微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用第1課時課件【知識 精講精研 】 高二下學(xué)期生物人教版選擇性必修3

第2節(jié)微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用（一）本節(jié)聚焦:什么是培養(yǎng)基？如何配制？什么是無菌技術(shù)？怎樣進(jìn)行酵母菌的純培養(yǎng)？選擇性必修3/第1章/發(fā)酵工程/向經(jīng)過殺菌處理的牛奶中添加某些對人體有益的細(xì)菌，再經(jīng)過發(fā)酵就可以制成酸奶。由于制作工藝并不復(fù)雜，一些人會在家里自制酸奶。自制酸奶雖然方便，但是食用自制酸奶導(dǎo)致胃腸不適的事例屢見不鮮，主要原因是在制作過程中有雜菌混入。那么怎么才能保證無處不在的雜菌不混入發(fā)酵物中呢？需要應(yīng)用無菌技術(shù)和微生物的培養(yǎng)技術(shù)。1.制作工具和原料滅菌2.接種純的菌種3.控制發(fā)酵條件4.在無菌條件下操作防止雜菌污染，獲得純凈的微生物培養(yǎng)物是研究和應(yīng)用微生物的前提，也是發(fā)酵工程的重要基礎(chǔ)。在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物，一方面要為人們需要的微生物提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件;另一方面要確保其他微生物無法混入，并將需要的微生物分離出來。2.培養(yǎng)基的配制3.無菌技術(shù)4.微生物的純培養(yǎng)1.微生物微生物的基本培育技術(shù)一、微生物的基本培育技術(shù)一、微生物的基本培育技術(shù)【微生物】難以用肉眼觀察的微小生物的統(tǒng)稱。無細(xì)胞結(jié)構(gòu)原核細(xì)胞真核細(xì)胞病毒：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌體等DNA病毒微生物的類群細(xì)菌：藍(lán)細(xì)菌、大腸桿菌、乳酸菌等；放線菌：鏈霉菌等真菌：酵母菌、毛霉等；原生生物：草履蟲、變形蟲等【菌落】分散的微生物在瓊脂固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部繁殖可以形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體，這就是菌落。念珠菌霉菌酵母菌一、微生物的基本培育技術(shù)1.培養(yǎng)基的配制人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基分離、計數(shù)、鑒定等擴(kuò)大培養(yǎng)、工業(yè)生產(chǎn)盛有液體培養(yǎng)基長有酵母菌菌落有、無添加凝固劑（瓊脂）培養(yǎng)基概念：培養(yǎng)基作用：培養(yǎng)基常見類型：劃分標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基種類特點(diǎn)用途物理性質(zhì)化學(xué)成分用途不加凝固劑加凝固劑，如瓊脂工業(yè)生產(chǎn)觀察微生物的運(yùn)動、分類鑒定微生物分離、鑒定、活菌計數(shù)、保藏菌種含化學(xué)成分不明確的天然物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)培養(yǎng)基成分明確分類、鑒定在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì),以抑制不需要的微生物的生長,促進(jìn)所需要的微生物的生長培養(yǎng)、分離出特定微生物在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品,用以鑒別不同種類的微生物鑒別不同種類微生物選擇培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基常見培養(yǎng)基類型一、微生物的基本培育技術(shù)1.培養(yǎng)基的配制培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成：各種培養(yǎng)基的配方不同，但一般都含有水、無機(jī)鹽、碳源和氮源等營養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基組成含量提供的主要營養(yǎng)牛肉膏5g碳源、磷酸鹽和維生素等蛋白胨10g氮源和維生素等NaCl5g無機(jī)鹽H2O定容至1000mL水1000mL牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成牛肉膏和蛋白胨來源于動物，含有糖、維生素和有機(jī)氮等營養(yǎng)物質(zhì)。①概念：（1）碳源②種類：凡是能提供碳元素的物質(zhì)，統(tǒng)稱為碳源。無機(jī)碳源：有機(jī)碳源：CO2、CO32-、HCO3-等含碳無機(jī)物。糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、有機(jī)酸、石油等含碳有機(jī)物，常用：糖類，尤其是葡萄糖。③功能：主要用于構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物；有機(jī)碳既是碳源又是異養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)。自養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物一、微生物的基本培育技術(shù)1.培養(yǎng)基的配制一、微生物的基本培育技術(shù)1.培養(yǎng)基的配制【說明】含有C、H、O、N的化合物既可以作為碳源，又可以作為氮源，如氨基酸等。①概念：（2）氮源②種類：③功能：凡是能提供氮元素的物質(zhì)，統(tǒng)稱為氮源。主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸及含氮代謝產(chǎn)物等NH4＋、NO3-、NH3等牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等無機(jī)氮源：有機(jī)氮源：一、微生物的基本培育技術(shù)1.培養(yǎng)基的配制（3）水（4）無機(jī)鹽①良好的溶劑；②維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。①提供無機(jī)營養(yǎng)；②調(diào)節(jié)pH；③維持滲透壓。微生物碳源氮源能源藍(lán)細(xì)菌CO2NH4＋、NO3-等光能硝化細(xì)菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖類等有機(jī)物N2有機(jī)物大腸桿菌糖類、蛋白質(zhì)等有機(jī)物蛋白質(zhì)等有機(jī)物幾種微生物的營養(yǎng)和能量來源分析用無碳培養(yǎng)基可以篩選培養(yǎng)什么微生物？

