1.1發(fā)酵工程的培養(yǎng)基+第1課時+課件高二下學期生物蘇教版選擇性必修3

第一節(jié)發(fā)酵工程的培養(yǎng)基第一章

發(fā)酵工程第1課時情境導(dǎo)入你知道的發(fā)酵食品還有哪些？情境導(dǎo)入發(fā)酵工程是指利用微生物的特定功能，通過現(xiàn)代工程技術(shù)，規(guī)?；a(chǎn)對人類有用的產(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。啤酒葡萄酒毛豆腐豆豉泡菜陳醋腐乳酸奶發(fā)面團醬油辣白菜發(fā)酵工程難以用肉眼觀察的微小生物的統(tǒng)稱微生物無細胞結(jié)構(gòu)原核細胞真核細胞真菌：酵母菌、毛霉等；原生生物：草履蟲、變形蟲等1.微生物的類群病毒：SARS病毒、新冠病毒等RAN病毒；噬菌體等DNA病毒細菌：藍細菌、大腸桿菌、乳酸菌等；放線菌：鏈霉菌等情境導(dǎo)入情境導(dǎo)入說起發(fā)酵工程，我們首先就會想到培養(yǎng)基。我們一般都有這樣的經(jīng)驗，一碗米飯放置在溫暖環(huán)境下，幾天后會長出許多細菌和霉菌，這碗米飯就成了培養(yǎng)細菌和霉菌的培養(yǎng)基。米飯中不僅含有大量的淀粉，還含有一定量的蛋白質(zhì)和脂肪。當然，發(fā)酵工程中的培養(yǎng)基絕不像一碗米飯那么簡單。那么，發(fā)酵工程中的培養(yǎng)基究竟是什么呢？積極思維事實：1.談到培養(yǎng)基還需要從瓊脂說起，瓊脂是從某些藻類細胞中提取出來的物質(zhì)，主要包括瓊脂糖（一種多糖）和小分子果膠兩種成分。絕大多數(shù)生物包括微生物都不能利用它們。所以，在純瓊脂（含水）培養(yǎng)基上，一般也沒有微生物可以生長。但是，如果在瓊脂中添加一定量的碳源、氮源物質(zhì)，就可能成為微生物培養(yǎng)基。2.美國一位微生物學家在她八歲的兒子從外面玩耍回來之后，讓他用右手在添加了水、碳源和氮源等物質(zhì)的瓊脂培養(yǎng)基上按了一下。接著，她將這個培養(yǎng)皿放在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)了48h，得到如圖所示的微生物菌落分布。印有手印的培養(yǎng)基上顯示的微生物菌落發(fā)酵工程中的培養(yǎng)基究竟是什么呢？積極思維發(fā)酵工程中的培養(yǎng)基究竟是什么呢？思考：分析

有人認為，上述事實能說明碳源和氮源等物質(zhì)是許多微生物生長發(fā)育所需要的營養(yǎng)物質(zhì)。我們認同這樣的觀點嗎？推測

根據(jù)我們對發(fā)酵工程需要配制培養(yǎng)基以培養(yǎng)某些微生物或動植物細胞，這些培養(yǎng)基應(yīng)該包括哪些營養(yǎng)物質(zhì)？經(jīng)過思考我們應(yīng)該會得出這樣的結(jié)論：培養(yǎng)基應(yīng)該含有生物生長發(fā)育所需的各類營養(yǎng)物質(zhì)。那么，在發(fā)酵工程中會用到哪些培養(yǎng)基？這些培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分都一樣嗎？怎樣配制這些培養(yǎng)基？幾種微生物的營養(yǎng)和能量來源微生物碳源氮源能源藍細菌CO2

