2.1 微生物的的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)(高中生物選修一教案系列)

1、課題1 微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)一、課題目標(biāo)了解有關(guān)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行無菌技術(shù)的操作，進(jìn)行微生物的培養(yǎng)。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：無菌技術(shù)的操作。課題難點(diǎn)：無菌技術(shù)的操作。三、教學(xué)程序設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)教師組織與引導(dǎo)教學(xué)意圖師：夏天，放置過久的飯菜往往會(huì)腐敗變質(zhì)，這是微生物活動(dòng)的結(jié)果；果酒、果醋、腐乳及泡菜的制作也是微生物發(fā)酵的結(jié)果?？梢?，研究微生物對(duì)人類的生產(chǎn)、生活具有重要的意義。引入專題-專題2 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用 師：法國的葡萄酒享譽(yù)世界，可在19世紀(jì)中期，法國的釀造業(yè)經(jīng)受了一次致命的打擊。請(qǐng)大家閱讀教材p14,了解相關(guān)資料。師：19世紀(jì)，法國釀造業(yè)碰到了什么問題？原因是什么？生：在生產(chǎn)過程中

2、，出現(xiàn)了葡萄酒變酸、變味的怪事；原因：雜菌污染師：可見，獲得純凈的培養(yǎng)物（純化菌種），是研究和應(yīng)用微生物的前提條件。師：法國釀造業(yè)碰到的問題，對(duì)我們實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)微生物有什么啟示？生答：一方面需要為培養(yǎng)的微生物提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件,另一方面需要確保無處不在的其他微生物無法混入。師：實(shí)驗(yàn)室里，提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件通過培養(yǎng)基實(shí)現(xiàn)，避免雜菌污染是通過無菌操作技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。這就是今天我們要解決的問題。引出課題課題1引言：什么是培養(yǎng)基？培養(yǎng)基包括哪些成分？培養(yǎng)基的配制需要什么條件呢？培養(yǎng)基有哪些類型？引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材p14 師：什么是培養(yǎng)基？生答:培養(yǎng)基是指人們按照微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供

3、其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)。師講述：微生物在生命活動(dòng)過程中，需要不斷地從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)，通過新陳代謝，獲取能量并合成自身的組成物質(zhì)，以維持正常的生長和繁殖。培養(yǎng)基就是為微生物生長繁殖提供營養(yǎng)物質(zhì)的基質(zhì)。師:生物體的化學(xué)組成包括大量元素和微量元素（提問：大量元素包括哪些？（c、h、o、n、p、s、k、ga、mg；微量元素包括哪些？fe、mn、cu、zn、b、m|、cl）。這些元素最終來自外界環(huán)境中的無機(jī)物和有機(jī)物，微生物也是一樣。那培養(yǎng)微生物的基質(zhì)-培養(yǎng)基包括哪些成分？生答：各種培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源和無機(jī)鹽等成分。師：我們重點(diǎn)講一下c源和n源。凡能為微生物提供所需c元素的營養(yǎng)物質(zhì)，就叫做c

4、源。如co2、nahco3,糖類，脂肪酸等含碳的物質(zhì)都可作為碳源。作用：構(gòu)成微生物的細(xì)胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物，有些碳源可作為異養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)。凡能微生物提供所需n元素的營養(yǎng)物質(zhì)，叫做n源，如分子n,氨、銨鹽、硝酸鹽、尿素、牛肉膏、蛋白胨等。作用：用于合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物等。如p15主要用于培養(yǎng)細(xì)菌。師：不同的微生物往往需要采用不同的培養(yǎng)基配方（引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材附錄3p83異養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基營養(yǎng)構(gòu)成）。想一想，自養(yǎng)微生物和異養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基成分有何不同？生答：略師總結(jié)：自養(yǎng)微生物的碳源選用co2、nahco3無機(jī)物組成,而異養(yǎng)微生物的碳源選用糖類，脂肪酸等含碳 有機(jī)物作為碳源，既

5、有提供c源，又能提供能源。自養(yǎng)型微生物的n源一般選用nh3,銨鹽、硝酸鹽等。而異養(yǎng)型微生物選用硝酸鹽、蛋白質(zhì)等作為n源(見教案后表格一)。師:培養(yǎng)基配制時(shí)應(yīng)具備什么條件？生：培養(yǎng)基一般都含有水、碳源、氮源和無機(jī)鹽。此外，還要滿足微生物生長對(duì)p h、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的需求。師總結(jié)：培養(yǎng)基配制時(shí)p h要適宜。不同的微生物適宜生長的最適p h不同。如細(xì)菌最適p h 為6.57.5,而放線菌為7.5-8.5。第二、營養(yǎng)要協(xié)調(diào)。特別是c源和n源的比例最為重要。如在谷氨酸生產(chǎn)中c:n=4:1時(shí)，菌體大量繁殖而谷氨酸的量少；c:n3：1時(shí)，菌體繁殖受抑制，谷氨酸的合成大增（即要滿足不微生物所需的特殊營養(yǎng)

