新人教版選修1高中生物專題2《微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用》優(yōu)質(zhì)課教案

課題：微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)：（一）知識(shí)與技能了解有關(guān)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)知識(shí)；掌握培養(yǎng)基的制備、高壓蒸汽滅菌和平板劃線法等基本操作技術(shù)（二）過程與方法分析實(shí)驗(yàn)思路的確定和形成的原因，分析實(shí)驗(yàn)流程，對(duì)比前面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，歸納共性，分析差異，增加印象（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀形成勇于實(shí)踐、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神教學(xué)重點(diǎn)：無菌技術(shù)的操作教學(xué)難點(diǎn)：無菌技術(shù)的操作教學(xué)過程：（一）引入新課在傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)的應(yīng)用中，都利用了微生物的發(fā)酵作用，其中的微生物來自于制作過程中的自然感染。而在工業(yè)化生產(chǎn)中，為了提高發(fā)酵的質(zhì)量，需要獲得優(yōu)良菌種，并保持發(fā)酵菌種的純度。這就要涉及到微生物的培養(yǎng)、分離、鑒別等基本技術(shù)。現(xiàn)在我們開始學(xué)習(xí)微生物的培養(yǎng)和應(yīng)用專題。（二）進(jìn)行新課1．基礎(chǔ)知識(shí)1．1培養(yǎng)基的種類包括固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基等?！妓伎?〗瓊脂是從紅藻中提取的多糖，在配制培養(yǎng)基中用作為凝固劑?！狙a(bǔ)充】培養(yǎng)基的類型及其應(yīng)用：標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基類型配制特點(diǎn)主要應(yīng)用物理性質(zhì)固體培養(yǎng)基加入瓊脂較多菌種分離,鑒定,計(jì)數(shù)半固體培養(yǎng)基加入瓊脂較少菌種保存液體培養(yǎng)基不加入瓊脂工業(yè)生產(chǎn)，連續(xù)培養(yǎng)化學(xué)組成合成培養(yǎng)基由已知成分配制而成，培養(yǎng)基成分明確菌種分類、鑒定天然培養(yǎng)基由天然成分配制而成，培養(yǎng)基成分不明確工業(yè)生，產(chǎn)降低成本目的用途鑒別培養(yǎng)基添加某種指示劑或化學(xué)藥劑菌種的鑒別選擇培養(yǎng)基添加（或缺少）某種化學(xué)成分菌種的分離1．2培養(yǎng)基的化學(xué)成分包括水、無機(jī)鹽、碳源、氮源四類營養(yǎng)成分?！妓伎?〗從細(xì)胞的化學(xué)元素組成來看，培養(yǎng)基中為什么都含有這些營養(yǎng)成分？C、H、O、N、P、S是構(gòu)成細(xì)胞原生質(zhì)的基本元素，約占原生質(zhì)總量的97％以上。【補(bǔ)充】碳源：如CO2、糖類、脂肪酸等有機(jī)物，構(gòu)成微生物的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和分泌物，并提供能量。氮源：如N2、氨鹽、硝酸鹽、牛肉膏、蛋白胨等，主要用來合成蛋白質(zhì)、核酸及含氮代謝物等。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。1．3培養(yǎng)基除滿足微生物生長的pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣等要求?！