1.1發(fā)酵工程的培養(yǎng)基課件【知識精講精研】高二下學期生物蘇教版選擇性必修3

約9000年前，我們的祖先就會利用微生物將谷物、水果等發(fā)酵成含酒精的飲料。漢代磚刻上的釀酒圖展示我國古代釀酒作坊的繪畫作品1857年，法國微生物學家巴斯德通過實驗證明，酒精發(fā)酵是由活的酵母菌引起的。此后，人們才開始了解發(fā)酵的本質(zhì)。發(fā)酵：是指人們利用微生物，在適宜的條件下，將原料通過微生物的代謝轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)物的過程。一切肉眼看不見或看不清，需要借助光學顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的一切微小生物的總稱。具有個體微小、生長繁殖速度快等特點。注：有些微生物是肉眼可以看見的，像屬于真菌的蘑菇、靈芝、香菇等。微生物有細胞結(jié)構(gòu)無細胞結(jié)構(gòu)：真核生物原核生物：病毒、類病毒等；細菌、藍細菌、放線菌、支原體、衣原體；原生生物：草履蟲、變

形蟲等；真菌：酵母菌、霉菌、

大型真菌等；微生物：HIV酵母菌放線菌螺旋菌靈芝杏鮑菇猴頭菇竹蓀微生物代謝是指微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)維持生命和增殖并降解基質(zhì)的一系列化學反應過程。微生物的代謝類型：在實驗室和工業(yè)生產(chǎn)中，我們?nèi)绾闻囵B(yǎng)所需要的微生物呢？第一章發(fā)酵工程第一節(jié)

發(fā)酵工程的培養(yǎng)基一、培養(yǎng)基1、培養(yǎng)基概念：主要是指為人工培養(yǎng)微生物等而制備的，適合微生物等生長、繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。它是進行科學研究，發(fā)酵生產(chǎn)微生物制品等的基礎。菌落1、定義：單個或少數(shù)細菌在固體培養(yǎng)基上大量繁殖時，會形成一個肉眼可見的、具有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細胞群體，叫做菌落；2、特征：大小、形狀、光澤度、顏色、硬度、透明度等；3、功能：每種細菌在一定條件下所形成的菌落，可以作為菌種鑒定的重要依據(jù)；附：菌落相關知識：2、培養(yǎng)基的基本成分：碳源、氮源、水、無機鹽（1）碳源：CO2、碳酸鹽等；葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等；無機碳源：有機碳源：①分類：②作用：構(gòu)成微生物體的重要成分和一些代謝產(chǎn)物；微生物生命活動的能量來源；（2）氮源：①分類：②作用：氮氣、硝酸鹽、銨鹽等；牛肉膏、蛋白胨、酵母粉等；無機氮源：有機氮源：主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸及含氮代謝產(chǎn)物等；（3）水：在生物體內(nèi)含量很高的無機物，不僅是優(yōu)良的溶劑而且可維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；（4）無機鹽：來自無機化合物，如NaCl、磷酸鹽等，作用：細胞內(nèi)的組成成分，維持滲透壓，某些化能自養(yǎng)菌的能源，酶的激活劑等；3、培養(yǎng)基的類型（1）按培養(yǎng)基成分分：天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基；①天然培養(yǎng)基：由動植物組織或微生物細胞以及它們的提取物或粗消化物配制而成；如：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；a、天然培養(yǎng)基優(yōu)點：取材便利、營養(yǎng)豐富、配制簡單；b、天然培養(yǎng)基缺點：營養(yǎng)成分難以控制、實驗結(jié)果的重復性較差；c、天然培養(yǎng)基應用：適用于工業(yè)化生產(chǎn)；②合成培養(yǎng)基：由準確稱量的高純度化學試劑加蒸餾水配制而成。如：培養(yǎng)細菌的葡萄糖銨鹽培養(yǎng)基、培養(yǎng)放線菌的淀粉硝酸鹽培養(yǎng)基（高氏1號培養(yǎng)基）、培養(yǎng)真菌的蔗糖硝酸鹽培養(yǎng)基等；a、合成培養(yǎng)基優(yōu)點：化學成分及含量明確、實驗的可重復性好；b、合成培養(yǎng)基缺點：配制過程繁瑣、成本較高；c、合成培養(yǎng)基應用：多用于研究和育種；材料牛肉膏蛋白胨NaCl瓊脂水用量5g10g5g20g1000mL牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基成分列表：材料可溶性淀粉KNO3K2HPO4MgSO4·7H2ONaClFeSO4·7H2O瓊脂水用量20g1g0.5g0.5g0.5g0.01g20g1000mL高氏1號培養(yǎng)基成分列表：附：兩種培養(yǎng)基配制表：（2）按物理性質(zhì)分：固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基不加凝固劑的液態(tài)培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基中加入少量的凝固劑（如0.2%～0.5%的瓊脂）液體培養(yǎng)基中加入凝固劑（如1.5%～2.0%左右的瓊脂）①來源：

