人教版高中生物选修1课件：专题2　微生物的培养与应用（选修一）

课件94张PPT。■高中生物课件（人教课标版）选修一
专题2　微生物的培养与应用　专题2 :微生物的培养与应用课题2：微生物的实验室培养特点：结构都相当简单,个体多数十分微小.通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看到，有的甚至没有细胞结构.且体内一般不含有叶绿素.不能进行光合作用.一、基础知识： (一)微生物：是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称．病毒的结构病毒 SARS冠状病毒、 禽流感病毒朊病毒（蛋白质病毒）病毒的增殖：细菌的外形与大小图1-1 常见的三种细菌典型形态
A.球菌 B.杆菌 C.弧菌芽孢 有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫做芽孢。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。例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜）的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌.菌落：单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，就会形成一个肉眼可见的，具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。
菌落是鉴定菌种的重要依据。细菌的营养类型 根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为两大营养类型。
自养菌:分类,举例?
异养菌:
腐生菌
寄生菌 大部分病原菌
光合自养型:光合细菌
化能自养型:硝化细菌,铁细菌,硫细菌菌落细菌的菌落特征因种而异 放线菌1、结构：
单细胞原核
分支状的菌丝（基内菌丝、气生菌丝）
链霉素、土霉素、四环素、
氯霉素、红霉素、庆大霉素 微生物中发现了几千种抗生素，其中2/3是
由放线菌产生的 应用:真菌如图是酵母菌电子显微镜下的形态结构酵母菌和霉菌青霉生殖直立菌丝 营养菌丝腐生生活孢子生殖（二）培养基 培养基（培养液）是由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养液。（1）按物理状态分：固体培养基和液体培养基、半固体培养基。
（2）按功能分：选择培养基和鉴别培养基。
（3）按成分分：天然培养基和合成培养基。1.培养基的类型固体培养基：菌落液体培养基：表面生长均匀混浊生长沉淀生长半固体培养基：无动力 有动力(弥散)2.不同的微生物往往需要采用不同的培养基配方 3.不管哪种培养基，一般都含有水、碳源、和氮源、 无机盐、等营养物质，另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求．4.培养基的用途液体培养基：增菌、工业生产
固体培养基：纯化（分离），鉴定、活菌计数、保藏菌种
半固体培养基：动力检测（三）无菌技术1.无菌技术的概念 无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。成功地培养微生物的关键。 （１）消毒定义：2.消毒与灭菌的概念及两者的区别 （2）灭菌的定义：3.常用的消毒与灭菌的方法1、灼烧灭菌灭菌的方法：2、干热灭菌：
160-170 ℃下加热1-2h。
3、高压蒸气灭菌：100kPa、121 ℃下维持15-30min.1.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？2.请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。
（1） 培养细菌用的培养基与培养皿
（2） 玻棒、试管、烧瓶和吸管
（3） 实验操作者的双手答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。答：（1）、（2）需要灭菌；（3）需要消毒。旁栏思考微生物实验室培养的基本操作程序1、器具的灭菌
2、培养基的配制
3、培养基的灭菌
4、倒平板
5、微生物接种
6、恒温箱中培养
7、菌种的保存三、实验操作 （一）制备牛肉膏蛋白胨培养基（用于培养细菌）1．计算、称量
2．溶化
3．调pH：　pH7．6　
4．过滤：这一步可以省去。
5．分装：分装过程中注意不要使培养基沾在管口或瓶口上，以免沾污棉塞而引起污染。分装三角烧瓶的量以不超过三角烧瓶容积的一半为宜。
6．加塞
7．包扎操作步骤 8．灭菌:
将50ml培养基用玻棒转移至三角锥瓶中，塞上棉花塞，包上牛皮纸，再放入高压蒸气灭菌锅，在压力为100kPa、温度为121℃，灭菌15～30min。将培养基用旧报纸包裹，放入干热灭菌箱内，在160～170 ℃下灭菌2h。
9．倒平板:
待培养基冷却到50 ℃左右时，在酒精灯附近倒平板。（倒平板操作见课本）2d后观察平板，无杂菌污染才可用来接种.
