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(共46张PPT)
1.2微生物的培养技术及应用
高压蒸汽灭菌
液体培养基
人教版（2019）高中生物选择性必修3
第一章传统发酵技术的应用
一、微生物的基本培养技术
教学目标
1. 概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求,进行酵母菌的纯培养。
2. 阐明微生物选择培养的原理。
3. 进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。
从社会中来
向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶。
一般家庭自制酸奶可能会导致肠胃不适，主要原因是有杂菌混入。
那么怎么才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？
这需要应用无菌技术和微生物的培养技术
1.微生物的类群
原核生物 (细菌、蓝细菌等)
原生生物 (如草履虫、衣藻等)
真菌 (如酵母菌、霉菌等)
酵母菌
青霉菌
大型真菌
球菌
蓝细菌
放线菌
草履虫
衣藻
病毒（无细胞结构）
禽流感病毒
SARS病毒
思考：你知道什么是微生物？哪些生物属于微生物吗？
（难以用肉眼观察的微小生物的统称）
真核生物
2.实验室培养微生物条件
1）提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件
——培养基
2）确保其它微生物无法混入
——无菌技术
微生物结构简单、形体微小，眼睛看不到，若想得到纯净的微生物，就必须对其进行培养和分离。
高压蒸汽灭菌
（一）培养基的配制
1.培养基概念：
人们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。
3.培养基类型：
固体
培养基
液体
培养基
有 无 琼脂
分离、
计数、
鉴定等
扩大培养、
工业生产
2.培养基作用：
用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
长有酵母菌菌落
盛有液体培养基
（ ①提供微生物繁殖所需各种营养， ②异养微生物的能源）
一、微生物的基本培养技术
划分 培养基种类 特点 用途
物理 性质
化学 成分
用途
不加凝固剂
加凝固剂，如琼脂
工业生产
观察微生物的运动、分类鉴定。
微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种
含化学成分不明确的天然物质
工业生产
培养基成分明确
分类、鉴定
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。
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
选择培养基
液体培养基
半固体培养基
固体培养基
天然培养基
合成培养基
鉴别培养基
拓展：培养基的类型
具体处理 原理 目的
选择培养基 加入青霉素 青霉素能抑制细菌生长， 对真菌无作用
不加氮源 固氮微生物能利用空气中的氮气
不加有机碳源 自养型微生物能利用无机碳源
鉴别培养基 加入酚红培养基 尿素被分解产生氨，培养基呈碱性，酚红指示剂变红。
加入刚果红 刚果红与纤维素能形成红色复合物，当纤维素被分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以菌落为中心的透明圈。
分离酵母菌、霉菌等真菌
分离固氮菌
分离自养微生物
鉴别分解尿素的细菌
鉴别纤维素
分解菌
拓展：培养基的类型
4.培养基的营养构成:
（1）基本成分：
碳源、氮源、水、无机盐
1）碳源：
无机碳源：
CO2、CO32-、HCO3-
有机碳源：
葡萄糖、牛肉膏等
自养微生物
异养微生物
2）氮源：
无机氮源：
NH4＋、NO3-、NH3等
有机氮源：
蛋白胨、尿素、氨基酸等
注：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源
3）无机盐：
Ca、K 、Mg为大量元素
Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素
凡是能够为微生物提供C、N等元素的营养物质。
阅读P10回答
补充说明：
① 含有C、H、O、N的有机物可作为异养型微生物的碳源、氮源、能源。
② 自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于碳源。
③ 自养型微生物所需的碳源来自无机碳源，异养型微生物所需的碳源来自有机碳源，因此可以根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型。
④ 无机氮源不但能给自养型微生物提供氮源，也能作为能源物质，如NH3既作为硝化细菌的氮源，也作为能源（NH3氧化释放的化学能）。
⑤ 无机盐除了可以调节酸碱平衡、维持一定的渗透压之外，有些无机盐离子可以作为化能合成菌的能源（如铁细菌）。
表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养组成
组分 含量 提供的主要营养
牛肉膏 5g 碳源、磷酸盐和维生素等
蛋白胨 10g 氮源和维生素等
NaCl 5g 无机盐
H2O 定容至1000ml 水
4.培养基的营养构成:
（2）培养基的特殊需求
在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对___、____________以及___的需求；
pH
特殊营养物质
O2
微生物例子 培养基需要的特殊物质或条件
乳酸杆菌
霉菌
细菌
厌氧微生物
添加维生素
调至酸性
调至中性或弱碱性
提供无氧的条件
4.培养基的营养构成:
旁栏思考题：
为什么培养基需要氮源？
培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。
思考：
是否所有培养基都必须添加碳源、氮源？
不是；
例如分离固氮菌不需要额外添加氮源，其可以直接利用空气中的氮气。