等光能硝化細菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖類等有機物N2有機物大腸桿菌糖類、蛋白質(zhì)等有機物蛋白質(zhì)等有機物自養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)基只要是指為人工培養(yǎng)微生物等而制備的，適合微生物等生長、繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營養(yǎng)基質(zhì)。固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基有無瓊脂長有酵母菌菌落盛有液體培養(yǎng)基分離、計數(shù)、鑒定等擴大培養(yǎng)、用于工業(yè)生產(chǎn)凝固劑微生物在瓊脂固體培養(yǎng)基的表面或內(nèi)部生長，形成肉眼可見的菌落。培養(yǎng)基的作用：用以培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物或積累其代謝物。培養(yǎng)基的分類：天然培養(yǎng)基和合成培養(yǎng)基。培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基標準培養(yǎng)基種類培養(yǎng)基特點作用物理性質(zhì)固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂

微生物的分離與鑒定，活菌計數(shù)，保藏菌種半固體培養(yǎng)基加凝固劑，如瓊脂。容器放倒不致流出，劇烈震動則破散觀察微生物的運動、分類鑒定液體培養(yǎng)基不加凝固劑常用于擴大培養(yǎng)，工業(yè)生產(chǎn)功能選擇培養(yǎng)基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培養(yǎng)、分離出特定微生物鑒別培養(yǎng)基在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學藥品,用以鑒別不同種類的微生物鑒別不同種類微生物成分來源天然培養(yǎng)基含化學成分不明確的天然物質(zhì)工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基培養(yǎng)基成分明確分類鑒定培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成：碳源各種培養(yǎng)基的配方不同，但一般都含有水、無機鹽、碳源和氮源等營養(yǎng)物質(zhì)。概念種類凡是能提供碳元素的物質(zhì)，統(tǒng)稱為碳源無機碳源有機碳源CO2、CO32-、HCO3-等含碳無機物糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、有機酸、石油等含碳有機物，常用：糖類，尤其是葡萄糖。功能主要用于構(gòu)成細胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物；有機碳既是碳源又是異養(yǎng)微生物的能源物質(zhì)。自養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基【說明】含有C、H、O、N的有機物可作為異養(yǎng)型微生物的碳源、氮源、能源。概念氮源種類功能凡是能提供氮元素的物質(zhì)，統(tǒng)稱為氮源無機氮源有機氮源主要用于合成蛋白質(zhì)、核酸及含氮代謝產(chǎn)物等NH4＋、NO3-、NH3等牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等牛肉膏和蛋白胨來源于動物含有糖、維生素和有機氮等營養(yǎng)物質(zhì)。一般情況下，不添加氮源培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)固氮微生物培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基水無機鹽良好的溶劑；維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。提供無機營養(yǎng)；調(diào)節(jié)pH；維持滲透壓。培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基主要營養(yǎng)物質(zhì)：一般都含有

等營養(yǎng)物質(zhì)。水、碳源、氮源、無機鹽其他需求：還需要滿足微生物生長對

的需求。pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)、O2

例如：④培養(yǎng)厭氧微生物時，需要提供

的條件。①培養(yǎng)乳酸桿菌時，一般需要在培養(yǎng)基中添加

；②培養(yǎng)霉菌時，一般需要將培養(yǎng)基調(diào)至

；③培養(yǎng)細菌時，一般需要將培養(yǎng)基調(diào)至

；維生素酸性中性或弱堿性無氧主要指生長因子（微生物生長所必須的、微量的、自身不能合成或合成很少的有機物）種類：維生素、氨基酸、堿基、嘌呤、嘧啶、胺類等來源：酵母膏、蛋白胨、動植物組織提取液等幾種微生物的營養(yǎng)和能量來源分析微生物碳源氮源能源藍細菌CO2NH4＋、NO3-等光能硝化細菌CO2NH3NH3的氧化根瘤菌糖類等有機物N2有機物大腸桿菌糖類、蛋白質(zhì)等有機物蛋白質(zhì)等有機物自養(yǎng)型微生物與異養(yǎng)型微生物培養(yǎng)基的主要差別在于

