高二 人教版 生物學選擇性必修3 第1章《微生物的培養(yǎng)技術及應用（第3課時）》課件

高二—人教版—生物學選擇性必修3—第1章

微生物的培養(yǎng)技術及應用（第3課時）如何從自然界多種微生物中分離出優(yōu)良的醋酸菌，進而完成純培養(yǎng)呢?傳統(tǒng)工藝釀醋利用的是自然界中的野生菌種，涉及的微生物種類繁多，其中醋酸菌是決定食醋產量和質量的主要菌種。為滿足食醋產量需求、縮短發(fā)酵周期，確保品質穩(wěn)定，現(xiàn)代工業(yè)制醋一般采用人工選育的純培養(yǎng)的醋酸菌進行醋酸發(fā)酵。（一）聚合酶鏈式反應（PCR）是一種在體外擴增DNA片段的技術，此項技術要求使用耐高溫的DNA聚合酶。（二）1973年，科學家從美國黃石國家公園的熱泉中篩選出水生棲熱菌，進而提取出耐高溫的DNA聚合酶。這種酶目前已被廣泛用于聚合酶鏈式反應（PCR）。美國黃石國家公園思考·討論：2.為什么水生棲熱菌能從熱泉中篩選出來呢？1.科學家為什么要到熱泉中篩選含耐高溫DNA聚合酶的水生棲熱菌？資料：科學實例——尋找耐高溫的DNA聚合酶3.以上例子給我們從眾多的微生物中篩選出單一菌種/在實驗室分離純化特定種類微生物帶來什么啟示？（一）聚合酶鏈式反應（PCR）是一種在體外擴增DNA片段的技術，此項技術要求使用耐高溫的DNA聚合酶。（二）1973年，科學家從美國黃石國家公園的熱泉中篩選出水生棲熱菌，進而提取出耐高溫的DNA聚合酶。這種酶目前已被廣泛用于聚合酶鏈式反應（PCR）。思考·討論：資料：科學實例——尋找耐高溫的DNA聚合酶耐高溫的DNA聚合酶耐高溫的生物體高溫環(huán)境（如熱泉、火山口）尋找含耐高溫的DNA聚合酶細菌——水生棲熱菌尋找尋找篩選特定種類微生物的原則：

