2021-2022学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3-1.2微生物的培养技术及应用课件（33张ppt）

(共33张PPT)
第2节 微生物的培养技术及应用
【本节聚焦】
1.什么是培养基？如何配制？
2.什么是无菌技术？
3.怎样进行酵母菌的纯培养？
微生物
类群
原生生物：
原核生物：
真菌：
病毒：
如酵母菌、霉菌等
单细胞的动植物
如草履虫、硅藻等
无细胞结构
真核细胞
如乳酸菌、大肠杆菌、醋酸菌等
如噬菌体等
从社会中来
向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再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例屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。那么，怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？
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。
发酵工程的基础
防止杂菌污染、获得纯净微生物的培养物
实验室培养微生物
为需要的微生物提供合适的营养
为需要的微生物提供合适的环境条件
确保其他微生物无法混入
将需要的微生物分离出来
培养基
培养环境
无菌技术
分离技术
一、微生物的基本培养技术
（一）培养基的配制
[活动1]阅读教材P9-10，回答以下问题。
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.培养基的用途
培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
2.培养基的必备营养成分
水、碳源、氮源、无机盐等。
碳源
（提供碳元素）
无机碳源：
有机碳源：
CO2、NaHCO3
糖类、脂肪酸、牛肉膏、蛋白胨等
自养微生物
异养微生物
来源于动物原料，含有糖、维生素和有机氮等营养物质
氮源
（提供氮元素）
无机氮源：
有机氮源：
主要是铵盐、硝酸盐，还有N2和NH3
牛肉膏、蛋白胨、尿素等
[思考]为什么培养基需要氮源？（P10旁栏思考题）
氮是微生物合成蛋白质、核酸等物质必须的元素。
举例：1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成
培养基组分 提供的主要营养
牛肉膏 5g
蛋白胨 10g
Nacl 5g
H2O 定容至1000ml
碳源、磷酸盐和维生素等
氮源和维生素等
无机盐
水
[思考]上述培养基中主要提供碳源和主要提供氮源的物质是什么？
　主要提供碳源的是牛肉膏，主要提供氮源的是蛋白胨。
3.培养基的“个性定制”
特殊营养物质、pH、氧气
特殊营养物质：主要指生长因子，如维生素、碱基、嘌呤、嘧啶、胺类等。
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
练一练 判断正误
1.同一种物质不能既做碳源，又做氮源（ ）
2.碳源都能提供能量（ ）
3.NaHCO3只能提供碳源（ ）
4.无机碳源也能提供能量（ ）
5.除水以外的无机物只提供无机盐（ ）
×
×
×
×
×
4.培养基的种类
（1）按物理状态来分：可分为_____培养基和_______培养基等。
液体
固体
无（凝固剂琼脂）有
是一种从红藻中提取的多糖。在98℃以上熔化，在44℃以下凝固，在常规培养条件下呈固态。
形成菌落
【知识补充】菌落
（1）定义：
（2）特征：
（3）功能：
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。
大小、形状、光泽度、颜色、透明度等。
菌落是鉴定菌种的重要依据。
4.培养基的种类
（1）按物理状态来分：可分为_____培养基和_______培养基等。
液体
固体
（2）按化学成分来分：可分为_____培养基和_______培养基等。
天然
合成
含化学成分不明确的天然物质
培养基成分明确
（3）按功能来分：可分为_____培养基、______培养基和_____培养基等。
完全
选择
鉴别
选择培养基
鉴别培养基
在微生物中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。（P16页第2段）
在成分中加入能与目的菌的无色代谢产物发生显色反应的指示剂，从而达到只需用肉眼辨别颜色就能方便地从近似菌落中找到目的菌菌落的培养基。（P20【联系与应用】二、拓展应用2.）
练一练 下图所示为某微生物培养基的配方，请据此分析回答问题。
成分 NaNO3 K2HPO4 FeSO4 H20 琼脂 青霉素
含量 3g 1g 0.01g 定容至100ml 15g 0.1万单位
（1）该培养基可用于观察微生物的菌落特点，是因为培养加中添加有__________。
（2）此表中含有的微生物所需的营养成分是___________________。从培养基的营养成分看，此培养基可用于培养的微生物的同化作用类型为_____________。利用该培养基培养微生物时，微生物所需的碳源来自________________。
（3）该培养基________（填“能”或“不能”）用于培养细菌，原因是________________________________________________。
