能进行无菌操作了吗？操作时，我们可以采用什么方法来避免手上微生物的污染？

通过实验结果可以看到，洗手后手上还有一些微生物，不能直接进行无菌操作。可以通过用酒精棉球擦拭双手，或戴消过毒的手套等方法来避免手上微生物的污染。培养皿和培养基接种P14练习与应用练习与应用课本P１４(1)摇床转速不同，意味着培养条件有什么不同？(2)从图中数据你可以得出什么结论?其原因是什么?(3)为什么培养8h后，其中2个锥形瓶中酵母菌的种群密度基本达到稳定？2.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，摇床转速分别为210r/min、230r/min和250r/min。培养时间与酵母菌种群密度的关系如下图所示。请分析回答下列问题。空间、营养有限，这时候达到了环境容纳量。意味着培养液中O2含量不同。培养液中02含量越高，酵母菌种群密度越大。02利于有氧呼吸产生能量，支持其快速增殖。P14练习与应用学以致用评价P510.(2024·佛山期末)包扎伤口时,需要选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料。如下图所示,研究人员开发了一种活性蓝细菌水凝胶贴片,其有助于慢性伤口的愈合。下列有关叙述错误的是(

)

A.该水凝胶无须为活性蓝细菌提供有机营养物质B.在接种蓝细菌前需将水凝胶灭菌后再调节pH至中性或弱碱性C.长期口腔溃疡的患者,其伤口不宜使用该种水凝胶贴片D.水凝胶贴片开发过程需考虑蓝细菌的储存耐久性等问题B情境资料课本P16科学实例：1973年，科学家在美国黄石国家公园的热泉中筛选出耐热的水生栖热菌，并从这种菌种提取出耐高温的DNA聚合酶，该酶被广泛用于PCR技术。思考：

1.为什么水生栖热菌能从热泉中被筛选出来呢？2.这对在实验室中选择培养特定的微生物有什么启示？耐高温的酶耐高温生物体耐高温环境（热泉、火山口）↓↓探索新知1一、选择培养基（P16）1.概念：在微生物学中，将

的微生物生长，同时

微生物生长的培养基，称为选择培养基。允许特定种类抑制或阻止其他种类2.例子（1）特殊环境高盐环境（2）营养缺陷不加含碳有机物（3）添加特定物质加入青霉素（4）特定碳源/氮源石油作为唯一碳源纤维素作为唯一氮源耐盐菌（金黄色葡萄球菌）自养型微生物酵母菌、霉菌等真菌能分解石油的微生物能分解纤维素的微生物（按用途分）探究·实践

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（P18）

【背景】尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化学性质稳定，是现代农业生产中一种重要的氮肥。尿素被土壤中某些细菌分解成NH3,再被转化为NO3-、NH4+等被植物吸收。这些细菌之所以能分解尿素，是因为能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可作为细菌生长的氮源。【情境1】假设你是生物学社成员，你想知道1g土壤中有多少能分解尿素的细菌，该如何操作呢？CO(NH2)2+H2O脲酶CO2+2NH3探究·实践

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（P18）1.土壤取样思考：你打算选择什么样的土壤做实验？富含尿素的土壤（如菜园、动物厕所）2.制备培养基思考：（1）如何配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来？（2）如何证明该培养基具有选择作用，实验思路是怎样？用尿素作为唯一氮源的选择培养基基础培养基（牛肉膏蛋白胨培养基）和选择培养基接种等量的土壤稀释液，在相同条件下培养，一段时间观察菌落数。探究·实践

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（P18）3.接种与分离思考：你选择用什么方法接种？为什么？稀释涂布平板法①梯度稀释②涂布平板请结合图片分析，为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数，而平板划线法不可以？平板划线法最开始的划线区域的菌落是长成一片，导致无法计数。稀释涂布平板法在合适的稀释倍数下，可得到的互不接触菌落，从而通过计算可以得知原液的菌落数。探索新知2

