3195581712微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用（導(dǎo)學(xué)案第1課時）-2021-2022學(xué)年高二生物下學(xué)期（人教版2019選擇性必修3）

第一章第2.1節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用新課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.闡明在發(fā)酵工程中滅菌是獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的前提2.闡明無菌技術(shù)是在操作過程中，保持無菌物品與無菌區(qū)域不被微生物污染的技術(shù)3.設(shè)計制備馬鈴薯固體培養(yǎng)基的實驗步驟，并嘗試運用平板劃線法進行純化酵母菌1.說明培養(yǎng)基的概念、種類及營養(yǎng)成分的種類和作用。（生命觀念）2.通過學(xué)習(xí)消毒和滅菌的方法，認識二者的異同，認同滅菌是獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的前提，保持無菌物品與無菌區(qū)域不被其他微生物污染。（科學(xué)思維）3.運用微生物純培養(yǎng)原理和無菌技術(shù)，通過平板劃線法接種并分離得到酵母菌單菌落，對實驗結(jié)果進行分析與評價。（科學(xué)探究、科學(xué)思維）課前案一、培養(yǎng)基的配制1．培養(yǎng)基人們按照微生物對_______的不同需求，配制出供其_________的營養(yǎng)基質(zhì)。2．培養(yǎng)基的種類①按物理狀態(tài)可分為液體培養(yǎng)基和。②按功能可分為選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。3．培養(yǎng)基的營養(yǎng)組成各種培養(yǎng)基一般都含有、、和無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)，此外還需要滿足微生物生長對、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及的需求。二、無菌技術(shù)1．獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵：防止__________。2．消毒和滅菌消毒滅菌概念使用較為的物理、化學(xué)或生物等方法殺死物體或內(nèi)部一部分微生物使用的理化方法殺死物體內(nèi)外的微生物，包括____常用方法___消毒法、巴氏消毒法、___消毒法、紫外線消毒法____滅菌、干熱滅菌、____滅菌適用對象操作空間、雙手等接種環(huán)、接種針、玻璃器皿、培養(yǎng)基等3.具體操作(1)對實驗操作的、操作者的衣著和手進行清潔和。(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。(3)實驗操作時應(yīng)避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與接觸。(4)為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實驗操作應(yīng)在并在附近進行。三、微生物的純培養(yǎng)1．純培養(yǎng)：在微生物學(xué)中，將接種于內(nèi)，在合適條件下形成的含群體稱為培養(yǎng)物。由所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物，獲得的過程就是純培養(yǎng)。2．微生物純培養(yǎng)的步驟：微生物的純培養(yǎng)包括配制培養(yǎng)基、、、分離和培養(yǎng)等步驟。3．酵母菌的純培養(yǎng)(1)菌落：分散的微生物在適宜的表面或內(nèi)部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的。(2)獲得單菌落的方法：法和法。(3)純培養(yǎng)過程：①制備培養(yǎng)基：→滅菌→。②接種和分離酵母菌Ⅰ.方法：通過接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。Ⅱ.操作步驟a.將放在灼燒，直到接種環(huán)的金屬絲燒紅。b.在冷卻接種環(huán)。同時拔出裝有酵母菌培養(yǎng)液的試管的棉塞。c.將試管口通過火焰。d.在火焰附近用接種環(huán)蘸取一環(huán)菌液。e.將試管口通過火焰，并塞上棉塞。f.在火焰附近將皿蓋打開一條縫隙，用接種環(huán)在培養(yǎng)基表面迅速劃平行線，蓋上皿蓋。g.灼燒接種環(huán)，待其冷卻后，從第一次劃線的開始第二次劃線。重復(fù)以上操作，作第三、四、五次劃線。注意不要將相連。③培養(yǎng)酵母菌完成平板劃線后，待菌液被培養(yǎng)基吸收，將接種后的平板和倒置，放入左右（培養(yǎng)溫度因酵母菌種類的不同而稍有差異）的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)h。