人教版选修1高中生物2.1：微生物的实验室培养(43张PPT)

(共43张PPT)
专题2
:微生物的培养与应用
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
主要内容
课题1
微生物的实验室培养
微生物的实验室培养条件：
（1）为培养的微生物提供合
适的营养和环境条件
（2）确保其他微生物无法混入
研究和应用微生物的前提
防止杂菌入侵，获得纯净的培养物
一、培养基
人们按照微生物对营养物质的不同需求，配置出供其生长繁殖的营养基质称培养基
一般的培养基均需要
碳源、氮源、无机盐和水等（含C、N的有机物既是异养型微生物的碳源也是氮源）
培养基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。
培养基的基本成分
〖思考〗从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？
C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。
牛肉膏蛋白胨培养基
是一种应用最广泛和最普通的细菌基础培养基。
1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的配方
H2O
定容至1000ml
Nacl
5g
蛋白胨
10g
牛肉膏
5g
琼脂20.0g
分析营养构成？各成分主要提供何种营养成分
液体培养基：用于工业生产
固体培养基：（一般用试管或培养皿盛装，在液体培养基的基础上再添加凝固剂琼脂。）用于菌种分离、鉴定菌落
培养基的种类
1、按物理状态分：
2、按功能分：
选择培养基：加入某种化学物质，从众多微生物中分离出所需微生物
鉴别培养基：加入某种试剂，鉴别不同种类的微生物
加入青霉素的培养基:
不加氮源的无氮培养基:
不加含碳有机物的无碳培养基:
分离金黄色葡萄球菌
几种选择培养基举例：
分离酵母菌、霉菌等真菌
分离固氮菌
分离自养型微生物
加入唯一碳源为纤维素的培养基
分解纤维素的细菌
加入高浓度食盐的培养基:
二、无菌技术
无菌技术泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法技术。
获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，无菌技术就是防止杂菌污染的操作技术。
消毒
（一）、无菌技术的种类
灭菌
使用较为温和的物理和化学方法（酒精、紫外线）来杀死部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子。
对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁消毒；
将培养器皿、接种用具和培养基等进行灭菌；
接种的过程要在酒精灯火焰附近进行。
避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品接触
使用较为强烈的理化因素杀死物体内外的所有微生物（包括芽孢和孢子）。
（1）、煮沸消毒法:100℃煮沸5-6min
（2）、巴氏消毒法：70-75
℃下煮30min或
80
℃
下煮15min9(牛奶）
（3）、化学药剂消毒法:用75%酒精、新洁尔灭等进行皮肤消毒;氯气消毒水源（酒精擦拭双手
（4）、紫外线消毒（工作台、接种室）(能使蛋白质变性，还能损伤DNA的结构）
……
1、消毒的方法
（二）、常用的消毒与灭菌的方法
（1）、灼烧灭菌：接种用具和接种过程中的试管口或瓶口放在酒精灯火焰的充分燃烧层中进行灼烧灭菌。试管口或瓶口等容易被污染的部位
2、灭菌的方法
（2）、干热灭菌：将玻璃器皿、金属用具等能耐高温并需要保持干燥的物品放到干热灭菌箱内，在160～170OC中加热1～2h即可。
（3）、高压蒸汽灭菌：将需灭菌的物品放到盛有水的高压蒸汽灭菌锅内煮沸，待冷空气排尽后，密闭继续加热至锅内压力到100kPa，温度到121OC后，维持15～30min即可。
3、消毒与灭菌的区别
条件
结果
常用的方法
消毒
灭菌
较为温和的物理或化学方法
强烈的理化因素
仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物，不包括芽孢和孢子
杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
煮沸消毒法、巴氏消毒法、紫外线或化学药物消毒法
灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌
〖思考〗对接种环灭菌时要用酒精灯的
充分燃烧
层火焰灼烧可能伸入试管或培养皿的部位。
〖思考〗利用干热灭菌箱对玻璃器皿灭菌时物品不能摆得太挤，目的是避免妨碍热空气流通。
〖思考〗物品装入高压蒸汽灭菌锅灭菌后，要首先打开排气阀，煮沸并排除锅内冷空气，其目的是
有利于锅内温度升高
；随后关闭排气阀继续加热，气压升至
100k
Pa，温度为
121℃
，并维持
15～30
min；最后切断热源，使温度自然降温，气压务必降至
零
时打开锅盖，其目的是防止
容器中的液体暴沸
。
