新版高中生物第1章　第2節(jié)　一　微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)

一微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.根據(jù)微生物的代謝類型分析培養(yǎng)基的組成和種類,并學(xué)會(huì)培養(yǎng)基的配制。2.學(xué)會(huì)區(qū)分滅菌和消毒,能進(jìn)行無菌技術(shù)操作。3.討論微生物的純培養(yǎng)的方法,學(xué)會(huì)酵母菌的純培養(yǎng)技術(shù),培養(yǎng)科學(xué)探究能力。一、培養(yǎng)基的配制1.概念: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。2.種類3.營養(yǎng)組成:各種培養(yǎng)基一般都含有水、碳源(提供碳元素的物質(zhì))、氮源(提供氮元素的物質(zhì))和無機(jī)鹽,此外還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)(如維生素、氨基酸和堿基等)以及O2的要求。預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)所有的微生物在培養(yǎng)時(shí)都必須添加氮源。(×)(2)CO2可作為異養(yǎng)微生物的碳源。(×)(3)不同培養(yǎng)基的具體配方不同,但一般都含水、碳源、氮源和無機(jī)鹽。(√)(4)液體培養(yǎng)基含有水,而固體培養(yǎng)基不含水。(×)2.某學(xué)生在實(shí)踐酒釀酵母菌的培養(yǎng)探索時(shí),對部分培養(yǎng)基成分進(jìn)行了改良(如表)。其中主要提供氮源的培養(yǎng)基成分是(

)A.瓊脂

B.黃豆粉C.葡萄糖

D.黃豆粉和葡萄糖培養(yǎng)基成分用量/g黃豆粉10葡萄糖5瓊脂15答案B解析各種培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源、無機(jī)鹽,此外還要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。瓊脂是凝固劑,不能提供氮源,A項(xiàng)錯(cuò)誤;黃豆粉富含蛋白質(zhì),能夠提供氮源,B項(xiàng)正確;葡萄糖只含C、H、O三種元素,不能提供氮源,C項(xiàng)錯(cuò)誤;黃豆粉能夠提供氮源,但葡萄糖不能提供氮源,D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、無菌技術(shù)1.獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止雜菌污染。主要內(nèi)容包括:對操作的空間、操作者的衣著和手進(jìn)行清潔和消毒;將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進(jìn)行滅菌。2.消毒和滅菌

項(xiàng)目消

毒滅

菌概念使用較為溫和的物理、化學(xué)或生物等方法殺死物體表面或內(nèi)部一部分微生物使用強(qiáng)烈的理化方法殺死物體內(nèi)外所有的微生物,包括芽孢和孢子常用方法煮沸消毒、巴氏消毒等灼燒滅菌、干熱滅菌、濕熱滅菌等適用對象操作空間、操作者雙手等接種環(huán)、接種針、玻璃器皿、培養(yǎng)基等預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)滅菌相比消毒對微生物的殺滅更徹底。(√)(2)無菌操作的對象只要是沒有生物活性的材料(如培養(yǎng)基、接種環(huán)等)都可采用高壓蒸汽滅菌法進(jìn)行滅菌。(×)(3)培養(yǎng)基最常用的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌。(√)2.連線。

答案

三、微生物的純培養(yǎng)1.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的群體稱為培養(yǎng)物。2.由單一個(gè)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)。3.分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖形成肉眼可見的、有—定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)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(gè)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(gè)微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物。4.微生物的純培養(yǎng)包括配制培養(yǎng)基、滅菌、倒平板、接種和分離、培養(yǎng)等步驟。(1)制備培養(yǎng)基①配制培養(yǎng)基稱取去皮的馬鈴薯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(也可用蔗糖代替)、15~20g瓊脂,用蒸餾水定容至1000mL。②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、溫度為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。③倒平板待培養(yǎng)基冷卻至50℃左右時(shí),在酒精燈火焰附近倒平板。倒平板的具體操作步驟如下。(2)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。平板劃線的具體操作如下。(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—個(gè)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。預(yù)習(xí)反饋1.判斷正誤。(1)由單一個(gè)體繁殖所獲得的微生物群體稱為純培養(yǎng)物。(√)(2)配制好的培養(yǎng)基可用高壓蒸汽滅菌法進(jìn)行滅菌。(√)(3)培養(yǎng)基冷卻凝固后應(yīng)將培養(yǎng)皿倒置。(√)2.如圖是平板劃線示意圖,劃線的順序?yàn)?→2→3→4→5。下列操作方法正確的是(