——生物與環(huán)境相適應的觀點根據(jù)特定種類微生物對_________的要求，到______________去尋找。生存環(huán)境相應的環(huán)境中1.科學家為什么要到熱泉中篩選含耐高溫DNA聚合酶的水生棲熱菌？美國黃石國家公園如尋找：耐寒冷的微生物能分解石油的細菌耐高溫的微生物高溫環(huán)境（如熱泉、火山口等）低溫環(huán)境（如冰川、雪地等）被石油污染的環(huán)境……有利于特定種類微生物生長的環(huán)境條件——營養(yǎng)、溫度和pH等（一）聚合酶鏈式反應（PCR）是一種在體外擴增DNA片段的技術，此項技術要求使用耐高溫的DNA聚合酶。（二）1973年，科學家從美國黃石國家公園的熱泉中篩選出水生棲熱菌，進而提取出耐高溫的DNA聚合酶。這種酶目前已被廣泛用于聚合酶鏈式反應（PCR）。思考·討論：資料：科學實例——尋找耐高溫的DNA聚合酶2.為什么水生棲熱菌能從熱泉中篩選出來呢？——這是因為水生棲熱菌能在70～80℃的高溫條件下生存，而絕大多數(shù)微生物在此條件下不能生存。3.以上例子給我們在實驗室選擇培養(yǎng)特定種類微生物（從眾多的微生物中篩選出單一目的菌種）帶來什么啟示？——人為提供有利于特定種類微生物生長的條件(包括營養(yǎng)、溫度和pH等)，同時抑制或阻止其他種類微生物的生長。美國黃石國家公園一、選擇培養(yǎng)基在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基。（一）概念：（二）原理：人為提供有利于目的菌生長的條件（包括營養(yǎng)、溫度和pH等），同時抑制或阻止其他微生物的生長。（三）類型：1.利用改變培養(yǎng)條件進行選擇培養(yǎng)。70～80℃的高溫分離耐高溫的水生棲熱菌使用將pH調至酸性的培養(yǎng)基分離耐酸菌2.利用添加某種化學物質進行選擇培養(yǎng)加入青霉素分離酵母菌、霉菌等真菌無氧環(huán)境分離厭氧菌3.利用營養(yǎng)條件（營養(yǎng)缺陷）進行選擇培養(yǎng)不加碳源（含碳有機物）的培養(yǎng)基分離出自養(yǎng)型微生物不加氮源的培養(yǎng)基分離出固氮菌思考：如果讓你分離土壤中分解尿素的細菌，你應該怎樣設計培養(yǎng)基呢？P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方的設計尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化學性質相對穩(wěn)定，是現(xiàn)代農業(yè)生產中一種重要的氮肥。尿素施入土壤后，會被土壤中的某些細菌分解成NH3，NH3再被轉化為NO3-、NH4+等被植物吸收。而這些細菌之所以能分解尿素，是因為它們能合成脲酶，脲酶催化尿素分解產生NH3，NH3可以作為細菌生長的氮源。一、選擇培養(yǎng)基思考·討論：1.如果讓你配制一種培養(yǎng)基，將土壤稀釋液中能分解尿素的細菌分離出來，培養(yǎng)基的配方該如何設計？2.該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基有哪些共同點和不同點？尿素分子模型P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方的設計一、選擇培養(yǎng)基思考·討論：1.如果讓你配制一種培養(yǎng)基，將土壤稀釋液中能分解尿素的細菌分離出來，培養(yǎng)基的配方該如何設計？尿素分子模型——設計一種選擇培養(yǎng)基，用尿素作為唯一的氮源，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發(fā)育繁殖，因此能將分解尿素的細菌分離出來。CO(NH2)2+H2OCO2+2NH3脲酶尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化學性質相對穩(wěn)定，是現(xiàn)代農業(yè)生產中一種重要的氮肥。尿素施入土壤后，會被土壤中的某些細菌分解成NH3，NH3再被轉化為NO3-、NH4+等被植物吸收。而這些細菌之所以能分解尿素，是因為它們能合成脲酶，脲酶催化尿素分解產生NH3，NH3可以作為細菌生長的氮源。P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方的設計一、選擇培養(yǎng)基思考·討論：2.該培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基有哪些共同點和不同點？尿素分子模型——這種培養(yǎng)基與普通培養(yǎng)基相比，只是用尿素作為唯一的氮源，培養(yǎng)基的其他營養(yǎng)成分基本相同。尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化學性質相對穩(wěn)定，是現(xiàn)代農業(yè)生產中一種重要的氮肥。尿素施入土壤后，會被土壤中的某些細菌分解成NH3，NH3再被轉化為NO3-、NH4+等被植物吸收。而這些細菌之所以能分解尿素，是因為它們能合成脲酶，脲酶催化尿素分解產生NH3，NH3可以作為細菌生長的氮源。P16思考·討論：選擇培養(yǎng)基配方的設計一、選擇培養(yǎng)基KH2PO41.4gNaH2PO42.1gMgSO4·7H2O0.2g葡萄糖10.0g尿素CO(NH2)21.0g瓊脂15.0g蒸餾水定容到1000ml2.從物理性質來說，該培養(yǎng)基屬于什么培養(yǎng)基？為什么？①固體培養(yǎng)基。1.該培養(yǎng)基配方能否篩選出產生脲酶分解尿素的細菌？如果能，又是怎樣篩選的？②該培養(yǎng)基以尿素作為唯一的氮源，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素作為氮源。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發(fā)育繁殖，因此能將分解尿素的細菌分離出來。①能。3.在該培養(yǎng)基的配方中，為微生物的生長提供碳源和氮源的分別是什么物質？碳源：葡萄糖氮源：尿素思考·討論：4.培養(yǎng)基中KH2PO4和NaH2PO4有什么作用？②因為添加了凝固劑瓊脂，且比例為1.5%-2%。①提供無機鹽②作為緩沖物質調節(jié)pH