用無氮培養(yǎng)基可以篩選培養(yǎng)什么微生物？

自養(yǎng)微生物固氮微生物一、微生物的基本培育技術(shù)1.培養(yǎng)基的配制（5）其它條件PH、O2和特殊營養(yǎng)物質(zhì)。特殊營養(yǎng)物質(zhì)主要指生長因子，例：維生素、堿基、嘌呤、嘧啶、胺類等。例：1.培養(yǎng)乳酸桿菌時，需要在培養(yǎng)基中添加

；

2.培養(yǎng)霉菌時，需要將培養(yǎng)基調(diào)制

；

3.培養(yǎng)細(xì)菌時，需要將培養(yǎng)基調(diào)制

；

4.培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供

條件。維生素酸性中性或弱堿性無氧一、微生物的基本培育技術(shù)2.無菌技術(shù)獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵。無菌技術(shù)主要包括消毒和滅菌消毒用溫和的理化因素僅殺死物體內(nèi)外“部分”微生物（不包括芽孢和孢子）。如：對實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手，進(jìn)行清潔和“消毒”。①煮沸消毒法：100℃煮沸5-6min。②巴氏消毒法：62-65℃下煮30min或80-90℃下煮30s-1min。

③化學(xué)藥劑消毒法：用70%酒精擦拭雙手；氯氣消毒水源。

④紫外線消毒法：用紫外燈照射接種室、接種箱、超凈工作臺常用方法一、微生物的基本培育技術(shù)2.無菌技術(shù)滅菌用強(qiáng)烈的理化因素殺死物體內(nèi)外“所有”微生物（包括芽孢和孢子）。【芽孢】有些細(xì)菌在一定的條件下，細(xì)胞里面形成一個橢圓形的休眠體，叫做芽孢。芽孢壁很厚，對干旱、低溫、高溫等惡劣的環(huán)境有很強(qiáng)的抵抗力。例如，有的細(xì)菌的芽孢，煮沸3小時以后才死亡?！炬咦印考?xì)菌、原生動物、真菌和植物等產(chǎn)生的一種有繁殖作用的無性生殖細(xì)胞。能直接發(fā)育成新個體。一、微生物的基本培育技術(shù)2.無菌技術(shù)滅菌如：將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等器具進(jìn)行“滅菌”。常用方法：濕熱滅菌；干熱滅菌；灼燒滅菌。①濕熱滅菌：

利用沸水、流通蒸汽或高壓蒸汽進(jìn)行滅菌(效果最好)的方法。高壓蒸汽滅菌以水蒸氣為介質(zhì)，在壓力為

、溫度為

的條件下，維持15～30min。100kPa121℃滅菌對象：培養(yǎng)基。原理：高溫蒸汽破壞蛋白質(zhì)、核酸等結(jié)構(gòu)使其變性。一、微生物的基本培育技術(shù)2.無菌技術(shù)滅菌②干熱滅菌：