②主要成分：

③狀態(tài)：

④性質(zhì)：

⑤用途：附：瓊脂相關知識從某些藻類細胞中提取的物質(zhì)；主要包括瓊脂糖，小分子果膠；半透明、無定形的粉末、薄片或顆粒；熔點為96度、凝固點為40度；最常用的微生物培養(yǎng)基的凝固劑；也可作食品增稠劑等。注：絕大多數(shù)生物包括微生物都不能利用瓊脂；①固體培養(yǎng)基斜面培養(yǎng)基、平板培養(yǎng)基；a、種類：常用于微生物的分離、鑒定、接種、保存、計數(shù)及菌落特征的觀察等；b、用途：②半固體培養(yǎng)基：常用于觀察微生物的運動、厭氧菌的分離和菌種鑒定等。③液體培養(yǎng)基（培養(yǎng)液）可以進行通氣培養(yǎng)、振蕩培養(yǎng)，擴大微生物種群數(shù)量，常用于工業(yè)生產(chǎn)；搖床（3）按用途分：基礎培養(yǎng)基、特殊培養(yǎng)基；①基礎培養(yǎng)基：不管哪種培養(yǎng)基，一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽等最基本的物質(zhì)，提供這些基本需求的培養(yǎng)基就是基礎培養(yǎng)基；另外還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣、二氧化碳、滲透壓等的要求。②特殊培養(yǎng)基A、選擇培養(yǎng)基利用這種培養(yǎng)基可將所需要的微生物從混雜的微生物中分離出來。根據(jù)某一種或某一類環(huán)境微生物的特殊營養(yǎng)要求或?qū)σ恍┪锢?、化學抗性而設計的培養(yǎng)基；a、概念：b、用途：一類是依據(jù)某些微生物的特殊營養(yǎng)需求設計出來的；如：利用以纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基，可以分離出能分解纖維素的微生物；利用缺乏氮源的培養(yǎng)基分離出固氮微生物；以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基，分離尿素分解菌；c、選擇培養(yǎng)基的類型另一類是在培養(yǎng)基中加入某種化學物質(zhì)，這些化學物質(zhì)沒有營養(yǎng)作用，但可以抑制或殺死其他微生物。如：加入10%的酚溶液：抑制細菌和霉菌的生長，分離放線菌；加入亞硫酸鉍：分離出傷寒沙門氏菌；加入青霉素、四環(huán)素的培養(yǎng)基:分離酵母菌、霉菌等真菌；加入高濃度食鹽的培養(yǎng)基:分離金黃色葡萄球菌；B、鑒別培養(yǎng)基用于快速分類鑒定不同類型微生物的特殊培養(yǎng)基，也可用于分離和篩選產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物的微生物菌種a、概念：在培養(yǎng)基中加入某種試劑或化學藥品，使培養(yǎng)后會發(fā)生某種變化（如顯色反應），從而區(qū)別不同類型的微生物的培養(yǎng)基。b、用途：可溶性淀粉培養(yǎng)基：一些微生物可以產(chǎn)生胞外淀粉酶，將樣品微生物培養(yǎng)在添加可溶性淀粉的培養(yǎng)基中，如果其菌落周圍形成淀粉水解圈，可用來鑒定產(chǎn)淀粉酶的菌株。c、幾種常見的鑒別培養(yǎng)基溴甲基紫培養(yǎng)基：一些微生物可以產(chǎn)生乳酸、醋酸或丙酸等代謝產(chǎn)物，與溴甲基紫發(fā)生顏色反應由紫色轉(zhuǎn)為黃色。常用溴甲基紫培養(yǎng)基鑒別產(chǎn)酸微生物。尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基加入酚紅指示劑，培養(yǎng)某種細菌后，細菌合成的脲酶可以將尿素分解成氨，氨會使培養(yǎng)基的堿性增強，使PH升高，從而使酚紅指示劑變紅。以鑒定這種細菌能否分解尿素。剛果紅是一種染料，能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復合物。