新教材適用2023-2024學年高中生物第1章發(fā)酵工程第2節(jié)微生物的培養(yǎng)技術及應用第1課時微生物的基本培養(yǎng)技術學案新人教版選擇性必修3

第2節(jié)微生物的培養(yǎng)技術及應用課標要求1．概述培養(yǎng)基的配制方法和微生物純培養(yǎng)的基本操作要求。2．掌握無菌技術的操作。3．掌握酵母菌純培養(yǎng)的方法及步驟。4．闡明微生物選擇培養(yǎng)的原理。5．概述測定微生物數(shù)量的方法。6．進行土壤中分解尿素的細菌的分離和計數(shù)。核心素養(yǎng)1．科學思維——根據(jù)微生物的代謝類型分析培養(yǎng)基營養(yǎng)物質的組成。2．科學探究——設計制備馬鈴薯固體培養(yǎng)基的實驗步驟，并嘗試運用平板劃線法進行純化酵母菌。3．科學思維——根據(jù)微生物的代謝特征配制選擇培養(yǎng)基。4．科學探究——設計實驗分離土壤中的尿素分解菌，并對實驗結果進行分析與評價。第1課時微生物的基本培養(yǎng)技術知識點一培養(yǎng)基的種類及營養(yǎng)要素分析基礎知識·雙基夯實1．概念：人們按照微生物對_營養(yǎng)物質__的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質。2．功能：用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。3．分類eq\x(液體培養(yǎng)基)eq\x(固體培養(yǎng)基)瓊脂固體培養(yǎng)基是實驗室中最常見的培養(yǎng)基之一。微生物在瓊脂固體培養(yǎng)基表面或內部生長，可以形成肉眼可見的菌落。4．營養(yǎng)成分：一般都含有水、_碳源__(提供碳元素的物質)、氮源(提供氮元素的物質)和無機鹽等營養(yǎng)物質。在提供上述幾種主要營養(yǎng)物質的基礎上，培養(yǎng)基還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(如維生素、氨基酸等)以及氧氣的要求。5．某些微生物生長還需要的特殊條件培養(yǎng)的微生物需要滿足的特殊條件乳酸桿菌培養(yǎng)基中添加維生素霉菌一般將培養(yǎng)基調至_酸性__細菌一般將培養(yǎng)基調至中性或弱堿性厭氧微生物需要提供無氧的條件活|學|巧|練1.培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質濃度越高，對微生物的生長越有利。(×)2．培養(yǎng)基中提供的碳源是無機物。(×)3．微生物在液體培養(yǎng)基中生長可形成菌落。(×)合|作|探|究1.牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是一種常見的細菌培養(yǎng)基，其中牛肉膏、蛋白胨能夠提供哪些營養(yǎng)成分？提示：牛肉膏、蛋白胨能夠提供碳源、氮源、維生素(生長因子)和無機鹽。2．培養(yǎng)微生物時，培養(yǎng)基中是否必須有碳源和氮源？提示：不一定，例如培養(yǎng)自養(yǎng)微生物時，一般不需要添加碳源，微生物可以利用空氣中的二氧化碳；培養(yǎng)固氮微生物時，一般不需要添加氮源，微生物可以利用空氣中氮氣。課內探究·名師點睛1．培養(yǎng)基的種類、特點及用途分析劃分標準種類特點用途物理性質液體培養(yǎng)基不加凝固劑工業(yè)生產(chǎn)半固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂觀察微生物的運動固體培養(yǎng)基微生物分離、鑒定，活菌計數(shù)，菌種保藏化學成分天然培養(yǎng)基含化學成分不明確的天然物質工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分明確(用化學成分已知的化學物質制備)微生物的分類、鑒定是否含有凝固劑(如瓊脂)是區(qū)分固體培養(yǎng)基和液體培養(yǎng)基的唯一標準，含凝固劑的為固體培養(yǎng)基。2．