狙a(bǔ)充】生長因子：某些微生物正常生長代謝過程中必須從培養(yǎng)基中吸收的微量有機(jī)小分子，如某些氨基酸、堿基、維生素等?！妓伎?〗牛肉膏和蛋白胨主要為微生物提供糖、維生素和有機(jī)氮等營養(yǎng)物質(zhì)?！妓伎?〗培養(yǎng)乳酸桿菌時(shí)需要添加維生素，培養(yǎng)霉菌時(shí)需要將培養(yǎng)基pH調(diào)節(jié)為酸性，培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)需要將pH調(diào)節(jié)為中性或微堿性?；顒?dòng)2：閱讀“無菌技術(shù)”，討論回答下列問題：1．4獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵。1．5無菌技術(shù)包括：（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)操作空間、操作者的衣著和手進(jìn)行清潔和消毒；（2）將培養(yǎng)器皿、接種用具和培養(yǎng)基等器具進(jìn)行滅菌；（3）為避免周圍微生物污染，實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)在酒精燈火焰附近旁進(jìn)行；（4）避免已滅菌處理的材料用具與周圍物品相接觸。1．6比較消毒和滅菌（填表）比較項(xiàng)比較項(xiàng)理化因素的作用強(qiáng)度消滅微生物的數(shù)量芽孢和孢子能否被消滅消毒較為溫和部分生活狀態(tài)的微生物不能滅菌強(qiáng)烈全部微生物能〖思考5〗無菌技術(shù)除了防止培養(yǎng)物被污染外，還具有的目的是防止感染實(shí)驗(yàn)操作者。1．7消毒方法：（1）日常生活經(jīng)常用到的是煮沸消毒法；（2）對(duì)一些不耐高溫的液體，則使用巴氏消毒法（作簡要介紹）；（3）對(duì)接種室、接種箱或超凈工作臺(tái)首先噴灑石炭酸或煤酚皂等溶液以增強(qiáng)消毒效果，然后使用紫外線進(jìn)行物理消毒。（4）實(shí)驗(yàn)操作者的雙手使用酒精；（5）飲水水源用氯氣進(jìn)行消毒。1．8滅菌方法：（1）接種環(huán)、接種針、試管口等使用灼燒滅菌法；（2）玻璃器皿、金屬用具等使用干熱滅菌法，所用器械是干熱滅菌箱；（3）培養(yǎng)基、無菌水等使用高壓蒸汽滅菌法，所用器械是高壓蒸汽滅菌鍋。（4）表面滅菌和空氣滅菌等使用紫外線滅菌法，所用器械是紫外燈?！妓伎?〗對(duì)接種環(huán)滅菌時(shí)要用酒精燈的充分燃燒層火焰灼燒可能伸入試管或培養(yǎng)皿的部位。〖思考7〗利用干熱滅菌箱對(duì)玻璃器皿滅菌時(shí)物品不能擺得太擠，目的是避免妨礙熱空氣流通。〖思考8〗物品裝入高壓蒸汽滅菌鍋滅菌后，要首先打開排氣閥，煮沸并排除鍋內(nèi)冷空氣，其目的是有利于鍋內(nèi)溫度升高；隨后關(guān)閉排氣閥繼續(xù)加熱，氣壓升至100kPa，溫度為121℃，并維持15～30min；最后切斷熱源，使溫度自然降溫，氣壓務(wù)必降至零時(shí)打開鍋蓋，其目的是防止容器中的液體暴沸【補(bǔ)充】培養(yǎng)基的配制原則：①目的要明確：根據(jù)培養(yǎng)的微生物種類、培養(yǎng)的目的等確定培養(yǎng)基的類型和配制量。②營養(yǎng)要協(xié)調(diào)：培養(yǎng)基中各種營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例要適宜。例如：碳氮比4∶1時(shí)，谷氨酸棒狀桿菌大量繁殖而產(chǎn)生谷氨酸少；碳氮比為3∶1時(shí)，菌體繁殖受抑制而谷氨酸合成量大增。③pH要適宜：細(xì)菌培養(yǎng)基pH中性或偏堿性，霉菌培養(yǎng)基呈酸性。2．實(shí)驗(yàn)操作2．1計(jì)算：根據(jù)配方比例，計(jì)算100mL培養(yǎng)基各成分用量。2．2稱量：準(zhǔn)確稱取各成分。稱取牛肉膏和蛋白胨時(shí)動(dòng)作要迅速，目的是防止牛肉膏吸收空氣中水分。2．3溶化：①加水加熱熔化牛肉膏；②加入蛋白胨和氯化鈉繼續(xù)加熱；③加入瓊脂；④用蒸餾水定容到100mL。