【生物】微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用（第二課時(shí)） 高二生物同步備課系列（人教版2019選擇性必修3）

發(fā)酵工程是指利用微生物的特定功能，通過(guò)現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對(duì)人類有用的產(chǎn)品。它涉及菌種的選育和培養(yǎng)、產(chǎn)物的分離和提純等方面。第1章發(fā)酵工程選擇性必修三生物技術(shù)與工程目錄CONTENT01新課導(dǎo)入02任務(wù)探究03課堂練習(xí)課堂小結(jié)04第2節(jié)

微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應(yīng)用第二課時(shí)

微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)問(wèn)題思考自然界中微生物數(shù)量繁多，種類龐雜，要想從中分離出需要的特定微生物并不容易，尤其當(dāng)要分離的微生物在混合的菌群中不是優(yōu)勢(shì)種群時(shí)，僅通過(guò)一般的平板劃線法或稀釋涂布平板法很難實(shí)現(xiàn)。該怎么辦呢?新課導(dǎo)入一、選擇培養(yǎng)基【任務(wù)一】1.閱讀課本16頁(yè)第2段，通過(guò)尋找耐高溫的DNA聚合酶，明確可以篩選出來(lái)的原因，這為實(shí)驗(yàn)室篩選微生物提供什么提示？說(shuō)出選擇培養(yǎng)基的定義。任務(wù)探究1.科學(xué)實(shí)例：尋找耐高溫的DNA聚合酶啟示：尋找目的菌種時(shí)要根據(jù)它對(duì)生存環(huán)境的要求，到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找。篩選原因：因?yàn)闊崛母邷貤l件淘汰了絕大多數(shù)微生物，使耐熱的Taq細(xì)菌保留下來(lái)。PCR是一種在體外DNA復(fù)制的技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)要求使用耐高溫（930C）的DNA聚合酶。耐高溫的酶耐高溫生物體高溫環(huán)境（熱泉、火山口）尋找尋找那么，如何從眾多的微生物中篩選出單一菌種？一、選擇培養(yǎng)基1966年，布魯克在美國(guó)黃石國(guó)家公園的一個(gè)熱泉中發(fā)現(xiàn)了耐熱的Taq細(xì)菌，并分離到耐高溫的DNA聚合酶（Taq酶）?！救蝿?wù)一】1.閱讀課本16頁(yè)第2段，通過(guò)尋找耐高溫的DNA聚合酶，明確可以篩選出來(lái)的原因，這為實(shí)驗(yàn)室篩選微生物提供什么提示？說(shuō)出選擇培養(yǎng)基的定義。人為提供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件(包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、pH等)，同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng)。耐寒微生物耐熱微生物石油分解菌2.實(shí)驗(yàn)室中微生物的篩選原理：一、選擇培養(yǎng)基【任務(wù)一】1.閱讀課本16頁(yè)第2段，通過(guò)尋找耐高溫的DNA聚合酶，明確可以篩選出來(lái)的原因，這為實(shí)驗(yàn)室篩選微生物提供什么提示？說(shuō)出選擇培養(yǎng)基的定義。允許特定種類的微生物生長(zhǎng)，同時(shí)抑制或阻止其他種類微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基。3.選擇培養(yǎng)基：不加氮源自養(yǎng)微生物酵母菌和霉菌(青霉素能殺死細(xì)菌、放線菌)固氮微生物加入青霉素加高濃度食鹽金黃色葡萄球菌石油是唯一碳源能消除石油污染的微生物不加碳源一、選擇培養(yǎng)基【任務(wù)一】1.閱讀課本16頁(yè)第2段，通過(guò)尋找耐高溫的DNA聚合酶，明確可以篩選出來(lái)的原因，這為實(shí)驗(yàn)室篩選微生物提供什么提示？說(shuō)出選擇培養(yǎng)基的定義。一、選擇培養(yǎng)基【任務(wù)一】2.閱讀16頁(yè)思考討論“選擇培養(yǎng)基配方的設(shè)計(jì)”，完成討論題。

尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種重要的氮肥。尿素被土壤中某些細(xì)菌分解成NH3,再被轉(zhuǎn)化為NO3-、NH4+等被植物吸收。這些細(xì)菌之所以能分解尿素，是因?yàn)槟芎铣呻迕福瑏?lái)催化尿素分解。討論：1.你如何設(shè)計(jì)培養(yǎng)基配方，將土壤稀釋液中能分解尿素的細(xì)菌分離出來(lái)？2.該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基有哪些共同點(diǎn)和不同點(diǎn)？培養(yǎng)基添加尿素作唯一氮源，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素、缺乏氮源而不能生長(zhǎng)發(fā)育繁殖。【任務(wù)一】2.閱讀16頁(yè)思考討論“選擇培養(yǎng)基配方的設(shè)計(jì)”，完成討論題。一、選擇培養(yǎng)基這種培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基相比，只是用尿素作為唯一氮源，培養(yǎng)基的其他營(yíng)養(yǎng)成分基本相同。二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】1.閱讀課本17頁(yè)和18、19頁(yè)的探究實(shí)踐“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)，明確實(shí)驗(yàn)各步驟的具體操作，嘗試計(jì)算單位土壤中的細(xì)菌數(shù)量。葡萄糖10.0g尿素1.0gKH2PO41.4gNa2HPO42.1gMgSO4·7H2O0.2g瓊脂15.0g蒸餾水1000ml①原理：絕大多數(shù)微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作唯一氮源的選擇培養(yǎng)基，可以從土壤中分離出分解尿素的細(xì)菌。②配方：制備選擇培養(yǎng)基（尿素為唯一氮源）制備牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基對(duì)照作用思考1：為什么還要制備牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基？①提供無(wú)機(jī)鹽；②調(diào)節(jié)pH。1.選擇培養(yǎng)基的制備二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】1.閱讀課本17頁(yè)和18、19頁(yè)的探究實(shí)踐“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)，明確實(shí)驗(yàn)各步驟的具體操作，嘗試計(jì)算單位土壤中的細(xì)菌數(shù)量。細(xì)菌宜在酸堿度接近中性的潮濕土壤中生長(zhǎng)，絕大部分分布在距地表3-8cm的土壤層。鏟去表層土3cm左右，取樣，將樣品裝入事先準(zhǔn)備好的信封中。取土樣時(shí)用的鐵鏟和取樣袋在使用前都需要滅菌。操作完成后，一定要洗手。2.稀釋土壤樣品（1）土壤取樣二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】1.閱讀課本17頁(yè)和18、19頁(yè)的探究實(shí)踐“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)，明確實(shí)驗(yàn)各步驟的具體操作，嘗試計(jì)算單位土壤中的細(xì)菌數(shù)量。2.稀釋土壤樣品（2）樣品的稀釋測(cè)細(xì)菌數(shù)：一般用104、105、106稀釋液。測(cè)放線菌：一般用103、104、105稀釋液。測(cè)真菌數(shù)：一般用102、103、104稀釋液。不同微生物在土壤中含量不同，分離不同的微生物采用不同的稀釋度，以保證獲得菌落數(shù)在30～300之間適于計(jì)數(shù)的平板。BAC思考2：在初次實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于稀釋的范圍沒(méi)有把握，怎樣做才能保證從中選擇出菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)？選用稀釋范圍更大的稀釋液進(jìn)行平板培養(yǎng)二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】1.閱讀課本17頁(yè)和18、19頁(yè)的探究實(shí)踐“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)，明確實(shí)驗(yàn)各步驟的具體操作，嘗試計(jì)算單位土壤中的細(xì)菌數(shù)量。6支試管，分別加入9ml無(wú)菌水1ml1021ml1031ml1041ml1051ml1061ml107稀釋10倍菌液101①在火焰旁稱取土壤10g，加入90ml無(wú)菌水中，搖勻，制成稀釋10倍的土壤菌液。③分別取1ml上清液，加入盛有9ml無(wú)菌水的試管中，制成不同稀釋倍數(shù)的菌液。②取6支試管，分別加入9ml無(wú)菌水。（2）樣品的稀釋3.取樣涂布平板：滴①取0.1ml菌液（不超過(guò)），滴加到培養(yǎng)基表面。②將涂布器浸在盛有酒精的燒杯中（盡量滴盡酒精后灼燒）。

