高二 人教版 生物學(xué)選擇性必修3 第1章《微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用（第3課時(shí)）》課件

高二—人教版—生物學(xué)選擇性必修3—第1章

微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用（第3課時(shí)）如何從自然界多種微生物中分離出優(yōu)良的醋酸菌，進(jìn)而完成純培養(yǎng)呢?傳統(tǒng)工藝釀醋利用的是自然界中的野生菌種，涉及的微生物種類繁多，其中醋酸菌是決定食醋產(chǎn)量和質(zhì)量的主要菌種。為滿足食醋產(chǎn)量需求、縮短發(fā)酵周期，確保品質(zhì)穩(wěn)定，現(xiàn)代工業(yè)制醋一般采用人工選育的純培養(yǎng)的醋酸菌進(jìn)行醋酸發(fā)酵。（一）聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）是一種在體外擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)要求使用耐高溫的DNA聚合酶。（二）1973年，科學(xué)家從美國(guó)黃石國(guó)家公園的熱泉中篩選出水生棲熱菌，進(jìn)而提取出耐高溫的DNA聚合酶。這種酶目前已被廣泛用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）。美國(guó)黃石國(guó)家公園思考·討論：2.為什么水生棲熱菌能從熱泉中篩選出來(lái)呢？1.科學(xué)家為什么要到熱泉中篩選含耐高溫DNA聚合酶的水生棲熱菌？資料：科學(xué)實(shí)例——尋找耐高溫的DNA聚合酶3.以上例子給我們從眾多的微生物中篩選出單一菌種/在實(shí)驗(yàn)室分離純化特定種類微生物帶來(lái)什么啟示？（一）聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）是一種在體外擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)要求使用耐高溫的DNA聚合酶。（二）1973年，科學(xué)家從美國(guó)黃石國(guó)家公園的熱泉中篩選出水生棲熱菌，進(jìn)而提取出耐高溫的DNA聚合酶。這種酶目前已被廣泛用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）。思考·討論：資料：科學(xué)實(shí)例——尋找耐高溫的DNA聚合酶耐高溫的DNA聚合酶耐高溫的生物體高溫環(huán)境（如熱泉、火山口）尋找含耐高溫的DNA聚合酶細(xì)菌——水生棲熱菌尋找尋找篩選特定種類微生物的原則：

——生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀點(diǎn)根據(jù)特定種類微生物對(duì)_________的要求，到______________去尋找。生存環(huán)境相應(yīng)的環(huán)境中1.科學(xué)家為什么要到熱泉中篩選含耐高溫DNA聚合酶的水生棲熱菌？美國(guó)黃石國(guó)家公園如尋找：耐寒冷的微生物能分解石油的細(xì)菌耐高溫的微生物高溫環(huán)境（如熱泉、火山口等）低溫環(huán)境（如冰川、雪地等）被石油污染的環(huán)境……有利于特定種類微生物生長(zhǎng)的環(huán)境條件——營(yíng)養(yǎng)、溫度和pH等（一）聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）是一種在體外擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)要求使用耐高溫的DNA聚合酶。（二）1973年，科學(xué)家從美國(guó)黃石國(guó)家公園的熱泉中篩選出水生棲熱菌，進(jìn)而提取出耐高溫的DNA聚合酶。這種酶目前已被廣泛用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）。思考·討論：資料：科學(xué)實(shí)例——尋找耐高溫的DNA聚合酶2.為什么水生棲熱菌能從熱泉中篩選出來(lái)呢？——這是因?yàn)樗鷹珶峋茉?0～80℃的高溫條件下生存，而絕大多數(shù)微生物在此條件下不能生存。3.以上例子給我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室選擇培養(yǎng)特定種類微生物（從眾多的微生物中篩選出單一目的菌種）帶來(lái)什么啟示？——人為提供有利于特定種類微生物生長(zhǎng)的條件(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度和pH等)，同時(shí)抑制或阻止其他種類微生物的生長(zhǎng)。