)A.操作前不用進(jìn)行任何處理B.劃線操作必須在火焰上進(jìn)行C.在5區(qū)域中才可以得到所需菌落D.在1、2、3、4、5區(qū)域中劃線前后都要對接種環(huán)滅菌答案D解析劃線之前應(yīng)對接種環(huán)滅菌;劃線操作在酒精燈火焰旁進(jìn)行;從1區(qū)域至5區(qū)域菌落密度越來越小,因劃線所用菌種密度的不同,在3、4、5區(qū)域都可能得到所需菌落。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分情境導(dǎo)引在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物所需培養(yǎng)基的主要成分有哪些?下表是培養(yǎng)兩種細(xì)菌的培養(yǎng)基的配方,據(jù)此回答問題。表一

培養(yǎng)基A成分KH2PO4Na2HPO4MgSO4·7H2O葡萄糖尿素瓊脂1.42.10.210.01.015.0將上述物質(zhì)溶解后,加蒸餾水定容至1000mL探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三表二

培養(yǎng)基B(牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基)1.表一中的碳源是

,氮源是

。表二中的氮源是

,瓊脂

(填“提供”或“不提供”)營養(yǎng)成分,其作用是作為

。

答案葡萄糖尿素牛肉膏、蛋白胨不提供凝固劑成分牛肉膏蛋白胨NaCl含量/g5.010.05.0將上述物質(zhì)溶解后,添加蒸餾水,定容至1000mL,調(diào)pH為7.0~7.2,并加入15~20g瓊脂探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.由上表可以看出,雖然培養(yǎng)不同微生物的具體配方不同,但一般都要有

、

、

、

這四類物質(zhì)。請從活細(xì)胞的元素組成方面說明其原因。

。

答案水碳源氮源無機(jī)鹽微生物細(xì)胞的化學(xué)組成與其他生物的大體相同,也是由C、H、O、N、P、S以及其他元素組成,其中C、H、O、N占細(xì)胞干重的90%以上,這些元素最終來自外界環(huán)境中的各種無機(jī)化合物和有機(jī)化合物。這些化合物可以歸納成碳源、氮源、水、無機(jī)鹽四大類。所以,雖然培養(yǎng)不同微生物的具體培養(yǎng)基配方不同,但一般都要有這四類物質(zhì)3.不同培養(yǎng)基還要滿足不同微生物生長對

、

以及

的要求。

答案pH特殊營養(yǎng)物質(zhì)O2探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分營養(yǎng)物質(zhì)含

義作

用主要來源碳源凡能提供碳元素的物質(zhì)參與構(gòu)成生物體和一些代謝產(chǎn)物,有些是異養(yǎng)生物的能源物質(zhì)無機(jī)碳源,如CO2、NaHCO3等;有機(jī)碳源,如糖類、脂肪酸、花生粉餅、石油等氮源凡能提供氮元素的物質(zhì)合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物無機(jī)氮源,如N2、NH3、銨鹽、硝酸鹽等;有機(jī)氮源,如尿素、牛肉膏、蛋白胨等探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三營養(yǎng)物質(zhì)含

義作

用主要來源水在生物體內(nèi)含量很高,在低等生物體內(nèi)含量更高不僅是優(yōu)良的溶劑,而且是細(xì)胞結(jié)構(gòu)的重要組成成分培養(yǎng)基、空氣、代謝產(chǎn)物無機(jī)鹽為微生物提供除碳、氮以外的各種重要元素,包括某些大量元素是細(xì)胞的組成成分、生理調(diào)節(jié)物質(zhì);某些化能自養(yǎng)菌的能源,酶的激活劑等無機(jī)化合物探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.幾種微生物的營養(yǎng)和能量來源

微生物碳

源氮

源能

源藍(lán)細(xì)菌CO2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)物探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析下表為某培養(yǎng)基的配方,下列敘述錯(cuò)誤的是(