浸二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】1.閱讀課本17頁(yè)和18、19頁(yè)的探究實(shí)踐“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)，明確實(shí)驗(yàn)各步驟的具體操作，嘗試計(jì)算單位土壤中的細(xì)菌數(shù)量。灼③將涂布器在火焰上灼燒，待酒精燃盡后，涂布器冷卻后，再進(jìn)行涂布。涂④用涂布器將菌液均勻地涂布在培養(yǎng)基表面。涂布時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)培養(yǎng)皿，使涂布均勻。待涂布的菌液被培養(yǎng)基吸收后，將平板倒置，培養(yǎng)。3.取樣涂布平板：各梯度分別涂布至少3個(gè)平板2個(gè)不涂布作空白對(duì)照二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】1.閱讀課本17頁(yè)和18、19頁(yè)的探究實(shí)踐“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)，明確實(shí)驗(yàn)各步驟的具體操作，嘗試計(jì)算單位土壤中的細(xì)菌數(shù)量。選擇培養(yǎng)基完全培養(yǎng)基判斷選擇培養(yǎng)基是否具有篩選作用？一浸、二滴、三燒、四涂設(shè)置兩個(gè)空白對(duì)照：不涂布稀釋液的選擇培養(yǎng)基和牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。以驗(yàn)證培養(yǎng)基中是否含有雜菌原則：確保菌落數(shù)在30—300之間接種：用稀釋液涂布平板。3.取樣涂布平板：二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】1.閱讀課本17頁(yè)和18、19頁(yè)的探究實(shí)踐“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)，明確實(shí)驗(yàn)各步驟的具體操作，嘗試計(jì)算單位土壤中的細(xì)菌數(shù)量。①不同種類的微生物，往往需要不同的培養(yǎng)溫度和培養(yǎng)時(shí)間。細(xì)菌一般在30-37℃的溫度下培養(yǎng)1-2d。②每隔24h統(tǒng)計(jì)一次菌落數(shù)目，選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)的記錄作為結(jié)果，防止因培養(yǎng)時(shí)間不足而導(dǎo)致遺漏菌落的數(shù)目。③一般來(lái)說(shuō)，在相同的培養(yǎng)條件下，同種微生物表現(xiàn)出穩(wěn)定的菌落特征，如形狀、大小和顏色等。注意：設(shè)置對(duì)照組一同培養(yǎng)對(duì)照組：驗(yàn)證是否有雜菌：未接種的選擇培養(yǎng)基、未接種的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基

驗(yàn)證是否具有篩選作用：接種的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基4.微生物的培養(yǎng)與觀察二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】1.閱讀課本17頁(yè)和18、19頁(yè)的探究實(shí)踐“土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)，明確實(shí)驗(yàn)各步驟的具體操作，嘗試計(jì)算單位土壤中的細(xì)菌數(shù)量。平板劃線法稀釋涂布平板法關(guān)鍵操作注意事項(xiàng)菌體獲取優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】2.根據(jù)課本和所學(xué)知識(shí)，對(duì)比平板畫線法和稀釋涂布平板法，完成下表。平板劃線法稀釋涂布平板法關(guān)鍵操作接種環(huán)在固體平板培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線①一系列的梯度稀釋②涂布平板法操作注意事項(xiàng)每次劃線前后均需灼燒接種環(huán)稀釋度要足夠高，為確保試驗(yàn)成功可以增加稀釋度的范圍菌體獲取在具有顯著的菌落特征的區(qū)域菌落中挑取菌體從適宜稀釋度的平板上的菌落中挑取菌體優(yōu)點(diǎn)可以根據(jù)菌落的特點(diǎn)獲得某種微生物的單細(xì)胞菌落既可以獲得單細(xì)胞菌落，又能對(duì)微生物計(jì)數(shù)缺點(diǎn)不能對(duì)微生物計(jì)數(shù)操作復(fù)雜，需要涂布多個(gè)平板二、微生物的選擇培養(yǎng)【任務(wù)二】2.根據(jù)課本和所學(xué)知識(shí)，對(duì)比平板畫線法和稀釋涂布平板法，完成下表。