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
无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
（1）、（2）需要灭菌；（3）需要消毒。
P15-16旁栏思考
培养基的配制原则
①目的要明确：根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和配制量。
②营养要协调：培养基中各种营养物质的浓度和比例要适宜。
③pH要适宜：细菌培养基pH中性或偏碱性，霉菌培养基呈酸性。
（一）制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
1.计算：（根据微生物生长时对营养物质的需求）
物质
牛肉膏
蛋白胨
NaCl
琼脂
水
重量
5g
10g
5g
20g
定溶至1000mL
2.称量
准确称取各种成分，注意事项：牛肉膏要放在称量纸上称量，牛肉膏、蛋白胨都易吸潮，称取时动作要迅速，称后及时盖上瓶盖。
三、实验操作
思考：该培养基从物理性质分属于哪种？原因？含有几种营养成分？牛肉膏提供上述哪几种成分？
3.溶化：先将牛肉膏连同称量纸一起放入烧杯，加少量水，加热至牛肉膏溶化并与称量纸分离后，用玻璃棒取出称量纸。加入蛋白胨和氯化钠，用玻璃棒搅拌使之溶解，再加入琼脂，不断用玻璃棒搅拌，原因：防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。待溶解后，加自来水定溶至100mL。（熔化后灭菌前应该调节PH)
4.灭菌：将配制好的培养基放到锥形瓶中（瓶口加棉塞，包上牛皮纸），连同培养皿（3～5套，用几层报纸包好）一起放到高压蒸汽灭菌锅内灭菌。
5.倒平板：待培养基冷却到50OC左右时倒平板。
〖思考〗在制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的称量操作中，动作要迅速，原因是什么？
〖思考〗溶化操作中需要不断用玻璃棒搅拌的目的是什么？
牛肉膏、蛋白胨容易吸潮
防止琼脂糊底儿导致烧杯破裂
〖思考〗牛肉膏和蛋白胨主要为微生物提供什么等营养物质？
提供糖、维生素、有机氮等营养物质
〖思考〗锥形瓶的瓶口通过火焰的目的是消灭瓶口的杂菌，防止杂菌感染培养基。
〖思考〗倒平板的目的是防止培养基冷却过程中形成的水滴落到培养基表面。
〖思考〗若皿盖和皿底之间粘有培养基，则该平板能否培养微生物？为什么？
不能。空气中杂菌会在这些粘附培养基上繁殖，并污染皿内培养基。
〖思考〗配制斜面培养基中，试管要加塞棉塞的目的是保持通气并防止杂菌感染。
〖思考〗试管培养基形成斜面的作用是增大接种面积。
倒平板操作的讨论
1.培养基灭菌后要冷却到50OC时倒平板。用什么办法来估计培养基的温度？
用手触摸锥形瓶，温度下降到刚刚不烫手时即可开始倒平板。
2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
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？
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。
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？
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。
（二）纯化大肠杆菌
微生物接种方法常见的有平板划线法和稀释涂布平板法。
1.平板划线法
通过接种环在琼脂固体培养基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的表面。
在数次划线后可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体称菌落。
平板划线法获取的微生物经恒温培养后的生长情况
平板划线法获取的微生物经恒温培养后的生长情况
平板划线法
①将接种环在酒精灯火焰上灼烧直至烧红。
②在酒精灯火焰旁冷却接种环，并打开大肠杆菌的菌种试管的棉塞。
③将菌种试管口通过火焰达到消灭试管口杂菌的目的。
④将冷却的接种环伸入到菌液中取出一环菌种。
⑤将菌种试管口再次通过火焰后塞上棉塞。
⑥将皿盖打开一条缝隙，把接种环伸入平板内划3～5条平行线，盖上皿盖，不要划破培养基。
⑦灼烧接种环，冷却后从第一区划线末端开始向第二区域内划线。重复上述过程，完成三、四、五区域内划线。注意不要将第五区的划线与第一区划线相连。
⑧将平板倒置放在培养箱中培养。
〖思考〗取菌种前灼烧接种环的目的是消灭接种环上的微生物；除第一次划线外，其余划线前都要灼烧接种环的目的是消灭接种环上残留菌种；取菌种和划线前都要求接种环冷却后进行，其目的是防止高温杀死菌种；最后灼烧接种环的目的是防止细菌污染环境和操作者。
〖思考〗在第1次划线后都从上次划线末端开始的目的是获得由单个细菌形成的标准菌落。
1、为什么在操作的第一步以及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？