)成分NaNO3K2HPO4MgSO4·7H2O葡萄糖蒸餾水青霉素含量3g1g0.5g30g定容至1000mL0.1萬單位A.根據(jù)物理性質(zhì)劃分,該培養(yǎng)基屬于液體培養(yǎng)基B.微生物無法在該培養(yǎng)基表面形成肉眼可見的菌落C.根據(jù)培養(yǎng)基的配方可知,該培養(yǎng)基培養(yǎng)的微生物的同化作用類型是異養(yǎng)型D.固體培養(yǎng)基中加入少量水即可形成液體培養(yǎng)基探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三答案D解析題表所示的培養(yǎng)基配方中沒有凝固劑,因此屬于液體培養(yǎng)基,A項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤;微生物在固體培養(yǎng)基表面生長,形成肉眼可見的菌落,B項(xiàng)正確;該培養(yǎng)基中的葡萄糖可作為有機(jī)碳源,因此其培養(yǎng)的微生物的同化作用類型是異養(yǎng)型,C項(xiàng)正確。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練下列關(guān)于微生物培養(yǎng)基的敘述,錯(cuò)誤的是(

)A.微生物培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源和無機(jī)鹽B.牛肉膏和蛋白胨能為微生物同時(shí)提供氮源和碳源C.維生素是培養(yǎng)基中特殊的營養(yǎng)物質(zhì)D.銨鹽、硝酸鹽是異養(yǎng)微生物的主要氮源答案D解析雖然各種培養(yǎng)基的具體配方不同,但一般都含有水、碳源、氮源和無機(jī)鹽,A項(xiàng)正確;牛肉膏和蛋白胨能為微生物同時(shí)提供氮源、碳源和維生素,維生素是培養(yǎng)基中特殊的營養(yǎng)物質(zhì),B、C兩項(xiàng)正確;有機(jī)氮源是異養(yǎng)微生物的主要氮源,D項(xiàng)錯(cuò)誤。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三無菌技術(shù)的種類和使用方法情境導(dǎo)引實(shí)驗(yàn)室常用的消毒、滅菌方法有哪些?各有什么特點(diǎn)?1.請判斷以下材料或用具需要消毒還是滅菌?請從①~⑥中選擇合適的方法。①化學(xué)消毒②灼燒滅菌③干熱滅菌④紫外線消毒⑤高壓蒸汽滅菌⑥巴氏消毒(1)培養(yǎng)細(xì)菌用的培養(yǎng)基(

)、培養(yǎng)皿(

)(2)接種工具——接種環(huán)(

)(3)實(shí)驗(yàn)操作者的雙手(

)(4)稀釋用的移液管和試管(

)(5)培養(yǎng)有害微生物的實(shí)驗(yàn)室空氣(

)提示(1)⑤

③或⑤

(2)②

(3)①

(4)③

(5)④探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.消毒和滅菌的原理有哪些?試舉例說明。提示①使菌體蛋白凝固變性,如高壓蒸汽滅菌法;②抑制細(xì)菌代謝和生長,或破壞細(xì)菌細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu),改變其通透性,使細(xì)胞破裂、溶解,如某些化學(xué)消毒法;③損傷細(xì)菌DNA等,如紫外線消毒法。3.消毒和滅菌都能殺死所有的微生物嗎?提示滅菌可殺死處理材料中的全部微生物,包括芽孢和孢子,而消毒僅殺死部分微生物。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.無菌技術(shù)的重要性無菌技術(shù)是獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵。防止外來雜菌污染培養(yǎng)物,離不開無菌技術(shù);要防止培養(yǎng)物污染人體和環(huán)境,也離不開無菌技術(shù)。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.幾種常用滅菌和消毒方法的比較

滅菌和消毒種類主要方法應(yīng)用范圍灼燒滅菌酒精燈火焰的充分燃燒層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,接種過程中的試管口或瓶口等干熱滅菌干熱滅菌箱,160~170℃加熱2~3h玻璃器皿(如吸管、培養(yǎng)皿等)、金屬用具等耐高溫和需要保持干燥的物品高壓蒸汽滅菌高壓蒸汽滅菌鍋,100kPa、121℃維持15~30min培養(yǎng)基及多種器材、物品探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三滅菌和消毒種類主要方法應(yīng)用范圍煮沸消毒100℃煮沸5~6min家庭餐具等生活用品、日常食品等巴氏消毒62~65℃煮30min或80~90℃處理30s~1min牛奶、啤酒、果酒等不宜進(jìn)行高溫滅菌的液體紫外線消毒30W紫外燈照射30min接種室、接種箱、超凈工作臺(tái)等化學(xué)消毒酒精、碘酒涂抹,煤酚皂溶液噴灑等皮膚、傷口、動(dòng)植物組織表面、手術(shù)器械、塑料或玻璃器皿等探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三特別提醒