易錯易混辨析(1)培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽，有時還需要加入一些特殊的物質(zhì)()(2)倒平板時，應(yīng)將打開的皿蓋放到一邊，以免培養(yǎng)基濺到皿蓋上()(3)消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害()(4)為了防止污染，接種環(huán)經(jīng)火焰滅菌后應(yīng)趁熱快速挑取菌落()(5)用稀釋涂布平板法純化大腸桿菌時，只要稀釋度足夠高，就能在培養(yǎng)基表面形成單個菌落()(6)無菌操作的對象只要是沒有生物活性的材料(如培養(yǎng)基、接種環(huán)等)都可采用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌()(7)平板劃線法中每一次劃線后要將接種環(huán)灼燒()課中案一培養(yǎng)基的配制【情境探究】下表是培養(yǎng)基的配方，請分析后回答：材料牛肉膏蛋白胨NaCI瓊脂水用量5g10g5g20g1000mL(1)根據(jù)培養(yǎng)基的物理性質(zhì)，判斷該培養(yǎng)基屬于哪種培養(yǎng)基，并說明原因。(2)該培養(yǎng)基中主要提供碳源和氮源的物質(zhì)分別是什么？屬于有機物還是無機物？(3)如何通過培養(yǎng)基的營養(yǎng)組成判斷微生物的同化類型？(4)為什么各種培養(yǎng)基的具體配方不同，但一般都有水、無機鹽、碳源和氮源？歸納總結(jié)1.培養(yǎng)基的類型分類標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基種類培養(yǎng)基特點作用物理性質(zhì)固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂微生物的分離與鑒定、活菌計數(shù)、保藏菌種半固體培養(yǎng)基觀察微生物的運動、分類鑒定液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產(chǎn)化學(xué)成分天然培養(yǎng)基含化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分明確分類、鑒定功能選擇培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì),以抑制不需要的微生物的生長,促進所需要的微生物的生長培養(yǎng)、分離出特定微生物鑒別培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品,用以鑒別不同種類的微生物鑒別不同種類微生物2．培養(yǎng)基的成分及功能營養(yǎng)物質(zhì)主要來源作用功能碳源無機碳源CO2、NaHCO3等含碳無機物；能為微生物代謝提供碳元素構(gòu)成生物體的細胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物；有些是異養(yǎng)生物的能源物質(zhì)有機碳源糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、有機酸等氮源無機氮源N2、NH3、銨鹽、硝酸鹽等；能為微生物的代謝提供氮元素將無機氮合成含氮的代謝產(chǎn)物；合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物有機氮源尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等水外界攝入是生命活動所必需的不僅是優(yōu)良的溶劑，而且可維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定無機鹽無機化合物為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素，包括大量元素細胞內(nèi)的組成成分，生理調(diào)節(jié)物質(zhì)，某些化能自養(yǎng)菌的能源，酶的激活劑提醒(1)是否含有凝固劑(如瓊脂)是區(qū)分固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基的唯一標(biāo)準(zhǔn)，含凝固劑的為固體培養(yǎng)基。(2)常見選擇培養(yǎng)基舉例①缺少氮源的培養(yǎng)基可以篩選能利用大氣中N2的微生物。②含青霉素的培養(yǎng)基可淘汰細菌，篩選出真菌。③無有機碳源的培養(yǎng)基可篩選出自養(yǎng)微生物。(3)自養(yǎng)型微生物與異養(yǎng)型微生物的區(qū)別①自養(yǎng)型微生物與異養(yǎng)型微生物的劃分主要依據(jù)是能否以CO2作為碳源。需根據(jù)微生物的代謝特點去選擇相應(yīng)的培養(yǎng)基。