6、物質(zhì)）。第三、根據(jù)微生物代謝的特點(diǎn)，保證氧氣的有無。隨堂練習(xí)：自養(yǎng)微生物所需碳源和能源為不同的物質(zhì)，而異養(yǎng)微生物作為碳源和能源的是：（ ）a、co2 b、nahco3 c、碳酸鹽 d、含碳有機(jī)物答案：d。解析：碳源主要用于構(gòu)成微生物細(xì)胞和一些代謝產(chǎn)物，有些碳源還是異養(yǎng)微生物的主要能源物質(zhì)，而異養(yǎng)微生物通常只能利用含碳有機(jī)物作為碳源。師：培養(yǎng)基有哪些類型？生答：有液體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。師總結(jié)：劃分標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)基種類特點(diǎn)用途物理性質(zhì)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(yùn)動(dòng)、分類鑒定固體培養(yǎng)基微生物分離、鑒定、活菌計(jì)數(shù)、保藏菌種?；瘜W(xué)成分天然培養(yǎng)基含化學(xué)成分不明確天然物

7、質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分明確（用化學(xué)成分已知的天然物質(zhì)）分類、鑒定用途選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要微生物的生長，促進(jìn)所需要微生物的生長。培養(yǎng)、分離出特定微生物（如培養(yǎng)酵母菌和霉菌，可在培養(yǎng)基中加入青毒素；培養(yǎng)金黃色葡萄球菌，可在培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽；無n培養(yǎng)基培養(yǎng)固氮菌鑒別培養(yǎng)基根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)，在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品。鑒別不同種類的物質(zhì)，如可用伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別飲用水或乳制品中是否有大腸桿菌（若有，菌落呈深此紫色，并帶有金屬光澤）。師：在制備固體培養(yǎng)基時(shí)，常加入瓊脂作為凝固劑，作為凝固劑的瓊脂應(yīng)具備什么特點(diǎn)？引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材p14師總結(jié):不會(huì)被利

8、用;無毒害;凝膠狀的固態(tài)師:如果酵母菌中混入了其他細(xì)菌,應(yīng)怎樣處理才能將酵母菌篩選出來?生答: ,抗生素抑制細(xì)菌的生長繁殖，而對(duì)酵母菌沒有作用。因此，培養(yǎng)基中加入青霉素即可。師：將固n菌篩選出來，培養(yǎng)基應(yīng)怎樣配制？生答：略師總結(jié)：培養(yǎng)基中不加n源。其他微生物由于無n源而不能生長繁殖，固n菌可利用空氣中的n作為n源。隨堂練習(xí)：p85常用培養(yǎng)基配方，分別是何類型？生答：略師：從物理性質(zhì)上分：配方1可是液體培養(yǎng)基，也可是固體培養(yǎng)基；其他是固體培養(yǎng)基；從化學(xué)成分的分：配方5是合成培養(yǎng)基，其他是天然培養(yǎng)基；從用途上分：配方7是鑒別培養(yǎng)基。引言：怎樣才能獲得純凈的培養(yǎng)物呢？引導(dǎo)學(xué)生閱讀p15（二）無菌技術(shù)

9、師:獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是什么?生答:防止外來雜菌的入侵。師：圍繞著避免雜菌污染而展開的無菌操作技術(shù)包括哪些方面呢？-引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材p15（見教材）隨堂練習(xí)：無菌技術(shù)包括以下幾個(gè)方面的敘述，其中錯(cuò)誤的是：a、對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手進(jìn)行滅菌；b、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；c、為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)行；d、實(shí)驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。答案：a。解析：a項(xiàng)是進(jìn)行消毒而不是滅菌，故錯(cuò)。師：什么是消毒？什么是滅菌？兩者有何區(qū)別呢？生答：消毒是指使用較為溫和的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)

10、人體有害的微生物(不包括芽孢和孢子)。滅菌是指使用強(qiáng)烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽孢和孢子。區(qū)別：略師總結(jié)：消毒只要求場所與物品達(dá)到無害化水平；而滅菌則要求達(dá)到?jīng)]有一個(gè)活菌存在。旁欄思考題p14：無菌技術(shù)除了用來防止實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么目的？生答：略答：無菌技術(shù)還能有效避免操作者自身被微生物感染。師：實(shí)驗(yàn)室常用的消毒和滅菌的方法有哪些？生答：生活中常用的消毒方法有煮沸消毒法（要求：100煮沸56min。結(jié)果：殺死微生物的營養(yǎng)細(xì)胞和一部分芽孢），包括巴氏消毒法（要求：7075煮30min，或80煮15min，結(jié)果：殺死牛奶中的微生物，不破壞牛奶的營養(yǎng)成分）

