高二生物选修一 专题2 微生物的培养与应用（45张ppt人教版）

(共45张PPT)
专题2 微生物的培养与应用
课前准备：
课本（选修一） 双色笔
高二生物
解旋酶
80-100
不需要
需要
模板
脱氧核苷酸
半保留复制和碱基互补配对原则
知识回顾
原理
条件
过程（温度）
预变性目的
循环特点
实验步骤
实验注意事项
PCR反应的实验操作
（1）按配方将所需试剂摆放在实验桌上（准备）
（2）用微量移液器按配方在微量离心管中依次加入各组分（移液）
（3）盖严离心管口的盖子，用手指轻轻弹击管壁（混合）
（4）将微量离心管放在离心机上（离心）
（5）将离心管放入PCR仪上，设置好PCR仪的循环程序（反应）
循环数 变性 复性 延伸
第一次 94°C,10min － －
30次 ９4℃，30s 55℃，30s 72℃，1min
最后一次 ９4℃，1min 55℃，30s 72℃，1min
当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后， DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。 P59
DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从DNA的3′端开始延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。 P58
5′
3′
5′
3′
难点解析：
引物
5′
3′
5′
3′
5′
3′
脱氧核苷酸
5′
3′
母链

子链
变性 →复性（退火） → 延伸
PCR的反应过程：
预变性
→
复性（退火）：温度下降到50℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。

延伸：温度上升到72℃左右,溶液中的4种脱氧核苷酸在Taq DNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对的原则合成新的DNA链。P60下方


变性：温度上升到90℃以上时,双链DNA解聚成为单链。
DNA聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。
5’
3’
引物1
引物2互补链
引物2
引物1互补链
引物1
引物2
第一次
第二次
第三次
第四次
引物2互补链
目的片段（不同长度的链未示出）
难点解析：
循环第三次出现两种引物之间的片段，即完整目的基因
含有母链的DNA分子占：
不含有引物1（或2）的DNA分子占：
目的基因的数量：
2／2n
1／2n
复制n次：
相关计算：
2n-2n
在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图1所示,经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如图2所示，其中第⑤种DNA分子有几个：
A、2 B、4 C、6 D、8
手机已经成为我们每天必定要接触的物品，但很少人会关注手机的卫生问题，手机到底有多脏呢？下面图片可能会让你感到不适，建议大家做好心理准备。让我们一起看看手机压印在固体培养基上所形成的菌落——
引言——
专家建议——
生物学家表示由于长时间的触摸以及电池产生的热量，手机成为“细菌的产房”，几乎可以与我们的皮肤相提并论。每周用消毒剂擦拭一次手机，避免手机上积聚大量细菌，给健康构成潜在危害。此外，经常洗手也能减少手机上的细菌数量。
自古以来，人类一直受到传染病的困扰，可以说，人类文明史就是一部与传染病斗争的历史。天花、炭疽、肺结核、鼠疫、霍乱、疟疾、流感、艾滋病、非典型肺炎（SARS病毒）等，这些恶魔般的传染病，夺去了无数人的生命，给人类带来了无尽的苦难，也深刻影响着文明的进程。而这一次新型冠状病毒的泛滥，让我们再一次对自然充满了敬畏，对人的生命有了深刻反思。这些传染病大部分都是由细菌、病毒等微生物引起。
微生物的种类
（1）原核微生物
放线菌、蓝藻、衣原体、支原体、细菌)等
个体难以用肉眼(光学或电子显微镜可见）观察的一切微小生物的统称。有的甚至没有细胞结构。
（2）真核微生物
酵母菌、霉菌、单细胞藻类、草履虫等
衣藻
大变形虫
（3）非细胞微生物
病毒(仅有核酸和蛋白质组成)
SARS病毒
专题2 微生物的培养与应用
——课题1 微生物的实验室培养
一、培养基作用、种类
二、无菌技术
三、制备牛肉膏蛋白胨培养基
四、纯化大肠杆菌
教学目标：
第一课时
学习目标
1.掌握培养基的作用、分类及营养成分
2.区分消毒和灭菌，掌握不同物品的灭菌方法。
培养微生物最需要解决的两个问题是什么？
1.为其提供合适的营养物质和环境条件