（4）去掉NaNO3后以及青霉素后，该培养基________（填“能”或“不能”）用于培养硝化细菌。硝化细菌利用的氮源为__________。
（5）若去除NaNO3后不再加入含氮元素的有机物，则此培养基可培养的微生物种类是_______________________。
琼脂
氮源、水、无机盐
自养型
空气中的CO2
不能
青霉素为抗生素，会杀死细菌，筛选出真菌。
不能
NH3
自生固氮生物
【几种微生物的营养和能量来源分析】
微生物 碳源 氮源 能源
蓝细菌 CO2 NH4＋、NO3-等 光能
硝化细菌 CO2 NH3 NH3的氧化
根瘤菌 糖类等有机物 N2 有机物
大肠杆菌 糖类、蛋白质 等有机物 蛋白质等 有机物
用无碳培养基可以筛选培养什么微生物？
用无氮培养基可以筛选培养什么微生物？
自养微生物
固氮微生物
[活动2]阅读教材P10-11，回答以下问题。
①获得纯净培养物的关键是什么？
②为了防止杂菌污染，具体措施有哪些？（四个方面）
③消毒和灭菌的区别是什么？
④如何针对不同的作用对象选择合适的消毒/灭菌方法？
防止外来杂菌的入侵
（二）无菌技术
1.概念：在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法，主要包括______和_________。
2.目的：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，还能_________________________________。
消毒
灭菌
实验前：＊对操作空间、操作人员消毒
＊对所用器皿、接种用具和培养基灭菌
操作时：＊在超净工作台上并在酒精灯火焰附近无菌区操作
＊避免已灭菌处理材料再次污染
避免操作者自身被微生物污染
消毒
1.概念：是指使用较为________的物理、化学或生物等方法杀死物 体表面或内部一部分微生物。
温和
2.适用对象：操作的_____、操作者的______和手。
空间
衣着
3.方法
①煮沸消毒法：100℃煮沸5-6min。（日常生活中）
②巴氏消毒法： 62-65℃下煮30min 或 80-90℃下煮30s-1min。 （不耐高温的液体）
③化学药剂消毒法：
用70%酒精擦拭双手；氯气消毒水源。
④紫外线消毒法：
用紫外灯照射接种室、接种箱、超净工作台
（适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液可加强消毒效果）
⑤生物消毒法
（P10【相关信息】）
灭菌
1.概念：是指使用较为________的理化方法杀死_______________的微生物，包括_____和________。
强烈
物体内外所有
芽孢
孢子
【知识拓展】
指某些细菌(如芽孢杆菌等)在一定条件下细胞质高度浓缩脱水所形成的一种抗逆性很强的球形或椭圆形的休眠体。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。如某些细菌的芽孢煮沸3小时才死亡。每个细菌仅形成一个芽孢。
指细菌、真菌、原生动物和植物等产生的一种有繁殖作用的生殖细胞。正常情况下不需要两两结合就可以由单个细胞直接发育成新个体。
芽孢
孢子
芽孢是休眠体，孢子是繁殖体。
2.常用的灭菌方法
①湿热灭菌
利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方式。
实验室常用高压蒸汽灭菌锅，在压力100kPa、温度121 ℃条件下，维持15-30min
原理：
对象：
优点：
高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性
操作简便，效果可靠，可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体。基本保持培养基的营养成分不被破坏。
培养基等
【注意】使用后的培养基必须灭菌后才能丢弃，以免污染环境。
2.常用的灭菌方法
②干热灭菌
干热灭菌箱内，在160-170 ℃的热空气中维持下2-3h达到灭菌目的
原理：
使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等。
对象：
耐高温，需保持干燥的物品
玻璃器皿 （如试管、培养皿、吸管、注射器）
金属器具 （如针头、 镊子、剪刀等）
2.常用的灭菌方法
③灼烧灭菌
直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧。
效果：
原理：
对象：
最彻底
使微生物燃烧
接种工具如涂布器、接种环、接种针或其他金属用具，
接种过程中的试管口或瓶口等容易被污染的部位
练一练 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
化学药剂消毒法
紫外线消毒法
巴氏消毒法
练一练 在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：
(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具________(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。
(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法，与煮沸消毒法相比，这种方法的优点是_______________________________________________。
