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第2课时
第1章 发酵工程
微生物的基本培养技术
人教版选择性必修3
1.能概述培养基的成分和配制方法
2.能区分消毒和灭菌，掌握不同物品的灭菌方法
3.能概述微生物纯培养的基本操作要求
微生物的分类
变形虫、草履虫、衣藻
病毒、类病毒、朊病毒等
原生生物界
原核生物界
真菌界
无细胞结构
草履虫
衣藻
SARS病毒
酵母菌
青霉菌
（难以用肉眼观察的微小生物的统称）
细菌
放线菌
蓝细菌
支原体
衣原体
立克次氏体
酵母菌、青霉菌
蓝细菌
必须对其进行分离纯化；
对微生物进行大量培养，致使其在培养基表面或内部形成菌落。不同的细菌具有不同的菌落。
分散的微生物在适宜的琼脂固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落。
微生物的结构
直径在30～200nm之间
直径在0.5～5μm之间
直径3～6μm之间
～
～
~
①种类多；②分布广；
③易培养；④个体微小；
⑤结构简单；⑥繁殖快；
⑦代谢强；⑧易变异。
实验室培养微生物：
1.为微生物提供合适的营养和环境条件；
2.要确保其他微生物无法混入；
3.将需要的微生物分离出来。
培养基
无菌技术
微生物的纯培养、分离技术
能概述培养基的成分和配制方法
任务：结合提供的资料，分析不同培养基营养成分的异同
目标
一
资料一：配制培养酵母菌的培养基：称取去皮的马铃著200g，切成小块，加水1000 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）、15~20g琼脂，用蒸馏水定容至1000 mL。（100 g马铃薯中含有80 g水、2g蛋白质、16 g碳水化合物，还有维生素、无机盐等。）
资料二：1000 mL 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 5 g 碳源、磷酸盐和维生素等
蛋白胨 10 g 氮源和维生素等
NaCl 5 g 无机盐
H2O 定容至1 000 mL 水
分析不同培养基营养成分的异同：
【提示】都含有水、碳源、氮源、无机盐和维生素等，其中培养酵母菌的培养基中主要由糖类提供碳源，蛋白质提供氮源，牛肉膏蛋白胨培养基中主要由牛肉膏提供碳源，主要由蛋白胨提供氮源。
【知识生成】
营养物质 功能 主要来源
碳源 能为微生物代谢提供碳元素 ①构成生物体的细胞物质和一些代谢产物②有机碳既是异养生物的碳源又是能源物质 ①无机碳源：CO2、NaHCO3等；②有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸等
氮源 能为微生物的代谢提供氮元素 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 ①无机氮源：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；②有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
水 ①优良的溶剂②维持生物大分子结构的稳定 外界摄入
无机盐 ①细胞内的组成成分②生理调节物质③某些化能自养菌的能源④酶的激活剂 无机化合物
1.基本成分：水、碳源、氮源、无机盐。
（2）特殊需求：某些微生物对pH、特殊营养物质以及O2的需求。
特殊营养物质：维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。
（牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有）
①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；
②培养霉菌时，需要将培养基调至酸性；
③培养细菌时，需要将培养基调至中性或弱碱性；
④培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。
任务2：现有4种微生物：蓝细菌、硝化细菌、根瘤菌、大肠杆菌，请任选一种微生物，设计一份培养该种微生物的培养基成分表。
【提示】
微生物 碳源 氮源 其他成分
蓝细菌 CO2 NH4+、NO3-等 水、无机盐、其他特殊营养物质、提供光能
硝化细菌 CO2 NH3 水、无机盐、其他特殊营养物质
根瘤菌 糖类等有机物 N2 水、无机盐、其他特殊营养物质
大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等 水、无机盐、其他特殊营养物质
【方法指导】
不同种类的微生物代谢特点不同,对培养基中营养物质的需求也不同,因此培养不同的微生物,需按其营养特点配制培养基。如:(1)自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐,碳源可来自大气中的CO2,氮源可由含氮无机盐提供。(2)异养型微生物所需的营养物质主要是有机物,即碳源必须由有机物提供,氮源也主要由有机物提供,部分异养型微生物也可以利用无机氮源。
培养基的配制原则(1)目的要明确:配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。
(2)营养要协调:注意各种营养物质的浓度和比例,要根据微生物对营养的需求特点合理调整,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。
(3)pH要适宜:细菌为7.0~8.0,放线菌为7.5~8.5,真菌为5.0~6.0,培养不同微生物所需的pH不同。
【知识总结】
任务：阅读课本P10—11，完成相关表格，比较消毒和灭菌的不同
能区分消毒和灭菌，掌握不同物品的灭菌方法
目标
二
项目 条件 结果 常用方法 应用范围
消毒
灭菌
较为温和的物理、化学或生物等方法
强烈的理化因素
仅杀死物体表面或内部的部分微生物
杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子
煮沸消毒
巴氏消毒
化学药剂消毒
灼烧灭菌
干热灭菌
湿热灭菌
日常用品
不耐高温的液体
用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源
接种工具
玻璃器皿、金属工具
培养基及容器
1.消毒：
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
2.灭菌：
　　
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。
细菌芽孢的结构模式图
灭菌对象：培养基等
①湿热灭菌：利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。效果最好的是高压蒸汽灭菌。
灭菌的方法：
高压蒸汽灭菌锅： 内100kPa、121 ℃下维持15-30min，通过高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性，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。
灭菌对象：耐高温和需保持干燥的物品，如 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：将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱内，在160-170 ℃的热空气中维持2-3h，使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等而达到灭菌目的。
　　
干热灭菌箱
　　
③灼烧灭菌：将灭菌对象直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，使微生物燃烧，可以迅速地彻底地灭菌。
灭菌对象：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
【思考与讨论】
在新冠肺炎疫情期间,人们对环境和食品的卫生重视程度空前高。在疫情期间,护士在离开病区时进行自我清洁,普通人对食物、快递的外包装和电梯的墙壁等外表面和空气进行消毒。思考以下问题。
（1）对食物、快递的外包装和电梯的墙壁等外表面、空气、培养基、培养皿进行消毒或灭菌的方法分别用什么
【提示】许多食物一般通过加热煮沸消毒,对牛奶等为了保留食物的营养可进行巴氏消毒,对快递的外包装和电梯的墙壁等外表面可通过喷洒化学药剂进行消毒,对空气可通过紫外线进行消毒、培养基是高压蒸汽灭菌，培养皿用干热灭菌。
（2）以上这些消毒或灭菌的原理是什么
【提示】煮沸消毒、巴氏消毒是利用高温导致蛋白质变性,从而导致微生物死亡;化学药剂消毒是利用化学药剂杀死各种微生物;紫外线可以破坏微生物DNA的结构,从而导致微生物死亡。灭菌都是利用高温使微生物的蛋白质变性。
1、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。
配置培养基→灭菌→接种→分离和培养
超净工作台
微生物群
分散或稀释
单个细胞
单个菌落
繁殖
酵母菌的菌落
2、纯培养的过程
任务：观看倒平板和平板划线操作的视频，进行倒平板和平板划线操作演练
能概述微生物纯培养的基本操作要求
目标
三
【提示】既可以防止培养基表面的水分挥发；又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
1.倒平板时，培养基冷凝后，为什么要将平板倒置？
【思考与讨论】
2.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？
【提示】取菌种前：杀死接种环上原有的微生物。每次划线前：杀死上次划线时残留的菌种，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。 接种结束后：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。
【提示】划线后末端含有的细菌数目较少,每次从上一次的末端开始划线能够使细菌的数目随划线次数的增加而逐渐减少,最终分散成单个细胞。最后一次划线已经将细菌稀释成单个细胞,如果与第一次划线相连则增加了细菌的数目,达不到纯化的效果。
3.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 为何最后一次划线不能与第一次划线相连
【思考与讨论】
【归纳总结】
(1)第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌,划线操作结束后仍需灼烧接种环,每次灼烧的目的如下表所示。
项目 第一次灼烧 每次划线之前灼烧 划线结束后灼烧
目的 避免接种环上可能存在的微生物污染培养物 杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种,使每次划线的菌种来自上次划线的末端 杀死接种环上残留的菌种,避免菌种污染环境和感染操作者
(2)灼烧接种环后,要待其冷却才能伸入菌液,以免温度太高杀死菌种。(3)划线时最后一区不要与第一区相连。(4)划线时用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。
平板划线法操作的注意事项
微生物接种方法很多,平板划线法是最常用的一种。右图是平板划线示意图,划线的顺序为①②③④。下列操作方法错误的是(　　)。
A.划线操作时,将蘸有菌种的接种环插入培养基B.不能将第④区域的划线与第①区域的划线相连C.在②~④区域中划线前后都要对接种环进行灭菌D.正常情况下,①区域的菌落数量最多
【练一练】
A

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