2.确保其他微生物无法混入
培养基
无菌技术
按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。(P83页—常用培养基配方)
一、培养基
1.概念——P14
细菌的“食谱”
(1)牛肉膏蛋白胨培养基——细菌；

(2)营养琼脂培养基——细菌；

(3)麦芽汁琼脂培养基——酵母菌；

(4)马铃薯琼脂培养基——真菌；

(5)查氏培养基——霉菌；
基础知识
牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用最广泛和最普通的培养基
配制培养基的基本原则
2.成分 P14
基本成分——水、无机盐、碳源、氮源
思考：微生物“吃”什么？
无机碳源：
有机碳源：
CO2、CO32-、HCO3-
葡萄糖、蔗糖、
牛肉膏、蛋白胨等
自养微生物
异养微生物
凡能为微生物代谢提供碳元素的物质。
①参与合成有机物
②异养微生物的能源物质
⑴.概念：
⑵.来源：
⑶.作用：
碳源
2019年全国Ⅲ卷，37题(1)问：硝化细菌在没有碳源的培养基上(填“能够”或“不能”)生长，原因是？
答案——能够；硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源
碳源是辨别自养、异养的标准
凡能为微生物代谢提供氮元素的物质。
主要用于合成蛋白质、核酸及含N的代谢产物。
氮源
⑴.概念：
⑵.来源：
⑶.作用：
水：是生命活动所必需的，生物体内含量最多的化合物
无机盐：为微生物提供除碳、氮以外的元素
无机氮源：
有机氮源：
NH4＋、N2、NO3-（为硝化细菌（自养）或固氮菌 （异养）提供N源和能源如化能合成作用）
牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、尿素、氨基酸等
任何生物组成都离不开元素，C是组成生物的最基本元素（碳源），N是主要元素（氮源），培养基是提供营养物质的一个场合。我们都知道生物生命活动离不开水，无机盐是维持细胞内外浓度平衡的重要因素。
注：含CHON的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源
思考2：为什么大多数培养基都有这四类物质？ P14
⑶.常见的生长因子：
⑴.概念：
⑵.作用：
微生物生长不可缺少的微量有机物。
酶和核酸的组成成分。
维生素、氨基酸、碱基等。
特殊营养（生长因子）：
pH、氧气（环境）的需求：
真菌（霉菌）偏酸，细菌中性或偏碱；厌氧菌需提供无氧条件
另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质,以及氧气等的要求。P15
有些培养基中不需要添加，因生物自身能合成；有些要添加，因缺少合成这些物质的酶或合成能力有限。例如培养乳酸菌的培养基要添加维生素，在牛肉膏、蛋白胨、酵母膏中含有维生素。
几种微生物的营养能量来源
营养物质 定义 作用 主要来源
碳源 凡能提供所需碳元素的物质 构成生物体的细胞物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质 无机化合物：CO2、NaHCO3等；有机化合物：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等
氮源 凡能提供所需氮元素的物质 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
水 在生物体内含量很高 不仅是优良的溶剂而且可维持生物大分子结构的稳定 外界摄入
无机盐 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素 细胞内的组成成分，生理调节物质，某些化能自养菌的能源，酶的激活剂 无机化合物
生长因子 生长必不可少的微量有机物 酶和核酸的组成成分 维生素、氨基酸、碱基等
微生物类型 碳源 氮源 能源 举例
异养型 糖类、蛋白质等有机物 蛋白质等 有机物 大肠杆菌
自
养 化能 CO2 NH3 NH3 硝化细菌
光能 CO2 NH4＋、NH3－等 光能 蓝藻
有一种细菌以CO2为唯一的碳源，下列与其相关的描述中，不正确的是（ ）
A.氮源物质是该细菌必需的营养
B.碳源物质是该细菌的能源物质
C.该细菌属于自养生物
D.水是该细菌的营养要素之一
A、氮源主要为细菌合成蛋白质等物质所必需，是该细菌必需的营养，A正确；
B、该微生物以CO2为唯一碳源，但CO2不能为微生物提供能量，不属于能源物质，B错误；
C、该细菌能够以CO2为唯一的碳源合成自身有机物，是自养生物，C正确；
D、水是生命之源，是该细菌的营养要素之一，D正确
固体培养基
液体培养基
←无 有→ 凝固剂—琼脂
菌落
P14：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。（凝固剂还有明胶、卡拉胶等）
3.类型——
(1)物理性质划分：液体培养基、固体培养基等
一、培养基
种群
琼脂固体培养基是实验室中最常用的培养基之一
菌群与营养物质的接触面积较大，常用于工业生产，扩大培养。如发酵工业中的酵母菌培养
实验室中最常用培养基之一，常用于微生物的菌种保存、鉴定、分离、计数。
半固体培养基：琼脂量较少，可用于观察微生物的运动轨迹
固体培养基有水吗？它加水即可变为液体培养基吗？
有，不能
概念——P18页
一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体。
特征——P24页
菌落特征包括菌落的大小、形状、光泽度、颜色、透明度等。
功能——
菌落是鉴定菌种的重要依据。
菌落
(1)物理性质划分：液体培养基、固体培养基等
(2)用途(功能)划分：选择培养基、鉴别培养基等
微生物的分离P22页
微生物的鉴定
加入或除去某种成分，抑制或阻止不需要的微生物生长，促进所需微生物生长的培养基，称做选择培养基。例如：
1在培养基中加入青霉素，以抑制细菌、放线菌的生长，从而分离到酵母菌和霉菌；
2在培养基中加入高浓度的食盐可以抑制多种细菌的生长，分离出耐盐的金黄色葡萄球菌；
3培养基缺乏有机碳源时，异养微生物不能生存，可以分离出自养微生物。
4缺乏氮源的无氮培养基: 分离固氮菌（异养）
根据微生物的代谢特点，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的培养基，称做鉴别培养基。
例如：P26在培养基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别饮用水和乳制品中是否存在大肠杆菌。如果有大肠杆菌，其代谢产物就与伊红和美蓝结合，使菌落呈黑色。
酚红培养基：鉴别分解尿素的细菌，若分解则出现NH4+，碱性变红
3.类型——
3.类型——
(3)按化学成分划分：天然培养基、合成培养基等
加入琼脂较多
标准 培养基类型 配制特点 主要应用
物理性质 固体培养基 菌种分离,鉴定,