整個(gè)過程不斷用玻棒攪拌，目的是防止瓊脂糊底而導(dǎo)致燒杯破裂。2．4調(diào)pH：用1mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)pH至偏堿性。2．5滅菌：將配制好的培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到錐形瓶中，加塞包扎后用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌；所用培養(yǎng)皿用報(bào)紙包扎后用干熱滅菌箱滅菌。2．6倒平板：待培養(yǎng)基冷卻至50℃其過程是：①在火焰旁右手拿錐形瓶，左手拔出棉塞；②右手拿錐形瓶，使錐形瓶的瓶口迅速通過火焰；③左手將培養(yǎng)皿打開一條縫隙，右手將培養(yǎng)基倒入培養(yǎng)皿，立刻蓋上皿蓋。④待平板冷卻凝固后，將平板倒過來放置。〖思考1〗錐形瓶的瓶口通過火焰的目的是消滅瓶口的雜菌，防止雜菌感染培養(yǎng)基?！妓伎?〗倒平板的目的是防止培養(yǎng)基冷卻過程中形成的水滴落到培養(yǎng)基表面?！妓伎?〗若皿蓋和皿底之間粘有培養(yǎng)基，則該平板能否培養(yǎng)微生物？為什么？不能。空氣中雜菌會(huì)在這些粘附培養(yǎng)基上繁殖，并污染皿內(nèi)培養(yǎng)基?！妓伎?〗配制斜面培養(yǎng)基中，試管要加塞棉塞的目的是保持通氣并防止雜菌感染?！妓伎?〗試管培養(yǎng)基形成斜面的作用是增大接種面積。2．7接種2．7．1微生物接種的最常用方法是平板劃線法和稀釋涂布法，另外還有穿刺接種和斜面接種等。2．7．2平板劃線法：通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基表面。其操作步驟是：①將接種環(huán)在酒精燈火焰上灼燒直至燒紅。②在酒精燈火焰旁冷卻接種環(huán)，并打開大腸桿菌的菌種試管的棉塞。③將菌種試管口通過火焰達(dá)到消滅試管口雜菌的目的。④將冷卻的接種環(huán)伸入到菌液中取出一環(huán)菌種。⑤將菌種試管口再次通過火焰后塞上棉塞。⑥將皿蓋打開一條縫隙，把接種環(huán)伸入平板內(nèi)劃3～5條平行線，蓋上皿蓋，不要?jiǎng)澠婆囵B(yǎng)基。⑦灼燒接種環(huán)，冷卻后從第一區(qū)劃線末端開始向第二區(qū)域內(nèi)劃線。重復(fù)上述過程，完成三、四、五區(qū)域內(nèi)劃線。注意不要將第五區(qū)的劃線與第一區(qū)劃線相連。⑧將平板倒置放在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)?！妓伎?〗取菌種前灼燒接種環(huán)的目的是消滅接種環(huán)上的微生物；除第一次劃線外，其余劃線前都要灼燒接種環(huán)的目的是消滅接種環(huán)上殘留菌種；取菌種和劃線前都要求接種環(huán)冷卻后進(jìn)行，其目的是防止高溫殺死菌種；最后灼燒接種環(huán)的目的是防止細(xì)菌污染環(huán)境和操作者?！妓伎?〗在第1次劃線后都從上次劃線末端開始的目的是獲得由單個(gè)細(xì)菌形成的標(biāo)準(zhǔn)菌落。2．7．3稀釋涂布平板法：將菌液進(jìn)行一系列梯度稀釋，并將不同稀釋度菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)。當(dāng)稀釋倍數(shù)足夠高時(shí)，即可獲得單個(gè)細(xì)菌形成的標(biāo)準(zhǔn)菌落。2．7．4系列稀釋操作：①取盛有9mL水的無菌試管6支，編號(hào)101、102、103、104、105、106。②用灼燒冷卻的移液管吸取1mL菌液注入編號(hào)為101試管中，并吹打3次，使之混勻。③從101倍液中吸取1mL菌液注入到編號(hào)為102試管內(nèi)吹打均勻，獲得102倍液。依此類推?！妓伎?〗操作中試管口和移液管應(yīng)在離火焰1～2cm處。整個(gè)操作過程中使用了1支移液管。3．結(jié)果分析與評(píng)價(jià)3．1培養(yǎng)未接種培養(yǎng)基的作用是對(duì)照，若有菌落形成，說明培養(yǎng)基滅菌不徹底。