；自養(yǎng)型微生物所需的碳源來自

碳源，異養(yǎng)型微生物所需的碳源來自

碳源無機氮源不但能給自養(yǎng)型微生物提供

，也能作為

，含有C、H、O、N的有機物可作為

微生物的碳源、氮源、能源；碳源無機有機氮源能源物質(zhì)異養(yǎng)型特別注意：含有C、H、O、N的有機物可作為異養(yǎng)型微生物的碳源、氮源、能源。自養(yǎng)型微生物與異養(yǎng)型微生物培養(yǎng)基的主要差別在于碳源。因此可以根據(jù)培養(yǎng)基中營養(yǎng)物質(zhì)判斷微生物的代謝類型。無機氮源不但能給自養(yǎng)型微生物提供氮源，也能作為能源物質(zhì)，如NH3既作為硝化細菌的氮源，也作為能源（NH3氧化釋放的化學能）。微生物常用的碳源是糖類，尤其是葡萄糖；常用的無機氮源是銨鹽、硝酸鹽培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基在提供上述幾種主要營養(yǎng)物質(zhì)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)基還需要滿足微生物生長對______、_______________

以及_____的需求；pH特殊營養(yǎng)物質(zhì)O2微生物例子培養(yǎng)基需要的特殊物質(zhì)或條件

乳酸桿菌霉菌細菌厭氧微生物添加維生素調(diào)至酸性調(diào)至中性或弱堿性提供無氧的條件特殊培養(yǎng)基培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基——特殊培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基（按照功能分類）是一種能將某種或某類微生物從混雜的微生物群體中分離出來的特殊培養(yǎng)基。一類選擇培養(yǎng)基是依據(jù)某些微生物的特殊營養(yǎng)需求設(shè)計出來的。例如以纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基，可以分離出能分解纖維素的微生物；利用缺乏氮源的培養(yǎng)基，能分離出孤單微生物。另一類選擇培養(yǎng)基是在培養(yǎng)基中加入某些化學物質(zhì)，這些化學物質(zhì)雖然沒有營養(yǎng)作用，但可抑制或殺死其他微生物。培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基——特殊培養(yǎng)基加入10%的酚溶液：抑制細菌和霉菌的生長，分離放線菌加入亞硫酸鉍：分離出傷寒沙門氏菌加入青霉素、四環(huán)素的培養(yǎng)基：分離酵母菌、霉菌等真菌加入高濃度食鹽的培養(yǎng)基：

分離金黃色葡萄球菌不加氮源的無氮培養(yǎng)基：分離固氮菌不加含碳有機物的無碳培養(yǎng)基：分離自養(yǎng)型微生物選擇培養(yǎng)基（按照功能分類）培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基——特殊培養(yǎng)基可溶性淀粉培養(yǎng)基一些微生物可以產(chǎn)生胞外淀粉酶，將樣品微生物培養(yǎng)在添加可溶性淀粉的培養(yǎng)基中，如果其菌落周圍形成淀粉水解圈，可用來鑒定產(chǎn)淀粉酶的菌株。鑒別培養(yǎng)基（按照功能分類）是用于快速分類鑒定不同類型微生物的特殊培養(yǎng)基，也用于分離和篩選產(chǎn)生某種代謝產(chǎn)物的微生物菌種。例如：可溶性淀粉培養(yǎng)基

一些微生物可以產(chǎn)生胞外淀粉酶，將樣品微生物培養(yǎng)在添加可溶性淀粉的培養(yǎng)基中，如果其菌落周圍形成淀粉水解圈，可用來鑒定產(chǎn)淀粉酶的菌株。溴甲基紫培養(yǎng)基一些微生物可以產(chǎn)生乳酸、醋酸或丙酸等代謝產(chǎn)物，與溴甲基紫發(fā)生顏色反應(yīng)由紫色轉(zhuǎn)為黃色。常用溴甲基紫培養(yǎng)基鑒別產(chǎn)酸微生物。鑒別培養(yǎng)基（按照功能分類）培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基——特殊培養(yǎng)基伊紅美藍培養(yǎng)基當大腸桿菌分解乳糖產(chǎn)酸時細菌帶正電荷被染成紅色，再與美藍結(jié)合形成紫黑色菌落，并帶有金屬光澤。常用的伊紅美藍乳糖培養(yǎng)基，可用來鑒別飲用水和乳制品中是否存在大腸桿菌等細菌。鑒別培養(yǎng)基（按照功能分類）培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基——特殊培養(yǎng)基尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基加入酚紅指示劑，培養(yǎng)某種細菌后，細菌合成的脲酶可以將尿素分解成氨，氨會使培養(yǎng)基的堿性增強，使PH升高，從而使酚紅指示劑變紅。以鑒定這種細菌能否分解尿素。鑒別培養(yǎng)基（按照功能分類）培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基——特殊培養(yǎng)基剛果紅是一種染料，能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物。當纖維素被纖維素分解菌分解后，剛果紅—纖維素的復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。剛果紅纖維素培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基（按照功能分類）培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基——特殊培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基（按照功能分類）也稱營養(yǎng)培養(yǎng)基，即在培養(yǎng)基中加入有利于某些微生物生長和繁殖所需的特殊物質(zhì)，如血液、血清、酵母浸膏、動植物組織液。一般用于培養(yǎng)營養(yǎng)要求比較苛刻的異養(yǎng)微生物。例如：