现学现用：
下列四种生物的能源、碳源、氮源和代谢类型的描述，正确的是( )
A.硝化细菌 B.乳酸菌
C.酵母菌 D.衣藻
硝化细菌 乳酸菌 酵母菌 衣藻
能源 氧化NH3 分解乳酸 固定N2 利用光能
碳源 CO2 糖类 糖类 CO2
氮源 NH3 N2 N2 NO3-
代谢类型 自养需氧型 异养需氧型 异样需氧型 自养需氧型
A
1.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。
（1）概念：
（2）消毒的方法：
①煮沸消毒法： 100℃煮沸5-6min。
②巴氏消毒法： 62-65℃下煮30min 或 80-90℃下煮30s-1min。
③化学药剂消毒法：用70%酒精擦拭双手；氯气消毒水源。
④紫外线消毒法：
用紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台
资料卡
常用的消毒和灭菌方法
阅读教材P10-P11回答以下问题
（二）无菌技术
2.灭菌
　　
（1）概念：
指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子。
（2）灭菌的方法：
阅读教材P10-P11回答以下问题
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，叫做芽孢。
芽孢壁很厚，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。
孢子
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。
原理：高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性
优点：操作简便，效果可靠，可以杀灭所有的生物，包括最耐热的
某些微生物的休眠体。基本保持培养基的营养成分不被破坏。
对象：培养基等
注：使用后的培养基必须灭菌后
才能丢弃，以免污染环境。
①湿热灭菌：高压蒸汽灭菌锅内100kPa、121 ℃下维持15-30min
高压蒸汽灭菌锅
（2）灭菌的方法：
原理：使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等
对象：耐高温，需保持干燥的物品，适用于
玻璃器皿 (如试管、培养皿、吸管、注射器)
金属器具 (如针头、 镊子、剪刀等)的灭菌
②干热灭菌：干热灭菌箱内160-170 ℃下加热2-3h
　　
③灼烧灭菌：酒精灯火焰灼烧
效果：最彻底
原理：使微生物燃烧
对象：接种工具如接种环、接种针，以及接种过
程中的试管口或瓶口等易被污染部位
类型 适用范围 操作方法
消 毒
灭 菌
较为温和理化方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子）
强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子）
煮沸消毒法
日常生活
100 ℃煮沸5～6 min
巴氏消毒法
不耐高温的液体
62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min
化学药剂
生物活体、水源等
擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源
紫外线
紫外线照射30 min
灼烧灭菌
接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等
直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
干热灭菌
耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等
物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h
湿热灭菌
培养基等,生产和实验室常用
高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min
3.消毒与灭菌的比较
接种室、接种箱，超净工作台
两个方面：
消毒:
对操作的空间、操作者的衣着和手
灭菌:
培养细菌用的培养基与培养皿
玻棒、试管、烧瓶、吸管和接种环等
还要注意：
避免已经灭菌的材料用具与周围物品接触；
为了避免周围环境微生物污染，操作应在超净工作台并在酒精灯火焰旁进行。
思考：
无菌技术除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？
无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。
（三）微生物的纯培养
由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得纯培养物的过程就是纯培养。
（1）概念：
（2）内容：
1）配制培养基
2）灭菌
3）接种
4）分离
5）培养
阅读P11回答
酵母菌的纯培养
探究-实践
分散的微生物在适宜的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，这就是菌落。
1.菌落：
2.纯培养：
采用平板划线法和稀释涂布平板法将单个微生物分散在固体培养基上，之后得到的单菌落一般是由单个微生物形成的纯培养物。
3.原理：
微生物群
分散或稀释
单个细胞
单个菌落
繁殖
方法步骤
1.制备培养基
1）配制培养基
称取去皮马铃薯200g，切成小块，加水1000ml，加热煮沸至马铃薯软烂，用纱布过滤。向滤液中加入20g葡萄糖、15-20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml。（有时需调pH）
2）灭菌
将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15-30min。将5-8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160-170℃灭菌2h.