培養(yǎng)基營養(yǎng)成分的含義、作用、主要來源分析營養(yǎng)物質含義作用主要來源碳源凡能提供碳元素的物質構成生物體細胞的物質和一些代謝物，有些也是異養(yǎng)生物的能源物質無機碳源：CO2、NaHCO3等；有機碳源：糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等氮源凡能提供氮元素的物質合成蛋白質、核酸以及含氮的代謝物無機氮源：N2、NH3、銨鹽、硝酸鹽等；有機氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等無機鹽為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素，包括大量元素和微量元素是細胞的組成成分、生理調節(jié)物質、某些化能自養(yǎng)菌的能源、酶的激活劑等無機化合物水生物體內含量很高的無機物不僅是優(yōu)良的溶劑，而且可維持生物大分子結構的穩(wěn)定從外界攝入典例1下列關于微生物營養(yǎng)的說法，不正確的是(C)A．對異養(yǎng)微生物而言，牛肉膏既是碳源，又是氮源B．生長因子是指氨基酸、維生素、堿基等不可缺少的微量有機物C．氮源不能為微生物提供能量D．氮源主要用于合成蛋白質、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物解析：同一種物質可以既作為碳源又作為氮源，如牛肉膏，A正確；生長因子是指氨基酸、維生素、堿基等不可缺少的微量有機物，B正確；自然界中一些微生物如硝化細菌，可以通過氧化氨釋放的能量獲得生長所需能量，C錯誤；蛋白質、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物等都含有氮元素，所以氮源主要用于合成這些含氮的化合物，D正確。變式訓練?如表是微生物培養(yǎng)基的成分。下列有關說法錯誤的是(C)編號①②③④⑤成分(NH4)2SO4KH2PO4FeSO4CaCl2H2O含量(g)0.44.00.50.5100mLA.此培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物B．此表中的營養(yǎng)成分共有三類，即水、無機鹽、氮源C．若除去①，此培養(yǎng)基可培養(yǎng)硝化細菌D．培養(yǎng)基中若加入氨基酸，則它可充當碳源、氮源解析：此培養(yǎng)基中不含有機碳源，適合用來培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物，A正確；此表中的營養(yǎng)成分共有三類，即水、無機鹽、氮源，B正確；硝化細菌能進行化能合成作用，但不能固氮，因此若除去①，此培養(yǎng)基不能培養(yǎng)硝化細菌，C錯誤；培養(yǎng)基中若加入氨基酸，它可作為碳源、氮源，D正確。知識點二無菌技術基礎知識·雙基夯實獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關鍵是防止雜菌污染。無菌技術應圍繞著如何避免雜菌的污染展開，主要包括消毒和滅菌。概念常用方法消毒使用_較為溫和__的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物煮沸消毒法：日常生活中常用的方法_巴氏消毒法__：適用于不耐高溫的液體，如牛奶化學藥物消毒法：如用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等紫外線消毒法：適用于接種室、接種箱或超凈工作臺等滅菌使用_強烈__的理化方法殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子濕熱滅菌：常用高壓蒸汽滅菌，如培養(yǎng)基的滅菌干熱滅菌：適用于耐高溫的和需要保持干燥的物品，如玻璃器皿、金屬用具等灼燒滅菌：適用于接種工具或其他金屬用具做好消毒和滅菌工作后，要注意避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品接觸。為了避免周圍環(huán)境中微生物的污染，接下來的許多操作都應在超凈工作臺上并在酒精燈火焰附近進行。歸納拓展：(1)芽孢是某些細菌生長到一定階段，在細胞內形成的休眠體。孢子是某些微生物的繁殖體。(2)與煮沸消毒法相比，巴氏消毒法的優(yōu)點是在達到消毒目的的同時，營養(yǎng)物質損失少?；顋學|巧|練1.無菌技術可以用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染。(√)2．只要是沒有生物活性的材料均可進行濕熱滅菌。(×)3．消毒和滅菌的殺菌程度存在差異。(√)合|作|探|究1.在科研和生產(chǎn)上，研究和應用微生物的前提是什么？