1.2.2微生物的选择培养和计数（共33张PPT1个视频）-2023-2024学年高二下学期生物人教版（2019）选择性必修3

(共33张PPT)
第2节 第2课时
微生物的选择培养和计数
第1章　发酵工程
人教版高中生物 选择性必修3
1
阐明微生物选择培养的原理。
2
进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数(重、难点)。
自然界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分离出需要的特定微生物并不容易，尤其当要分离的微生物在混合菌群中不是优势种群时，更难实现。那么我们又如何达成这一目标呢？
科学家们应用选择性培养基解决了这一难题。
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目标一
选择培养基、微生物的选择培养和数量测定
启示：寻找目的菌种时要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。
那么，如何从众多的微生物中筛选出单一菌种？
1.1 选择培养基
(1)实例：聚合酶链式反应(PCR)中用到的耐高温的DNA聚合酶，就是从热泉中筛选出来的　　　　　　中提取出来的。
(2)依据：水生栖热菌能在　　　　　的高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。
水生栖热菌
70～80 ℃
1
自然界中目的菌的筛选
(1)原理：人为提供有利于　　　　　生长的条件(包括营养、温度和pH等)，同时
　　　　　其他微生物的生长。
(2)方法：利用选择培养基分离。
选择培养基：允许　　　　　的微生物生长，同时　　　　　　其他种类微生物生长的培养基。
目的菌
抑制或阻止
特定种类
抑制或阻止
1.1 选择培养基
2
实验室中目的菌的筛选
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动1
选择培养基配方的设计
尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化学性质稳定，是现代农业生产中一种重要的氮肥。尿素施入土壤后，会被土壤中的某些细菌分解成NH3，再被转化为NO3-、NH4+等被植物吸收。而这些细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可以作为细菌生长的氮源。
讨论：
1.通常1 g土壤中有几亿到几百亿个土壤微生物，其中，细菌的数量最多，能分解尿素的细菌是其中的一部分。如何设计培养基的配方，从而将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来？
设计一种选择培养基，以尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分离出来。
(细菌生长的氮源)
尿素 NH3
脲酶
尿素分解菌
1.2 微生物的选择培养
1.3 微生物的数量测定
② 计数原则：
缺点： 统计的_________往往比______的实际数目少
① 原理：
【原因：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。】
方法1：稀释涂布平板法
当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个______。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少______。
选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数为_______、适于计数的平板。
在同一稀释度下，应至少对___个平板进行重复计数，然后求出_______。
活菌
活菌
30～300
平均值
3
菌落数
活菌
1.3 微生物的数量测定
M：代表稀释倍数；
C：代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数；
V：代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)
间接计数法
4号试管的结果表明每克土壤中的活菌数约为________个
方法1：稀释涂布平板法
③ 计算公式：
每g样品中的菌落数＝(C÷V)×M
1.1×108
1.3 微生物的数量测定
快速、直观
方法2：显微镜直接计数法
直接计数法
两者计数原理相同
原理：
利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。
优点：
缺点：
不能区分死菌与活菌；
不适于对运动细菌的计数。
个体小的细菌在显微镜下难以观察；
→偏大
对细菌等较小的细胞进行观察和计数
常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数
项目 显微镜直接计数法 稀释涂布平板法
主要用具 显微镜、_____________ 　　　　　　 等 培养基等
计数依据 菌株本身 培养基上的　 　数
优点 计数方便、操作简单 计数的都是活菌
缺点 死菌、活菌都计数在内 操作复杂、有一定误差
