【高中生物】微生物的培養(yǎng)技術(shù)與應(yīng)用課件+高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第1章發(fā)酵工程從社會中來向經(jīng)過殺菌處理的牛奶中添加某些對人體有益的細(xì)菌。在經(jīng)過發(fā)酵就可以制成酸奶，由于制作工藝并不復(fù)雜，一些人會在家里自制酸奶。自制酸奶雖然方便，但是食用自制酸奶導(dǎo)致腸胃不適的事例屢見不鮮，主要原因是在制作過程中有雜菌混入。那么，怎樣才能保證無處不在的雜菌不混入發(fā)酵物中呢？防止雜菌污染，獲得純凈的微生物培養(yǎng)物是研究和應(yīng)用微生物的前提，也是發(fā)酵工程的重要基礎(chǔ)。在實驗室培養(yǎng)微生物，一方面要為人們需要的微生物提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件；另一方面，要確保其他微生物無法混入，并將需要的微生物分離出來。培養(yǎng)基的配制無菌技術(shù)微生物的分離與純培養(yǎng)微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)新課講解●微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)1.培養(yǎng)基的概念：培養(yǎng)基是為人工培養(yǎng)微生物而制備的，適合微生物生長、繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。2.培養(yǎng)基作用：用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。一、培養(yǎng)基的配制3.培養(yǎng)基的類型：液體培養(yǎng)基：擴大培養(yǎng)、工業(yè)生產(chǎn)。固體培養(yǎng)基：純化（分離）、鑒定、活菌計數(shù)、保藏菌種等。(1)物理狀態(tài)分類：固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基有無凝固劑瓊脂配制培養(yǎng)基常用的凝固劑：瓊脂。微生物在瓊脂固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長，可以形成肉眼可見的菌落。新課講解合成培養(yǎng)基：合成培養(yǎng)基的各種成分完全是已知的各種化學(xué)物質(zhì)。這種培養(yǎng)基的化學(xué)成分清楚，組成成分精確，重復(fù)性強，但價格較貴，而且微生物在這類培養(yǎng)基中生長較慢。如高氏一號合成培養(yǎng)基、察氏(Czapek)培養(yǎng)基等。天然培養(yǎng)基：由天然物質(zhì)制成，如蒸熟的馬鈴薯和普通牛肉湯，前者用于培養(yǎng)霉菌，后者用于培養(yǎng)細(xì)菌。這類培養(yǎng)基的化學(xué)成分很不恒定，也難以確定，但配制方便，營養(yǎng)豐富，所以常被采用。半合成培養(yǎng)基：在天然有機物的基礎(chǔ)上適當(dāng)加入已知成分的無機鹽類，或在合成培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上添加某些天然成分，如培養(yǎng)霉菌用的馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基。這類培養(yǎng)基能更有效地滿足微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的需要。(2)按組成成分分類：加富培養(yǎng)基：是在培養(yǎng)基中加入血、血清、動植物組織提取液，用以培養(yǎng)要求比較苛刻的某些微生物。(3)按功能(用途)分類：選擇性培養(yǎng)基：是根據(jù)某一種或某一類微生物的特殊營養(yǎng)要求或?qū)σ恍┪锢?、化學(xué)抗性而設(shè)計的培養(yǎng)基。利用這種培養(yǎng)基可以將所需要的微生物從混雜的微生物中分離出來。鑒別培養(yǎng)基：是在培養(yǎng)基中加入某種試劑或化學(xué)藥品，使培養(yǎng)后會發(fā)生某種變化，從而區(qū)別不同類型的微生物。新課講解4.培養(yǎng)基的成分：(一)基本成分：水、碳源、氮源、無機鹽(1)碳源概念：凡能為微生物代謝提供碳元素的物質(zhì)來源：無機碳源：CO2、CO32-、HCO3-，為自養(yǎng)生物提供碳源。有機碳源：牛肉膏、蛋白胨等，為異養(yǎng)生物提供碳源。作用：①參與合成有機物；②異養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)(2)氮源概念：凡能為微生物代謝提供氮元素的物質(zhì)來源：無機氮源：NH4＋、NO3-(為硝化細(xì)菌提供氮源和能源)、N2(為固氮菌提供氮源)有機氮源：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、尿素、氨基酸等作用：主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸及含氮的代謝產(chǎn)物。注意：對異養(yǎng)微生物來說，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源。(3)水：是生命活動所必需的，生物體內(nèi)含量最多的化合物。(4)無機鹽：為微生物提供除碳、氮以外的元素。各種培養(yǎng)基的配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽等最基本的物質(zhì)。新課講解組分含量提供的主要營養(yǎng)牛肉膏5g碳源、磷酸鹽和維生素等蛋白胨10g氮源和維生素等NaCl5g無機鹽H2O定容至1000ml水(二)培養(yǎng)基還需滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及O2的需求。在培養(yǎng)乳酸桿菌時，需要在培養(yǎng)基中添加維生素。在培養(yǎng)霉菌時，需要將培養(yǎng)基調(diào)至酸性。在培養(yǎng)細(xì)菌時，需要將培養(yǎng)基調(diào)至中性或弱堿性。在培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供無氧的條件。表：1000mL牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成▼提醒：對異養(yǎng)微生物來說，含C、N的化合物既是碳源，也是氮源。即有些化合物作為營養(yǎng)要素成分時并非單一方面的作用。并非所有微生物都需添加特殊營養(yǎng)物質(zhì)。