美國(guó)黃石國(guó)家公園一、選擇培養(yǎng)基在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長(zhǎng)，同時(shí)抑制或阻止其他種類微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。（一）概念：（二）原理：人為提供有利于目的菌生長(zhǎng)的條件（包括營(yíng)養(yǎng)、溫度和pH等），同時(shí)抑制或阻止其他微生物的生長(zhǎng)。（三）類型：1.利用改變培養(yǎng)條件進(jìn)行選擇培養(yǎng)。70～80℃的高溫分離耐高溫的水生棲熱菌使用將pH調(diào)至酸性的培養(yǎng)基分離耐酸菌2.利用添加某種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行選擇培養(yǎng)加入青霉素分離酵母菌、霉菌等真菌無(wú)氧環(huán)境分離厭氧菌3.利用營(yíng)養(yǎng)條件（營(yíng)養(yǎng)缺陷）進(jìn)行選擇培養(yǎng)不加碳源（含碳有機(jī)物）的培養(yǎng)基分離出自養(yǎng)型微生物不加氮源的培養(yǎng)基分離出固氮菌思考：如果讓你分離土壤中分解尿素的細(xì)菌，你應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)培養(yǎng)基呢？P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方的設(shè)計(jì)尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的氮肥。尿素施入土壤后，會(huì)被土壤中的某些細(xì)菌分解成NH3，NH3再被轉(zhuǎn)化為NO3-、NH4+等被植物吸收。而這些細(xì)菌之所以能分解尿素，是因?yàn)樗鼈兡芎铣呻迕?，脲酶催化尿素分解產(chǎn)生NH3，NH3可以作為細(xì)菌生長(zhǎng)的氮源。一、選擇培養(yǎng)基思考·討論：1.如果讓你配制一種培養(yǎng)基，將土壤稀釋液中能分解尿素的細(xì)菌分離出來(lái)，培養(yǎng)基的配方該如何設(shè)計(jì)？2.該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？尿素分子模型P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方的設(shè)計(jì)一、選擇培養(yǎng)基思考·討論：1.如果讓你配制一種培養(yǎng)基，將土壤稀釋液中能分解尿素的細(xì)菌分離出來(lái)，培養(yǎng)基的配方該如何設(shè)計(jì)？尿素分子模型——設(shè)計(jì)一種選擇培養(yǎng)基，用尿素作為唯一的氮源，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素、缺乏氮源而不能生長(zhǎng)發(fā)育繁殖，因此能將分解尿素的細(xì)菌分離出來(lái)。CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3脲酶尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的氮肥。尿素施入土壤后，會(huì)被土壤中的某些細(xì)菌分解成NH3，NH3再被轉(zhuǎn)化為NO3-、NH4+等被植物吸收。而這些細(xì)菌之所以能分解尿素，是因?yàn)樗鼈兡芎铣呻迕?，脲酶催化尿素分解產(chǎn)生NH3，NH3可以作為細(xì)菌生長(zhǎng)的氮源。P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方的設(shè)計(jì)一、選擇培養(yǎng)基思考·討論：2.該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？尿素分子模型——這種培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基相比，只是用尿素作為唯一的氮源，培養(yǎng)基的其他營(yíng)養(yǎng)成分基本相同。尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的氮肥。尿素施入土壤后，會(huì)被土壤中的某些細(xì)菌分解成NH3，NH3再被轉(zhuǎn)化為NO3-、NH4+等被植物吸收。而這些細(xì)菌之所以能分解尿素，是因?yàn)樗鼈兡芎铣呻迕?，脲酶催化尿素分解產(chǎn)生NH3，NH3可以作為細(xì)菌生長(zhǎng)的氮源。