3．2在肉湯培養(yǎng)基上，大腸桿菌菌落呈白色，為圓形，光滑有光澤，邊緣整齊。3．3培養(yǎng)12h和24h后的菌落大小不同（相同、不同）；菌落分布位置相同（相同、不同）。原因是時(shí)間越長，菌落中細(xì)菌繁殖越多，菌落體積越大；菌落的位置不動(dòng)，但菌落數(shù)增多。〖思考9〗在某培養(yǎng)基上出現(xiàn)了3種特征不同的菌落，原因有培養(yǎng)基滅菌不徹底或雜菌感染等?！妓伎?0〗頻繁使用的菌種利用臨時(shí)保藏法保存，長期保存菌種的方法是甘油管藏法。前者利用固體斜面培養(yǎng)基培養(yǎng)后，保存在4℃冰箱中，每3～6個(gè)月轉(zhuǎn)種培養(yǎng)一次，缺點(diǎn)是保存時(shí)間較短，容易發(fā)生污染和變異；后者將菌種與無菌體積等量混合后保存在－20（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)培養(yǎng)基無菌技術(shù)純化大腸桿菌培養(yǎng)基的配制配制培養(yǎng)基的原則配制培養(yǎng)基的方法計(jì)算→稱量→溶化→調(diào)pH→分裝→加棉塞→滅菌→倒平板平板劃線法稀釋涂布法系列稀釋平板涂布（四）實(shí)例探究例1．關(guān)微生物營養(yǎng)物質(zhì)的敘述中，正確的是A.是碳源的物質(zhì)不可能同時(shí)是氮源B.凡碳源都提供能量C.除水以外的無機(jī)物只提供無機(jī)鹽D.無機(jī)氮源也能提供能量解析：不同的微生物，所需營養(yǎng)物質(zhì)有較大差別，要針對(duì)微生物的具體情況分析。對(duì)于A、B選項(xiàng)，它的表達(dá)是不完整的。有的碳源只能是碳源，如二氧化碳；有的碳源可同時(shí)是氮源，如NH4HCO3；有的碳源同時(shí)是能源，如葡萄糖；有的碳源同時(shí)是氮源，也是能源，如蛋白胨。對(duì)于C選項(xiàng)，除水以外的無機(jī)物種類繁多，功能也多樣。如二氧化碳，可作為自養(yǎng)型微生物的碳源；NaHCO3，可作為自養(yǎng)型微生物的碳源和無機(jī)鹽；而NaCl則只能提供無機(jī)鹽。對(duì)于D選項(xiàng)，無機(jī)氮源提供能量的情況還是存在的，如NH3可為硝化細(xì)菌提供能量和氮源。答案：D例2．下面對(duì)發(fā)酵工程中滅菌的理解不正確的是A.防止雜菌污染B.消滅雜菌C.培養(yǎng)基和發(fā)酵設(shè)備都必須滅菌D.滅菌必須在接種前解析：滅菌是微生物發(fā)酵過程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。A說的是滅菌的目的，因?yàn)榘l(fā)酵所用的菌種大多是單一的純種，整個(gè)發(fā)酵過程不能混入其他微生物（雜菌），所以是正確的；B是錯(cuò)誤的，因?yàn)闇缇哪康氖欠乐闺s菌污染，但實(shí)際操作中不可能只消滅雜菌，而是消滅全部微生物。C是正確的，因?yàn)榕c發(fā)酵有關(guān)的所有設(shè)備和物質(zhì)都要滅菌；發(fā)酵所用的微生物是滅菌后專門接種的，滅菌必須在接種前，如果接種后再滅菌就會(huì)把所接菌種也殺死。答案：B綜合應(yīng)用例3．右表是某微生物培養(yǎng)基成分，請據(jù)此回答：編號(hào)成分含量①粉狀硫10g②（NH4）2SO40.4g③K2HPO44.0g④MgSO49.25g⑤FeSO40.5g⑥CaCl20.5g⑦H2O100ml（1）右表培養(yǎng)基可培養(yǎng)的微生物類型是。（2）若不慎將過量NaCl加入培養(yǎng)基中。如不想浪費(fèi)此培養(yǎng)基，可再加入，用于培養(yǎng)。（3）若除去成分②，加入（CH2O），該培養(yǎng)基可用于培養(yǎng)。（4）表中營養(yǎng)成分共有類。（5）不論何種培養(yǎng)基，在各種成分都溶化后分裝前，要進(jìn)行的是。（6）右表中各成分重量確定的原則是。（7）若右表培養(yǎng)基用于菌種鑒定，應(yīng)該增加的成分是。解析：對(duì)于一個(gè)培養(yǎng)基，它能培養(yǎng)何種微生物，要看它的化學(xué)成分。