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第一章第2节
一
微生物的培养技术及应用
教学设计
课题
微生物的培养技术及应用
单元
第一章
学科
生物
年级
高二
学习目标与核心素养
阐明微生物的基本培养技术，简述微生物培养基的配方，举例说明微生物纯培养。1.文化基础：微生物培养的条件和提纯。2.自主发展：认识微生物的实验室培养3.社会参与：了解微生物生长繁殖条件和提纯技术
重点
微生物的培养和提纯
难点
倒平板和平板划线法的具体操作方法步骤
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
从社会生活例子，展示自制酸奶和发酸葡萄酒图片，分析发酵中含杂菌的危害。进一步分析传统发酵技术应用中，发酵产品的制作都离不开微生物的作用，在古代，微生物大多来自于制作过程中菌种的自然感染。而在工业化生产中，为了提高发酵产品的质量，需要用到纯净的优良菌种。而在此过程中，就涉及微生物的纯培养。本节我们先来学习微生物培养的基础知识：培养基的配制及无菌操作技术，微生物的纯培养。
思考：自制酸奶导致肠胃不适和葡萄酒变酸的原因
通过自制酸奶导致肠胃不适和葡萄酒变酸的原因分析，激发学生对微生物纯培养的兴趣，调动学生学习的积极性。
讲授新课
微生物是难以用肉眼观察的微生物，实验室培养微生物，一方面要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件。另一方面要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。一、培养基的配制1．培养基人们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。培养基的种类标准培养基类型配制特点主要应用物理性质固体培养基加入凝固剂较多菌种分离,鉴定,计数半固体培养基加入凝固剂较少菌种保存液体培养基不加入凝固剂工业生产，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营养物质作用功能主要来源碳源能为微生物代谢提供碳元素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碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸等氮源能为微生物的代谢提供氮元素合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等水是生命活动所必需的不仅是优良的溶剂，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二、无菌技术1．获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。2、无菌技术包括：（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒
；（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌；（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在
酒精灯火焰附近进行；（4）避免已灭菌处理的材料用具与周围物品相接触。比较消毒与灭菌，完成下列表格消毒灭菌概念常用方法适用对象常用灭菌与消毒方法的比较灭菌和消毒的种类主要方法应用范围灭菌湿热灭菌(高压蒸汽灭菌法）干热灭菌灼烧灭菌消毒煮沸消毒法巴氏消毒法紫外线消毒化学药物消毒思考与讨论：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？提示：无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。2．对培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶常采用的灭菌或消毒方法分别是什么？提示：分别为高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、化学药物消毒、紫外线消毒、巴氏消毒。3．用于生物消毒的微生物具有什么特点？提示：用于生物消毒的微生物能产生杀死其他微生物的代谢产物或是寄生性的微生物。三、微生物的纯培养概念：1.培养物2.纯培养物3.纯培养3.酵母菌的纯培养(1)菌落：分散的微生物在适宜的表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。菌落特征：大小、形状、光泽度、颜色、透明度等。(2)获得单菌落的方法：平板划线法和稀释涂布平板法。（3）酵母菌纯培养实验方法步骤：培养基的制备①配制培养基②灭菌③倒平板④接种⑤分离酵母菌⑥培养酵母菌平板划线法平板划线操作及培养结果：接种环在固体培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步分散到培养基的表面。平板划线示意图(A)及培养后菌落分布示意图(B)如下图所示。(1)平板划线法：①接种环的灼烧：a．第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物。b．每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端。c．划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。②灼烧接种之后，要冷却后再进行操作，以免温度太高杀死菌种。③划线时最后一区域不要与第一区域相连。④划线用力要大小适当，防止用力过大划破培养基。思考与讨论1.在未接种的培养基表面是否有菌落生长?如果有，说明了什么?提示：未接种的培养基是不能有菌生长的,如果有菌生,长则说明受到污染或者灭菌不彻底.不仅表面不能有菌生长,内部也不能有菌生长.正确的做法是:配好培养基之后，将培养基放在温箱里培养24小时观察,长菌的培养基应该丢弃，无菌生长的方能使用.这样做的另一个好处是将培养基上的水气和培养基表面的水蒸发干,不会对细菌培养产生影响。2.如果你观察到了不同形态的菌落，你能分析出可能是由哪些原因引起的吗?提示：培养基灭菌不彻底或接种过程中感染了杂菌。练习与应用1．下列关于灭菌和消毒的说法不正确的是( )A．灭菌是指杀死环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子B．灭菌和消毒实质上是相同的C．接种环用灼烧法灭菌D．常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等提示：灭菌与消毒的实质是不同的。灭菌是指杀死一定环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子，使用的是较为强烈的理化因素，常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等，根据不同的材料选用不同的灭菌方法，如接种环的灭菌用灼烧法；消毒是指杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)，使用的是较为温和的物理或化学方法。