如自養(yǎng)型微生物可以利用空氣中的CO2，缺碳培養(yǎng)基可以培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物。②自養(yǎng)型微生物所需的碳源、氮源來自含碳、含氮的無機物，而異養(yǎng)型微生物需要的碳源、氮源來自含碳、含氮的有機物，因此可根據(jù)培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)判斷微生物的代謝類型。含氮無機物不但能給自養(yǎng)型微生物提供氮源，也能作為能源物質(zhì)提供能量，如NH3既為硝化細菌提供氮源，也作為能源物質(zhì)。3.幾種微生物的營養(yǎng)和能量來源微生物碳源氮源能源藍細菌CO2NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)等光能硝化細菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖類等有機物N2有機物酵母菌糖類、蛋白質(zhì)等有機物蛋白質(zhì)等有機物【典例1】.關(guān)于培養(yǎng)基的配制，說法不正確的是（）A.配制培養(yǎng)基時要注意各種營養(yǎng)物質(zhì)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.不同微生物培養(yǎng)基的pH相同，都在7.0左右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【典例2】.下列對于培養(yǎng)基配制原則的敘述，正確的是（）A.任何培養(yǎng)基都必須有水、碳源、氮源、無機鹽及某些特殊營養(yǎng)B.碳源和氮源必須具有一定的比例，且碳源比氮源多C.微生物的生長除受營養(yǎng)因素影響外，還受pH、氧、滲透壓的影響D.營養(yǎng)物質(zhì)的濃度越高越好【典例3】.細菌需要從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)并通過代謝來維持正常的生長和繁殖。下列與此有關(guān)的說法正確的是（）A.乳酸菌與硝化細菌所利用的碳源物質(zhì)是相同的B.無機氮源不可能作為細菌的能源物質(zhì)C.瓊脂是細菌生長和繁殖中不可缺少的種物質(zhì)D.如果培養(yǎng)基中不含氮源，則該培養(yǎng)基上也可能會有微生物生長二常用滅菌和消毒方法的比較滅菌和消毒的種類主要方法應(yīng)用范圍滅菌濕熱滅菌(高壓蒸汽滅菌法）100kPa、121℃維持15～30min培養(yǎng)基及多種器材、物品干熱滅菌干熱滅菌箱160～170℃加熱2～3h玻璃器皿(如吸管、培養(yǎng)皿等)、金屬用具等凡不適宜用其他方法滅菌而又能耐高溫的物品灼燒滅菌酒精燈火焰灼燒微生物接種工具，如接種環(huán)、接種針或其他金屬用具等，接種過程中的試管口或瓶口等消毒煮沸消毒法100℃煮沸5～6min家庭餐具等生活用品巴氏消毒法62～65℃煮30min或80～90℃煮30s～1min牛奶、啤酒、果酒和醬油等不宜進行高溫滅菌的液體紫外線消毒30W紫外燈照射30min接種室空氣化學(xué)藥物消毒用體積分數(shù)為70%～75%的乙醇、碘酒涂抹等皮膚、傷口、動植物組織表面和空氣、手術(shù)器械、塑料或玻璃器皿等合作探究：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？對培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、實驗者的雙手、空氣和牛奶常采用的滅菌或消毒方法分別是什么？【典例4】培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、實驗操作者的雙手、空氣、牛奶，上述內(nèi)容所采用的滅菌或消毒方法依次是（）①化學(xué)消毒②灼燒滅菌③干熱滅菌④紫外線消毒⑤高壓蒸汽滅菌⑥巴氏消毒法A.⑤③②①④⑥B.①②③④⑤⑥C.⑥②③④①⑤D.③④②①⑥⑤t【典例5】.下列常用的無菌操作中錯誤的是（）A.紫外線照射30min是有效的滅菌方法B.滅菌所使用的物理、化學(xué)方法比較強烈C.消毒所使用的物理、化學(xué)方法比較溫和D.濕熱滅菌、干熱滅菌和灼燒滅菌有不同的適用條件三微生物的純培養(yǎng)1．平板劃線法平板劃線操作及培養(yǎng)結(jié)果：接種環(huán)在固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線，將聚集的菌種逐步分散到培養(yǎng)基的表面。平板劃線示意圖(A)及培養(yǎng)后菌落分布示意圖(B)如下圖所示。2．平板劃線法的注意事項①接種環(huán)的灼燒：a．第一次劃線前：殺死接種環(huán)上的微生物，避免污染培養(yǎng)物。b．每次劃線前：殺死殘留菌種，保證每次劃線菌種來自上次劃線末端。c．劃線結(jié)束后：殺死殘留菌種，避免污染環(huán)境和感染操作者。②灼燒接種之后，要冷卻后再進行操作，以免溫度太高殺死菌種。③劃線時最后一區(qū)域不要與第一區(qū)域相連。