11、和化學(xué)藥劑消毒法（用途：用酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等）。此外，還有紫外線消毒法（對(duì)象：接種室、或接種箱或超凈工作臺(tái)；操作：用紫外線照射30min；結(jié)果：殺死物體表面或空氣中的微生物）。說明：具體的操作要求，閱讀教材掌握（不再重復(fù)）。生活中常用字的滅菌的方法有：灼燒滅菌（對(duì)象：接種環(huán)、接種針等；要求：酒精燈火焰充分燃燒層灼燒；結(jié)果：徹底滅菌）；干熱滅菌（適用對(duì)象：玻璃器皿（如吸管、培養(yǎng)皿等）和金屬器皿；要求：160170加熱12h，注意問題：需要保持干燥的物品。步驟：見教材附錄4）；師：盛有培養(yǎng)基的錐形瓶能否用干熱滅菌？為什么？（不能；培養(yǎng)基會(huì)失去水分）高壓蒸汽滅菌（要求：壓力在100kp

12、a，溫度為121條件下，滅菌1530min。操作：將滅菌物品放置在盛有適量水的高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi)。將水加熱，將原有的冷空氣徹底排除后，將鍋封閉，繼續(xù)加熱使氣壓上升，溫度升到100以上。具體操作步驟見附錄4）師：展示高壓蒸汽滅菌鍋（實(shí)物），介紹構(gòu)造，說明操作方法。旁欄思考題p161、請(qǐng)你判斷以下材料或用具是否需要消毒或滅菌。如果需要，請(qǐng)選擇合適的方法。（1） 培養(yǎng)細(xì)菌用的培養(yǎng)基與培養(yǎng)皿（2） 玻棒、試管、燒瓶和吸管（3） 實(shí)驗(yàn)操作者的雙手答：（1）需要滅菌：培養(yǎng)基采用高壓蒸汽滅菌，培養(yǎng)皿采用干熱滅菌、（2）需要滅菌：干熱滅菌；（3）需要消毒：化學(xué)藥劑消毒法（如灑精擦拭雙手）。2、采用干熱滅菌、灼燒

13、滅菌、高壓蒸汽滅菌、紫外線照射幾種方法，可分別消滅哪些部位的雜菌：（ ）a、接種環(huán)、吸管、培養(yǎng)基、接種箱 b、吸管、接種環(huán)、培養(yǎng)基、接種箱c、培養(yǎng)基、接種環(huán)、吸管、接種箱 d、培養(yǎng)皿、吸管、培養(yǎng)基、雙手答案：b小結(jié)：略 板書設(shè)計(jì)：略 達(dá)標(biāo)測(cè)評(píng)：略表一營養(yǎng)物質(zhì)定義作用主要來源碳源凡能提供所需要碳元素的物質(zhì)構(gòu)成生物體的細(xì)胞物質(zhì)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)化合物：如co2、nahco3,有機(jī)化合物：糖類，脂肪等、花生粉餅、石油等氮源凡能提供所需氮元素的物質(zhì)合成蛋白質(zhì)、核酸以及含氮的代謝產(chǎn)物.無機(jī)化合物：分子n,氨、銨鹽、硝酸鹽有機(jī)化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等生物因子生長必不可少的微

14、量有機(jī)物酶和核酸的組成成分維生素、氨基酸、堿基等第二課時(shí):學(xué)生活動(dòng)教師組織與引導(dǎo)教學(xué)意圖復(fù)習(xí)回顧:略師：培養(yǎng)基是怎樣制備的呢?怎樣才能將微生物分離出來呢?我們以用牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基進(jìn)行大腸桿菌的純化培養(yǎng)為例來學(xué)習(xí)的過程。-引導(dǎo)學(xué)生閱讀（一）制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基p1617師：制備牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基的一般程序是什么？生答：計(jì)算稱量溶化滅菌倒平板師：以p17牛肉膏蛋白胨固體培養(yǎng)基配方為例，如果要配制100ml培養(yǎng)基時(shí)，各種成分的用量是多少？生計(jì)算答：牛肉膏0。5g，蛋白胨1g，nacl0。5g，瓊脂2g。將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容至100ml。師：稱量時(shí)應(yīng)請(qǐng)注意什么問題？為什么？生