當纖維素被纖維素分解菌分解后，剛果紅-纖維素的復合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。剛果紅纖維素培養(yǎng)基概念：在培養(yǎng)基中加入有利于某些微生物生長和繁殖所需的特殊物質(zhì)（如血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液），使這類微生物的增殖速度比其他微生物快，從而使這類微生物能夠在混有多種微生物的情況下占優(yōu)勢地位的培養(yǎng)基。例如：培養(yǎng)百日咳博德氏菌需要含有血液成分的加富培養(yǎng)基；用途：用于培養(yǎng)對營養(yǎng)比較苛刻的異養(yǎng)微生物，分離微生物；C、加富培養(yǎng)基百日咳博德氏菌注：從某種意義上來說，加富培養(yǎng)基類似于選擇培養(yǎng)基：加富培養(yǎng)基是增加所需分離的微生物的數(shù)量，使其形成生長優(yōu)勢，以分離出該種微生物；選擇培養(yǎng)基是抑制不需要的微生物生長和繁殖，而使所需要的微生物增殖，再分離出所需微生物。附：培養(yǎng)基的配制原則①目的要明確：不同微生物需求不同，根據(jù)微生物的種類、培養(yǎng)目的進行配制。②營養(yǎng)要協(xié)調(diào)：營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例要適宜。③pH要適宜：不同微生物適宜生長的pH范圍不同，可在培養(yǎng)基中添加緩沖劑維持pH穩(wěn)定。二、配制馬鈴薯葡糖糖瓊脂培養(yǎng)基酵母菌生長繁殖需要的營養(yǎng)物質(zhì)有水、碳源、氮源和無機鹽等。馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基具有酵母菌生長所需的碳元素、氮元素和其他營養(yǎng)物質(zhì)。學會配制培養(yǎng)基，如培養(yǎng)酵母菌的培養(yǎng)基。燒杯、玻璃棒、試管、培養(yǎng)皿、鐵架臺、高壓蒸汽滅菌鍋、酒精燈、PH試紙、蒸餾水、馬鈴薯塊莖、葡萄糖、瓊脂等；1、實驗目的：2、實驗原理：3、實驗器材和試劑：（1）配制培養(yǎng)基稱取去皮馬鈴薯200g，切成小塊，加水1000ml，加熱煮沸至馬鈴薯軟爛，用4層紗布過濾，取濾液。向濾液中加入20g葡萄糖、15-20g瓊脂，熱溶化后用蒸餾水定容至1000ml.4、實驗步驟計算→稱量→溶化(若使用牛肉膏則連同稱量紙一同放入不斷攪拌)（2）調(diào)節(jié)pH：將培養(yǎng)基pH調(diào)至5.5；（3）分裝：待培養(yǎng)基冷卻到50℃左右時，將培養(yǎng)基分裝到潔凈的試管。分裝時注意不要污染試管口，隨后立即用棉花塞或試管蓋蓋緊試管口。若制作斜面培養(yǎng)基，倒入試管中的培養(yǎng)基高度約為試管高度的1/5。滅菌后，使管內(nèi)培養(yǎng)基自然傾斜，凝固后即成斜面培養(yǎng)基。（4）包扎：在試管壁或培養(yǎng)皿底部上注明培養(yǎng)基的名稱、組別、配制日期等信息。以3～5支培養(yǎng)基斜面試管或3～5個培養(yǎng)基平板為一個單位，用牛皮紙包扎起來。（5）滅菌：采用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌，壓力設定為100kPa，溫度為121℃，滅菌20min；高壓蒸汽滅菌鍋（6）倒平板或擱置斜面（斜面的長度不超過試管的1/2)待培養(yǎng)基冷卻到50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板或擱置斜面。（7）無菌檢查：將滅菌的培養(yǎng)基放入37℃的溫室中培養(yǎng)24—48小時，以檢查滅菌是否徹底。視頻1：馬鈴薯葡糖糖瓊脂培養(yǎng)基制作視頻2：牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的制作(1)天然培養(yǎng)基取材便利，配制成本低，適于實驗室研究和育種