一、選擇培養(yǎng)基在微生物學中，將允許特定種類的微生物生長，同時抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基。（一）概念：（二）原理：人為提供有利于目的菌生長的條件（包括營養(yǎng)、溫度和pH等），同時抑制或阻止其他微生物的生長。（三）類型：1.利用改變培養(yǎng)條件進行選擇培養(yǎng)70～80℃的高溫分離耐高溫的水生棲熱菌使用將pH調至酸性的培養(yǎng)基分離耐酸菌2.利用添加某種化學物質進行選擇培養(yǎng)加入青霉素分離酵母菌、霉菌等真菌無氧環(huán)境分離厭氧菌3.利用營養(yǎng)條件（營養(yǎng)缺陷）進行選擇培養(yǎng)不加碳源（含碳有機物）的培養(yǎng)基分離出自養(yǎng)型微生物不加氮源的培養(yǎng)基分離出固氮菌4.利用微生物對某種營養(yǎng)物質的特殊需求，使該營養(yǎng)物質成為其唯一供給來源進行選擇培養(yǎng)尿素作為唯一氮源的培養(yǎng)基分離能分解尿素的微生物以石油作為唯一碳源的培養(yǎng)基分離出能降解石油的微生物資料一：通過1g土壤中有幾億到幾百億個土壤微生物，其中，細菌的數(shù)量最多，能分解尿素的細菌只是其中的一部分。資料二：當菌液稀釋倍數(shù)足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個單菌落來源于一個活菌（如圖2所示）。資料三：用平板劃線法接種培養(yǎng)的結果（如圖3所示）。1.能否直接制備土壤溶液，接種到選擇培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)？為什么？如不能，需做怎樣的處理？2.能否利用平板劃線法對細菌進行計數(shù)？為什么？思考·討論：圖2圖3①不能。②因為土壤中細菌的數(shù)量龐大，直接制備土壤溶液接種到選擇培養(yǎng)基上無法統(tǒng)計數(shù)量。③接種到選擇培養(yǎng)基前需要對土壤溶液進行充分稀釋。①不能。②平板劃線法最開始的劃線很可能菌落會長成一片，導致無法計數(shù)，此外灼燒接種環(huán)的時候也會殺死一部分菌類。如果想知道1g土壤中有多少能分解尿素的細菌，我們應該如何統(tǒng)計呢？二、微生物的選擇培養(yǎng)（一）定義：將菌液進行一系列梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固體培養(yǎng)基的表面，進行培養(yǎng)?！♂屚坎计桨宸á夔P取土樣，將樣品裝入紙袋中。1.土壤取樣；（二）操作流程：1ⅹ1071ⅹ1051ⅹ1061ⅹ1021ⅹ1046支試管，分別加入9mL無菌水1ⅹ10190mL無菌水1mL10g稀釋10倍菌液③取0.1mL菌液，滴加到培養(yǎng)基表面。②將10g土樣加入盛有90mL無菌水的錐形瓶中，充分搖勻，制成菌液。2.樣品梯度稀釋；3.取樣涂布平板；④將涂布器浸在盛有酒精的燒杯中。⑤將涂布器放在火焰上灼燒，待酒精燃盡、涂布器冷卻后，再進行涂布。微量移液器4.培養(yǎng)與觀察。二、微生物的選擇培養(yǎng)——稀釋涂布平板法⑥用涂布器將菌液均勻的涂布在培養(yǎng)基表面。涂布時可轉動培養(yǎng)皿，使涂布均勻。1mL1mL1mL取1mL上清液加入盛有9mL無菌水的試管中，依次等比稀釋。1ⅹ1021mL1mL二、微生物的選擇培養(yǎng)恒溫培養(yǎng)箱⑦待涂布的菌液被培養(yǎng)基吸收后，將平板倒置，放入30~37℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)1~2d，在涂布有合適濃度菌液的平板上就可以觀察到分離的單菌落。——稀釋涂布平板法稀釋涂布平板操作后分離得到單菌落1.土壤取樣；（二）操作流程：2.樣品梯度稀釋；3.取樣涂布平板；4.培養(yǎng)與觀察。三、微生物的數(shù)量測定——間接/活菌計數(shù)法（一）稀釋涂布平板法1.原理：當樣品的稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌，即1個菌落→1個活菌，通過計數(shù)平板上的菌落數(shù)，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。稀釋103倍稀釋104倍稀釋105倍空白對照三、微生物的數(shù)量測定——間接/活菌計數(shù)法（一）稀釋涂布平板法2.計數(shù)原則：（1）選擇菌落數(shù)為30-300的平板計數(shù)。（2）同一稀釋度下，應至少對3個平板進行重復計數(shù)，然后求出平均值。（平行重復原則）兩位同學用稀釋涂布平板法測定同一土壤樣品中的細菌數(shù)。從對應稀釋倍數(shù)為106的培養(yǎng)基中，得到以下兩種統(tǒng)計結果：1.甲同學在該濃度下涂布了一個平板，統(tǒng)計的菌落數(shù)為230。2.乙同學在該濃度下涂布了A、B、C三個平板，統(tǒng)計的菌落數(shù)分別為21、212、256，該同學以這三個平板上菌落數(shù)的平均值163作為統(tǒng)計結果。你認為這兩位同學的作法正確嗎？為什么？乙同學：雖然設置了重復組，但A組不在有效計數(shù)范圍內且和其他組結果相差太遠，說明在操作中可能出現(xiàn)錯誤，因此，不能簡單將3個平板的計數(shù)值用來計算平均值。甲同學：只涂布了一個平板，沒有設置重復組（至少涂布3個平板），結果不具有說服力。（平板上的菌落數(shù)目與樣品的稀釋度直接相關）思考·討論：三、微生物的數(shù)量測定——間接/活菌計數(shù)法（一）稀釋涂布平板法3.結果計算：每克/每毫升樣品中的菌株數(shù)=（C/V)×MV：所涂稀釋液的體積（通常為0.1ml）；M：稀釋倍數(shù)。每千克/每升樣品中的菌株數(shù)=（C/V)×M×103C：某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)；

