《二、配制適合微生物生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)》導(dǎo)學(xué)案

《二、配制適合微生物生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)》導(dǎo)學(xué)案##一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解培養(yǎng)基的概念及其在微生物培養(yǎng)中的重要性。2.掌握培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成要素及其作用。3.能夠區(qū)分不同類型培養(yǎng)基的特點并舉例說明適用的微生物類型。4.了解配制培養(yǎng)基時需要考慮的各種因素，如微生物的特殊需求等。##二、學(xué)習(xí)重難點###（一）重點1.培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分組成。2.不同微生物對培養(yǎng)基成分和條件的特殊要求。###（二）難點1.根據(jù)微生物的代謝類型準(zhǔn)確分析培養(yǎng)基的組成。2.理解并掌握培養(yǎng)基配制過程中的各項原則。##三、知識講解###（一）培養(yǎng)基的概念培養(yǎng)基是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)。它就像是微生物的“食物”和“住所”，是微生物生存和繁殖的基礎(chǔ)，可用于培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。###（二）培養(yǎng)基的種類1.**按物理性質(zhì)分類**-**液體培養(yǎng)基**：呈液體狀態(tài)，不加入凝固劑（如瓊脂）。這種培養(yǎng)基適合微生物的大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)，因為微生物在液體中可以更好地與營養(yǎng)物質(zhì)接觸，生長速度較快。例如，在工業(yè)上利用酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵時，常常使用液體培養(yǎng)基。-**固體培養(yǎng)基**：呈固體狀態(tài)，加入了凝固劑（如瓊脂）。固體培養(yǎng)基常用于微生物的分離、鑒定和計數(shù)。比如，我們要從混雜的微生物群落中分離出某種特定的細(xì)菌，就可以將含有多種微生物的樣品接種到固體培養(yǎng)基上，經(jīng)過培養(yǎng)后，不同的微生物會形成一個個單獨的菌落，這樣就可以很容易地將它們區(qū)分開來。2.**按用途分類**-**基礎(chǔ)培養(yǎng)基**：含有一般微生物生長繁殖所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)，如碳源、氮源、無機(jī)鹽和水等。大多數(shù)微生物都能在基礎(chǔ)培養(yǎng)基上生長，但如果要培養(yǎng)一些特殊的微生物，可能還需要對基礎(chǔ)培養(yǎng)基進(jìn)行改良。-**選擇培養(yǎng)基**：在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長，促進(jìn)所需要的微生物的生長。例如，在培養(yǎng)基中加入青霉素，可以抑制細(xì)菌的生長，從而篩選出真菌，因為青霉素能夠破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁，而真菌的細(xì)胞壁成分與細(xì)菌不同，不會受到青霉素的影響。-**鑒別培養(yǎng)基**：在培養(yǎng)基中加入某種試劑或化學(xué)藥品，使培養(yǎng)后會發(fā)生某種變化，從而鑒別不同類型的微生物。例如，伊紅-美藍(lán)培養(yǎng)基可以用來鑒別大腸桿菌，大腸桿菌在這種培養(yǎng)基上會形成帶有金屬光澤的深紫色菌落。###（三）培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成1.**主要營養(yǎng)物質(zhì)**-**水**：水是微生物細(xì)胞的重要組成部分，也是微生物代謝過程中各種生化反應(yīng)的介質(zhì)。沒有水，微生物就無法進(jìn)行正常的生命活動。-**碳源**：為微生物提供碳元素的物質(zhì)。碳源是微生物合成細(xì)胞物質(zhì)、能量代謝的基礎(chǔ)。常見的碳源有糖類（如葡萄糖、蔗糖等）、有機(jī)酸（如乳酸、檸檬酸等）、醇類（如乙醇等）和脂類等。不同的微生物對碳源的利用能力和偏好不同，例如，自養(yǎng)型微生物可以利用無機(jī)碳源（如二氧化碳），而異養(yǎng)型微生物則需要有機(jī)碳源。-**氮源**：提供氮元素的物質(zhì)。氮源是微生物合成蛋白質(zhì)、核酸等含氮物質(zhì)的原料。常見的氮源有銨鹽、硝酸鹽、尿素、牛肉膏、蛋白胨等。有些微生物可以利用空氣中的氮氣作為氮源，這些微生物被稱為固氮微生物。-**無機(jī)鹽**：微生物生長繁殖需要多種無機(jī)鹽，如磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵等。這些無機(jī)鹽在微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)組成、酶的活性調(diào)節(jié)、滲透壓平衡等方面發(fā)揮著重要作用。例如，磷是構(gòu)成核酸、磷脂等生物大分子的重要元素；鉀離子可以調(diào)節(jié)細(xì)胞的滲透壓和酶的活性。2.**特殊營養(yǎng)物質(zhì)和條件需求**-有些微生物在生長過程中還需要特殊的營養(yǎng)物質(zhì)。例如，培養(yǎng)乳酸桿菌時，需要在培養(yǎng)基中添加維生素；培養(yǎng)霉菌時，一般需要將培養(yǎng)基調(diào)至酸性；培養(yǎng)細(xì)菌時，一般需要將培養(yǎng)基調(diào)至中性或弱堿性；培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供無氧的條件。