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(共53张PPT)
第一课时 微生物的基本培养技术
第1章　发酵工程
人教版高中生物 选择性必修3
第1章　第2节　微生物的培养技术及应用
学习目标
1.概述培养基的营养构成。
2.概述无菌技术的原理、常用设备和方法。
3.通过进行酵母菌的纯培养，说明微生物纯培养的基本操作要求，初步掌握无菌操作、倒平板和平板划线的基本技能。
微生物
情境导入
无细胞结构
原核细胞
真核细胞
真菌：酵母菌、毛霉等；
原生生物：草履虫、变形虫等
1.微生物的类群
病毒：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌体等DNA病毒
细菌：蓝细菌、大肠杆菌、乳酸菌等；放线菌：链霉菌等
难以用肉眼观察的微小生物的统称
微生物
难以用肉眼观察的微小生物的统称
情境导入
2.实验室微生物培养条件
确保其它微生物无法混入
——无菌技术
提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件
——培养基
难以用肉眼观察到的微生物该如何培养呢？
培养基的配制
一
无菌技术
二
目录
微生物的纯培养
三
一
培养基的配制
一
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。
2.作用：
用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
无有 凝固剂琼脂
液体培养基
3.种类：
固体培养基
半固体培养基
阅读教材P9-10，说出相应概念
扩大培养、工业生产
微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种
观察微生物的运动、分类鉴定
概述培养基的种类和营养构成
任务1
组分 含量 提供的主要营养物质
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
1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养结构
称取去皮的马铃薯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（也可用蔗糖代替）、15~20g琼脂，用蒸馏水定容至1000mL。
酵母菌纯培养培养基的配方
分析讨论培养酵母菌的培养基和牛肉膏蛋白胨培养基组成成分的异同点
1.按物理性质划分上述两种培养基的种类：
2.上述两种培养基的营养构成。
培养酵母菌的培养基是固体培养基，而牛肉膏蛋白胨培养基是液体培养基。
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。
一
培养基的配制
一
4．培养基的营养构成
(1)主要营养物质：一般都含有 等营养物质。
水、碳源、氮源、无机盐
成分 含义 来源 功能
碳源 提供碳元素的物质 无机碳源：CO2、CO32-、HCO3-等含碳无机物 ①构成细胞物质和一些代谢产物；
②有机碳既是碳源又是能源
有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、牛肉膏和蛋白胨等 氮源 提供氮元素的物质 无机氮源：N2、NH3，氨盐、硝酸盐等 将无机氮合成含氮的代谢产物
有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等 合成蛋白质、核酸和含氮的代谢废物
水 生物体内含量最多的化合物 外界摄入(培养基、代谢产物) ①良好的溶剂，参与化学反应；
②维持生物大分子结构的稳定
无机盐 提供除碳、氮以外的元素，包括大量元素和微量元素 无机化合物 ①提供无机营养；
②调节培养基的pH；
③维持渗透压
牛肉膏、蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质
自养微生物
异养微生物
概述培养基的种类和营养构成
任务1
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 CO2 光能
硝化细菌 CO2 NH3 NH3的氧化
根瘤菌 糖类等有机物 N2 有机物
大肠杆菌 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等 有机物
自养
微生物
异养
微生物
概述培养基的种类和营养构成
任务1
2.下表是某微生物培养基的成分，请分析该培养基可用来培养哪种微生物？若除去①，此培养基可用来培养圆褐固氮菌吗？
编号 ① ② ③ ④ ⑤
成分 (NH4)2SO4 KH2PO4 FeSO4 CaCl2 H2O
含量 0.4 g 4.0 g 0.5 g 0.5 g 100 mL
圆褐固氮菌虽可以固氮，但其同化作用类型为异养型，培养基中必须提供有机碳源，所以该培养基不能用来培养圆褐固氮菌。
此培养基可用来培养自养型微生物。
为什么培养基需要氮源？
旁栏思考
概述培养基的种类和营养构成
任务1
3．培养微生物时，培养基中是否必须添加碳源和氮源？并说明理由。
不一定。
例如，培养自养型微生物时，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空气中的二氧化碳；
培养固氮微生物时，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空气中的氮气。
根据碳/氮源的种类判断微生物同化作用是自养还是异养
a.异养型微生物的碳源为：
b.自养型微生物的碳源为：
含碳有机物
含碳无机物
氮源是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。
一
培养基的配制
一
4．培养基的营养构成
(1)主要营养物质：一般都含有 等营养物质。
水、碳源、氮源、无机盐
(2)其他需求：还需要满足微生物生长对 的需求。
pH、特殊营养物质、O2
例如：
④培养厌氧微生物时，需要提供 的条件。
①培养乳酸杆菌时，一般需要在培养基中添加 ；
②培养霉菌时，一般需要将培养基调至 ；
③培养细菌时，一般需要将培养基调至 ；
维生素
酸性
中性或弱碱性
无氧