10．无菌检查：
将灭菌的培养基放入37℃的温室中培养24—48小时，以检查灭菌是否彻底。（二）纯化大肠杆菌接种方法有：
平板划线法和稀释涂布平板法微生物的接种技术： 平板划线的操作方法
交叉划线法
连续划线法 平板划线的操作问题讨论 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？ 答：操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了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，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时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，为什么要等其冷却后再进行划线？答：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，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？ 答：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。稀释涂布平板法问题讨论涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求，想一想，第2步应如何进行无菌操作？ 应从操作的各个细节保证“无菌”。例如，酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围等等。微生物的恒温培养微生物的恒温培养微生物的恒温培养菌种的保存 1、临时保藏：接种到固体斜面培养基，菌落长成后置于4℃冰箱保存。
2、长期保存：甘油冷冻管藏法本课题知识小结:四、课题成果评价 （一）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。
（二）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，并符合大肠杆菌菌落的特点，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。
（三）是否进行了及时细致的观察与记录
培养12 h与24 h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同，及时观察记录的同学会发现这一点，并能观察到其他一些细微的变化。这一步的要求主要是培养学生良好的科学态度与习惯。【典例解析】 例1．关微生物营养物质的叙述中，正确的
A.是碳源的物质不可能同时是氮源 B.凡碳源都提供能量
C.除水以外的无机物只提供无机盐 D.无机氮源也能提供能量 解析：不同的微生物，所需营养物质有较大差别，要针对微生物的具体情况分析。对于A、B选项，它的表达是不完整的。有的碳源只能是碳源，如二氧化碳；有的碳源可同时是氮源，如NH4HCO3；有的碳源同时是能源，如葡萄糖；有的碳源同时是氮源，也是能源，如蛋白胨。对于C选项，除水以外的无机物种类繁多，功能也多样。如二氧化碳，可作为自养型微生物的碳源；NaHCO3，可作为自养型微生物的碳源和无机盐；而NaCl则只能提供无机盐。对于D选项，无机氮源提供能量的情况还是存在的，如NH3可为硝化细菌提供能量和氮源。答案：D例2．下面对发酵工程中灭菌的理解不正确的是
A.防止杂菌污染 B.消灭杂菌
C.培养基和发酵设备都必须灭菌
D.灭菌必须在接种前答案：B 解析：灭菌是微生物发酵过程的一个重要环节。A说的是灭菌的目的，因为发酵所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程不能混入其他微生物（杂菌），所以是正确的；B是错误的，因为灭菌的目的是防止杂菌污染，但实际操作中不可能只消灭杂菌，而是消灭全部微生物。C是正确的，因为与发酵有关的所有设备和物质都要灭菌；发酵所用的微生物是灭菌后专门接种的，灭菌必须在接种前，如果接种后再灭菌就会把所接菌种也杀死。例3．右表是某微生物培养基成分，请据此回答：
（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 （3）若除去成分②，加入（CH2O），该培养基可用于培养 。
（4）表中营养成分共有 类。
（5）不论何种培养基，在各种成分都溶化后分装前，要进行的是 。
（6）右表中各成分重量确定的原则是 。
（7）若右表培养基用于菌种鉴定，应该增加的成分 。固氮微生物 3 调整pH 依微生物的生长需要确定 琼脂（或凝固剂） 了解有关微生物及培养基的基础知识，进行无菌技术的操作，进行微生物的培养。 一、课题目标： 掌握培养基的制备、高压蒸气灭菌和平板划线法等基本操作技术，熟练、规范地进行无菌操作，成功地培养微生物。 无菌技术的操作。二、课题重点和难点：三、技能目标：倒平板技术 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？问题讨论 答：可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？ 答：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？4.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？ 答：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。 答：空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板培养微生物。■高中生物课件（人教课标版）专题2 微生物的培养与应用课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数课题背景 尿素是一种重要的农业氮肥。但是尿素并不能直接被农作物吸收。只有当土壤中的细菌将尿素分解成氮之后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶。
尿素最初是从人的尿液中发现的。
1828年，德国化学家维勒成功地通过无机物的化学反映合成了尿素，揭开了历史上人工合成有机物的新篇章。尿素研究思路 筛选菌株
PCR的自动化需要耐高温的 DNA聚合酶，这种酶要能忍受93℃左右的高温。
科学家从水生耐热细菌Taq中分离到耐高温的Taq DNA 聚合酶。
为什么Taq 细菌能从热泉中被筛选出来呢？
因为热泉70--80℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物，而使耐高温的Taq 细菌脱颖而出。实验室微生物的筛选原理 应用筛选 Taq 细菌的原理，人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。统计菌落数目 常用稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目。样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。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活菌。为保证结果准确，一般选择菌落数30—300的
平板计数。培养基上的菌落设置对照设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。实验设计结合课本上给出的资料与实验流程示意图，思考有关问题，然后进行实验设计，并且些出详细的实验方案。
资料一 土壤取样
资料二 样品的稀释
资料三 微生物的培养与观察操作提示无菌操作
1. 取土样的小铁铲和盛土样的信封在使用前都需要灭菌。
2. 应在火焰旁称取土壤。在火焰附近将称好的土样倒入烧瓶中，塞好棉塞。
3. 在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁操作。做好标记本实验使用的平板和试管比较多。为避免混淆，最好在使用前就做好标记。
