微生物的基本培養(yǎng)技術(shù)課件高二下學期生物人教版選擇性必修3

第2節(jié)

微生物的培養(yǎng)技術(shù)及應用一生物的基本培養(yǎng)技術(shù)（第1課時）第1章發(fā)酵工程在制作過程中有雜菌混入容器和原料滅菌接種純的菌種在無菌條件下操作思考1：失敗的原因是什么？思考2：怎樣才能保證無處不在的雜菌不混入發(fā)酵物中呢？避免雜菌進入①制作工具和原料進行消毒滅菌②接種純的單一菌種③控制發(fā)酵條件（如制作泡菜時創(chuàng)造無氧環(huán)境），避免雜菌繁殖從社會中來肉眼難以看清，需要借助光學顯微鏡或電子顯微鏡才能觀察到的一切微小生物的總稱，包括細菌、真菌和病毒等。無細胞結(jié)構(gòu)原核細胞真核細胞微生物：單細胞真菌：酵母菌、毛霉等；原生生物：草履蟲、變形蟲等微生物的類群病毒：SARS病毒、新冠病毒等RNA病毒；噬菌體等DNA病毒細菌：藍細菌、大腸桿菌、乳酸菌、根瘤菌、硝化細菌；放線菌、支原體、衣原體等相關(guān)信息（P9）本章提及的微生物主要指用于發(fā)酵所用的細菌和真菌。

微生物結(jié)構(gòu)簡單、形體微小，眼睛看不到，若想看某種純凈的微生物。我們該怎么做？若想通過肉眼能看到細菌，我們又該如何？

必須對其進行分離純化；分散的微生物在適宜的瓊脂固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長，可以形成肉眼可見的菌落。

分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部可以繁殖形成以母細胞為中心的一團肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細胞群體，這就是菌落。由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物就是一個單菌落；

一個單菌落就是一個種群501培養(yǎng)基的配置菌落是鑒定菌種的重要依據(jù)。細菌放線菌霉菌酵母菌特征：形狀、大小、顏色、光澤度、透明度等。單個或少數(shù)同種菌體在固體培養(yǎng)基上大量繁殖，形成肉眼可見的子細胞群體。實驗室培養(yǎng)微生物的條件:防止雜菌污染，獲得純凈的微生物培養(yǎng)物是研究和應用微生物的前提，也是發(fā)酵工程的重要基礎(chǔ)?！囵B(yǎng)基——無菌技術(shù)一、要為人們需要的微生物提供合適的營養(yǎng)和環(huán)境條件；二、要確保其他微生物無法混入，并將需要的微生物分離出來。（一）培養(yǎng)基的配制1.什么是培養(yǎng)基？2.培養(yǎng)基的用途有哪些？培養(yǎng)基的種類有哪些？3.培養(yǎng)基的必備營養(yǎng)成分有哪些？4.配制培養(yǎng)基時，如何滿足不同微生物的特殊需求？舉例說明。【自主探究】請同學們閱讀教材P9-10，完成以下問題：

培養(yǎng)基的配置人們按照微生物對

的不同需求，配制出供其

的營養(yǎng)基質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)生長繁殖①培養(yǎng)、分離、鑒定、保存微生物。②積累其代謝物。1.概念：2.作用：3.類型：（1）按物理性質(zhì)分：液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基不含瓊脂半固體培養(yǎng)基無動力含0.2%-0.5%瓊脂含1.5%-2.5%瓊脂擴大培養(yǎng)、工業(yè)生產(chǎn)觀察微生物的運動、分類鑒定（有無鞭毛）微生物分離、鑒定、活菌計數(shù)、保藏菌種瓊脂在98℃以上熔化，在44℃以下凝固有動力(彌散)凝固劑，不提供能量和營養(yǎng)3.類型：（2）按化學成分分：培養(yǎng)基的配置作用：用于實驗室中進行的營養(yǎng)、代謝、遺傳、鑒定和生物測定等定量要求較高的研究培養(yǎng)細菌常用的肉湯蛋白胨培養(yǎng)基:牛肉膏3g，蛋白胨5g，水1000mL。培養(yǎng)真菌的察氏培養(yǎng)基硝酸鈉3g，磷酸氫二鉀1g，硫酸鎂(MgSO4·7H2O)