當(dāng)然這只適用于合成培養(yǎng)基，如果是一個(gè)天然培養(yǎng)基就不能從培養(yǎng)基的成分上區(qū)分它是培養(yǎng)何種微生物的。分析化學(xué)成分要從營養(yǎng)物質(zhì)的類型出發(fā)。右表中的營養(yǎng)物質(zhì)有水、無機(jī)鹽、氮源三類，缺乏碳源和特殊營養(yǎng)物質(zhì)。對(duì)特殊營養(yǎng)物質(zhì)，有的微生物是不需要的，但沒有微生物是不需要碳源的。該培養(yǎng)基中沒有碳源，說明培養(yǎng)的微生物是從空氣中獲得碳源的，即可培養(yǎng)的微生物就是自養(yǎng)型微生物了。該培養(yǎng)基中加入了過量食鹽，就可以成為金黃色葡萄球菌鑒別培養(yǎng)基，但金黃色葡萄球菌是異養(yǎng)型微生物，這個(gè)培養(yǎng)基就還需要加入有機(jī)碳源。該培養(yǎng)基若加入（CH2O），培養(yǎng)基中就有了碳源，但除去成分②，卻使培養(yǎng)基中沒有了氮源，這時(shí)就只能用于培養(yǎng)固氮微生物了。對(duì)于菌種鑒定，往往用的是固體培養(yǎng)基，而表中沒有凝固劑，需要加入常見的凝固劑——瓊脂。答案：⑴自養(yǎng)型微生物⑵含碳有機(jī)物金黃色葡萄球菌⑶固氮微生物⑷3⑸調(diào)整pH⑹依微生物的生長需要確定⑺瓊脂（或凝固劑）（五）鞏固練習(xí)1．不可能作為異養(yǎng)微生物碳源的是A．牛肉膏B．含碳有機(jī)物C．石油D．含碳無機(jī)物2．根瘤菌能利用的營養(yǎng)物質(zhì)的組別是A．NH3，（CH2O），NaClB．N2，（CH2O），CaCl2C．銨鹽，CO2，NaClD．NO2，CO2，CaCl23．配制培養(yǎng)基的敘述中正確的是A．制作固體培養(yǎng)基必須加入瓊脂B．加入青霉素可得到放線菌C．培養(yǎng)自生固氮菌不需氮源D．發(fā)酵工程一般用半固體培養(yǎng)基4．自養(yǎng)型微生物與異養(yǎng)型微生物的培養(yǎng)基的主要差別是A．碳源B．氮源C．無機(jī)鹽D．特殊營養(yǎng)物質(zhì)5．下表是有關(guān)4種生物的能源、碳源、氮源和代謝類型的概述。其中正確的是()生物硝化細(xì)菌根瘤菌酵母菌谷氨酸棒狀桿菌能源氧化NH3N2的固定分解糖類等有機(jī)物光能碳源C02糖類糖類糖類氮源NH3N2NH4+、NO3-尿素代謝類型自養(yǎng)需氧型異養(yǎng)需氧型異養(yǎng)兼性厭氧型自養(yǎng)需氧型A．根瘤菌、谷氨酸棒狀桿菌B．硝化細(xì)菌、酵母菌C．酵母菌、谷氨酸棒狀桿菌D．硝化細(xì)菌、根瘤菌6．甲、乙、丙是三種微生物，下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用來培養(yǎng)微生物的三種培養(yǎng)基。甲、乙、丙都能在Ⅲ種正常生長繁殖；甲能在Ⅰ中正常生長繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生長繁殖，甲、丙都不能。下列說法正確的是（）粉狀硫10gK2HPO44gFeSO40.5g蔗糖10g（NH4）2SO40.4gH2O100mlMgSO49.25gCaCl20.5gⅠ++++-+++Ⅱ+++-++++Ⅲ++++++++A、甲、乙、丙都是異養(yǎng)微生物B、甲、乙、丙都是自養(yǎng)微生物、丙是異養(yǎng)微生物C、甲是固氮微生物、乙是自養(yǎng)微生物、丙是異養(yǎng)微生物D、甲是異養(yǎng)微生物、乙是固氮微生物、丙是自養(yǎng)微生物7．微生物（除病毒外）需要從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)并通過代謝來維持正常的生長和繁殖。下列有關(guān)微生物營養(yǎng)的說法正確的是A．乳酸菌與硝化細(xì)菌所利用的碳源物質(zhì)是相同的B．微生物生長中不可缺少的一些微量的無機(jī)物稱為生長因子C．培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度越高對(duì)微生物的增殖越有利D．生長因子一般是酶或核酸