在實驗室中培養(yǎng)微生物應注意哪些問題？提示：在科研和生產(chǎn)上，研究和應用微生物的前提是防止雜菌污染，獲得純凈的微生物培養(yǎng)物。在實驗室中培養(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，另一方面確保其他微生物無法混入。2．對培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、實驗者的雙手、空氣和牛奶常采用的滅菌或消毒方法分別是什么？提示：分別為高壓蒸汽滅菌(或濕熱滅菌)、干熱滅菌、灼燒滅菌、化學藥物消毒、紫外線消毒、巴氏消毒。3．常用酒精擦拭雙手是預防新冠肺炎的日常防護措施之一，這是消毒還是滅菌？體積分數(shù)為70%和95%的酒精，哪種效果更好？為什么？提示：酒精擦拭屬于消毒，酒精消毒時，70%的酒精殺菌效果最好。濃度過高，使菌體表面蛋白質凝固成一層保護膜，酒精分子不能滲入其中；濃度過低，殺菌能力減弱。課內探究·名師點睛1．無菌技術的主要內容(1)對實驗操作的空間、操作者的衣著和手，進行清潔和消毒。(2)將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進行滅菌。(3)為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實驗操作應在酒精燈火焰附近進行。(4)實驗操作時應避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。2．常見的滅菌和消毒方法方法種類主要方法應用范圍聯(lián)系滅菌濕熱滅菌法(以高壓蒸汽滅菌法為例)100kPa,121℃的高壓蒸汽滅菌鍋內維持15～30min培養(yǎng)基等①都需借助理化性質，營造微生物難以生存的不良環(huán)境②其作用原理都是通過使蛋白質(或核酸)變性來抑制微生物生命活動或殺死微生物干熱滅菌法放入密閉容器如干熱滅菌箱，160～170℃加熱2～3h玻璃器皿(如吸管、培養(yǎng)皿等)、金屬用具等凡不適合用其他方法滅菌而又能耐高溫的物品灼燒滅菌法酒精燈火焰灼燒微生物接種工具，如涂布器、接種環(huán)、接種針或其他金屬用具等，接種過程中試管口或瓶口等消毒巴氏消毒法62～65℃消毒30min或80～90℃處理30s～1min牛奶、啤酒、果酒和醬油等不宜進行高溫滅菌的液體煮沸消毒法100℃煮沸5～6min日常食品、罐裝食品紫外線消毒法30W紫外燈照射30min接種室、接種箱、超凈工作臺化學藥物消毒法用體積分數(shù)為70%的乙醇、碘酒涂抹，來蘇水噴灑等皮膚、傷口、動植物組織表面、空氣、手術器械、塑料或玻璃器皿等典例2(2023·長郡中學月考)在生產(chǎn)、生活和科研實踐中，經(jīng)常通過消毒和滅菌來避免雜菌的污染。下列關于消毒和滅菌的敘述，錯誤的是(B)A．牛奶的消毒常用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法B．水廠供應的自來水通常是經(jīng)過高錳酸鉀消毒的C．用紫外燈對密閉教室消毒前，適量噴灑消毒液可強化消毒效果D．培養(yǎng)基不能放入干熱滅菌箱中進行干熱滅菌解析：用巴氏消毒法或高溫瞬時消毒法對牛奶等飲品消毒，既能殺菌，又能保持營養(yǎng)和風味，A正確；高錳酸鉀是強氧化劑，不宜用于自來水消毒，自來水消毒常用氯氣，B錯誤；用紫外燈對密閉空間消毒前，適量噴灑消毒液可強化消毒效果，常噴灑石炭酸，C正確；培養(yǎng)基應該用高壓蒸汽滅菌(濕熱滅菌)，D正確。變式訓練?消毒和滅菌是微生物培養(yǎng)中常用的操作方法。下列說法正確的是(A)A．微生物接種技術的方法各不相同，但核心都是要防止雜菌污染，保證培養(yǎng)物的純度B．在100℃煮沸5～6分鐘屬于滅菌方法，可殺死微生物細胞和一部分芽孢C．在滅菌后倒平板前，加入一定量的緩沖液以調節(jié)培養(yǎng)基的pHD．高壓蒸汽滅菌，只有當壓力表的壓力降到一個標準大氣壓時，才能打開蓋子解析：防止雜菌污染，保證培養(yǎng)物的純度，是微生物接種技術的核心；在100℃煮沸5～6分鐘屬于煮沸消毒，不屬于滅菌；為了防止污染，調節(jié)培養(yǎng)基的pH應在滅菌之前；高壓蒸汽滅菌，只有當壓力表的壓力降到0時，才能打開蓋子。知識點三微生物的純培養(yǎng)基礎知識·雙基夯實1．相關概念(1)培養(yǎng)物：在微生物學中，將接種于培養(yǎng)基內，在合適條件下形成的含特定種類微生物的群體。