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。划线结束后仍然要灼烧接种环，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。
平板划线法的讨论
2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
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？
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。
平板划线时不能划破培养基，为什么？
1、一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的；
2、存留在划破处的单个细胞无法形成规矩的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落。
2.稀释涂布平板法
将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养。
在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。
稀释涂布平板法操作过程分两个步骤，即系列稀释操作和涂布平板操作。
系列稀释操作
101
102
103
104
105
106
(1)将分别盛有9mL水的试管灭菌并编号。
(2)用移液管吸取1mL培养的菌液，注入第二支试管中，轻压橡皮头，吹吸三次使之充分混匀。
(3)从101倍稀释的试管中吸取1mL稀释液，注入第三支试管中，重复步骤2，直至到第六支试管。
〖思考〗系列稀释操作的注意事项是什么？
移液管需要灭菌。操作中试管口和移液管应在离火焰1-2cm处。
涂布平板操作
(1)将涂布器浸在盛有70％的酒精的烧杯中。
(2)取少量菌液（不超0.1mL），滴加到培养基表面。
(3)将沾有酒精的涂布器在火焰上引燃，火熄后冷却8～10s。
(4)用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。
稀释涂布平板法获取的菌落
涂布平板操作讨论
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。
将接种后和未接种（作为对照组）的培养基均放到370C的恒温箱中，培养12～24h后进行观察并记录结果。
平板划线法与稀释涂布平板法的区别
一、平板划线法
由接种环无菌操作沾取少许待分离的材料，在无菌平板表面进行平行划线、扇形划线或其他形式的连续划线，微生物细胞数量将随着划线次数的增加而减少，并逐步分散开来，如果划线适宜的话，微生物能一一分散，经培养后，可在平板表面得到单菌落。
用途：一般多用于从菌种的纯化；
优点：可以观察菌落特征，对混合菌进行分离；
缺点：不能计数；
二、稀释涂布平板法：
稀释平板计数是根据微生物在固体培养基上所形成的单个菌落，即是由一个单细胞繁殖而成这一培养特征设计的计数方法，即一个菌落代表一个单细胞。计数时，首先将待测样品制成均匀的系列稀释液，尽量使样品中的微生物细胞分散开，使成单个细胞存在（否则一个菌落就不只是代表一个细胞），再取一定稀释度、一定量的稀释液接种到平板中，使其均匀分布于平板中的培养基内。经培养后，由单个细胞生长繁殖形成菌落，统计菌落数目，即可计算出样品中的含菌数。此法所计算的菌数是培养基上长出来的菌落数，故又称活菌计数。一般用于某些成品检定（如杀虫菌剂等）、生物制品检验、土壤含菌量测定及食品、水源的污染程度的检验。
用途：一般多用于筛选菌株。一般用于平板培养基的回收率计数。
优点：可以计数，可以观察菌落特征。
缺点：吸收量较少，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延。如果菌液密度大的话，长不出单菌落。
1.未接种的培养基表面是否有菌落生长？如果有菌落生长，说明了什么？
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。
2.在接种大肠杆菌的培养基上，能否观察到独立的菌落？它们的大小、形状、颜色相似吗？
如果接种成功的话，在培养基的表面可观察到大小、形状、颜色相似的菌落。
四、结果分析与评价
3.培养12h和24h后，观察到的实验结果相同吗？如果不同，请分析产生差异的原因？
培养12
h与24
h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同。随着时间的延长、菌落的不断生长，使菌落不断增大。
4.如果在培养基上观察到不同形态的菌落，请分析其可能的原因。
无菌操作未达到要求：可能是培养基灭菌不彻底；可能是接种时发生了污染；也可能是在培养的过程中受到了污染。
1.试管低温临时保藏
将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，培养成菌落后，置于4OC的冰箱中保存（每隔3～6个月要重新接种培养后再保存）。
2.甘油管长期保藏
在3mL的甘油瓶中加入1mL的甘油，高压灭菌。将1mL培养的菌液转移到甘油瓶中，充分混合后，置于－20OC的冷冻箱中保存。
五、课题延伸---菌种的保藏