將滅菌物品放入密閉容器如干熱滅菌箱內(nèi)，在

的熱空氣中維持

達(dá)到滅菌目的。160-170℃2-3h滅菌對象：耐高溫和需保持干燥的物品。玻璃器皿：如試管、培養(yǎng)皿、吸管、注射器等。金屬器具：如針頭、鑷子、剪刀等。原理：使微生物細(xì)胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性和原生質(zhì)干燥等。一、微生物的基本培育技術(shù)2.無菌技術(shù)滅菌③灼燒滅菌：

將滅菌對象直接在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒，使微生物燃燒，可以迅速地徹底地滅菌。原理：使微生物燃燒對象：接種工具如涂布器、接種環(huán)、接種針或其他金屬用具；接種過程中的試管口或瓶口等容易被污染的部位，實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)在酒精燈“火焰”附近進(jìn)行。隨堂訓(xùn)練1.無菌技術(shù)的具體內(nèi)容（1）對實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手進(jìn)行清潔和_______。（2）將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進(jìn)行________。（3）實(shí)驗(yàn)操作時應(yīng)避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與______________接觸。（4）為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)在_______________并在

_______________附近進(jìn)行。消毒滅菌周圍的物品酒精燈火焰超凈工作臺上2.以下物品所采用的滅菌或消毒方法依次是：

培養(yǎng)基:

培養(yǎng)皿:

接種環(huán):實(shí)驗(yàn)操作者的雙手:

實(shí)驗(yàn)室:牛奶:

濕熱滅菌（高壓蒸汽滅菌）干熱滅菌灼燒滅菌化學(xué)藥劑消毒（酒精）紫外線消毒巴氏消毒法一、微生物的基本培育技術(shù)3.微生物的純培養(yǎng)在微生物學(xué)中，將接種于培養(yǎng)基內(nèi)，在合適條件下形成的含特定種類微生物群體稱為培養(yǎng)物；由單一個體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物；獲得純培養(yǎng)物的過程就是純培養(yǎng)。概念：微生物群分散或稀釋單個細(xì)胞單個菌落繁殖方法步驟:01020304配制培養(yǎng)基滅菌倒平板接種和分離培養(yǎng)05酵母菌的純培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)原理：菌落：分散的微生物(單一個體)在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞群體。特征:具有一定的形狀、大小、光澤度、顏色、透明度等（鑒定菌種的重要依據(jù)）。純培養(yǎng)方法:

平板劃線法和稀釋涂布平板法。采用平板劃線法和稀釋涂布平板法將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上，之后得到的單菌落一般是由單個微生物形成的純培養(yǎng)物。平板劃線法稀釋涂布平板法方法步驟：1.制備培養(yǎng)基稱取去皮馬鈴薯200g，切成小塊，加水1000ml，加熱煮沸至馬鈴薯軟爛，用紗布過濾。向?yàn)V液中加入20g葡萄糖、15-20g瓊脂，用蒸餾水定容至1000ml。配制培養(yǎng)基：滅菌:

將配制好的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到錐形瓶

中，加棉塞，包上牛皮紙，并用皮筋勒緊，再放入高壓蒸汽滅菌鍋中，在壓力為100kPa、溫度121℃的條件下，滅菌15-30min。將5-8套培養(yǎng)皿包成一包，用幾層牛皮紙包緊，放入干熱滅菌箱內(nèi)，在160-170℃滅菌2h。方法步驟：1.制備培養(yǎng)基倒平板：待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板。a.拔出錐形瓶的棉塞；b.將瓶口迅速通過火焰；c.用拇指和食指將培養(yǎng)皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，將培養(yǎng)基（10~20mL）倒入培養(yǎng)皿，立即蓋上皿蓋；d.等待培養(yǎng)基冷卻凝固后，將培養(yǎng)皿倒過來放置。通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。方法步驟：1.制備培養(yǎng)基倒平板：待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板。思考：①平板冷凝后，為什么要將平板倒置？