例如：
在标记培养皿时，应注明培养基种类、培养日期以及平板上培养样品的稀释度。
规划时间对于耗时较长的生物实验，我们需要实现规划时间，以便提高工作效率，在操作时更加有条不紊。结果分析与评价结合对照，分析培养物总共是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出一些菌落？
是否获得了某一稀释度下，菌落数目在30—300的平板。在这一稀释度下，是否至少有两个平板的菌落数相接近？
你统计的每克土壤中含有能分解尿素的细菌的菌落数是多少？与其他同学的结果接近吗？如果差异很大，可能是什么原因引起的？课题延伸本课题对能分解尿素的细菌进行了初步的筛选，这只是纯化菌种的第一步。对分离菌种作进一步的鉴定，还需要借助生物化学的方法。
我们可以通过检测培养基pH的变化来判断细菌是否分解尿素的化学反应是否发生。
指示剂也可以帮助我们准确地鉴定该种细菌能否分解尿素。相关链接活菌计数技术广泛应用于土壤含菌亮的测定、食品卫生和水源污染度的检验等方面。如果你赶兴趣，可以从下列项目中选做一个。
空气中微生物总数的检测
水中细菌总数的检测
牛奶中细菌的分离与计数
土壤中真菌（或放线菌）的分离与计数■高中生物课件（人教课标版）课题3：分解纤维素的微生物的分离教学目标:1、知道纤维素酶的种类及作用2、初步掌握从土壤中分离出分解纤维 素的微生物的实验方法阅读课本27页基础知识部分第一、二段，回答下列问题：1、纤维素在生物圈的分布状况？2、纤维素酶的组成及作用？纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质。植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即CX酶、 C1酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。一、纤维素和纤维素酶二、纤维素分解菌的筛选阅读课本课本28页相关部分，回答下列问题：1、纤维素分解菌的筛选方法2、纤维素分解菌的筛选方法的原理刚果红染色法：这种方法能够通过颜色反应直接
对微生物进行筛选 练一练：1、下列关于纤维素酶的说法，错误的是A、纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种
B、纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖
C、纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁
D、葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖2、利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌，下列说法错误的是A、刚果红能与纤维素形成红色复合物
B、刚果红能与纤维二糖形成红色复合物
C、刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物
D、若培养基上产生了透明圈，则说明已筛选出了纤维素分解菌三、实验操作土壤取样选择培养梯度稀释将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上挑选产生透明圈的菌落土壤取样取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？ 选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等等。
生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境选择培养1、选择培养的目的：增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物2、制备选择培养基参照课本29页旁栏中的比例配置，回答下列问题a、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？b、这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果具 有，是如何进行选择的？ c、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用是液体培养基，原因是配方中无凝固剂有选择作用，本配方中的碳源是纤维素，所以能分解纤维素的 微生物可以大量繁殖用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照3、操作方法：将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养思考：为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用梯度稀释 按照课题1 的稀释操作方法，将选择培
养后的培养基进行等比稀释，稀释最大倍数
到106将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上1、制备培养基:参照旁栏中的比例
2、涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0.1ml涂布在培养基上，30℃倒置培养挑选产生透明圈的菌落 参照课本刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落刚果红染色法方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应方法二：在倒平板时就加入刚果红思考：这两种方法各有哪些优点与不足 方法一 缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发 生混杂；优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用
方法二 优点是操作简便，不存在菌落混杂问题
缺点一是由于培养基中还含有淀粉类物质，可以使能产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应；缺点二有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红，形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分练一练1、在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌，符合下列哪一生物学观点？（ ）
A、生物结构与功能相适应的观点 B、生物结构与功能整体性观点
C、生物与环境相适应的观点 D、生物发展进化的观点2、从土壤中分离获得某种微生物的步骤是（ ）
①土壤取样 ②梯度稀释 ③选择培养 ④菌悬液涂布平板 ⑤挑选出单个菌落
A、 ①②③④⑤ B、①③②④⑤
C、 ①②④③⑤ D、①④②③⑤3、有关选择培养正确的叙述是（ ）A、可以增加纤维素分解菌的浓度
B、可以减少纤维素分解菌的浓度
C、所用培养基是固体培养基
D、所用培养基是平板培养基CBA四、结果分析与评价（一）培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落（二）分离的结果是否一致 设置对照，若对照的培养基在培养过程中无菌落生长则说明培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。如果不同，分析产生不同结果的原因。五、课题延伸 本课题对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，但是这只是分离纯化的第一步。为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。作业：完成基础训练19-22页相关题目