2024届高三一轮复习生物-微生物的培养技术与应用（共36张ppt）

(共36张PPT)
生
物
一
轮
复
习
第十一单元 发酵工程
第1讲 微生物的培养技术与应用
考点1　微生物的培养技术
考点2　微生物的选择培养和计数
1
微生物的培养技术
一、培养基的配制
培养基
成分
概念
作用
类型
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。
用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。
液体培养基、固体培养基
选择培养基、鉴别培养基
一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质
条件
PH、特殊营养物质、O2
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
物理性质
功能
有无琼脂
区别
1、基本成分
成分 含义 作用 来源
碳源 _________ 合成含碳物质和一些代谢产物的原料，有些也是异养生物的能源物质 无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、牛肉膏、石油等
氮源 _________ _______________ 无机氮源：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：牛肉膏、蛋白胨等
无机盐 为微生物提供除碳、氮之外的各种重要元素，包括大量元素和微量元素 ______________ 无机化合物：KH2PO4、K2HPO4、NaCl等
水 生物体含量最高的无机化合物 _________________ H2O、代谢产物
合成蛋白质、核酸等含氮物质及代谢产物的原料
提供碳元素的物质
提供氮元素的物质
为微生物提供无机营养，细胞组成成分、调节培养基的pH、酶的激活剂等
良好的溶剂，参与化学反应、维持大分子结构稳定等
2、特殊需求：
满足微生物对 ___________________ ___的需求
④培养厌氧微生物时，需要提供_____的条件。
①培养乳酸杆菌时，需要在培养基中添加_______；
②培养霉菌时，需要将培养基调至_____；
③培养细菌时，需要将培养基调至____ _______；
维生素
酸性
中性或弱碱性
无氧
pH、特殊营养物质、氧气
特殊营养物质：主要指生长因子
概念:是一类调节微生物正常生长代谢所必需,但不能用简单的碳、氮源自行合成的有机物。
种类:维生素、碱基、胺类等
来源:酵母膏、五米浆、麦芽汁、蛋白胨、动植物组织提取液等
⑤培养病毒时，不能用普通培养基，需要用活细胞或组织培养。
1．(2021·北京卷，12)人体皮肤表面存在着多种微生物，某同学拟从中分离出葡萄球菌。下述操作不正确的是(　　 )A．对配制的培养基进行高压蒸汽灭菌B．使用无菌棉拭子从皮肤表面取样C．用取样后的棉拭子在固体培养基上涂布D．观察菌落的形态和颜色等进行初步判断
2．不同的微生物对营养物质的需求各不相同，但一般都需要水、碳源、氮源和无机盐。下列有关微生物所需营养物质的描述，正确的是(　　)A．氮源物质只能为该微生物提供必要的氮元素B．有些碳源也可以给微生物的生长提供能源C．无机盐是微生物不可缺少的营养物质，所以无机盐越多越好D．所有微生物所需营养是一样的
C
B
大本P295
二、无菌技术
——在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。
1、常用方法：
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，如牛奶
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
2、适用范围
高压蒸汽灭菌
3．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，以防止杂菌污染，请分析下列操作，错误的是(　　)①煮沸消毒可以杀死微生物的营养细胞和部分芽孢②接种操作要在酒精灯火焰附近进行③家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌④培养基要进行高压蒸汽灭菌⑤加入培养基中的指示剂和染料不需要灭菌A．①　　　　　 B．②③C．③④ D．③⑤
大本P295
D
三、微生物的纯培养
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。
由单一个体繁殖所获得的微生物群体。
获得纯培养物的过程。
配制培养基、灭菌、倒平板、接种、分离和培养
培养物
纯培养物
纯培养
纯培养步骤
接种的常用方法：
平板划线法、稀释涂布平板法
1、探究实践——酵母菌的纯培养
配制培养基
称取、煮沸、过滤、定容
培养基：湿热灭菌；培养皿：干热灭菌
待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近倒平板。
▲倒置平板目的：①防止冷凝水滴落在培养基上引发污染；②可以避免培养基表面的水分过快蒸发。
②
③
①
④
冷却后倒置
调pH
灭菌
倒平板
接种和分离
接种方法——平板划线法
1
2
3
4
5
【平板划线法注意事项】
