1.2.1微生物的基本培养技术课件2021-2022学年高二下学期生物人教版选择性必修3(共35张PPT)

(共35张PPT)
第1章 发酵工程
1.2 微生物的基本培养技术
经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，在经过发酵就可以制成酸奶，由于制作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶，自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事件屡见不鲜，主要原因是制作过程中有杂菌混入。
从社会中来
解析：应该先对制作用具和原料进行灭菌处理，再接种纯的菌种，并控制发酵条件，避免杂菌进入
微生物
1.种类
微生物
2.培养条件：
培养基
无菌技术
提供合适的营养和环境条件
确保其它微生物无法混入
一、培养基的配制
【自主探究】请结合教材P9-10面，思考这些问题的答案。
1.培养基的用途有哪些？
2.培养基的必备营养成分有哪些？
3.配制培养基时，如何满足不同微生物的特殊需求？举例说明。
4.培养基的种类有哪些？
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。
3、培养基类型：
固体
培养基
液体
培养基
有无琼脂
分离、
计数、
鉴定等
扩大培养、
工业生产
2、培养基作用：
用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
长有酵母菌菌落
盛有液体培养基
（ ①提供微生物繁殖所需各种营养， ②异养微生物的能源）
一.培养基的配制（阅读P9回答）
划分标准 培养基种类 特点 用途
物理性质
化学成分
用途
（补充资料1) 培养基的类型及用途
不加凝固剂
加凝固剂，如琼脂
工业生产
观察微生物的运动、
分类鉴定
微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种
含化学成分不明确的天然物质
工业生产
培养基成分明确
分类、鉴定
在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长
培养、分离出特定微生物
在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物
鉴别不同种类微生物
选择培养基
液体培养基
半固体培养基
固体培养基
天然培养基
合成培养基
鉴别培养基
一.培养基的配制
培养基中加氨苄青霉素
具有抗氨苄青霉素能力的菌落
没有氨苄青霉素抗性的细菌
选择培养基
培养基+氨苄青霉素
培养基
没有抗氨苄青霉素能力的菌落被淘汰
怎样选择出抗氨苄青霉素能力的细菌
一.培养基的配制
4、营养成分:
（1）基本成分：
碳源、氮源、水、无机盐
①碳源：
无机碳源：
CO2、CO32-、HCO3-
有机碳源：
葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等
自养微生物
异养微生物
②氮源：
无机氮源：
NH4＋、NO3-、NH3等
有机氮源：
牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等
注：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源
③无机盐：
Ca、K 、Mg为大量元素
Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素
凡是能够为微生物提供C、N等元素的营养物质。
一.培养基的配制
表1-1 1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养组成 组分 含量 提供的主要营养
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
（牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有）
（2）还需满足微生物对 pH、特殊营养物质、氧气的需求
维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等
一.培养基的配制
举例说明：
培养乳酸菌需要添加维生素
培养霉菌时需将PH调至酸性，培养细菌时将PH调至中性或微碱性
培养厌氧微生物时需要提供无氧条件
一.培养基的配制
1. 为什么培养基需要氮源
【答案】培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。
2. 无菌技术除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？
【答案】无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。
思考讨论
例1 下列关于培养基的叙述,正确的是 (　　)
A.培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质
B.培养基都含有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子等
C.牛肉膏蛋白胨培养基属于合成培养基,营养全面
D.微生物在固体培养基上生长时,可以形成肉眼可见的单个细菌
任 务 活 动
A
[解析] 培养基是为微生物的生长繁殖提供碳源、氮源、水和无机盐等营养的基质,A正确;