P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方的設(shè)計(jì)一、選擇培養(yǎng)基KH2PO41.4gNaH2PO42.1gMgSO4·7H2O0.2g葡萄糖10.0g尿素CO(NH2)21.0g瓊脂15.0g蒸餾水定容到1000ml2.從物理性質(zhì)來(lái)說(shuō)，該培養(yǎng)基屬于什么培養(yǎng)基？為什么？①固體培養(yǎng)基。1.該培養(yǎng)基配方能否篩選出產(chǎn)生脲酶分解尿素的細(xì)菌？如果能，又是怎樣篩選的？②該培養(yǎng)基以尿素作為唯一的氮源，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素作為氮源。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能生長(zhǎng)發(fā)育繁殖，因此能將分解尿素的細(xì)菌分離出來(lái)。①能。3.在該培養(yǎng)基的配方中，為微生物的生長(zhǎng)提供碳源和氮源的分別是什么物質(zhì)？碳源：葡萄糖氮源：尿素思考·討論：4.培養(yǎng)基中KH2PO4和NaH2PO4有什么作用？②因?yàn)樘砑恿四虅┉傊冶壤秊?.5%-2%。①提供無(wú)機(jī)鹽②作為緩沖物質(zhì)調(diào)節(jié)pH

一、選擇培養(yǎng)基在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長(zhǎng)，同時(shí)抑制或阻止其他種類微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。（一）概念：（二）原理：人為提供有利于目的菌生長(zhǎng)的條件（包括營(yíng)養(yǎng)、溫度和pH等），同時(shí)抑制或阻止其他微生物的生長(zhǎng)。（三）類型：1.利用改變培養(yǎng)條件進(jìn)行選擇培養(yǎng)70～80℃的高溫分離耐高溫的水生棲熱菌使用將pH調(diào)至酸性的培養(yǎng)基分離耐酸菌2.利用添加某種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行選擇培養(yǎng)加入青霉素分離酵母菌、霉菌等真菌無(wú)氧環(huán)境分離厭氧菌3.利用營(yíng)養(yǎng)條件（營(yíng)養(yǎng)缺陷）進(jìn)行選擇培養(yǎng)不加碳源（含碳有機(jī)物）的培養(yǎng)基分離出自養(yǎng)型微生物不加氮源的培養(yǎng)基分離出固氮菌4.利用微生物對(duì)某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的特殊需求，使該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)成為其唯一供給來(lái)源進(jìn)行選擇培養(yǎng)尿素作為唯一氮源的培養(yǎng)基分離能分解尿素的微生物以石油作為唯一碳源的培養(yǎng)基分離出能降解石油的微生物資料一：通過(guò)1g土壤中有幾億到幾百億個(gè)土壤微生物，其中，細(xì)菌的數(shù)量最多，能分解尿素的細(xì)菌只是其中的一部分。資料二：當(dāng)菌液稀釋倍數(shù)足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)單菌落來(lái)源于一個(gè)活菌（如圖2所示）。資料三：用平板劃線法接種培養(yǎng)的結(jié)果（如圖3所示）。1.能否直接制備土壤溶液，接種到選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)？為什么？如不能，需做怎樣的處理？2.能否利用平板劃線法對(duì)細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)？為什么？思考·討論：圖2圖3①不能。②因?yàn)橥寥乐屑?xì)菌的數(shù)量龐大，直接制備土壤溶液接種到選擇培養(yǎng)基上無(wú)法統(tǒng)計(jì)數(shù)量。③接種到選擇培養(yǎng)基前需要對(duì)土壤溶液進(jìn)行充分稀釋。①不能。②平板劃線法最開(kāi)始的劃線很可能菌落會(huì)長(zhǎng)成一片，導(dǎo)致無(wú)法計(jì)數(shù)，此外灼燒接種環(huán)的時(shí)候也會(huì)殺死一部分菌類。如果想知道1g土壤中有多少能分解尿素的細(xì)菌，我們應(yīng)該如何統(tǒng)計(jì)呢？二、微生物的選擇培養(yǎng)（一）定義：將菌液進(jìn)行一系列梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進(jìn)行培養(yǎng)?！♂屚坎计桨宸á夔P取土樣，將樣品裝入紙袋中。1.