分析：甲同學做此實驗在稀釋倍數(shù)105涂布了3個平板，菌落數(shù)分別是80、90、100，涂布平板時均使用0.1ml菌液，試計算每克土壤中可以分離尿素的細菌數(shù)目？（80+90+100）/30.1×105=9×107個4.結果分析：（2）統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目少。（1）統(tǒng)計結果一般用菌落數(shù)而不是用活菌數(shù)來表示。原因是當兩個或多個細胞連在一起時，平板上觀察到的只是一個菌落（1個菌落→2個或2個以上活菌）三、微生物的數(shù)量測定——間接/活菌計數(shù)法（一）稀釋涂布平板法注意事項：①為了保證結果準確，一般選擇菌落數(shù)在30—300的平板上進行計數(shù)。②為增強實驗說服力與準確性，設計實驗時，需要涂布至少三個平板作為重復組。③統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目少。④分析實驗結果時，要考慮重復組結果是否接近，如果相差太大，意味著操作有誤，需重新實驗。三、微生物的數(shù)量測定（二）顯微鏡直接計數(shù)法——直接計數(shù)法1.原理：利用特定的細菌計數(shù)板或血細胞計數(shù)板在顯微鏡下觀察、計數(shù)，然后再計算一定體積的樣品中微生物的數(shù)量。（統(tǒng)計的是微生物本身的個體數(shù)）三、微生物的數(shù)量測定（二）顯微鏡直接計數(shù)法——直接計數(shù)法2.計數(shù)工具：顯微鏡、血細胞/細菌計數(shù)板計數(shù)池0.1mm每個計數(shù)室面積1mm2，液體高度0.1mm，所含液體體積為0.1mm3，即1×10-4mL（0.1mm3=0.1×10-3cm3=10-4mL）。中方格血細胞計數(shù)板常用于_____________________

的計數(shù)酵母菌等相對較大的細胞細菌計數(shù)板可對_____________的計數(shù)細菌等較小的細胞計數(shù)室1mm大方格小方格血細胞計數(shù)板三、微生物的數(shù)量測定（二）顯微鏡直接計數(shù)法——直接計數(shù)法2.計數(shù)工具：顯微鏡、血細胞/細菌計數(shù)板計數(shù)室16個中方格25個中方格25個小方格16個小方格16×25一個計數(shù)室有400個小方格，每個小方格的面積為1/400mm2，總體積為0.1mm3

。25×16血細胞計數(shù)板三、微生物的數(shù)量測定（二）顯微鏡直接計數(shù)法——直接計數(shù)法3.結果計算（以血細胞計數(shù)板為例）：每個中方格平均菌株數(shù)×16/2510-4×稀釋倍數(shù)菌株個數(shù)/mL=（2）計數(shù)規(guī)則：（3）計算公式：（1）計數(shù)方法：五點/四點取樣法樣方內＋樣方線上的上、左兩邊及左頂角4.結果分析（以血細胞計數(shù)板為例）：（取多個方格求平均值）統(tǒng)計的細菌數(shù)目往往比活菌的實際數(shù)目多原因是統(tǒng)計的結果是活菌數(shù)和死菌數(shù)的總和謝謝觀看！高二—人教版—生物學選擇必修3—第1章

微生物的培養(yǎng)技術及應用（第3課時答疑）疑問解答1.平板劃線法和稀釋涂布平板法有什么不同？平板劃線法稀釋涂布平板法純化原理接種工具用途接種效果圖相同點將菌液進行一系列的梯度稀