(2)純培養(yǎng)物：由單一個體繁殖所獲得的微生物群體。(3)純培養(yǎng)：獲得純培養(yǎng)物的過程。2．酵母菌的純培養(yǎng)(1)原理：分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結構的子細胞群體，這就是菌落。采用_平板劃線法__和稀釋涂布平板法能將單個微生物分散在固體培養(yǎng)基上，之后經(jīng)培養(yǎng)得到的單菌落一般是由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物。(2)方法步驟a．制備培養(yǎng)基b．接種和分離酵母菌通過接種環(huán)在固體培養(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)基的表面。經(jīng)數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離得到單菌落。平板劃線的操作步驟如下：c．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(培養(yǎng)溫度因酵母菌種類的不同而稍有差異)的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24～48h?；顋學|巧|練1.微生物的純培養(yǎng)就是不含有代謝廢物的微生物培養(yǎng)物。(×)2．倒平板操作中，等待平板冷卻凝固后，要將平板倒置。(√)3．平板劃線操作中，劃完一個區(qū)域后要將接種環(huán)灼燒，再劃下一個區(qū)域。(√)4．把一個不接種的培養(yǎng)基放在相同條件下培養(yǎng)可檢驗培養(yǎng)基的滅菌是否合格。(√)合|作|探|究1.平板劃線操作時每次劃線接種前與接種后都要灼燒接種環(huán)或接種針，其目的分別是什么？提示：劃線接種前灼燒是殺死接種環(huán)上可能存在的微生物，其后每次劃線前灼燒是為了殺死上次劃線結束后殘留的菌種。劃線結束后灼燒，能及時殺死接種環(huán)或接種針上殘留的菌種，避免污染環(huán)境和感染操作者。2．接種結束后，為什么要將一個未接種的培養(yǎng)基和一個已接種的培養(yǎng)基放在一起培養(yǎng)，未接種的培養(yǎng)基表面如果有菌落生長，說明了什么？提示：培養(yǎng)未接種培養(yǎng)基的作用是對照，未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫1～2d后無菌落生長，說明培養(yǎng)基的制備是成功的。若有菌落形成，說明培養(yǎng)基滅菌不徹底，或培養(yǎng)基被污染了，需要重新制備。課內探究·名師點睛1．微生物純培養(yǎng)的操作步驟2．倒平板操作步驟3．平板劃線法操作步驟典例3(2023·運城聯(lián)考)下列有關平板劃線操作的敘述，正確的是(B)A．用接種環(huán)蘸取菌液后需要立即塞上棉塞B．待灼燒滅菌的接種環(huán)冷卻后再進行劃線C．劃線結束后要形成首尾相連的環(huán)形圈D．每次劃線都要在菌液中蘸取一環(huán)菌液解析：用接種環(huán)蘸取菌液后，要將試管口再次通過火焰滅菌后再塞上棉塞，A錯誤；待灼燒滅菌的接種環(huán)冷卻后再進行劃線，B正確；劃線結束后最后一次劃線不能和第一次劃線相連，C錯誤；只在第一次劃線時蘸取一環(huán)菌液，后續(xù)的劃線不需要再蘸取菌液，D錯誤。變式訓練?如圖是倒平板的操作，下列相關敘述錯誤的是(D)A．正確的操作順序是丙→乙→甲→丁B．甲應在酒精燈火焰附近進行C．此培養(yǎng)基不可能為液體培養(yǎng)基D．完成甲后應快速進行丁操作解析：結合倒平板的操作步驟可知，正確的操作順序為丙→乙→甲→丁，A正確；甲在酒精燈火焰附近進行可以避免雜菌污染，B正確；圖示操作中的培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，C正確；等待培養(yǎng)基冷卻凝固后，再將培養(yǎng)皿倒過來放置，D錯誤。一、倒平板操作的注意事項1．培養(yǎng)基滅菌后需要冷卻至50℃左右時才能倒平板。溫度過高，培養(yǎng)基凝固后皿蓋上冷凝水過多，落入培養(yǎng)基，造成污染；溫度過低，培養(yǎng)基又會凝固。2．