土壤取樣；（二）操作流程：1ⅹ1071ⅹ1051ⅹ1061ⅹ1021ⅹ1046支試管，分別加入9mL無(wú)菌水1ⅹ10190mL無(wú)菌水1mL10g稀釋10倍菌液③取0.1mL菌液，滴加到培養(yǎng)基表面。②將10g土樣加入盛有90mL無(wú)菌水的錐形瓶中，充分搖勻，制成菌液。2.樣品梯度稀釋；3.取樣涂布平板；④將涂布器浸在盛有酒精的燒杯中。⑤將涂布器放在火焰上灼燒，待酒精燃盡、涂布器冷卻后，再進(jìn)行涂布。微量移液器4.培養(yǎng)與觀察。二、微生物的選擇培養(yǎng)——稀釋涂布平板法⑥用涂布器將菌液均勻的涂布在培養(yǎng)基表面。涂布時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)培養(yǎng)皿，使涂布均勻。1mL1mL1mL取1mL上清液加入盛有9mL無(wú)菌水的試管中，依次等比稀釋。1ⅹ1021mL1mL二、微生物的選擇培養(yǎng)恒溫培養(yǎng)箱⑦待涂布的菌液被培養(yǎng)基吸收后，將平板倒置，放入30~37℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1~2d，在涂布有合適濃度菌液的平板上就可以觀察到分離的單菌落?！♂屚坎计桨宸ㄏ♂屚坎计桨宀僮骱蠓蛛x得到單菌落1.土壤取樣；（二）操作流程：2.樣品梯度稀釋；3.取樣涂布平板；4.培養(yǎng)與觀察。三、微生物的數(shù)量測(cè)定——間接/活菌計(jì)數(shù)法（一）稀釋涂布平板法1.原理：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌，即1個(gè)菌落→1個(gè)活菌，通過(guò)計(jì)數(shù)平板上的菌落數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。稀釋103倍稀釋104倍稀釋105倍空白對(duì)照三、微生物的數(shù)量測(cè)定——間接/活菌計(jì)數(shù)法（一）稀釋涂布平板法2.計(jì)數(shù)原則：（1）選擇菌落數(shù)為30-300的平板計(jì)數(shù)。（2）同一稀釋度下，應(yīng)至少對(duì)3個(gè)平板進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)，然后求出平均值。（平行重復(fù)原則）兩位同學(xué)用稀釋涂布平板法測(cè)定同一土壤樣品中的細(xì)菌數(shù)。從對(duì)應(yīng)稀釋倍數(shù)為106的培養(yǎng)基中，得到以下兩種統(tǒng)計(jì)結(jié)果：1.甲同學(xué)在該濃度下涂布了一個(gè)平板，統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)為230。2.乙同學(xué)在該濃度下涂布了A、B、C三個(gè)平板，統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)分別為21、212、256，該同學(xué)以這三個(gè)平板上菌落數(shù)的平均值163作為統(tǒng)計(jì)結(jié)果。你認(rèn)為這兩位同學(xué)的作法正確嗎？為什么？乙同學(xué)：雖然設(shè)置了重復(fù)組，但A組不在有效計(jì)數(shù)范圍內(nèi)且和其他組結(jié)果相差太遠(yuǎn)，說(shuō)明在操作中可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此，不能簡(jiǎn)單將3個(gè)平板的計(jì)數(shù)值用來(lái)計(jì)算平均值。甲同學(xué)：只涂布了一個(gè)平板，沒(méi)有設(shè)置重復(fù)組（至少涂布3個(gè)平板），結(jié)果不具有說(shuō)服力。（平板上的菌落數(shù)目與樣品的稀釋度直接相關(guān)）思考·討論：三、微生物的數(shù)量測(cè)定——間接/活菌計(jì)數(shù)法（一）稀釋涂布平板法3.結(jié)果計(jì)算：每克/每毫升樣品中的菌株數(shù)=（C/V)×MV：所涂稀釋液的體積（通常為0.1ml）；M：稀釋倍數(shù)。每千克/每升樣品中的菌株數(shù)=（C/V)×M×103C：某一稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)；