主要指生长因子（微生物生长所必须的、微量的、自身不能合成或合成很少的有机物）
种类：维生素、氨基酸、碱基、嘌呤、嘧啶、胺类等
来源：酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液等
(1)牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质(　　)
(2)所有微生物在培养时，培养基中都需加入氮源(　　)
√
×
培养自生固氮菌的培养基中可以不添加氮源。
(3)培养不同微生物的培养基成分完全一样(　　)
×
培养不同微生物的培养基成分不完全一样，如培养自养微生物的培养基不需要碳源，培养自生固氮菌的培养基中可以不添加氮源。
跟踪训练
1.关于微生物的营养，下列说法正确的是
A.同一种物质不可能既作碳源又作氮源
B.凡是碳源都能提供能量
C.除水以外的无机物仅提供无机盐
D.无机氮源也可能提供能量
√
跟踪训练
对一些微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物可以既是碳源，又是氮源，A错误；
CO2是光能自养型细菌的碳源，但不能提供能量，B错误；
除水以外的无机物种类繁多、功能多样，如CO2可作自养型微生物的碳源，C错误；
硝化细菌所利用的氮源是无机氮源——氨气，同时氨气的氧化过程也为硝化细菌提供用以化能合成作用的能量，D正确。
跟踪训练
√
2.(2023·江苏宿迁高二期中)下列有关微生物培养基种类及配制原则的叙述，不正确的是
A.培养基配方中一般都含有碳源、氮源、水、无机盐等营养物质
B.一般固体培养基可用于观察菌落，液体培养基可用于工业生产
C.微生物的生长除受营养因素影响外，还受pH、O2、渗透压等的影响
D.淀粉可作为所有微生物的碳源
某些微生物不能利用淀粉，而只能利用葡萄糖、果糖、蔗糖和麦芽糖等糖类。
培养基的配制
一
无菌技术
二
目录
微生物的纯培养
三
比较项 理化因素的作用强度 消灭微生物的数量 芽孢和孢子能否被消灭
消毒
灭菌
较为温和
强烈
部分微生物
全部微生物
一般不能
一
无菌技术
二
能
1.比较消毒和灭菌对微生物作用效果的差异
2.无菌操作的对象是什么？
培养皿
接种环
培养基
操作的空间、操作者的衣着和手等
一
无菌技术
二
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，叫作芽孢。
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或休眠作用的生殖细胞。能直接长成新个体。
知识拓展
一
无菌技术
二
项目 主要方法 应用范围
消毒 巴氏消毒法 ℃消毒30 min 或 ℃处理15 s 或 ℃处理10～15 s 、啤酒、果酒和酱油等不耐高温的液体
煮沸消毒法 100 ℃煮沸 min 家庭餐具等生活用品
紫外线消毒 30 W紫外灯照射 min (损伤细菌的DNA)
化学药物消毒 擦拭实验者双手
水源
牛奶
63～65
72～76
5～6
30
体积分数为70%～75%的酒精
氯气
接种室、接种箱或超净工作台
80～85
一
无菌技术
二
项目 主要方法 应用范围
灭菌 灼烧灭菌 直接在酒精灯火焰的 层灼烧
干热灭菌 干热灭菌箱中， ℃的热空气中维持 。
高压蒸汽灭菌 (湿热灭菌)
充分燃烧
接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具、试管口或瓶口等
160～170
1～2h
100 kPa、121 ℃的条件下，维持15～30 min
培养基等
耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿、金属用具等
(1)生物消毒法是指利用生物或其代谢物去除环境中的部分微生物的方法(　　)
(2)与消毒相比，灭菌对微生物的杀灭更彻底(　　)
(3)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)，都可采用干热灭菌法进行灭菌(　　)
√
√
×
培养基的灭菌一般采用湿热灭菌法。
消毒和灭菌的比较及无菌技术的其他作用
任务2
2.牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是什么？
在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。
3.为什么体积分数为70%～75%的酒精杀菌效果最好？
若酒精浓度过高，菌体表面蛋白质变性过快而凝固成一层保护膜，酒精不能渗入其中；若酒精浓度过低，杀菌能力减弱。
4.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？
无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
目的：①防止培养物被污染；②防止感染实验操作者。
消毒和灭菌的比较及无菌技术的其他作用
任务2
5.请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。
(1)培养细菌用的培养基与培养皿
(2)玻棒、试管、烧瓶和吸管
(3)实验操作者的双手
需要灭菌
培养基用高压蒸汽灭菌；
培养皿、玻璃棒、试管、烧瓶、吸管可以采用干热灭菌法；
实验操作者的双手可以用酒精擦拭。
——需要消毒
跟踪训练
3.下列有关无菌技术的说法，正确的是
A.无菌技术的关键是杀灭实验室中所有的微生物
B.培养微生物的试剂和器具都要进行湿热灭菌
C.经巴氏消毒法处理的食品因微生物未被彻底消灭，不能在常温下长期保存
D.无菌技术中，若处理对象为液体，则只能消毒，不能灭菌
√
无菌技术的关键是防止杂菌污染，A错误；
无菌技术中，若处理对象为液体，可以用湿热灭菌法灭菌，D错误。
跟踪训练
√
教材P10〔相关信息〕
生物消毒法是指利用生物或其代谢物除去环境中的部分微生物的方法。例如，有的微生物能够寄生于多种细菌体内，使细菌裂解，因此可以用它们来净化污水、污泥。
4.(2023·山西阳泉高二期中)无菌技术围绕着如何避免杂菌的污染展开。下列说法正确的是
A.在100 ℃条件下煮沸5～6 min属于灭菌方法
B.对接种室、涂布器、操作者的衣着和双手只需要进行消毒处理
C.培养基可借助高压蒸汽灭菌锅或干热灭菌箱进行灭菌