新課講解【拓展】培養(yǎng)基的配制原則：(1)目的要明確：配制時應(yīng)根據(jù)微生物的種類、培養(yǎng)目的等確定配制的培養(yǎng)基種類。①微生物的種類不同，配制的培養(yǎng)基應(yīng)有所不同。②培養(yǎng)的目的不同，培養(yǎng)基也應(yīng)有所不同。(2)營養(yǎng)要協(xié)調(diào)：注意各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例。①濃度要適當(dāng)。②比例要適中，特別是碳源與氮源的比例。(3)pH要適宜：培養(yǎng)不同微生物所需pH不同，細(xì)菌為6.5～7.5，放線菌為7.5～8.5,真菌為5.0～6.0。新課講解二、無菌技術(shù)獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染。無菌技術(shù)應(yīng)圍繞如何避免雜菌的污染展開，主要包括消毒和滅菌。無菌技術(shù)是在微生物研究、醫(yī)療操作、食品生產(chǎn)中采取的防止其他微生物污染的技術(shù)。(一)方法：1.消毒：(1)概念：使用較為溫和的物理、化學(xué)或生物等方法殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物。(2)常用的消毒方法：煮沸消毒、巴氏消毒、酒精消毒、氯氣消毒等。2.滅菌：(1)概念：是指使用較為強烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。(2)常用的滅菌方法：濕熱滅菌、干熱滅菌和灼燒滅菌等?！局R拓展】(3)生物消毒法的概念及應(yīng)用：生物消毒法是指利用生物或其代謝物除去環(huán)境中的部分微生物的方法。例如，有的微生物能夠寄生于多種細(xì)菌體內(nèi)，使細(xì)菌裂解，因此可以用它們來凈化污水、污泥。知識整合(二)無菌技術(shù)的主要范圍(內(nèi)容)：①對操作的空間、操作者的衣著和手進行清潔和消毒；②將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進行滅菌；▼注意：①為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實驗操作應(yīng)在酒精燈火焰附近進行。②實驗操作時應(yīng)避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。消毒和滅菌的比較項目條件結(jié)果常用方法應(yīng)用范圍消毒較為溫和的物理、化學(xué)或生物等方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物煮沸消毒法日常用品巴氏消毒法不耐高溫的液體化學(xué)藥劑消毒法用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源滅菌強烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物灼燒滅菌法常用于接種工具(接種環(huán)、涂布器、接種針)干熱滅菌法玻璃器皿、金屬用具濕熱滅菌法培養(yǎng)基及容器思考討論1.無菌技術(shù)除了用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么目的？2.請你判斷以下材料或用具是否需要消毒或滅菌。如果需要，請選擇合適的方法。(1)培養(yǎng)細(xì)菌用的培養(yǎng)基與培養(yǎng)皿(2)玻棒、試管、燒瓶和吸管(3)實驗操作者的雙手無菌技術(shù)還能有效避免操作者自身被微生物感染。(1)、(2)需要滅菌；(3)需要消毒。新課講解三、微生物的純培養(yǎng)(一)基本概念：1.培養(yǎng)物：在微生物學(xué)中，將接種于培養(yǎng)基內(nèi)，在合適條件下形成的含特定種類微生物的群體稱為培養(yǎng)物。2.純培養(yǎng)物：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物。3.純培養(yǎng)：獲得純培養(yǎng)物的過程就是純培養(yǎng)。(二)純培養(yǎng)的基本步驟：主要包括：配制培養(yǎng)、滅菌、倒平板、接種和分離、培養(yǎng)等。配制培養(yǎng)基滅菌倒平板接種和分離培養(yǎng)等探究實踐(三)探究實踐：酵母菌的純培養(yǎng)：1.實驗原理：(1)菌落：分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體，這就是菌落。(2)純培養(yǎng)(微生物的分離)：采用平板劃線法和稀釋涂布平板法能將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上，之后經(jīng)培養(yǎng)得到的單菌落一般是由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物。微生物群體分散或稀釋單個細(xì)胞單個菌落繁殖探究實踐3.方法步驟(1)制備培養(yǎng)基：1)配制培養(yǎng)基：計算→稱量→溶化→調(diào)pH：稱取去皮馬鈴薯200g，切成小塊，加水1000ml，加熱煮沸至馬鈴薯軟爛，用紗布過濾。向濾液中加入20g葡萄糖、15-20g瓊脂，用蒸餾水定容至1000ml。2)滅菌：將配制好的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，加棉塞，包上牛皮紙，并用皮筋勒緊，再放入高壓蒸汽滅菌鍋中，在壓力為100kPa、溫度為121℃的條件下，滅菌15-30min.將5-8套培養(yǎng)皿包成一包，用幾層牛皮紙包緊，放入干熱滅菌箱內(nèi)，在160-170℃滅菌2h。包器材探究實踐倒平板的具體操作：3)倒平板：待培養(yǎng)基冷卻至50左右時，在酒精燈火焰附近倒平板。滅菌后的培養(yǎng)基在無菌操作臺上倒入一個培養(yǎng)皿中，倒后立即置于水平位置上，輕輕晃動，使培養(yǎng)基鋪滿平皿底部，待凝，使之形成平面；培養(yǎng)基冷卻凝固后，將培養(yǎng)皿倒過來放置。倒平板注意事項：①溫度：50℃左右②操作：在酒精燈火焰附近③冷凝后平板倒置問題討論1.培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50℃左右時，才能用來倒平板。你用什么辦法來估計培養(yǎng)基的溫度？可以用手觸摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺溫度下降到剛剛不燙手即可。2.在倒平板的過程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？最好不要用這個平板培養(yǎng)微生物。