培養(yǎng)百日咳博德氏菌需要含有血液成分的加富培養(yǎng)基。從某種意義上來說，加富培養(yǎng)基類似于選擇培養(yǎng)基：加富培養(yǎng)基是增加所需分離的微生物的數(shù)量；選擇培養(yǎng)基是抑制不需要的微生物生長和繁殖。培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基——特殊培養(yǎng)基具體處理原理目的選擇培養(yǎng)基加入青霉素青霉素能抑制細菌生長，對真菌無作用不加氮源固氮微生物能利用空氣中的氮氣不加有機碳源自養(yǎng)型微生物能利用無機碳源鑒別培養(yǎng)基加入酚紅培養(yǎng)基尿素被分解產(chǎn)生氨，培養(yǎng)基呈堿性，酚紅指示劑變紅。加入剛果紅剛果紅與纖維素能形成紅色復(fù)合物，當纖維素被分解后，復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以菌落為中心的透明圈。分離酵母菌、霉菌等真菌分離固氮菌分離自養(yǎng)微生物鑒別分解尿素的細菌鑒別纖維素分解菌培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基成分含義來源功能碳源提供碳元素的物質(zhì)無機碳源：CO2、CO32-、HCO3-等含碳無機物①構(gòu)成細胞物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物；②有機碳既是碳源又是能源有機碳源：糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、有機酸、石油、牛肉膏和蛋白胨等氮源提供氮元素的物質(zhì)無機氮源：N2、NH3，氨鹽、硝酸鹽等將無機氮合成含氮的代謝產(chǎn)物有機氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素、氨基酸等合成蛋白質(zhì)、核酸和含氮的代謝廢物水生物體內(nèi)含量最多的化合物外界攝入(培養(yǎng)基、代謝產(chǎn)物)①良好的溶劑，參與化學反應(yīng)；②維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定無機鹽提供除碳、氮以外的元素，包括大量元素和微量元素無機化合物①提供無機營養(yǎng)；②調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH；③維持滲透壓牛肉膏、蛋白胨來源于動物，含有糖、維生素和有機氮等營養(yǎng)物質(zhì)自養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物知識鞏固下表是某微生物培養(yǎng)基的成分，請分析該培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)哪種微生物？若除去①，此培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)圓褐固氮菌嗎？編號①②③④⑤成分(NH4)2SO4KH2PO4FeSO4CaCl2H2O含量0.4g4.0g0.5g0.5g100mL圓褐固氮菌雖可以固氮，但其同化作用類型為異養(yǎng)型，培養(yǎng)基中必須提供有機碳源，所以該培養(yǎng)基不能用來培養(yǎng)圓褐固氮菌。此培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)自養(yǎng)型微生物。培養(yǎng)基的類型和基礎(chǔ)培養(yǎng)基課堂小結(jié)隨堂訓(xùn)練1.下列關(guān)于微生物培養(yǎng)基的敘述，正確的是(

)A.培養(yǎng)基是為微生物的生長繁殖提供營養(yǎng)的基質(zhì)B.培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度越高，對微生物的生長越有利C.固體培養(yǎng)基中加入少量水即可制成液體培養(yǎng)基D.在培養(yǎng)