D.利用某些寄生于细菌体内的微生物裂解细菌来净化污水属于生物消毒法
培养基的配制
一
无菌技术
二
目录
微生物的纯培养
三
微生物在固体培养基表面或内部生长，可以形成肉眼可见的菌落
菌落：是指由单个微生物细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成以母细胞为中心的一团肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞集团。
念珠菌
霉菌
酵母菌
放线菌
形状、大小、光泽度、颜色、透明度等。
强调：不同种类微生物的菌落特征各有特点,但彼此之间存在一定的相似性;
同种微生物的菌落特征受培养时间、营养物质的含量与种类等影响也会有所差异。
一
微生物的纯培养
三
菌落是鉴定菌种的重要依据
一
微生物的纯培养
三
结合教材P11-12，理解以下概念
纯培养物：
纯培养：
培养物：
在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含有特定种类微生物的群体称为培养物。
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。
配制培养基
灭菌
接种
分离
培养
1
概念
2
纯培养的步骤：
一
微生物的纯培养
三
平板划线法、稀释涂布平板法
(1)原理：
微生物群
分散或稀释
单个细胞
单个菌落
繁殖
(2)获得单菌落的方法：
3
酵母菌的纯培养
一
微生物的纯培养
三
(3)方法步骤：
①制备培养基：配制培养基→灭菌→倒平板。
称取去皮的马铃薯200g
切成小块
加水1000mL，加热煮沸至马铃薯软烂
用纱布过滤
滤液中加入20g葡萄糖，15~20g琼脂
用蒸馏水定容至1000mL
得到滤液
一
微生物的纯培养
三
(3)方法步骤：
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
压力100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15 ~ 30min
取5 ~ 8套培养皿
培养皿叠成一束
用几层牛皮纸包紧
放入干热灭菌箱内，160 ~ 170℃灭菌2h
①制备培养基：配制培养基→灭菌→倒平板。
一
微生物的纯培养
三
(3)方法步骤：
既可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染，又可以避免培养基中的水分过快挥发。
防止瓶口微生物污染培养基
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
温度过高容易烫伤，低于50℃琼脂会凝固。
①制备培养基：配制培养基→灭菌→倒平板。
一
微生物的纯培养
三
(3)方法步骤：
②接种和分离酵母菌
平板划线法
①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红
⑥在火焰附近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
②在火焰旁冷却接种环，拔出酵母菌培养液试管的棉塞
③试管口通过火焰
④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液
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。
划3个平板（重复实验）；1个不划线（空白对照）
分析酵母菌的纯培养
任务3
2.下列接种过程，正确的顺序是 。
b、a、e、f、c、g、d
分析酵母菌的纯培养
任务3
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
4
5
1
2
3
灼烧接种环后，要待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
分析酵母菌的纯培养
任务3
3.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？请完善表格。
灼烧时期 目的
取菌种前 杀死接种环上_____________
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于 ，从而使_______________________
，直至得到_________
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
原有的微生物
上次划线的末端
每次划线时菌种数目逐渐
减少
单个细胞
分析酵母菌的纯培养
任务3
4
5
1
2
3
4.若要按照如图d进行划线，那么在接种划线的操作过程中，共灼烧了几次接种环？
图d中共划了5个区域，在每次划线前后均需要对接种环灼烧灭菌，因此共需要灼烧接种环6次。
分析酵母菌的纯培养
任务3
4
5
1
2
3
5.在第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线的原因：
划线后，线条末端酵母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，能使酵母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胞繁殖而来的菌落
分析酵母菌的纯培养
任务3
4
5
1
2
3
6.为什么最后一次的划线与第一次的划线不能相连？
最后一次的划线已经将细菌稀释成单个的细胞，如果与第一次的划线相连则增加了细菌的数目，达不到纯化的目的。
一
微生物的纯培养
三
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(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24-48 h。
(3)方法步骤：
③培养酵母菌
7.设置未接种平板组的意义是什么？
通过观察未接种平板是否有菌落存在以确定培养基是否被污染或灭菌是否彻底。
一
微生物的纯培养
三
①在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，如果你观察到了不同形态的菌落，可能是由哪些原因引起的？
如果有，说明培养基被杂菌污染。