计数

半固体培养基 加入琼脂较少 菌种保存
液体培养基 不加入琼脂

工业生产，连续

培养
化学组成 合成培养基 由已知成分配制而成，

培养基成分明确 菌种分类、鉴定
天然培养基 由天然成分配制而成，

培养基成分不明确 工业生产降低

成本
目的用途 鉴别培养基 添加某种指示剂或化学

药剂 菌种的鉴别
选择培养基 添加（或缺少）某种化

学成分 菌种的分离
下表所示为某微生物培养基的配方，有关叙述错误的是（ ）
A．依物理性质划分，该培养基属于固体培养基；依用途划分，该培养基属于选择培养基
B．由培养基的原料可知，所培养微生物的同化作用类型是异养型，培养的微生物可以是酵母菌或毛霉
C．本培养基中青霉素的添加满足了微生物生长对特殊营养物质的要求
D．固体培养基常用于菌种的鉴定和分离
有无琼脂判断液、固
有特殊成分
维生素、氨基酸、碱基等
分离作用
看碳源判断
为特殊成分，不是营养物质
该培养基包含微生物生长和繁殖所需的几类营养物质？葡萄糖提供的是哪类营养物质？ NaNO3提供的是哪类营养物质？
碳源；氮源和无机盐
成分 含量 成分 含量
NaNO3 3g FeSO4 0.01g
K2HPO4 1g 葡萄糖 30g
琼脂 15g H2O 1 000mL
MgSO4?7H2O 0.5g 青霉素 0.1 万单位