(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能______________。在照射前，适量喷洒______，可强化消毒效果。
(4)水厂供应的自来水通常是经过________(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。
(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是____________________。
可以
在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少
破坏DNA结构
消毒液
氯气
未将锅内冷空气排尽
练一练 判断常考语句，澄清易混易错
1.获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染 （　 　）
2.灭菌相比消毒对微生物的杀灭更彻底 （　　 ）
3.无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料（如培养基、接种环等）都可采用干热灭菌法进行灭菌 （　 　）
√
√
×
练一练 (2021天津)下列操作能达到灭菌目的的是（ ）
A.用免洗酒精凝胶擦手 B.制作泡菜前用开水烫洗容器
C.在火焰上灼烧接种环 D.防疫期间用石炭酸喷洒教室
C
练一练 (2021·湖南高考真题)大熊猫是我国特有的珍稀野生动物，每只成年大熊猫每日进食竹子量可达12-38kg。大熊猫可利用竹子中8%的纤维素和27%的半纤维素。研究人员从大熊猫粪便和土壤中筛选纤维素分解菌。回答下列问题：①为筛选纤维素分解菌，将大熊猫新鲜粪便样品稀释液接种至以_______为唯一碳源的固体培养基上进行培养，该培养基从功能上分类属于______培养基。②配制的培养基必须进行灭菌处理，目的是__________________________
________________________________________________________。
检测固体培养基灭菌效果的常用方法是_____________________。
选择
纤维素
为了杀死培养基中的所有微生物(微生物和芽孢、孢子)
不接种培养(或空白培养)
（三）微生物的纯培养
1.概念：获得___________的过程。
纯培养物
在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。
由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物。
2.接种方法
平板划线法
稀释涂布平板法
3.纯培养步骤
[活动3]阅读教材P12-13，掌握微生物纯培养的步骤，归纳对接种环灭菌、划线的注意事项，并说明原因。
3.纯培养步骤
接种和分离
培养
灭菌
倒平板
配制培养基
制备培养基
[思考]
(1)加琼脂的目的是什么？
作为凝固剂
(2)如果需要调节培养基的pH，应该在定容完成之前，还是灭菌之前操作？
灭菌之前
(3)在灭菌前，用牛皮纸、旧报纸包紧盛有培养基的锥形瓶的目的是什么？
在灭菌时能避免水蒸汽凝结时浸湿棉塞
在取出培养基锥形瓶时也起到隔绝空气中杂菌污染的作用
(4)培养基灭菌后，需要冷却到50℃左右时，才能倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？
用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉温度刚刚不烫手即可。
接种和分离
培养
灭菌
倒平板
配制培养基
3.纯培养步骤
[思考]
(5)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部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么
不能。因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。
(6)倒平板时如何避免杂菌的污染？
整个操作在酒精灯火焰旁进行
(7)平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
①使培养基表面的水分更好地挥发
②防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染
接种和分离
培养
灭菌
倒平板
配制培养基
3.纯培养步骤
平板划线法
通过接种环在固体培养基（平板）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。经数次划线后培养，可以分离得到由单个微生物繁殖而形成的单菌落。
▲注意：
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灼烧灭菌。
④划线后，培养皿倒置培养。
接种和分离
培养
灭菌
倒平板
配制培养基
3.纯培养步骤
[思考]
(9)在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
项目 第一次灼烧 每次划线前灼烧 划线结束后灼烧
目的
避免接种环上可能存在的微生物污染培养物
杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端
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