④劃線用力要大小適當(dāng)，防止用力過大劃破培養(yǎng)基。合作探究：(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？(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？(3)倒平板時，培養(yǎng)基冷凝后，為什么要將平板倒置？（4）接種操作時每次劃線接種前與接種后都要灼燒接種環(huán)或接種針，其目的分別是什么？（5）接種結(jié)束后，為什么要將一個未接種的培養(yǎng)基和一個接種的培養(yǎng)基放在一起培養(yǎng)，未接種的培養(yǎng)基表面是否有菌落生長很關(guān)鍵。如果有菌落生長，說明了什么？【典例6】.(2020·江蘇卷，19)為純化菌種，在鑒別培養(yǎng)基上劃線接種纖維素降解細菌，培養(yǎng)結(jié)果如圖所示。下列敘述正確的是()A.倒平板后需間歇晃動，以保證表面平整B.圖中Ⅰ、Ⅱ區(qū)的細菌數(shù)量均太多，應(yīng)從Ⅲ區(qū)挑取單菌落C.該實驗結(jié)果因單菌落太多，不能達到菌種純化的目的D.菌落周圍的纖維素被降解后，可被剛果紅染成紅色第2.1節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用課前案一、1.營養(yǎng)物質(zhì)生長繁殖2．①固體培養(yǎng)基3.水碳源氮源pHO2二、1.雜菌污染2.消毒：溫和表面煮沸化學(xué)藥物滅菌：強烈的所有芽孢和孢子濕熱灼燒3.（1）空間消毒（2）滅菌（3）周圍的物品（4）超凈工作臺酒精燈火焰三、1.培養(yǎng)基特定種類微生物單一個體繁殖純培養(yǎng)物2.滅菌接種3.（1）固體培養(yǎng)基子細胞群體（2）平板劃線稀釋涂布平板(3)①配制培養(yǎng)基倒平板②Ⅰ.連續(xù)劃線Ⅱa.接種環(huán)火焰上b.火焰旁f.三至五條g.末端最后一次的劃線與第一次的劃線③一個未接種的平板28℃2448易錯易混辨析：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)√課中案一、情境探究(1)該培養(yǎng)基屬于固體培養(yǎng)基，培養(yǎng)基的配方中含有凝固劑瓊脂。(2)牛肉膏主要提供碳源，蛋白胨主要提供氮源。二者均屬于有機物。(3)自養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基主要以無機營養(yǎng)為主；異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基主要以有機營養(yǎng)為主。(4)微生物的化學(xué)組成大體相同，主要由C、H、O、N、P、S等大量元素和Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo等微量元素組成，這些元素最終來自外界環(huán)境中的各種有機物和無機物。（1）能夠利用無機碳源的是自養(yǎng)型生物；直接利用有機碳源的微生物的同化作用類型是異養(yǎng)型生物（2）碳源、氮源（3）前提是防止雜菌污染，獲得純凈培養(yǎng)物。在實驗室中培養(yǎng)微生物應(yīng)注意不要被雜菌污染了?！镜淅?】C解析配制培養(yǎng)基時，營養(yǎng)物質(zhì)的濃度及配比應(yīng)恰當(dāng)，A正確；培養(yǎng)基通過調(diào)整各種營養(yǎng)物質(zhì)的組成等可實現(xiàn)分離、鑒定微生物等不同目的，B正確；不同微生物生長所需要的最適pH不同，如細菌為7.0~8.0,酵母菌為3.8~6.0,C錯誤；雖然各種培養(yǎng)基的配方不同，但一般都含有碳源、氮源、水和無機鹽等營養(yǎng)物質(zhì)，D正確?！镜淅?】C解析不是全部培養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基中都必須含有碳源、氮源，自養(yǎng)微生物不需要單獨添加碳源，固氮微生物不需要單獨添加氮源，A、B錯誤；在提供主要營養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)基還需要滿足微生物的生長對pH、氧、特殊營養(yǎng)物質(zhì)和滲透壓的需求，C正確；營養(yǎng)物質(zhì)的濃度過高，會導(dǎo)致微生物因失水過多而死亡，因此營養(yǎng)物質(zhì)的濃度不是越高越好，D錯誤?！镜淅?】D解析乳酸菌是異養(yǎng)型微生物，需要有機碳源，而硝化細菌是自養(yǎng)型微生物，需要的碳源是二氧化碳，A錯誤；有些無機氮源也可以提供能量，如硝化細菌可以利用氧化氨釋放的能量合成有機物，B錯誤；培養(yǎng)基中的瓊脂是凝固劑，一般不會被微生物利用，C錯誤；固氮微生物可以利用大氣中的氮氣作為氮源，所以在不含氮源的培養(yǎng)基上也可能會有微生物生長，D正確。二、（1）能有效避免操作者自身被微生物感染。（2）高壓蒸汽滅菌；干熱滅菌；灼燒滅菌；化學(xué)藥劑消毒；紫外線消毒；巴氏消毒法【典例4】A解析培養(yǎng)基可用高壓蒸汽滅菌法進行滅菌；培養(yǎng)皿能耐