防止空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生。將所倒平板放入37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12h～24h，觀察是否有菌落存在以確定是否被污染或滅菌是否徹底。4.怎么確定所倒平板未被雜菌污染？3.平板冷凝后，為什么要將平板倒置？平板冷凝后，皿蓋上會凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。▼問題討論：探究實踐(2)接種和分離酵母菌：通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基表面。經(jīng)過數(shù)次劃線后培養(yǎng)可以分離得到單菌落。4)原理：單個細(xì)胞微生物群體單個菌落連續(xù)劃線分散或稀釋生長繁殖1)接種：指在無菌條件下將微生物或含菌材料轉(zhuǎn)移到合適其生長繁殖的培養(yǎng)基中的過程。2)不同接種工具的使用：

接種針——用于穿刺接種

接種環(huán)——用于斜面接種或平板劃線接種

玻璃涂布器——用于涂布平板接種

3)接種的方法：涂布平板法、穿刺接種法、斜面接種法、平板劃線法。連續(xù)劃線法分區(qū)劃線法▼平板劃線的兩種劃線方法：探究實踐接種(分離)的方法：涂布平板法、穿刺接種法、斜面接種法、平板劃線法▼平板劃線法①平板劃線法的含義：用帶有微生物的接種環(huán)在平板培養(yǎng)基表面通過

