1.2微生物的基本培养技术 导学案—②探究案【新教材】2020-2021学年人教版（2019）高二生物选择性必修三（含答案）

选择性必修三第一章第2节
微生物的基本培养技术导学案
【学习目标】
1阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。
2阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。
3概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室进行微生物分离和纯化的常用方法。
【重点难点】
讨论并掌握微生物的纯培养的方法。
【探究案】
【任务驱动一】　培养基的配制
1．培养基的配制原则
(1)目的要明确：不同的微生物需求不同，根据培养目的进行配制。
(2)营养要协调：营养物质的浓度和比例要适宜。
(3)pH要适宜：为维持pH的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂，常用K2HPO4－KH2PO4。
2．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
【合作探究：】
(1)能够利用无机碳源的微生物的同化作用类型是什么？

(2)牛肉膏蛋白胨培养基是一种常见的细菌培养基，其中牛肉膏、蛋白胨能够提供哪些营养成分？

(3)在科研和生产上，研究和应用微生物的前提是什么？在实验室中培养微生物应注意哪些问题？
【任务驱动二】　常用灭菌和消毒方法的比较
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）
100 kPa、121 ℃维持15～30 min
培养基及多种器材、物品

干热灭菌
干热灭菌箱160～170 ℃加热2～3 h
玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等凡不适宜用其他方法灭菌而又能耐高温的物品

灼烧灭菌
酒精灯火焰灼烧
微生物接种工具，如接种环、接种针或其他金属用具等，接种过程中的试管口或瓶口等
消毒
煮沸消毒法
100 ℃煮沸5～6 min
家庭餐具等生活用品

巴氏消毒法
62～65 ℃煮30 min或80～90 ℃煮30 s～1 min
牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体

紫外线消毒
30 W紫外灯照射30 min
接种室空气

化学药物消毒
用体积分数为70%～75%的乙醇、碘酒涂抹，来苏尔喷洒等
皮肤、伤口、动植物组织表面和空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等

【合作探究：】
1.无菌技术除了用来防止实验室培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？

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？

3．用于生物消毒的微生物具有什么特点？


[任务驱动三] 微生物的纯培养
1．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。

2．稀释涂布平板法
(1)主要操作环节：系列稀释和涂布平板。
(2)系列稀释和涂布平板后培养结果如图所示：

3．平板划线法与稀释涂布平板法的注意事项
(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。
(2)稀释涂布平板法：
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涂布平板时：
a．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引燃。
b．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。
c．酒精灯与培养皿距离要合适，移液管管头不接触任何物体。
4．两种纯化细菌方法的比较
项目
优点
缺点
平板划线法
可以观察菌落特征，对混合菌进行分离
不能计数
稀释涂布平板法
可以计数，可以观察菌落特征
吸收量较小，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延

【合作探究：】
(1)倒平板时，培养基冷凝后，为什么要将平板倒置？

(2)接种操作时每次划线接种前与接种后都要灼烧接种环或接种针，其目的分别是什么？

(3)接种结束后，为什么要将一个未接种的培养基和一个接种的培养基放在一起培养，未接种的培养基表面是否有菌落生长很关键。如果有菌落生长，说明了什么？
【讲练结合】
1．实验室中目的菌株的筛选：
（1）原理：人为提供有利于_____________生长的条件(包括_________________________等)，同时___________或 ____________ 其他微生物生长。
（2）方法：利用选择培养基分离。
a．选择培养基：
在微生物学中，将允许________________种类的微生物生长，同时___________和____________其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。
b．配制选择培养基的依据
根据选择培养的菌种的生理代谢特点加入某种物质以达到选择的目的。例如，培养基中不加入有机物可以选择培养__________微生物；培养基中不加入氮元素，可以选择培养______________的微生物；加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等。
c．实例：
选择分解尿素的细菌的培养基，以__________作为___________，只有能合成____________的微生物才能分解尿素。
评卷人
得分
二、综合题
2．高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉嗜热菌样品中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示：
（1）进行①过程的目的是______________，②过程所使用的接种方法是___________法。
（2）从用途上来说，Ⅰ号培养基属于_________培养基，配制时仅以_______作为唯一碳源；从物理状态上来说，Ⅱ号培养基属于固体培养基，配制时应加入_________作为凝固剂。
（3）Ⅰ、Ⅱ号培养基配制和灭菌时，灭菌与调节pH的先后顺序是___________________。一般对配制的培养基采用_____________法灭菌。
（4）培养一段时间后，应从Ⅰ号培养基上挑出______的菌落，接种到Ⅱ号培养基上。
3．生物技术拥有巨大的发展空间，给人们的生活带来了深刻的变化。请回答下列问题：
（1）无菌技术是实验室获得纯净培养物的重要措施，无菌技术除了防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还可以________________________；实验过程中防止被其他外来微生物污染的措施有___________________（至少答两点）。
（2）从土壤中分离纯化细菌常用的接种方法是___________和___________两种。通常对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的______________________。
（3）橙子的果肉可用于制备果酒和果醋。用橙子加工橙汁过程中加入___________可使混浊的果汁变得澄清，酿制的橙子酒没有酒味只有醋味，可能的原因是________________。
参考答案
1．目的菌株 营养、温度、pH 抑制 阻止 特定 阻止 抑制 自养 固氮 尿素 唯一氮源 脲酶
2．稀释 稀释涂布平板法 选择 淀粉 琼脂 先调节pH，后灭菌 高压蒸汽灭菌 透明圈大
3．避免操作者自身被微生物污染 对实验室的空间、操作者的衣着和双手进行清洁和消毒、将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌（或实验操作应该在酒精灯火焰附近进行、操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围物品接触） 平板划线法 稀释涂布平板法 鉴定 果胶酶 发酵时处于通气状态，醋酸菌将橙汁中的糖分解成醋酸，或是将乙醇转变成醋酸