微生物培养基的主要营养物质有碳源、氮源、水和无机盐等,有的还需要生长因子等特殊的营养物质,
且并非所有培养基都含有氮源,如培养固氮微生物的培养基中可不添加氮源,B错误;
牛肉膏蛋白胨培养基属于天然培养基,C错误;
微生物在固体培养基上生长时,可以形成肉眼可见的菌落,而不是单个细菌,D错误。
编号 成分 含量
① 粉状硫 10g
② （NH4）2SO4 0.4g
③ K2HPO4 4.0g
④ MgSO4 9.25g
⑤ FeSO4 0.5g
⑥ CaCl2 0.5g
⑦ H2O 100ml
（1）右表培养基可培养的微生物类型是 。
（2）若不慎将过量NaCl加入培养基中。如不想浪费此培养基，可再加入 。
自养型微生物
含碳有机物
练一练：右表是某微生物培养基成分，请据此回答：
（3）若除去成分②，加入（CH2O），该培养基可用于培养 。
固氮微生物
【自主探究】请结合教材P10-11面，思考下列问题：
1.获得纯净培养物的关键是什么？
2.消毒和灭菌的区别是什么？
3.为了防止杂菌污染，具体措施有哪些？（四个方面）
4.如何针对不同的作用对象选择合适的消毒/灭菌方法？
二.无菌技术
二.无菌技术
1. 获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染
类型 适用范围 操作方法
消 毒
灭 菌
煮沸消毒法
日常生活
100 ℃煮沸5～6 min
巴氏消毒法
不耐高温的液体
62～65 ℃煮30 min或80-90 ℃煮30s-1 min
化学药剂
生物活体、水源等
擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源
紫外线
紫外线照射30 min
灼烧灭菌
接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等
直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
干热灭菌
耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等
物品放入干热灭菌箱,160～170 ℃加热2～3h
湿热灭菌
培养基等,生产和实验室常用
高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121 ℃,15～30 min
接种室、接种箱，超净工作台
二.无菌技术
较为温和理化方法，杀死部分微生物
强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子）
2.常用的灭菌、消毒方法比较
灼烧灭菌:
常用于涂布器、接种环、接种针、试管口等的灭菌。
干热灭菌：
160-170℃下加热1-2h。常用于玻璃器皿
（如：吸管、培养皿等）和金属器具。
2.常用的灭菌、消毒方法比较
高压蒸气灭菌（效果最好）：
100kPa、121℃下维持15-30min.常用于培养基、无菌水等的灭菌。
以下物品所采用的灭菌或消毒方法依次是
培养基
培养皿
接种环
实验操作者的双手
实验室
牛奶
高压蒸汽灭菌
干热灭菌
灼烧灭菌
化学消毒（酒精）
紫外线消毒
巴氏消毒法
任 务 活 动
例2 微生物培养过程中,要十分重视无菌操作,现代生物学实验中的许多方面也要进行无菌操作,防止杂菌污染。下列无菌操作错误的是 (　　)
A.接种时培养皿皿盖只打开一条缝隙
B.菌种和培养基使用前均需灭菌处理
C.接种前后都要过火灼烧试管口
D.高压蒸汽灭菌既能杀死微生物的营养体,也能杀死芽孢等休眠体
B
任 务 活 动
[解析] 接种时用左手的拇指和食指将培养皿打开一条缝隙即可,A正确;
培养基在使用前需灭菌处理,但是菌种不能灭菌处理,否则菌种会死亡,B错误;
接种前后均要将试管口通过火焰,防止杂菌污染,C正确;
高压蒸汽灭菌法不仅能杀死微生物的营养体,也能杀死芽孢等休眠体,D正确。
三.微生物的纯培养
1.纯培养
（1）纯培养物：由单一个体繁殖所获得的微生物群体。
（2）纯培养：获得纯培养物的过程。
菌落
单个或少数同种菌体在固体培养基上大量繁殖，形成肉眼可见的子细胞群体。
1.定义：
2.特征：
大小、形状、颜色、光泽度、透明度等。
3.功能：
菌落是鉴定菌种的重要依据。
[知识补充]
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。
例3.下列属于菌落特征的是 (　　)
①菌落的形状　②菌落的大小　③菌落的多少　④隆起程度　⑤颜色　⑥有无荚膜
A.①②③④ B.①②④⑤
C.②③④⑥ D.①②③④⑤⑥
B
[解析] 菌落特征包括菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等,①②④⑤正确。
菌落的多少可以用来进行微生物的计数,与菌落特征无关,③错误。
有无荚膜是单个细菌细胞的特征,不是菌落的特征,⑥错误,故选B。
任 务 活 动
方法步骤
1）配制培养基
称取去皮马铃薯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、15-20g琼脂，用蒸馏水定容至1000ml.
2）灭菌
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，再放入高压蒸汽灭菌锅中，在压力为100kPa、温度为121℃的条件下，灭菌15-30min.将5-8套培养皿包成一包，用几层牛皮纸包紧，放入干热灭菌箱内，在160-170℃灭菌2h.