二、微生物的选择（P17）操作提醒：(1)严格按照无菌操作的方法,进行规范操作。取土样时用的铁铲和取样纸袋在使用前都需要灭菌。操作完成后,一定要洗手。(2)稀释土样时,每次从试管中吸取稀释液前都要充分摇匀,以获得较为准确的计数结果。(3)将涂布器从酒精中取出时,要让多余的酒精在烧杯中滴尽,然后放在火焰上灼烧。不要将过热的涂布器放在盛有酒精的烧杯中,以免引燃酒精。(4)本实验使用的平板和试管较多,为了避免混淆,最好在使用前做好标记。探究·实践

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（P18）4.培养与观察

待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30~37

℃的恒温培养箱中培养1~2d。104105103探索新知3

三、微生物的数量测定（P18）讨论：（1）选择菌落数为多少的平板进行计数？至少对几个平板进行重复计数？（2）假设稀释倍数104的菌液涂布了3个平板，菌落数分别是80、85、77，试计算每克土壤中可以分离尿素的细菌数目？（3）为什么通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中的活菌数？30~3003（80+85+78）/30.1×104=8.1×106

当样品中的稀释足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。5.计算探索新知3

三、微生物的数量测定（P18）讨论（4）通过稀释涂布平板法统计的细菌的数目与它的实际数目相同吗？（5）假设稀释的3个平板，菌落数分别是80、85、150，该如何处理？（6）该实验是如何检验选择培养基具有选择作用和检验培养基中是否被杂菌污染？

统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。接种的选择培养基接种的牛肉膏蛋白胨培养基未接种的选择培养基未接种的牛肉膏蛋白胨培养基检验选择培养基是否具有选择作用以检验培养基中是否被杂菌污染探索新知3

三、微生物的数量测定（P18）选择培养基牛肉膏蛋白胨培养基未接种的选择培养基未接种的牛肉膏蛋白胨培养基探索新知3

三、微生物的数量测定（P18）讨论（7）除上述方法外，还有什么方法可计数？统计结果也是活菌数吗？显微镜直接计数细菌计数板血细胞计数板较薄，对细菌等较小的细胞进行观察和计数。较厚，常用于相对较大的酵母菌、霉菌孢子等的计数。活菌数和死菌数的总和优点快速、直观、设备简单；能观察微生物的形态特征。探索新知3

三、微生物的数量测定（P18）血细胞计数板步骤：盖—滴—渗—吸计算：1ml原液所含微生物数=每小格平均微生物数×400×104×稀释倍数探究·实践

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（P18）1.土壤取样2.制备培养基3.接种与分离4.培养与观察5.计数进一步探究

（1）通过上述方法得到的菌落一定是分解尿素的细菌吗？

（2）如何鉴定？

经查资料，NH3呈碱性能使培养基PH值升高，，可用

检测，呈红色。酚红指示剂（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）P14练习与应用练习与应用课本P20二、拓展应用2.地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%~60%能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。

（1）现在要从土壤中分离纤维素分解菌，请你给出详细的实验方案。（2）你打算到什么环境中去寻找纤维素分解菌？为什么？（3）有同学说可以把滤纸埋在土壤中，经过一段时间后，再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。请你评价这一做法。选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土等。人工设置环境，腐烂的滤纸上很可能有纤维素分解菌。P14练习与应用练习与应用课本P20已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加人刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物;而当纤维素被纤维素分解菌分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈。刚果红+纤维素→红色复合物纤维素——→无法形成红色复合物纤维素酶纤维素分解菌P14练习与应用学以致用金版P15DP14练习与应用学以致用评价P1511.用纸片扩散法测定某细菌对各种抗生素敏感性的实验,是在某细菌均匀分布的平板上铺设含有不同种抗生素的纸片后进行培养。图示为培养的结果,其中抑菌圈是在纸片周围出现的透明区域。下列分析正确的是(

)

A.在图示固体培养基上可用平板划线法或稀释涂布平板法接种该细菌B.未出现抑菌圈可能是病原菌与抗生素接触后发生抗性变异C.形成的抑菌圈较小的原因可能是微生物对药物较敏感D.不同抗生素在平板上的扩散速率不同会对实验结果造成影响DP14练习与应用练习与应用课本P20一、概念检测1.研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出了一种石油降解菌。判断下列相关表述是否正确。（1）这种培养基是一种选择培养基。(

)（2