血细胞计数板
或细菌计数板
菌落
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动2
比较稀释涂布平板法和显微镜直接计数法
2.稀释涂布平板法操作注意问题
(1)稀释操作时：每支试管及其中的9 mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1～2 cm处。
(2)涂布操作中的注意事项
①涂布器浸在体积分数为70%的酒精中，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在火焰上灼烧。
②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精。
(3)同一稀释度的样液加到三个或三个以上的平板上，经涂布、培养，计算出菌落平均数。
1.选择培养基的类型
类型 条件 分离得到的菌种
改变培养条件 70～80℃的高温
添加某种化学物质 加入青霉素
高浓度食盐
特殊碳、氮源 石油是唯一碳源
营养缺陷 不加碳源
不加氮源
水生栖热菌
酵母菌、霉菌等真菌
金黄色葡萄球菌
能消除石油污染的微生物
自养型微生物
固氮菌
平板划线法 稀释涂布平板法
主要步骤
接种工具
单菌落的获得
用途
培养结果
相同点 接种环在固体培养基表面连续划线
系列梯度稀释操作和涂布平板操作
接种环
涂布器
从最后划线的区域挑取
稀释度合适，整个平板上都可找到单菌落
分离纯化菌种，获得单菌落
①分离纯化菌种，获得单菌落②用于计数
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
2.两种纯培养方法的比较
平板划线法不能达到对细菌进行计数的目的，因为平板划线法最开始的划线很可能菌类会长成一片，导致无法计数，此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。
稀释涂布平板法会进行等比稀释，在合适的稀释倍数下，
均匀涂布得到的菌落互不接触，可以确定菌类的密度，再通过计算可以得知原液的菌落数。
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目标一
探究·实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
2.1 实验设计
1.土壤取样
①取样地点要求：
细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长。
②取样过程：
铲去表层土（一般3cm左右）。细菌绝大部分分布在距地表3～8cm的土壤层。
③注意事项：
取土样时用的铁铲和取样袋在使用前都需要灭菌。操作完成后一定要洗手。
2.1 实验设计
2.样品的稀释与涂布平板
测细菌时，一般选用1×104、1×105、×106倍稀释的稀释液进行平板培养。
在初次实验中，对于稀释的范围没有把握，应选择一个比较宽的范围，将1×103～1×107倍稀释的稀释液分别涂布到平板上培养，以保证能从中选择出菌落数在30～300的平板进行计数。
2.1 实验设计
①每个浓度至少设置4个平板，1、2、3平板是选择培养基（实验组，三个重复），4为牛肉膏蛋白胨培养基
（用以判断选择培养基是否具有选择作用）
②如何验证培养基中是否含有杂菌？
设置2个平板作为对照：不涂布稀释液的选择培养基和牛肉膏蛋白胨培养基。
若牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目大于选择培养基上的数目，则说明选择培养基具有筛选作用。
若对照的培养基中无菌落生长，则说明未被杂菌污染。
2.样品的稀释与涂布平板
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动3
案例分析
活动3
案例：两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。从对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。
1.甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230。
2.乙同学在该浓度下涂布了A、B、C三个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学以这三个平板上菌落数的平均值163作为统计结果。
你认为这两位同学的做法正确吗？ 如果有问题，错在哪？ 如何改进？
甲：没有重复实验（至少涂布3个平板）。为增加实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。
乙：其中一个平板计数结果与其他两个相差太大，操作过程可能出现了错误。微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。
2.1 实验设计
3.微生物的培养与观察
①培养条件：
不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。
②观察：
每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。（一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如形状、大小和颜色等）