包器材
2.1制备培养基
三.微生物的纯培养
倒平板的具体操作：
3）倒平板
——待培养基冷却至50左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
灭菌后的培养基在无菌操作台上倒入4个培养皿中，倒后立即置于水平位置上，轻轻晃动，使培养基铺满平皿底部，待凝，使之形成平面。
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
三.微生物的纯培养
1.培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？
可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度下降到刚刚不烫手即可。
2.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？
最好不要用这个平板培养微生物。
防止空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。
将所倒平板放入37℃的恒温箱中培养12h～24h，观察是否有菌落存在以确定是否被污染或灭菌是否彻底。
4.怎么确定所倒平板未被杂菌污染或灭菌彻底？
3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高；
将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
问题讨论
通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基表面。经过数次划线后培养可以分离得到单菌落。
(1)原理：
单个细胞
微生物群
单个菌落
连续划线
分散或稀释
生长繁殖
连续划线法
分区划线法
(2)“平板划线”实验操作
2.2接种和分离酵母菌
三.微生物的纯培养
①灼烧接种环，直至接种环金属丝烧红
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
⑤试管口通过火焰，并塞上棉塞
⑥将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三至五条平行线，盖上皿盖
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）
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
分区划线法
1
2
3
4
5
①接种环只蘸一次菌液,但要在培养基不同位置连续划线多次.
②划线首尾不能相接
③每次划线前接种环进行灭菌
④划线后,培养皿倒置培养
平板划线法注意事项:
1.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？
【合作探究】
灼烧时期 目的
取菌种前
每次划线前
接种结束后
杀死接种环上原有微生物。
杀死上次划线时残留菌种，使下一次划线的菌种直接来源上次划线的末端
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。
2.在灼烧接种环之后，要等其冷却后再进行划线的原因？
以免接种环温度太高，杀死菌种。
3.在作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？
使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，以便获得单个菌落。
任 务 活 动
例3 如图实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作步骤,下列说法错误的是(　　)
A.①步骤使用的培养基已经灭菌并调节过pH
B.①②③④步骤操作时需要在酒精灯火焰旁进行
C.③所示的接种方法为平板划线法
D.④操作过程中,需灼烧接种环5次
D
[解析] ①为倒平板,该步骤使用的培养基已经灭菌并调节过pH,A正确;
①②③④步骤操作时需要在酒精灯火焰旁进行,防止被杂菌污染,B正确;
由图可知,③所示的接种方法为平板划线法,C正确;
每次划线前后都要灼烧接种环,因此④操作过程中,需灼烧接种环6次,D错误。
变式训练
图1-2-3为平板划线法接种的示意图。观察或比较各种细菌菌落形态的最佳区域是 (　　)
图1-2-3
A.① B.② C.③ D.④
D
[解析] 由图可知,该平板上的划线次序为①→②→③→④,因此④区为单菌落收获区,观察或比较各种细菌菌落形态的最佳区域是④区,故选D。
1.培养基的制作是否合格？
如果未接种的培养基在恒温箱中保温1～2 d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。
2.接种操作是否符合无菌要求？
如果培养基上生长的菌落的颜色、形状、大小基本一致，并符合酵母菌菌落的特点，则说明接种操作是符合要求的；如果培养基上出现了其他菌落，则说明接种过程中，无菌操作还未达到要求，需要分析原因，再次练习。
3.是否进行了及时细致的观察与记录？
四、实验成果分析与评价
培养12 h与24 h后的酵母菌菌落的大小会有明显不同。
（培养时间越长，菌落越大、颜色越深）
x
√
x
干制可以降低食品的水分含量；
腌制可以通过食盐、糖等制造高渗环境，从而抑制微生物的生长和繁殖；
低温则是通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。
培养皿和培养基
接种
洗手后手上还有一些微生物，不能直接进行无菌操作。可以通过用酒精棉球擦拭双手，或戴消过毒的手套等方法来避免手上微生物的污染。
意味着培养液中O2含量不同。
培养液中O2含量越高,酵母菌种群密度越大。
这时候已经达到了环境容纳量。
思维训练
【提示】所谓“酵素”，就是“酶”的另一种说法。“酵素”制作就是利用微生物进行无氧呼吸的原理，进行像制作泡菜一样的发酵。这样制作的“酵素”中可能有糖类(包括一些简单的糖和膳食纤维等)、蛋白质(包括多种酶)、有机酸等成分，不存在它独有的、特殊的营养物质，其中甚至可能含有微生物发酵产生的有毒物质,食用后可能会危害人体健康。因此,“吃水果‘酵素’可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力”的论点值得怀疑。可以通过查阅专业学术期刊上发表的有关研究论文，或亲自检测水果“酵素”中的成分，获取科学可靠的证据进行全面论证。
评估“水果酵素”的功效是否真实？ P14阅读讨论
感谢观看！