平板冷凝后，皿蓋上會凝結(jié)水珠，凝固的培養(yǎng)基表面濕度也比較高。將平板倒置，既可以防止水分過快蒸發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。思考：②怎么確定所倒平板未被雜菌污染？將所倒平板放入37℃的恒溫箱中培養(yǎng)12h～24h，觀察是否有菌落存在以確定是否被污染或滅菌是否徹底。方法步驟：1.制備培養(yǎng)基倒平板：待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右時，在酒精燈火焰附近倒平板。思考：③牛皮紙有什么作用？在滅菌時能避免因水蒸氣凝結(jié)而浸濕棉塞；在取出盛有培養(yǎng)基的錐形瓶時，也能起到隔絕空氣中雜菌的作用。思考：④為什么培養(yǎng)基滅菌后要冷卻到50℃左右時開始倒平板？瓊脂在98℃以上熔化，在44℃以下凝固；倒平板時高于50℃會燙手，低于50℃時，若不及時操作，瓊脂會凝固。思考：⑤在倒平板的過程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？不能。因?yàn)榭諝庵械奈⑸锟赡茉诿笊w與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生。方法步驟：2.接種和分離酵母菌

通過

在固體培養(yǎng)基表面

的操作，將聚集的菌種逐步

到培養(yǎng)基表面。經(jīng)數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離得到單菌落。接種環(huán)連續(xù)劃線稀釋分散微生物群分散或稀釋單個細(xì)菌單個菌落連續(xù)劃線生長繁殖平板劃線法：平板劃線法：灼燒接種環(huán)①灼燒接種環(huán)，直至接種環(huán)金屬絲燒紅。冷卻②在火焰旁冷卻接種環(huán)，拔出酵母菌培養(yǎng)液試管的棉塞。③試管口通過火焰。蘸取菌液④在火焰附近用接種環(huán)蘸取一環(huán)菌液。⑤試管口通過火焰，并塞上棉塞。

【思考1】實(shí)驗(yàn)前灼燒接種環(huán)的目的是什么？殺死接種環(huán)上原有微生物。避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染?！舅伎?】在灼燒接種環(huán)之后，為什么要等其冷卻后再蘸取一環(huán)菌液？避免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。平板劃線法：④在火焰附近用接種環(huán)蘸取一環(huán)菌液。⑤試管口通過火焰，并塞上棉塞。

⑥將皿蓋打開一條縫隙，將沾有菌種的接種環(huán)迅速伸入平板內(nèi)，劃3-5條平行線，蓋上皿蓋。⑦灼燒接種環(huán)，待其冷卻后，從第一次劃線的末端開始作第二次劃線。重復(fù)以上操作，作第三、四、五次劃線。灼燒接種環(huán)冷卻蘸取菌液第1區(qū)劃線灼燒接種環(huán)冷卻第2區(qū)劃線灼燒接種環(huán)冷卻12345平板劃線法：灼燒接種環(huán)冷卻蘸取菌液第1區(qū)劃線灼燒接種環(huán)冷卻第2區(qū)劃線灼燒接種環(huán)冷卻12345

劃線后，線條末端細(xì)菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個細(xì)菌繁殖而來的菌落?！舅伎?】在作第二次以及其后的劃線操作時，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？

殺死上次劃線時殘留菌種，使下一次劃線的菌種直接來源上次劃線的末端，從而使每次劃線時菌種數(shù)目逐漸減少，直至得到單個細(xì)胞。【思考4】為什么每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？平板劃線法：灼燒接種環(huán)冷卻蘸取菌液第1區(qū)劃線灼燒接種環(huán)冷卻第2區(qū)劃線灼燒接種環(huán)冷卻12345【思考5】在劃線操作結(jié)束時,仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？需要。殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。不能。最后一次劃線通常已經(jīng)將微生物稀釋成單個的細(xì)胞，如果與第一次劃線相連則增加了微生物的數(shù)目，得不到純化的效果。【思考6】最后一次劃線與第一次劃線能否相連？為什么？注意：劃線時不能劃破培養(yǎng)基表面，否則會影響培養(yǎng)、分離的效果，難以達(dá)到分離單菌落的目的。方法步驟：3.培養(yǎng)酵母菌

完成平板劃線后，待菌液被培養(yǎng)基吸收，將接種后的平板和一個未接種的平板倒置，放入28℃左右的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24-28h?！舅伎?】為什么還需要將一個未接種的平板倒置一起培養(yǎng)？未接種的平板作為對照組。可用來確定培養(yǎng)基滅菌是否徹底。結(jié)果分析與評價：1.在未接種的培養(yǎng)基表面是否有菌落生長？如果有，說明了什么？在未接種的培養(yǎng)基表面應(yīng)該沒有菌落生長。如果有，說明培養(yǎng)基被雜菌污染或滅菌不徹底。3.你是如何記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果的？