⑴目的要明确：
⑵营养全面、浓度适宜、比例恰当
⑶适宜的pH值：
有机碳源
异养型：
根据微生物的种类、培养目的选择原料
自养型：
不加碳源
细菌中性或偏碱，真菌偏酸
（CO2碳源）
（为维持的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂）
4.培养基配制原则
病毒是一种没有细胞结构的特殊生物。病毒不能独立生存，专性寄生在活的宿主细胞，病毒一旦离开活细胞就不表现任何生命活动。因此，病毒的培养要选择相应的宿主细胞进行培养，如大肠杆菌噬菌体(T2噬菌体)用大肠杆菌培养。
思考：
所有的微生物都能用培养基来培养吗？
无菌技术要围绕着如何避免杂菌的污染来展开，可以概括为四个方面——“谁来做”、“在哪做”、“用什么做”、“怎么做” 。
操作者
操作空间(接种室、接种箱等)
培养器皿、接种用具、培养基等
操作过程酒精灯火焰附近)
二、无菌技术
P15 获得纯净培养物的关键是 。
防止外来杂菌的入侵
清洁
消毒
P15
灭菌
无菌技术方法——消毒和灭菌 ※
(1)原理：都是使蛋白质或核酸变性，使微生物失去活性
消毒：使用较为温和的物理或化学方法，杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)。
灭菌：使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
(2)定义P15
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
消毒指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害得微生物（不包括芽孢和孢子）。
在100℃，煮沸5~6min
70~75℃煮30min或80℃煮15min，如牛奶，既杀死微生物也使营养成分不被破坏。P15
煮沸消毒法
巴氏消毒法
化学药剂消毒法
紫外线消毒法
在照射前，适量喷洒消毒液
，可以加强消毒效果。P16
100℃、5~6min
70~75℃,30min或80℃,15min
75%酒精等P86附录5
紫外线照射(原理——破坏DNA结构)30min
氯气消毒水源
空气消毒
原理——酒精可使菌体蛋白脱水、凝固变性而达到消毒目的，对芽孢无效。95%酒精不能用于消毒，这是因为95%（高浓度）酒精使菌体表面蛋白质变性过快从而凝固形成一层坚固的菌膜，影响酒精渗透入菌体，而降低了消毒效果，所以不能用于消毒；若浓度过低则杀菌能力减弱。
灭菌指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
160~170℃加热1-2h
玻璃器皿（吸管、培养皿）和金属用具等能耐高温的、需要保持干燥的物品
接种工具
（接种环、接种针或其他金属工具）
为达到良好的灭菌效果，一般压力达到100kPa,温度为121℃，维持15~30min
培养皿及容器的灭菌
也适用试管口或瓶口
干热灭菌箱160-170 ℃，加热1-2h。使用方法P85附录4
高压蒸汽灭菌锅100kPa、121 ℃，15-30min。使用方法P85附录4
培养基含有水，采用干热灭菌会将水蒸干，无法培养微生物。高压蒸汽灭菌能保持培养基中的水分。在含水状态下将微生物杀死。
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
无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
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？
（1）、（2）需要灭菌；（3）需要消毒。
使用后的培养基丢弃前应怎样处理？
使用后的培养基丢弃前一定要进行灭菌处理，以免污染环境。P15
为什么消毒牛奶要用巴氏消毒法?
营养成分不被破坏
项目 概念 常用方法 应用范围
消毒 使用较温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子） 煮沸消毒法：在100℃煮沸5~6min 一般物品
巴氏消毒法：在70~75℃煮30min或在80℃煮15min 一些不耐高温的液体，如牛奶
化学药剂消毒法 如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等
紫外线消毒法：紫外灯照射30min 接种室、操作台
项目 概念 常用方法 应用范围
灭菌 使用强烈的理化因素杀死体内外所有的微生物（包括芽孢和孢子） 灼烧灭菌：酒精灯火焰 接种工具的灭菌和试管口的灭菌
干热灭菌：在160~170℃下灭菌1~2h 玻璃器皿、金属工具的灭菌
高压蒸汽灭菌：在压力为100kPa，温度为121℃的条件下，灭菌15~30min 培养基及容器的灭菌
1.细菌培养过程中分别采用了高压蒸汽、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理方法，这些方法依次用于杀灭哪些部位的杂菌（ ）
A．接种针、手、培养基 B．高压锅、手、接种针
C．培养基、手、接种针 D．接种针、手、高压锅
2.[2018 年新课标Ⅱ卷]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。
解析：能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。
解析：煮沸消毒法即在 100 ℃煮沸 5～6 min 可以杀死微生物；巴氏消毒法即在 70～75 ℃煮 30 min 或 80 ℃煮15 min，可以杀死微生物，并且保证营养物质不被破坏。因此优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。教材P15小字处
解析：因紫外线能破坏 DNA 结构，所以密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒。在照射前，适量喷洒消毒液（石炭酸或煤酚皂），可强化消毒效果。教材P16
解析：用氯气消毒水源，教材P15小字处
请做：整理笔记(拍图上传）
预习本课题其余部分
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