分區(qū)劃線

而達(dá)到純化分離微生物的方法。②注意事項：接種和劃線操作時需要在酒精燈火焰附近進行。③培養(yǎng)結(jié)果：可以得到由單個微生物增殖而形成的

菌落。常見的幾種劃法方法探究實踐▼平板劃線的實驗操作1.將接種環(huán)放在火焰上灼燒，直到接種環(huán)燒紅。2.在火焰旁冷卻接種環(huán)，并拔出裝有酵母菌的棉塞3..將試管口通過火焰4.將已冷卻的接種環(huán)伸入菌液中，蘸取一環(huán)菌液5.將試管通過火焰，并塞上棉塞6.左手將皿蓋打開一條縫隙，右手將沾有菌種的接種環(huán)迅速伸入平板內(nèi)，劃三至五條平行線，蓋上皿蓋。注意不要劃破培養(yǎng)基。7、灼燒接種環(huán)，待其冷卻后，從第一區(qū)域劃線的末端開始往第二區(qū)域內(nèi)劃線。重復(fù)以上操作，在三、四、五區(qū)域內(nèi)劃線。注意不要將最后一區(qū)的劃線與第一區(qū)相連。8.將平板倒置放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。劃3個平板（重復(fù)實驗）1個不劃線（空白對照）1）一旦劃破，會造成劃線不均勻，難以達(dá)到分離單菌落的目的；2）存留在劃破處的單個細(xì)胞無法形成規(guī)矩的菌落，菌落會沿著劃破處生長，會形成一個條狀的菌落。探究實踐第1區(qū)劃線接種環(huán)滅菌第2區(qū)劃線接種環(huán)滅菌第3區(qū)劃線接種環(huán)滅菌接種環(huán)滅菌分區(qū)劃線法12345①接種環(huán)只蘸一次菌液，但要在培養(yǎng)基不同位置連續(xù)劃線多次。

②劃線首尾不能相接。③每次劃線前接種環(huán)進行滅菌。④劃線后，培養(yǎng)皿倒置培養(yǎng)。平板劃線法注意事項：灼燒時期目的取菌種前每次劃線前接種結(jié)束后思考討論問題：為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時，仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者殺死上次劃線時殘留菌種，使下一次劃線的菌種直接來源上次劃線的末端，從而使每次劃線時菌種數(shù)目逐漸減少，直至得到單個細(xì)胞殺死接種環(huán)上原有微生物探究實踐(3)培養(yǎng)酵母菌完成平板劃線后，待菌液被培養(yǎng)基吸收，將接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入28℃左右的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24-28h。4.結(jié)果分析與評價(1)未接種的培養(yǎng)基表面是否有菌落生長，如果有，說明了什么？(2)在接種酵母菌的培養(yǎng)基上，你是否觀察到了菌落？這些菌落的顏色、形狀、大小是否一致，如果你觀察到了不同形態(tài)的菌落，你能分析可能是哪些原因引起的嗎？(3)你是如何記錄實驗結(jié)果的？請與其他同學(xué)交流、互評。提示：未接種的培養(yǎng)基表面若有菌落生長，則說明培養(yǎng)基被污染或滅菌不徹底；若無，則說明培養(yǎng)基未被污染且已徹底滅菌，培養(yǎng)基可以使用。提示：在接種酵母菌的培養(yǎng)基上可觀察到單菌落。如果培養(yǎng)基上生長的菌落的顏色、形狀、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特點，則說明純化酵母菌的操作成功；如果培養(yǎng)基上出現(xiàn)了其他形態(tài)的菌落，則說明在純化過程中，無菌操作還未達(dá)到要求，可能所用菌液不純，或者在實驗操作過程中被雜菌污染提示：可以在培養(yǎng)12h和24h后，觀察菌落的大小、形狀、顏色。培養(yǎng)24h后，菌落的大小、形狀是否發(fā)生變化，菌落顏色是否加深，光澤度是否增加，等等。判斷對錯（1）同一種物質(zhì)不可能既作碳源又作氮源。（）（2）凡是碳源都能提供能量。（）（3）除水以外的無機物僅提供無機鹽。（）（4）無機氮源有時也能提供能量。（）×××√1.判斷對錯：思考討論編號成分含量①粉狀硫10g②（NH4）2SO40.4g③K2HPO44.0g④MgSO49.25g⑤FeSO40.5g⑥CaCl20.5g⑦H2O100ml(1)上表培養(yǎng)基可培養(yǎng)的微生物類型______________________。(2)若不慎將過量NaCl加入培養(yǎng)基中。如不想浪費此培養(yǎng)基，可再加入________。自養(yǎng)型微生物含碳有機物2.下表是某微生物培養(yǎng)基成分，請據(jù)此回答：(3)若除去成分②，加入糖類(葡萄糖)，該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)

___________。固氮微生物課堂訓(xùn)練3.下表是某同學(xué)培養(yǎng)微生物時配制的培養(yǎng)基，關(guān)于此培養(yǎng)基的說法中，錯誤的是（）A.此培養(yǎng)基