(

)(2)按照培養(yǎng)基的成分，可將培養(yǎng)基分為基礎培養(yǎng)基和特殊培養(yǎng)基

(

)(3)有些培養(yǎng)基可以不添加氮源(

)(4)選擇培養(yǎng)基可以分離微生物，鑒別培養(yǎng)基則不能(

)(5)配制培養(yǎng)基后要先調(diào)節(jié)pH，然后再進行分裝、滅菌(

)(6)配制培養(yǎng)基時應根據(jù)微生物的種類調(diào)整培養(yǎng)基的pH

(

)

(7)產(chǎn)纖維素酶菌分離所用篩選培養(yǎng)基中應含有大量的葡萄糖或蔗糖提供生長營養(yǎng)

(

)習題鞏固：××√√×√×(9)漆酶屬于木質(zhì)降解酶類，在環(huán)境修復、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領域有著廣泛應用。篩選培養(yǎng)基中需要加入漆酶的底物，通過菌落特征挑出產(chǎn)漆酶的菌落(

)(10)某研究小組從有機廢水中分離微生物用于廢水處理，培養(yǎng)基分裝到培養(yǎng)皿后進行滅菌(

)（11）培養(yǎng)基中加入瓊脂的目的是提供碳源(

)(12)所有微生物在培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中都需加入氮源(

)(13)培養(yǎng)不同微生物的培養(yǎng)基成分完全一樣(

)(14)以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基是選擇培養(yǎng)基(

)(15)淀粉是一種能被所有微生物利用的碳源(

)(16)在選擇培養(yǎng)基中滴加一定濃度的酚溶液可以抑制細菌的生長(

)×××√×√×√2.關于微生物的營養(yǎng)，下列說法正確的是A.同一種物質(zhì)不可能既作碳源又作氮源B.凡是碳源都能提供能量C.除水以外的無機物僅提供無機鹽D.無機氮源也可能提供能量3.下列關于配制馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基的敘述，錯誤的是A.分裝時注意不要污染試管口B.配制培養(yǎng)基時，待其中瓊脂溶化后需補足水至1000mLC.制作斜面培養(yǎng)基時，倒入試管中的培養(yǎng)基高度約為試管高度的1/2D.應采用高壓蒸汽滅菌鍋對培養(yǎng)基進行滅菌DC4．下列有關培養(yǎng)基的敘述，錯誤的是A．純化微生物和植物組織培養(yǎng)時常用的是固體培養(yǎng)基B．在固體培養(yǎng)基中加入無菌水稀釋，可直接用于擴大化培養(yǎng)細菌C．根據(jù)培養(yǎng)基上菌落的特征可初步判斷和鑒別細菌的類型D．用高壓蒸汽滅菌法對培養(yǎng)基滅菌時，初期需排氣1～2次，否則壓力達到溫度達不到B5．下列關于培養(yǎng)基的配制說法錯誤的是A．配制培養(yǎng)基時要注意各種養(yǎng)分的濃度和比例B．合適的培養(yǎng)基可實現(xiàn)分離、鑒定微生物等不同目的C．在培養(yǎng)尿素分解菌的培養(yǎng)基中，尿素既是氮源也是唯一碳源D．不同培養(yǎng)基的配方不同，但一般含有碳源、氮源、水和無機鹽C6．據(jù)報道，在某