连续划线法
分区划线法
①接种环蘸取 次菌液，每次划线的菌液均来自 ，能使细菌数目随划线次数的 。
而逐渐 ，最终得到由 繁殖而来的菌落。
②最后一区不可与 相连，不然将得不到单独的菌落；
③每次划线，均要 接种环，冷却的目的是 。
上次划线的末端
增加
减少
单个细菌
第一区
灼烧并冷却
防止温度太高杀死菌种
只分离，不计数
一
灼烧时期 目的
第一次操作 (取菌种前)
每次划 线之前
划线结束
思考：用平板划线法接种酵母菌的过程中，牵涉到好几次灼烧接种环，每次灼烧的目的分别是什么？
杀死接种环上原有的微生物，避免污染培养物
杀死上次划线后接种环上残留的菌种，使下次划线的菌种直接来源于上次划线的末端，使每次划线菌种数目减少
杀死接种环上残存的菌种，避免微生物污染环境和感染操作者
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，放入28℃左右 (培养温度因酵母菌种类的不同而稍有差异) 的恒温培养箱中倒置培养24 ~ 48h。
培养酵母菌
警示：在实验室中，切不可吃东西、喝水；离开实验室时一定要洗手，以防止被微生物感染。使用后的培养基在丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。
作对照，检验培养基是否被污染。
菌种保藏：
短期保存：
4℃冰箱中保藏
长期保存：
-20℃甘油管中保存
4．(不定项)如图为实验室培养和纯化大肠杆菌过程中的部分操作步骤，下列说法正确的是(　 　 )
A．①步骤使用的培养基是已经调节过pH并灭菌的培养基B．①②③步骤操作时需要在酒精灯火焰旁进行C．③到④的过程中，接种环共灼烧了5次D．④步骤操作时，不能将第1区和第5区的划线相连
ABD
1．(选择性必修3P10“旁栏思考”)为什么培养基需要氮源？
2．(选择性必修3P10“旁栏思考”)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？
3．(选择性必修3P13“图示拓展”)平板划线时最后一次划线为何不能与第一次划线相连？
微生物细胞内有蛋白质、核酸、磷脂等多种含氮的营养物质或代谢产物，培养基中的氮源可以作为合成这些营养物质及代谢产物的原料。
无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
最后一次划线已经将细菌稀释成单个的细胞，如果与第一次划线相连，则增加了细菌的数目，得不到纯化的效果。
(情景探究)如图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析：
(1)获得图A效果和图B效果的接种方法分别是什么？
(2)某同学在纯化土壤中的细菌时，发现培养基上的菌落连成了一片，最可能的原因是什么？应当怎样操作才可避免此种现象？
(3)接种操作为什么一定要在火焰附近进行？
图A：稀释涂布平板法，图B：平板划线法。
原因：菌液浓度过高或划线时在划下一区域前未将接种环灼烧灭菌；
措施：增大稀释倍数或每次划新区域前先将接种环灼烧灭菌。
火焰附近存在着无菌区域。
2
微生物的选择培养和计数
（1）选择培养基
——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
1. 以纤维素为唯一碳源——分离纤维素分解菌
2. 以尿素为唯一氮源——分离尿素分解菌
3. 缺乏单独添加氮源——分离固氮菌（利用空气中的N2）
4. 缺乏单独添加碳源——分离自养微生物（利用空气中的CO2）
5. 加入青霉素——分离真菌 6. 加入高浓度食盐——分离金黄色葡萄球菌
（2）鉴别培养基
——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
伊红-美蓝——鉴别大肠杆菌； 刚果红——鉴别纤维素分解菌
酚红——鉴别尿素分解菌
一、微生物的选择培养
1．(选择性必修3P16“思考·讨论”)(1)如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？
(2)该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？
设计一种选择培养基，用尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来。
这种培养基与普通培养基相比，只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分基本相同。
二、微生物的计数
——稀释涂布平板法
1、概念：将菌液进行一系列的梯度稀释后，将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基表面，进行培养。
2、过程
注意：移液管需要经过灭菌。操作时，试管口和移液管应离火焰1～2 cm处。
微量
移液器
①稀释过程：
②涂布平板操作步骤：
3、培养：待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放30～37 ℃的恒温培养箱中培养1～2 d。
比较稀释涂布平板法和平板划线法
知识归纳
主要方法 平板划线法 稀释涂布平板法
主要步骤 在 体培养基表面 划线 系列 操作和
操作