【学习活动一】学生阅读课本P9—10，联系实际，思考以下问题。1.培养基的定义2.培养基的类型3.培养基的成分分类比较，对比记忆，拓展思维【学习活动二】在教师引导下，学生阅读课本P10—11，完成相关表格。小组讨论，完成相关探究，解决实验相关问题。【学习活动三】在教师引导下，学生阅读课本P11—13，完成相关表格。根据所学，完成相关练习
联系实际，根据老师引导，学会概括培养基概念，分析微生物培养所需营养物质。拓展知识指导学生阅读理解、概括无菌技术概念，描述对比灭菌和消毒的基本情况及实验方法。提出一个问题比解决一个问题更重要，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，提高学生学习的积极性。提出一个问题比解决一个问题更重要，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中。回顾旧知，巩固和应用所学知识。
课堂小结
板书
微生物的基本培养技术培养基的配制概念营养物质无菌条件消毒煮沸消毒、巴氏消毒、紫外线消毒、化学药物消毒灭菌
湿热灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌微生物纯培养1.概念
2.酵母菌纯培养
3.培养基的营养组成
各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。
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第二节
微生物的培养技术及应用
一
微生物的基本培养技术
人教版（2019）
高中生物选择性必修三
学习目标
阐明微生物的基本培养技术，简述微生物培养基的配方，举例说明微生物纯培养。
1.文化基础：微生物培养的条件和提纯。
2.自主发展：掌握微生物的实验室培养和提纯
3.社会参与：运用相关技术解决生产生活中有关实际问题
从社会中来
食用自制酸奶导致
肠胃不适屡见不鲜
发酵物混入杂菌
葡萄酒变酸
1．培养基
人们按照微生物对_________________的不同需求，配制出供其___________________的营养基质。
一、培养基的配制
营养物质
生长繁殖
按物理性质分类
液体培养基：
不含凝固剂、曾液体状态的培养基
固体培养基：
呈固体状态的培养基
（加入凝固剂：如琼脂）
2．培养基的种类
标准
培养基类型
配制特点
主要应用
物理状态
固体培养基
加入琼脂较多
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
成分
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
用途，功能
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
菌种的选择，分离
碳源
氮源
凝固剂
3．培养基的营养组成
各种培养基一般都含有水、_________、_________和无机盐等营养物质，此外还需要满足微生物生长对_________、特殊营养物质以及_________的需求。例如：
乳酸杆菌
霉菌
细菌
厌氧微生物
培养基特殊处理
碳源
氮源
PH
O2
添加维生素
调至酸性
调至中性
或弱碱性
提供无氧条件
培养基的成分及功能
营养物质
作用
功能
主要来源
碳源
能为微生物代谢提供碳元素
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
无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸等
氮源
能为微生物的代谢提供氮元素
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；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
水
是生命活动所必需的
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
二、无菌技术
1．获得纯净的微生物培养物的关键：防止___________________。
2．消毒和灭菌
消毒和灭菌主要工作包括两个方面：
（1）对操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。
（2）将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。
杂菌污染
（4）避免已灭菌处理的材料用具与周围物品相接触。
（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在
酒精灯火焰附近进行
相关仪器
高压蒸汽灭菌锅
干热灭菌箱
超净工作台
比较消毒和灭菌
消毒
灭菌
概念
使用较为____________的物理、化学或生物等方法杀死物体
________或内部一部分微生物
使用___________的理化方法杀死物体内外__________的微生物，包括_______________。
常用方法
________消毒法、巴氏消毒法
、化学药物消毒法、紫外线消毒法
__________灭菌、干热灭菌、
__________灭菌
适用对象
操作空间、双手等
接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等
温和
表面
强烈
所有
芽孢和孢子
煮沸
湿热
灼烧
常用方法
对象
作用
消毒
煮沸消毒法：在100℃下煮沸5-6min
一般物品
巴氏消毒法：70-75℃煮30min或在80℃下煮15min
一些不耐高温的液体,如牛奶
化学药剂消毒法
如酒精擦拭双手，氯气消毒水源等
紫外线消毒法：30W紫外灯照射30min。照射前，适量喷洒石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果
接种室、接种箱、超净工作台等
消毒的具体方法
杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢
杀死绝大多数微生物，不破坏牛奶营养成分
使微生物的蛋白质变性，失去正常功能而死亡
杀死物体表面或空气中的微生物
常用方法
对象
作用
灭菌
灼烧灭菌：酒精灯火焰的充分燃烧层
接种工具，如接种环、接种针或其他金属用具
干热灭菌：160-170℃下加热1-2h
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
高压蒸汽灭菌：压力为100kPa，温度为121℃下灭菌15-30min
培养基的灭菌
(2)灭菌的具体方法：
杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子
3．用于生物消毒的微生物具有什么特点？
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？
提示：无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。
2．对培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶常采用的灭菌或消毒方法分别是什么？
提示：分别为高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、化学药物消毒、紫外线消毒、巴氏消毒。
提示：用于生物消毒的微生物能产生杀死其他微生物的代谢产物或是寄生性的微生物。
思考与讨论
培养物
纯培养物
纯培养
概念
三、微生物的纯培养
将接种于培养基内，合适条件下形成的含特定种类微生物的群体
由单个体繁殖所获得的微生物群体
获得纯培养物的过程
酵母菌的纯培养
(1)菌落：分散的微生物在适宜的________________表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的___________________。
固体培养基
子细胞群体
菌落特征：
大小、形状、光泽度、颜色、透明度等。
鉴定菌种的重要依据
平板划线
稀释涂布平板
(2)获得单菌落的方法：________________法和_________________法。
配置培养基：
称取去皮马铃薯200g切块,加水1000
mL,煮烂，用纱布讨滤,加20g________，15—20
g_________用蒸馏水定容至1000
mL。
灭菌：
配制好的培养基转移到锥形瓶中进行___________灭菌；培养皿进行灭菌。
倒平板：
待培养基冷却至______0C，在__________附近倒平板
①制备培养基
②接种和分离
通过_________在固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步__________到培养基的表面。
③培养酵母菌
完成平板划线后，待菌液被培养基吸收，将接种后的平板和______
的平板________，放入280C
左右的__________的培养24—48h.
葡萄糖
琼脂
高压蒸汽
50
酒精灯火焰
接种环
稀释分散
未接种
倒置
恒温培养箱
（3）方法步骤：
4.倒平板的具体操作
①拔出锥形瓶的棉塞。提示：500C，酒精灯火焰附近
②将瓶口迅速通过该火焰
③用拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，将培养基
（10-20ml)倒入培养皿，立即盖上皿盖。
④等待培养基冷却凝固后，将培养皿倒过来放置。
5.平板划线法的具体操作
①将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环的金属丝烧红。
②在火焰旁冷却接种环。同时，拔出装有酵母菌培养液的试管的棉塞。
③将试管口通过火焰。
④在火焰附近用接种环蘸取一环菌液。
⑤将试管口通过火焰，并塞上棉塞。
⑥在火焰附近将皿盖打开一条缝隙，用接种环在培养基表面迅速划三
至五条平行线，盖上皿盖。
⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一次划线的末端开始作第二次划线。
重复以上操作，作第三、四、五次划线。注意不要将最后一次划线与
第一次的划线相连。
④划线用力要大小适当，防止用力过大划破培养基。
(1)平板划线法的注意事项：
①接种环的灼烧：
a．第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物。
b．每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端。
c．划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。
②灼烧接种之后，要冷却后再进行操作，以免温度太高杀死菌种。
③划线时最后一区域不要与第一区域相连。
提示：未接种的培养基是不能有菌生长的,如果有菌生,长则说明受到污染或者灭菌不彻底.不仅表面不能有菌生长,内部也不能有菌生长.正确的做法是:配好培养基之后，将培养基放在温箱里培养24小时观察,长菌的培养基应该丢弃，无菌生长的方能使用.这样做的另一个好处是将培养基上的水气和培养基表面的水蒸发干,不会对细菌培养产生影响。
1.在未接种的培养基表面是否有菌落生长?如果有，说明了什么?
2.如果你观察到了不同形态的菌落，你能分析出可能是由哪些原因引起的吗?
提示：培养基灭菌不彻底或接种过程中感染了杂菌。
思考与讨论
四、练习与应用
1．下列关于灭菌和消毒的说法不正确的是( )
A．灭菌是指杀死环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子
B．灭菌和消毒实质上是相同的
C．接种环用灼烧法灭菌
D．常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等
B
提示：灭菌与消毒的实质是不同的。灭菌是指杀死一定环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子，使用的是较为强烈的理化因素，常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等，根据不同的材料选用不同的灭菌方法，如接种环的灭菌用灼烧法；消毒是指杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)，使用的是较为温和的物理或化学方法。
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