包器材
3）倒平板
倒平板的具体操作：
3）倒平板
待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
1.拔出锥形瓶的棉塞
2.将瓶口迅速通过火焰
3.用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基倒入，立即盖上皿盖。
4.等待培养皿冷却后，将培养皿倒过来放置。
倒平板注意事项：
①温度：50℃左右
②操作：在酒精灯火焰附近
③冷凝后平板倒置
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？
可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。
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？
最好不要用这个平板培养微生物。
防止空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。
将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养12h～24h，观察是否有菌落存在以确定是否被污染或灭菌是否彻底。
4.怎么确定所倒平板未被杂菌污染？
3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染。
问题讨论
2.接种和分离酵母菌
通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。
(1)原理：
单个细胞
微生物群
单个菌落
连续划线
分散或稀释
生长繁殖
(2)“平板划线”实验操作
(2)“平板划线”实验操作
1.将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。
2.在火焰旁冷却接种环，并拔出装有酵母菌的棉塞。
3.将试管口通过火焰。
4.将已冷却的接种环伸入菌液中，蘸取一环菌液 。
5.将试管口通过火焰，并塞上棉塞。
6.左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养基！
7.灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。重复以上操作，在三、四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连。
(2)“平板划线”实验操作
（1）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？
杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者
杀死上次划线时残留菌种，使下一次划线的菌种直接来源上次划线的末端，从而使每次划线时菌种数目逐渐减少，直至得到单个细胞
杀死接种环上原有微生物
问题讨论
灼烧时期 目的
取菌种前
每次划线前
接种结束后
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
1
2
3
4
5
①接种环只蘸一次菌液,但要在培养基不同位置连续划线多次
②划线首尾不能相接
③每次划线前接种环进行灭菌
④划线后,培养皿倒置培养
平板划线法注意事项:
思考：若完成图示操作，共做了五次划线，接种环灼烧灭菌了几次？
练习2.下列为几位同学描述的平板划线接种法的划线方式，其中正确的是（ 　　）
A.
B.
C.
D.
C
⑵在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
⑶在做第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？
答：以免接种环温度太高，杀死菌种。
答：线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的单菌落。
3.培养酵母菌
完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右的恒温培养箱中培养24-28h。
结果分析与评价
1.未接种的培养基表面是否有菌落生长，如果有，说明了什么？
2.在接种酵母菌的培养基上，你是否观察到了菌落？这些菌落的颜色、形状、大小是否一致，如果你观察到了不同形态的菌落，你能分析可能是哪些原因引起的吗？
微生物生长繁殖产生的菌落
思维训练
评估论点的可信程度
评估“水果酵素”的功效是否真实？ P14阅读讨论
练习与应用
一、概念检测
1.微生物的纯培养既需要适宜的培养基，又要防止杂菌污染。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？
提示：日常生活中保存食品的方法有干制、腌制、低温储存等。干制可以降低食品的水分含量；腌制可以通过食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖；低温则是通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。
练习与应用
一、概念检测
二、拓展应用
1.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？
提示（1）：培养皿和培养基。
提示（2）：接种。
练习与应用
二、拓展应用
1.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。
（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？
提示：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。
练习与应用
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 210 r/min， 230 r/min和250 r/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。
（1）摇床转速不同,意味着培养条件有什么不同？
二、拓展应用
提示：意味着培养液中02含量不同。
练习与应用
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 210 r/min， 230 r/min和250 r/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。
（2）从图中数据你可以得出什么结论 其原因是什么
二、拓展应用
提示：培养液中02含量越高,酵母菌种群密度越大。
练习与应用
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 210 r/min， 230 r/min和250 r/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。
（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
二、拓展应用
提示：这时候已经达到了环境容纳量。
练习与应用
高压蒸汽灭菌
液体培养基
原有前程可奔赴，亦有岁月可回首

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