接种工具 。 。
能否用于计数 。 ，但是操作复杂，需涂布多个平板
培养结果
共同点 都能将微生物分散到固体培养基表面，以获得单细胞菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征 接种环
固
连续
梯度稀释
涂布平板
接种环
涂布器
不能计数
可以计数
1．微生物的接种技术有很多，有关常用的两种微生物接种方法的叙述不正确的是(　　)A．只能应用于固体培养基接种B．都可以用于微生物的计数C．接种培养后均可获得单菌落D．接种用具都需进行严格灭菌
B
3、微生物的数量测定
（1）稀释涂布平板法：
　因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。
活菌数=菌落数
每g样品中的菌落数＝
(C÷V)×M
M：稀释倍数
C：平均菌落数
V：涂布体积(mL)
4．(不定项)土壤中有丰富的微生物，若利用其中某种微生物，则需要进行菌种的分离和纯化，过程如图。下列相关叙述错误的是(　　 )
A．若目的是筛选分解尿素[CO(NH2)2]的细菌，则尿素可以作为该菌的氮源和碳源B．3号试管的稀释倍数为104，理论上3号试管的活菌数应是4号试管的10倍C．4号试管的结果表明每克土壤中的活菌数约为1.1×108个D．该种方法统计的菌落数比活菌的实际数目多
AD
(情景探究)下面是土壤中微生物的分离与计数的实验流程示意图，请分析回答：
(1)图示统计菌落数目的方法是什么？
(2)利用该方法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，原因是什么？
(3)甲同学利用稀释倍数为106的培养基涂布了一个平板，统计的菌落数为230，该同学的统计结果是否真实可靠？为什么？
稀释涂布平板法
原因是相近的两个或多个微生物形成一个菌落。
不可靠。该同学只涂布了一个平板，统计的菌落数具有较大的偶然性，故该结果不可靠。
（2）显微镜直接计数法
统计的结果一般是 的总和
活菌数和死菌数
血细胞计数板：
细菌计数板：
常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。
对细菌等较小的细胞进行观察和计数。
缺点：
①不能区分死菌和活菌→偏大
②不适于对运动细菌的计数。
③个体小的细菌在显微镜下难以观察。
优点：快速、直观
探究·实践 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数
实验原理
绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。
CO(NH2)2+H2O
脲酶
2NH3+CO2
呈碱性，遇酚红指示剂呈 红 色。
方法：在培养基中加入酚红指示剂
——鉴别培养基
配制以尿素为唯一氮源的培养基
样品稀释
土壤取样
倒平板
样品接种到尿素为氮源的培养基上
培养
观察与计数
菌种进一步鉴定
在酸碱度接近中性的潮湿土壤，且距地表约3～8 cm的土壤层取样
培养皿倒置，30℃~ 37℃恒温培养24~48h
观察菌落的特征，选择菌落数目稳定时作为计数结果，防止培养时间不足所致的菌落数目遗漏
培养基中加入酚红指示剂（氨使pH升高而变红）
不用平板划线法接种，采用涂布平板操作
保证计数用平板中的菌落数在30~300之间
实验步骤
一般选用104、105、106稀释倍数
用加了酚红指示剂的并尿素为唯一氮源的培养基培养尿素分解菌
①判断培养基是否被杂菌污染
②判断选择培养基是否具有筛选作用
同时培养未接种的空白培养基。
用完全培养基（营养成分齐全）接种相同等量菌种后培养，观察菌落数目。
★设置对照
怎么排除实验中非测试因素对实验结果的影响，提高可信度？
教材隐性知识（课本P20拓展应用2）分解纤维素的细菌鉴定：
纤维素能与刚果红形成红色复合物，但纤维素水解产物纤维二糖和葡萄糖不能与刚果红形成红色复合物。
在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入刚果红，接种土壤微生物培养，菌落周围出现透明圈，说明这些细菌能分解纤维素。
透明圈越大说明细菌对纤维素的分解能力越强。
透明圈
2．物质W是一种含氮有机物，W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌，结果如图。下列说法错误的是(　　 )
A．透明圈的形成是因为W物质被分解B．所用的选择培养基应该是以物质W为唯一氮源C．甲菌落中的细菌可能是利用空气中的氮气作为氮源D．乙菌落中的细菌都能降解W，不需要进一步纯化
D
2．(2022·江苏高考)下列是某同学分离高产脲酶菌的实验设计，不合理的是(　　 )A．选择农田或公园土壤作为样品分离目的菌株B．在选择培养基中需添加尿素作为唯一氮源C．适当稀释样品是为了在平板上形成单菌落D．可分解酚红指示剂使其褪色的菌株是产脲酶菌
3．(2022·海南高考)为探究校内植物园土壤中的细菌种类，某兴趣小组采集园内土壤样本并开展相关实验。下列有关叙述错误的是(　　 )A．采样时应随机采集植物园中多个不同地点的土壤样本B．培养细菌时，可选用牛肉膏蛋白胨固体培养基C．土壤溶液稀释倍数越低，越容易得到单菌落D．鉴定细菌种类时，除形态学鉴定外，还可借助生物化学的方法
C
D
小结：