將培養(yǎng)皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，不要完全打開，以免雜菌污染培養(yǎng)基。3．培養(yǎng)基冷卻凝固后，要將培養(yǎng)皿倒置的原因：防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。4．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，這個平板應棄用，因為空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生。5．整個操作過程要在酒精燈火焰旁進行，避免雜菌污染。二、平板劃線操作的注意事項1．蘸取菌液及每次劃線之前都需灼燒接種環(huán)，劃線操作結束仍需灼燒接種環(huán)，每次灼燒的目的不同。項目蘸取菌液前灼燒每次劃線前灼燒劃線結束灼燒目的避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物灼燒殺死上次劃線結束后接種環(huán)上殘留的菌種，使每次劃線的菌種均來自上次劃線的末端殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免污染環(huán)境和感染操作者2.灼燒接種環(huán)之后，要等其冷卻后才能伸入菌液或進行劃線，以免溫度太高，殺死菌種。3．在做第二次以及其后的劃線操作時，要從上一次劃線的末端開始劃線，這樣才能使菌體的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終得到由單個菌體繁殖而來的菌落。4．最后一次的劃線不要與第一次的劃線相連。5．劃線時用力要大小適當，防止用力過大將培養(yǎng)基劃破。典例4關于平板劃線操作的敘述，錯誤的是(C)A．第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物B．每次劃線前，灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結束后，接種環(huán)上殘留的菌種C．第二次劃線時，接種環(huán)上的菌種直接來源于菌液D．劃線結束后，灼燒接種環(huán)，能及時殺死接種環(huán)上的菌種解析：平板劃線操作中接種環(huán)蘸取菌液前灼燒的目的是避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前都要灼燒接種環(huán)，是為了殺死上次劃線結束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下次劃線的菌種均來自上次劃線的末端；劃線結束后仍需灼燒接種環(huán)，是為了及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免污染環(huán)境和感染操作者；在第二次劃線時，接種環(huán)上的菌種來源于第一次劃線的末端。學|霸|記|憶1.各種培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源和無機鹽等營養(yǎng)物質。2．獲得純凈微生物培養(yǎng)物的關鍵是防止雜菌污染。3．消毒是指使用較為溫和的物理、化學或生物等方法殺死物體表面或內部一部分微生物。4．滅菌是指使用強烈的理化方法殺死物體內外所有的微生物，包括芽孢和孢子。5．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)。6．菌落是分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內部可以繁殖形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結構的子細胞群體。1．微生物的實驗室培養(yǎng)可采用高壓蒸汽滅菌(濕熱滅菌)、酒精擦拭、火焰灼燒等不同的滅菌或消毒方法，這些方法可依次用于處理(C)A．接種針、手、培養(yǎng)基 B．器皿、接種針、手C．培養(yǎng)基、手、接種針 D．菌種、手、接種針解析：高壓蒸汽滅菌法(濕熱滅菌)通常用于培養(yǎng)基的滅菌；用酒精擦拭雙手是用化學試劑進行消毒的方法；火焰灼燒可以迅速徹底地滅菌，適用于微生物接種工具的滅菌，如接種針、接種環(huán)等。2．如圖為平板劃線法接種的示意圖。觀察或比較各種細菌菌落形態(tài)的最佳區(qū)域是(D)A．①