如果观察到了不同形态的菌落，可能是接种的菌种不纯或者无菌操作不规范等原因引起的。
（4）结果分析与评价：
(1)只有平板划线法接种培养后可获得单菌落(　　)
×
获得单菌落的方法有平板划线法和稀释涂布平板法。
(2)每次划线都要从上一次划线的起始端开始(　　)
×
在第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线。
(3)经培养后，只有在最后一次划线上才会出现单菌落(　　)
×
经培养后，在稀释度高的区域都会出现单菌落，不一定只有在最后一次划线上才会出现单菌落。
跟踪训练
5.(2023·海南三沙高二期末)下列有关微生物的分离与培养的叙述，错误的是
A.获得纯净培养物的关键是防止杂菌污染
B.倒置平板可防止培养皿皿盖上的冷凝水落入培养基
C.倒平板时将培养皿的皿盖拿开，以便于将锥形瓶中的培养基倒入培养皿
D.检验培养基是否被杂菌污染的最有效方法是将未接种的培养基放在恒
　温培养箱中培养
√
倒平板时用食指和拇指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基倒入培养皿，立即盖上皿盖，C错误。
跟踪训练
6.在分离、纯化细菌的实验中，划线接种(甲)、培养结果(乙)如图，a、b、c、d是划线的四个区域。下列叙述错误的是
A.每次划线前后都要对接种环灼烧灭菌
B.连续划线的目的是获得单个细菌形成的菌落
C.图甲中的a区域为划线的起始区域
D.蘸取菌液和划线要在酒精灯火焰旁进行
√
题图中a对应的区域出现了单个菌落，d对应的区域菌落最多，因此a区域应该为划线的最终区域，d区域为划线的起始区域，C错误。
课堂小结
本堂课你学到了哪些知识？画出概念图进行总结
微生物的基本培养技术
无菌技术
煮沸消毒法
纯培养
培养基
固体培养基
接种分离
平板划线法
稀释涂布平板法
种类
液体培养基
营养
水、碳源、氮源、无机盐
消毒
巴氏消毒法
灭菌
湿热灭菌
干热灭菌
灼烧灭菌
五分钟查落实
【要语必背】
1.培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源等。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pH、特殊营养物质以及O2的需求。例如，在培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加维生素；在培养霉菌时，一般需要将培养基调至酸性；在培养细菌时，一般需要将培养基调至中性或弱碱性；在培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件。
2.培养基的种类：按照物理性质可分为液体培养基、固体培养基、半固体培养基。按照功能用途可分为选择培养基、鉴别培养基等。
3.获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。
4.培养基灭菌常采用湿热灭菌法，培养皿灭菌常采用干热灭菌法，接种环和涂布器灭菌常采用灼烧灭菌法。
5.菌落是指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。采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。
6.平板划线操作的第一步是灼烧接种环，目的是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，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，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到单菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时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。
【长句表达】
1.培养基中加入氮源的原因是培养基中的氮元素是___________________
___________________。
2.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。消毒是指_______________________________________________________
_____________。灭菌则是指______________________________________
_____________________。
3.牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是_______________________________________。
微生物合成蛋白质、
核酸等物质所必需的
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
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
在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少
4.平板冷凝后，将平板倒置的原因：_______________________________
_________________________________________________。
5.在第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，原因：_________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________。
既可以避免培养基中的水分过快地
挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染
　　　划线后，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菌落

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