###（四）培養(yǎng)基的配制原則1.**目的要明確**：根據(jù)要培養(yǎng)的微生物的種類、用途等確定培養(yǎng)基的類型和成分。例如，如果要培養(yǎng)酵母菌進(jìn)行酒精發(fā)酵，就要配制適合酵母菌生長和發(fā)酵的培養(yǎng)基，要提供充足的碳源（如葡萄糖）和適當(dāng)?shù)牡吹取?.**營養(yǎng)要協(xié)調(diào)**：培養(yǎng)基中的各種營養(yǎng)物質(zhì)的比例要合適。例如，碳源和氮源的比例會影響微生物的生長和代謝產(chǎn)物的合成。如果碳源過多，氮源不足，微生物可能會生長緩慢，而且可能會積累過多的碳代謝中間產(chǎn)物；反之，如果氮源過多，碳源不足，微生物可能會將過多的氮源用于合成含氮化合物，而影響其他重要物質(zhì)的合成。3.**pH要適宜**：不同的微生物對pH有不同的要求，所以要根據(jù)微生物的需求調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。如前所述，霉菌適合在酸性環(huán)境下生長，細(xì)菌一般適合在中性或弱堿性環(huán)境下生長。##四、課堂互動###（一）小組討論1.請分組討論不同類型微生物（自養(yǎng)型、異養(yǎng)型、需氧型、厭氧型）對培養(yǎng)基的成分和條件有哪些特殊要求？-對于自養(yǎng)型微生物，它們可以利用無機(jī)碳源（如二氧化碳）合成自身的有機(jī)物質(zhì)，所以在培養(yǎng)基中不需要添加有機(jī)碳源，但可能需要提供一些特殊的無機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，如某些金屬離子等。并且，自養(yǎng)型微生物如果是光合自養(yǎng)型的，可能需要光照條件。-異養(yǎng)型微生物需要有機(jī)碳源，因為它們不能自己合成有機(jī)物質(zhì)，必須從外界獲取。同時，根據(jù)異養(yǎng)型微生物的種類不同，對氮源、無機(jī)鹽和特殊營養(yǎng)物質(zhì)也有不同的要求。-需氧型微生物需要在有氧的條件下生長，所以在培養(yǎng)過程中要保證培養(yǎng)基中有充足的氧氣供應(yīng)。例如，可以通過振蕩培養(yǎng)瓶等方式增加氧氣的溶解量。-厭氧型微生物則需要無氧的環(huán)境，在配制培養(yǎng)基時要采取措施排除氧氣，如使用厭氧培養(yǎng)箱，或者在培養(yǎng)基中加入還原劑等物質(zhì)來降低培養(yǎng)基中的氧含量。2.假設(shè)要從土壤中分離出一種既能分解纖維素又能固氮的微生物，如何設(shè)計培養(yǎng)基？-首先，由于要分離出能分解纖維素的微生物，所以在培養(yǎng)基中要以纖維素作為唯一碳源。這樣，只有能夠分解纖維素的微生物才能在這種培養(yǎng)基上生長。-其次，因為要分離出固氮微生物，所以培養(yǎng)基中不需要添加氮源，依靠微生物自身固氮能力獲取氮元素。-然后，還要考慮到微生物生長所需的其他營養(yǎng)物質(zhì)，如無機(jī)鹽、水等，并且要根據(jù)微生物可能的類型調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。###（二）案例分析1.案例：某實驗室在培養(yǎng)一種細(xì)菌時，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌生長緩慢，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)基中的氮源含量過高，碳源相對不足。請分析這種情況對細(xì)菌生長的影響。-當(dāng)?shù)春窟^高，碳源相對不足時，細(xì)菌會將過多的氮源用于合成含氮化合物，如蛋白質(zhì)、核酸等。但是，由于碳源不足，細(xì)菌缺乏足夠的能量來源，因為碳源在微生物代謝中是能量產(chǎn)生的重要物質(zhì)。同時，碳源不足也會影響細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的合成，導(dǎo)致細(xì)菌生長緩慢。##五、課堂練習(xí)###（一）選擇題1.下列哪種物質(zhì)不是微生物培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分（）A.瓊脂B.碳源C.氮源D.水-答案：A。瓊脂是固體培養(yǎng)基中的凝固劑，它不能為微生物生長提供營養(yǎng)成分，只是起到使培養(yǎng)基凝固的作用。2.培養(yǎng)霉菌時，培養(yǎng)基的pH值一般應(yīng)調(diào)節(jié)為（）A.中性B.堿性C.酸性D.任意pH值-答案：C。霉菌一般適合在酸性環(huán)境下生長，所以在培養(yǎng)霉菌時，要將培養(yǎng)基的pH值調(diào)節(jié)為酸性。###（二）簡答題1.簡述培養(yǎng)基的概念和配制原則。-答案：培養(yǎng)基是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)。其配制原則有：目的要明確，根據(jù)要培養(yǎng)的微生物的種類、用途等確定培養(yǎng)基的類型和成分；營養(yǎng)要協(xié)調(diào)，培養(yǎng)基中的各種營養(yǎng)物質(zhì)的比例要合適；pH要適宜，不同的微生物對pH有不同的要求，要根據(jù)微生物的需求調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。2.設(shè)計一個鑒別大腸桿菌的培養(yǎng)基配方，并說明鑒別原理。-答案：可以使用伊紅-美藍(lán)培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌。配方：蛋白胨10g、乳糖10g、磷酸氫二鉀2g、瓊脂17g、伊紅0.4g、美藍(lán)0.065g、蒸餾水1000mL，pH值為7.2-7.4。鑒別原理：大腸桿菌在伊紅-美藍(lán)培養(yǎng)基上會分解乳糖產(chǎn)酸，使培養(yǎng)基中的伊紅-美藍(lán)結(jié)合物被還原