可以在培養(yǎng)12h和24h后，觀察菌落的大小、形狀、顏色。培養(yǎng)24h后，菌落的大小、形狀是否發(fā)生變化，菌落顏色是否加深，光澤度是否增加，等等。2.在接種酵母菌的培養(yǎng)基上，你是否觀察到了單菌落？這些菌落的顏色、大小是否一致？如果你觀察到了不同形態(tài)的菌落，你能分析出可能是由哪些原因引起的嗎？如果觀察到單菌落，培養(yǎng)基上生長的菌落顏色、形狀、大小等基本一致，說明接種成功。若培養(yǎng)基出現(xiàn)了其他菌落，說明接種過程中，無菌操作還未達(dá)到要求，可能是菌種不純、培養(yǎng)基滅菌不徹底或?qū)嶒?yàn)過程中被雜菌污染。評估論點(diǎn)的可信程度

所謂“酵素”，就是“酶”的另一種說法?！敖退亍敝谱骶褪抢梦⑸镞M(jìn)行無氧呼吸的原理，進(jìn)行像制作泡菜一樣的發(fā)酵。這樣制作的“酵素”中可能有糖類(包括一些簡單的糖和膳食纖維等)、蛋白質(zhì)(包括多種酶)、有機(jī)酸等成分，不存在它獨(dú)有的、特殊的營養(yǎng)物質(zhì)，其中甚至可能含有微生物發(fā)酵產(chǎn)生的有毒物質(zhì)，食用后可能會危害人體健康。因此，“吃水果酵素可以美容、減肥、促進(jìn)消化和提高免疫力”的論點(diǎn)值得懷疑。有一段時間，水果“酵素”風(fēng)靡各地，水果“酵素”制作的大致過程是：將洗凈、切成塊狀的水果，放入潔凈的容器，再加入糖和水，密封，置于陰涼處發(fā)酵一至兩周。有人說，吃水果“酵素”可以美容、減肥、促進(jìn)消化和提高免疫力。請評估這一論點(diǎn)是否可信。1.微生物的純培養(yǎng)既需要適宜的培養(yǎng)基，又要防止雜菌污染。判斷下列相關(guān)表述是否正確。（1）培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度越高，對微生物的生長越有利。（）

（2）消毒和滅菌的殺菌程度存在差異。（）（3）微生物的純培養(yǎng)物就是不含有代謝廢物的微生物培養(yǎng)物。（）

×√×一、概念檢測練習(xí)與應(yīng)用2.日常生活中保存食品的方法有哪些？這些方法是如何阻止或抑制微生物生長的？

日常生活中保存食品的方法有干制、腌制、低溫儲存等。干制可以降低食品的水分含量；腌制可以通過食鹽、糖等制造高滲環(huán)境，從而抑制微生物的生長和繁殖；低溫則是通過降低微生物的代謝速率來抑制微生物的生長和繁殖。一、概念檢測練習(xí)與應(yīng)用1.某同學(xué)將5個手指尖在貼有“洗手前”標(biāo)簽的培養(yǎng)基上輕輕按一下。然后用肥皂將該手洗干凈，再將5個指尖在貼有“洗手后”標(biāo)簽的同種培養(yǎng)基上輕輕按一下。將這兩個培養(yǎng)皿放入37℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24h后，發(fā)現(xiàn)貼有“洗手后”標(biāo)簽的培養(yǎng)皿中菌落較少。請分析回答下列問題。(1)這個實(shí)驗(yàn)中需要進(jìn)行滅菌處理的材料用具有？培養(yǎng)皿和培養(yǎng)基(2)“將指尖在培養(yǎng)基上輕輕按一下”相當(dāng)于微生物培養(yǎng)中的哪一步操作？接種二、拓展應(yīng)用練習(xí)與應(yīng)用1.某同學(xué)將5個手指尖在貼有“洗手前”標(biāo)簽的培養(yǎng)基上輕輕按一下。然后用肥