15、答：牛肉膏和蛋白胨稱取時(shí)動(dòng)作要迅速，稱后要及時(shí)蓋上瓶蓋。因?yàn)榕Ｈ飧嗪偷鞍纂巳菀孜?。師：溶化時(shí)應(yīng)注意什么問題？為什么？生答：加入瓊脂加熱熔化時(shí)，不斷用玻璃棒攪拌。防止瓊脂糊底而導(dǎo)致燒杯破裂。師：將配制好的培養(yǎng)基裝入錐形瓶后，滅菌選用哪一種方法？條件是什么？培養(yǎng)皿滅菌選用哪一種方法？生答：高壓蒸汽滅菌（防止水分蒸發(fā)），在壓力為100kpa，溫度為121下，滅菌1530min；干熱滅菌。師：倒平板時(shí)，有什么要求？具體操作是什么？生答：等培養(yǎng)基冷卻至50左右時(shí)，在酒精燈火焰附近倒平板。具體操作過程見教材p17教師演示:略討論p171.培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50 左右時(shí)，才能用來倒平板。你用什么辦法

16、來估計(jì)培養(yǎng)基的溫度？生答:略師總結(jié)：可以用手觸摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時(shí)，就可以進(jìn)行倒平板了。2.為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？生答：略師總結(jié)：通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。3.平板冷凝后，為什么要將平板倒置？生答：略師總結(jié)：平板冷凝后，皿蓋上會(huì)凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā)，又可以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)平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？生答略師總結(jié)：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，因此

17、最好不要用這個(gè)平板培養(yǎng)微生物。引言：如何才能將微生物分離出來呢？引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材p1819師講述：純化微生物的關(guān)鍵是微生物的接種。微生物接種最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法。什么是平板劃線法？ 生答：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，將聚焦的菌種逐步稀釋分散到培養(yǎng)基的表面。師講述：純化微生物的一個(gè)基本要求是：分離出由一個(gè)細(xì)菌繁殖而來的子細(xì)胞群體。而這個(gè)子細(xì)胞群體叫做菌落。師：平板劃線法具體操作過程是怎樣的呢？引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)平板劃線操作討論p18師：1.為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時(shí)，仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？生答：略師總結(jié)：操作的第一步灼

18、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；每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時(shí)，接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數(shù)的增加，使每次劃線時(shí)菌種的數(shù)目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán)，能及時(shí)殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。師：2.在灼燒接種環(huán)之后，為什么要等其冷卻后再進(jìn)行劃線？生答：略師總結(jié)：以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。師：3.在作第二次以及其后的劃線操作時(shí)，為什么總是從上一次劃線末端開始劃線？生答：略師總結(jié)：劃線后，線條末端細(xì)菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細(xì)

19、菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個(gè)細(xì)菌繁殖而來的菌落。師：什么是稀釋涂布平板法？生答：將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋，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(jìn)行培養(yǎng)。師講述：在稀釋度足夠高的條件下，聚焦在一起的微生物將分散成單個(gè)細(xì)胞，從而形成單個(gè)菌落。師：稀釋涂布平板法具體操作過程是怎樣的呢？引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)系列稀釋操作和涂布平板操作師：在系列稀釋的無菌操作中，是怎樣使菌液與水充分混勻的？是怎樣進(jìn)行無菌操作的？生答：用手指輕壓移液管上的橡皮頭，吹吸三次，使菌液與水充分混勻；移液管需要經(jīng)過滅菌。操作時(shí)，試管口和移液管應(yīng)在離火焰12cm處。師：在涂布平板時(shí)，涂布器是怎樣

20、滅菌的？將涂布器末端浸在盛有體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精的燒杯中。取出時(shí)，要讓多余的酒精在燒杯中滴盡，然后將沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃。討論p19師問：涂布平板的所有操作都應(yīng)在火焰附近進(jìn)行。結(jié)合平板劃線與系列稀釋的無菌操作要求，想一想，第2步應(yīng)如何進(jìn)行無菌操作？生答：略師提示：應(yīng)從操作的各個(gè)細(xì)節(jié)保證“無菌”。例如，酒精燈與培養(yǎng)皿的距離要適宜、吸管頭不要接觸任何其他物體、吸管要在酒精燈火焰周圍；等等。師講述：將接種后的培養(yǎng)基和一個(gè)未接種的培養(yǎng)基都放入37恒溫箱中，培養(yǎng)12h和24h后觀察。請(qǐng)大家思考結(jié)果分析與評(píng)價(jià)提出的問題問：未接種的培養(yǎng)基表面是否有菌落生長？如果有菌落生長，說明什么？生答：略師總結(jié)：培養(yǎng)基的制作是否合格：如果未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫12 d后無菌落生長，說明培養(yǎng)基的制備是成功的，否則需要重新制備。問：在接種大腸桿菌的培養(yǎng)基上，是否觀察到了獨(dú)立的菌落？這些菌落的顏色、形狀和大小相似嗎？生答：略師總結(jié)：如果培養(yǎng)基上生長的菌落的顏色、形狀、大小基本一致，并符合大腸桿菌菌落的特點(diǎn)，則說明接種操作是符合要求的；如果培養(yǎng)基上出現(xiàn)了其他菌