三、微生物的數(shù)量測(cè)定【任務(wù)三】閱讀課本18頁(yè)第2-4段，明確微生物的數(shù)量測(cè)定中的方法，并對(duì)每種方法進(jìn)行分析。①原理：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。通過(guò)計(jì)數(shù)平板上的菌落數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。如果得到了2個(gè)或2個(gè)以上菌落數(shù)目在30～300的平板，則說(shuō)明稀釋操作比較成功，并能夠進(jìn)行菌落的計(jì)數(shù)。選擇30-300個(gè)菌落的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)；每個(gè)稀釋度至少取3個(gè)平板取其平均值；統(tǒng)計(jì)的結(jié)果一般用菌落數(shù)而不是活菌數(shù)；統(tǒng)計(jì)的菌落往往比活菌的實(shí)際數(shù)目低；恰當(dāng)?shù)南♂尪取⑼坎际欠窬鶆蚴浅晒y(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的關(guān)鍵。②計(jì)數(shù)原則缺點(diǎn)：因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí)，繁殖后形成的還是一個(gè)菌落。1.間接計(jì)數(shù)法—稀釋涂布平板法三、微生物的數(shù)量測(cè)定【任務(wù)三】閱讀課本18頁(yè)第2-4段，明確微生物的數(shù)量測(cè)定中的方法，并對(duì)每種方法進(jìn)行分析。不能區(qū)分死菌與活菌；個(gè)體小的細(xì)菌在顯微鏡下難以觀察；2.直接計(jì)數(shù)—計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法①原理：利用細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下計(jì)算一定容積里樣品中微生物的數(shù)量。②缺點(diǎn)：（“染色排除法”）三、微生物的數(shù)量測(cè)定【任務(wù)三】閱讀課本18頁(yè)第2-4段，明確微生物的數(shù)量測(cè)定中的方法，并對(duì)每種方法進(jìn)行分析。實(shí)例分析1：甲同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)在稀釋倍數(shù)105獲得3個(gè)平板，菌落數(shù)分別是80、90、100，涂布平板時(shí)均使用0.1ml菌液，試計(jì)算每克土壤中可以分離尿素的細(xì)菌數(shù)目？3.計(jì)算：每克樣品中的菌落數(shù)＝(C÷V)×MC代表某一稀釋度下平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時(shí)所用的稀釋液的體積(ml)，M代表稀釋倍數(shù)。（80+90+100）/30.1×105=9×107個(gè)三、微生物的數(shù)量測(cè)定【任務(wù)三】閱讀課本18頁(yè)第2-4段，明確微生物的數(shù)量測(cè)定中的方法，并對(duì)每種方法進(jìn)行分析。課堂小結(jié)微生物的數(shù)量測(cè)定選擇培養(yǎng)基的作用微生物選擇培養(yǎng)獲取純培養(yǎng)物的方法-稀釋涂布平板法微生物的選擇培養(yǎng)和計(jì)數(shù)選擇培養(yǎng)基微生物的選擇培養(yǎng)科學(xué)實(shí)例篩選原則選擇培養(yǎng)基的概念及舉例稀釋涂布平板法的操作過(guò)程間接計(jì)數(shù)法—稀釋涂布平板法直接計(jì)數(shù)—計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)法土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)培養(yǎng)基的制備（1）土壤取樣（2）樣品的稀釋（3）稀釋涂布平板法接種（4）微生物的培養(yǎng)與觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課堂練習(xí)1.(2023·山東卷)金黃色葡萄球菌是一種病原菌，它可耐受質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%的NaCl溶液。金黃色葡萄球菌在添加適量血液的血平板上生長(zhǎng)時(shí)，可破壞菌落周圍的紅細(xì)胞，使其褪色。為檢測(cè)鮮牛奶中是否存在金黃色葡萄球菌，科研人員設(shè)計(jì)了如圖所示的流程。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.振蕩培養(yǎng)時(shí)應(yīng)選用含質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%NaCl溶液的鑒別培養(yǎng)基B