(1)用酒精消毒時(shí),體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精消毒效果最好。濃度過高,菌體表面蛋白質(zhì)凝固形成一層保護(hù)膜,酒精不能滲入其中;濃度過低,殺菌力減弱。(2)接種室、接種箱和超凈工作臺(tái)在使用前,可以用紫外線照射以殺死物體表面或空氣中的微生物。在照射前,適量噴灑石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液,可以加強(qiáng)消毒效果。(3)芽孢是某些細(xì)菌生長到一定階段,在細(xì)胞內(nèi)形成的休眠體。孢子是某些微生物的繁殖體。(4)消毒和滅菌都是通過一定的理化手段,使病原體的蛋白質(zhì)或核酸變性,失去活性。只是作用的條件不同,抑菌殺菌的程度不同。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三典例剖析培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿、接種環(huán)、實(shí)驗(yàn)操作者的雙手、空氣、牛奶所采用的滅菌或消毒方法依次是(

)①化學(xué)消毒②灼燒滅菌③干熱滅菌④紫外線消毒⑤高壓蒸汽滅菌⑥巴氏消毒法A.⑤③②①④⑥ B.①②③④⑤⑥C.⑥②③④①⑤ D.③④②①⑥⑤答案A解析培養(yǎng)基用高壓蒸汽滅菌;培養(yǎng)皿能耐高溫,可以干熱滅菌;接種環(huán)可用灼燒滅菌達(dá)到迅速徹底的滅菌效果;實(shí)驗(yàn)操作者的雙手可用化學(xué)藥劑進(jìn)行消毒,如用酒精擦拭;空氣可用紫外線消毒;為了不破壞牛奶的營養(yǎng)成分,可采用巴氏消毒法對其進(jìn)行消毒。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三活學(xué)活練高溫滅菌的原理是(

)A.每種微生物生長的最適溫度是一定的B.微生物對于高溫環(huán)境不適應(yīng)C.高溫破壞了微生物的蛋白質(zhì)等生物大分子,影響其生命活動(dòng)D.高溫降低了環(huán)境中氧的濃度答案C解析高溫滅菌主要是使微生物的蛋白質(zhì)等生物大分子發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的變性。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三微生物的純培養(yǎng)過程情境導(dǎo)引閱讀教材P11~13內(nèi)容,結(jié)合下圖,回答問題。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三1.為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰?提示對瓶口進(jìn)行灼燒滅菌,防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。2.從防止雜菌污染的角度思考,培養(yǎng)基冷卻凝固后將培養(yǎng)皿倒置的原因是什么?提示培養(yǎng)基冷卻凝固后,培養(yǎng)皿的皿蓋上會(huì)凝結(jié)水珠,將培養(yǎng)皿倒置,可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基造成污染。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三3.采用平板劃線法接種菌種時(shí),哪些操作可防止雜菌污染?提示(1)接種前將接種環(huán)放在酒精燈火焰上灼燒。(2)接種環(huán)蘸取菌液前后,要將試管口通過火焰。(3)劃線時(shí)將培養(yǎng)皿的皿蓋打開一條縫隙,將蘸有菌種的接種環(huán)迅速伸入平板內(nèi),劃線后及時(shí)蓋上皿蓋。(4)每次劃線結(jié)束后,灼燒接種環(huán),冷卻后再進(jìn)行下一次劃線。(5)整個(gè)接種過程要在酒精燈火焰旁進(jìn)行。4.在做第二次劃線以及其后的操作時(shí),為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線?提示劃線末端含有的菌體數(shù)目較少,每次從上一次劃線的末端開始劃線能夠使菌體的數(shù)目隨劃線次數(shù)的增加而逐漸減少,最終分散成單個(gè)的菌體。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三歸納提升1.倒平板操作的注意事項(xiàng)(1)培養(yǎng)基滅菌后需要冷卻至50℃左右時(shí)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(huì)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(gè)平板應(yīng)棄用,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。(5)整個(gè)操作過程要在酒精燈火焰旁進(jìn)行,避免雜菌污染。探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三2.平板劃線操作的注意事項(xiàng)(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(jié)束仍需灼燒接種環(huán),每次灼燒的目的不同。項(xiàng)目蘸取菌液前灼燒每次劃線前灼燒劃線結(jié)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(jié)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)境和感染操作者探究點(diǎn)一探究點(diǎn)二探究點(diǎn)三(2)灼燒接種環(huán)之后,要等其冷卻后才能伸入菌液或進(jìn)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(shí),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(gè)菌體繁殖而來的菌落。(4)最后一次的劃線不要與第一次的