(8)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
以免接种环温度太高，杀死菌种。
练一练 完成图示操作，接种环至少需要灼烧灭菌几次？
第1区划线
灼烧接种环灭菌
第2区划线
灼烧接种环灭菌
第3区划线
灼烧接种环灭菌
灼烧接种环灭菌
1
2
3
4
5
6
接种和分离
培养
灭菌
倒平板
配制培养基
3.纯培养步骤
[思考]
完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板倒置，放入28℃左右 (培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异) 的恒温培养箱中培养24 - 48h。
(11)为什么要同时放入未接种的平板？
作对照，以确定所倒平板是否被杂菌污染。
该培养基表面无菌落，说明培养基没有被污染。
请排序：
B、G、E、A、C、D、F
练一练 判断正误
1.倒平板后，待平板冷凝之后需将其倒置( 　)
2.倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上
( 　)
3.若皿盖和皿底之间溅上培养基，这个培养基不可再用( 　)
4.为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落( 　)
5.平板划线法中每一次划线后要将接种环灼烧( 　)
6.培养微生物的温度因菌种不同而稍有差异 ( 　)
√
×
√
×
√
√
练一练 下列关于平板划线的操作，正确的是（ ）
A. 每次划线前都要蘸取菌液
B. 灼烧接种环后，要立即用接种环接种
C. 平板划线操作时划出了五个区域菌落数逐渐增多
D. 接种前，要将菌种试管口通过火焰
D
练一练 倒平板是制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的重要环节，如图为倒平板的操作示意图。
(1)请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程：_______________。
(2)甲、乙、丙中的灭菌方法是_______________。
(3)丁中的操作需要等待_________________________才能进行。
丙→乙→甲→丁
灼烧灭菌
平板冷却凝固
有一段时间，水果“酵素”风靡各地。水果“酵素”制作的大致过程是：将洗净、切成块状的水果放入洁净的容器，再加入糖和水，密封，置于阴凉处发酵一至两周。有人说，吃水果“酵素”可以美容、减肥、促进消化和提高免疫力。请评估这一论点是否可信。追问以下问题可以帮助你分析。
评估论点的可信程度
P14【思维训练】
水果“酵素”是什么？
其制作原理是什么？
其中可能含有哪些成分？
其是否含有人们无法从其他食品中获取但又是维护健康所必需的成分？
其中的所有成分都有益于人体健康吗？
“酵素”就是“酶”的另一种说法。
其制作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。
其中可能有糖类(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，此论点值得怀疑。
练一练 P14【练习与应用】一、概念检测
1. 微生物的纯培养既需要适宜的培养基，又要防止杂菌污染。判断下列相关表述是否正确。
(1)培养基中的营养物质浓度越高，对微生物的生长越有利。（ ）
(2)消毒和灭菌的杀菌程度存在差异。 （ ）
(3)微生物的纯培养物就是不含有代谢废物的微生物培养物。（ ）
2.日常生活中保存食品的方法有哪些？这些方法是如何阻止或抑制微生物生长的？
×
√
×
干制——降低食品的水分含量；
腌制——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；
低温储存——通过降低微生物的代谢速率来抑制微生物的生长和繁殖。
练一练 P14【练习与应用】二、拓展应用
1.某同学将5个手指尖在贴有“洗手前”标签的培养基上轻轻按一下。然后用肥皂将该手洗干净，再将5个指尖在贴有“洗手后”标签的同种培养基上轻轻按一下。将这两个培养皿放入37℃恒温培养箱中培养24h后，发现贴有“洗手后”标签的培养皿中菌落较少。请分析回答下列问题。
(1)这个实验中需要进行灭菌处理的材料用具有________________。
(2)“将指尖在培养基上轻轻按一下”相当于微生物培养中的哪一步操作？
(3)从实验结果来看，洗手后我们就能进行无菌操作了吗？操作时，我们可以采用什么方法来避免手上微生物的污染？
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。
练一练 P14【练习与应用】二、拓展应用
2. 某生物兴趣小组将从葡萄皮上成功分离来的野生酵母菌分别接种于3个盛有等量同种液体培养基的锥形瓶中，并放置在摇床上培养，摇床转速分别为 210 r/min， 230 r/min和250 r/min。培养时间与酵母菌种群密度的关系如下图所示。请分析回答下列问题。
（1）摇床转速不同，意味着培养条件有什么不同？
（2）从图中数据你可以得出什
么结论 其原因是什么
（3）为什么培养8h后，其中2
个锥形瓶中酵母菌的种群密度
基本达到稳定
培养液中O2含量不同。
培养液中02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。