分析：甲同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)在稀釋倍數(shù)105涂布了3個(gè)平板，菌落數(shù)分別是80、90、100，涂布平板時(shí)均使用0.1ml菌液，試計(jì)算每克土壤中可以分離尿素的細(xì)菌數(shù)目？（80+90+100）/30.1×105=9×107個(gè)4.結(jié)果分析：（2）統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目少。（1）統(tǒng)計(jì)結(jié)果一般用菌落數(shù)而不是用活菌數(shù)來(lái)表示。原因是當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，平板上觀察到的只是一個(gè)菌落（1個(gè)菌落→2個(gè)或2個(gè)以上活菌）三、微生物的數(shù)量測(cè)定——間接/活菌計(jì)數(shù)法（一）稀釋涂布平板法注意事項(xiàng)：①為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在30—300的平板上進(jìn)行計(jì)數(shù)。②為增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)服力與準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要涂布至少三個(gè)平板作為重復(fù)組。③統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目少。④分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，要考慮重復(fù)組結(jié)果是否接近，如果相差太大，意味著操作有誤，需重新實(shí)驗(yàn)。三、微生物的數(shù)量測(cè)定（二）顯微鏡直接計(jì)數(shù)法——直接計(jì)數(shù)法1.原理：利用特定的細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板在顯微鏡下觀察、計(jì)數(shù)，然后再計(jì)算一定體積的樣品中微生物的數(shù)量。（統(tǒng)計(jì)的是微生物本身的個(gè)體數(shù)）三、微生物的數(shù)量測(cè)定（二）顯微鏡直接計(jì)數(shù)法——直接計(jì)數(shù)法2.計(jì)數(shù)工具：顯微鏡、血細(xì)胞/細(xì)菌計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)池0.1mm每個(gè)計(jì)數(shù)室面積1mm2，液體高度0.1mm，所含液體體積為0.1mm3，即1×10-4mL（0.1mm3=0.1×10-3cm3=10-4mL）。中方格血細(xì)胞計(jì)數(shù)板常用于_____________________

的計(jì)數(shù)酵母菌等相對(duì)較大的細(xì)胞細(xì)菌計(jì)數(shù)板可對(duì)_____________的計(jì)數(shù)細(xì)菌等較小的細(xì)胞計(jì)數(shù)室1mm大方格小方格血細(xì)胞計(jì)數(shù)板三、微生物的數(shù)量測(cè)定（二）顯微鏡直接計(jì)數(shù)法——直接計(jì)數(shù)法2.計(jì)數(shù)工具：顯微鏡、血細(xì)胞/細(xì)菌計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)室16個(gè)中方格25個(gè)中方格25個(gè)小方格16個(gè)小方格16×25一個(gè)計(jì)數(shù)室有400個(gè)小方格，每個(gè)小方格的面積為1/400mm2，總體積為0.1mm3

。25×16血細(xì)胞計(jì)數(shù)板三、微生物的數(shù)量測(cè)定（二）顯微鏡直接計(jì)數(shù)法——直接計(jì)數(shù)法3.結(jié)果計(jì)算（以血細(xì)胞計(jì)數(shù)板為例）：每個(gè)中方格平均菌株數(shù)×16/2510-4×稀釋倍數(shù)菌株個(gè)數(shù)/mL=（2）計(jì)數(shù)規(guī)則：（3）計(jì)算公式：（1）計(jì)數(shù)方法：五點(diǎn)/四點(diǎn)取樣法樣方內(nèi)＋樣方線上的上、左兩邊及左頂角4.結(jié)果分析（以血細(xì)胞計(jì)數(shù)板為例）：（取多個(gè)方格求平均值）統(tǒng)計(jì)的細(xì)菌數(shù)目往往比活菌的實(shí)際數(shù)目多原因是統(tǒng)計(jì)的結(jié)果是活菌數(shù)和死菌數(shù)的總和謝謝觀看！高二—人教版—生物學(xué)選擇必修3—第1章

微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用（第3課時(shí)答疑）疑問(wèn)解答1.平板劃線法和稀釋涂布平板法有什么不同？平板劃線法稀釋涂布平板法純化原理接種工具用途接種效果圖相同點(diǎn)將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