2.2 操作提示
①无菌操作:
②做好标记:
③规划时间:
本实验使用的平板和试管较多，为避免混淆，最好在使用前做好标记。
对于耗时较长的生物实验，需要事先规划时间，以便提高实验效率，在操作时有条不紊。
如
在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的稀释度等。
取土样的用具在使用前都需要灭菌。
一边阅读，一边完成学案上的表格
活动4
进一步探究
利用尿素作为唯一氮源的培养基分离出的微生物不一定都是能分解尿素的微生物，因为有些微生物可以利用能分解尿素的细菌的代谢物进行生长繁殖。对分离的菌种进行鉴定还需要借助生物化学的方法。你可以查阅相关资料,进一步设计实验来鉴定自己分离的菌种。
CO(NH2)2+H2O
脲酶
2NH3+CO2
方法：
呈碱性，遇酚红指示剂呈 红 色。
在培养基中加入酚红指示剂——鉴别培养基
①液体培养基可以直接看液体的变色情况；
②固体培养基上可以观察菌落周围是否出现红色环带。
选择培养基与鉴别培养基
项目 选择培养基 鉴别培养基
特殊成分 加入某种化学物质 加入某种指示剂或化学药品
目的 抑制或阻止其他微生物生长，促进目的微生物生长 与微生物的代谢物或培养基中的成分发生特定反应
用途 培养、分离出特定微生物 鉴别不同的微生物
举例 培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素，抑制细菌生长；用以尿素作为唯一氮源的培养基来培养尿素分解菌 可用伊红美蓝培养基鉴定饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈黑色)
请应用本节所学的知识，结合酵母菌的生长条件，设计酵母菌的选择培养方法。
回归情境
提示：酵母菌喜欢在偏酸性环境生存，最适宜的pH值为4.5～5，可在pH值3～7.5的环境中生存，可在马铃薯培养基的基础之上添加乳酸和葡萄糖；通过向培养基中加入抗生素，如氯霉素，抑制细菌的生长。
反馈评价
1.研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从石油污染的土壤中筛选出一种高效石油降解菌。下列相关叙述错误的是
A.这种培养基是一种选择培养基
B.培养基中的碳源应该以石油为唯一碳源
C.高效石油降解菌可以降解土壤中的石油，修复土壤
D.高效石油降解菌在未被石油污染的土壤中含量较高
√
解析　分离获得能降解石油的菌株的关键是在以石油作为唯一碳源的选择培养基上进行培养，A、B正确；
高效石油降解菌在被石油污染的土壤中含量较高，D错误。
2.(2022·福建莆田高二期中)餐余垃圾在垃圾集中点采用生化＋雾化＋膜过滤技术处理后，可以达到无次污染的标准。为筛选对抗生素有抗性、高效降解淀粉的微生物，提高“生化”处理的效率，研究人员将餐余垃圾机械化处理后加入装有无菌水的锥形瓶中制备餐余垃圾浸出液，然后进行如图所示操作。下列说法错误的是
A.餐余垃圾浸出液在接种前通常需要进行湿热
灭菌处理
B.可用稀释涂布平板法将餐余垃圾浸出液接种
在X培养基上
C.X培养基含有淀粉和抗生素，Y培养基是不含琼脂的液体培养基
D.图中降解淀粉最高效的微生物是⑤，可根据菌落特征初步判断微生物类型
√
解析　若对餐余垃圾浸出液在接种前进行灭菌处理会杀死菌种，导致实验失败，A错误。
3.(2022·四川成都高二期中)某生物兴趣小组尝试对土壤中分解尿素的细菌进行分离并计数，下列相关叙述正确的是
A.制备选择培养基时，需加入尿素、琼脂、葡萄糖、硝酸盐等物质
B.用活菌计数法统计结果，活菌的实际数目往往比统计的菌落数低
C.脲酶将尿素分解成氨使培养基的pH降低，加入酚红指示剂后变红
D.测定土壤中细菌的数目，一般选用104、105、106倍稀释液进行平板培养
√
解析　分离土壤中分解尿素的细菌，培养基中尿素是唯一的氮源，不能加硝酸盐，A错误；
用活菌计数法统计结果时，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，统计的菌落数偏小，故活菌的实际数目往往比统计的菌落数高，B错误；
脲酶将尿素分解成氨使培养基的pH增加，加入酚红指示剂后会变红，C错误。
4.(2022·湖北高二期中)有报道称，自酿果酒如果在消毒杀菌方面做得不够完善，会存在大肠杆菌超标等情况。某同学对样品中大肠杆菌进行计数时，吸取不同稀释度的样品各0.1 mL，分别涂布到三个伊红—亚甲蓝琼脂培养基中(已知大肠杆菌在伊红—亚甲蓝琼脂培养基上生长的菌落呈深紫色，并有金属光泽)，每个稀释度接种3个平板。在适宜条件下培养一段时间后，对平板上的深紫色菌落数进行统计，结果如下表。每毫升样品中大肠杆菌数约为
　　平板 稀释度 平板1 平板2 平板3
101 421 380 404
102 72 76 77
103 28 25 17
A.7.5×104个
B.7.5×103个
C.4×104个
D.2.7×105个
√
解析　为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。由表格数据可知，能够用于计数的稀释倍数是102，则每毫升样品中大肠杆菌数约为(72＋76＋77)÷3÷0.1×102＝7.5×104个。