0.5g，氯化鉀0.5g，硫酸亞鐵0.01g，蔗糖30g，瓊脂15~20g，蒸餾水1000mL，pH自然或7.0~7.2。作用：配制實驗室常用培養(yǎng)基和工業(yè)生產(chǎn)合成培養(yǎng)基：用已知的化學物質(zhì)配制天然培養(yǎng)基：含有化學成分還不清楚或化學成分不明確的天然有機物。天然培養(yǎng)基合成培養(yǎng)基3.類型：（3）按用途分：培養(yǎng)基的配置選擇培養(yǎng)基：鑒別培養(yǎng)基：在培養(yǎng)基中加入某種化學物質(zhì)，以抑制不需要的微生物的生長，促進所需要的微生物的生長。將某種類微生物從混雜的微生物群體中分離出來。加入能與目的菌的代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應的指示劑。用于鑒別不同類型的微生物。基礎(chǔ)培養(yǎng)基：含一般微生物生長繁殖所需要的基本營養(yǎng)物質(zhì)耐高濃度食鹽的金黃色葡萄球菌伊紅-美藍培養(yǎng)基能與大腸桿菌代謝物反應，出現(xiàn)帶金屬光澤的深紫色菌落標準培養(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、明膠

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)用途選擇培養(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人們按照微生物對

的不同需求，配制出供其

的營養(yǎng)基質(zhì)。營養(yǎng)物質(zhì)生長繁殖培養(yǎng)基：（2）異化作用（分解代謝）：是指生物體能夠把自身的一部分物質(zhì)加以分解，

出其中的能量，并且把分解的終產(chǎn)物排出體外的變化過程。知識補充：代謝類型1.新陳代謝概念機體與內(nèi)環(huán)境之間的物質(zhì)和能量交換以及生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的自我更新過程。是生物體內(nèi)全部有序的化學變化的總稱。（1）同化作用(合成代謝)：是指生物體把從外界環(huán)境中獲取的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成自身的組成物質(zhì)，并且

能量的變化過程。根據(jù)生物體在同化作用過程中能不能利用無機物制造有機物自養(yǎng)型：異養(yǎng)型：綠色植物、光合細菌、硝化細菌、鐵細菌、硫細菌等動物、大多數(shù)細菌和真菌等根據(jù)生物體在異化作用過程中對氧的需求情況需氧型：厭氧型：兼性厭氧型：絕大多數(shù)動植物、好氧型細菌、大多數(shù)真菌等乳酸菌、破傷風桿菌、及動物體內(nèi)寄生蟲（蛔蟲）等酵母菌儲存釋放4.培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成：無機碳源：（1）碳源（提供碳元素）（2）氮源（提供氮元素）氮是微生物合成蛋白質(zhì)、核酸等物質(zhì)的元素。有機碳源：糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、有機酸、石油等CO2、CO32-、HCO3-等異養(yǎng)微生物有機氮源：牛肉膏、蛋白胨、尿素CO(NH2)2、氨基酸等

無機氮源：NH4＋、NO3-、N2、NH3等功能：①調(diào)節(jié)PH

功能：①良好的溶劑①構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)和一些代謝產(chǎn)物

②有機碳既是碳源又是能源物質(zhì)（1）主要營養(yǎng)物質(zhì)：碳源、氮源、水、無機鹽自養(yǎng)微生物（4）水（3）無機鹽功能：②維持滲透壓②維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定（結(jié)合水）功能：一般情況下一般情況下，不添加氮源培養(yǎng)基可用來培養(yǎng)固氮微生物有些無機鹽離子可以作為化能合成菌的能源（如鐵細菌）①

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。②

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。自養(yǎng)型微生物所需的碳源來自無機碳源，異養(yǎng)型微生物所需的碳源來自有機碳源，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。③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）。④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、硝酸鹽特別提醒3.含有C、H、O、N的有機物可作為

微生物的碳源、氮源、能源；微生物碳源氮源能源藍細菌硝化細菌根瘤菌大腸桿菌CO2NH4＋、NO3-等光能CO2NH3NH3氧化的化學能糖類等有機物N2有機物中的化學能糖類、蛋白質(zhì)等有機物蛋白質(zhì)、NH4＋、NO3-等有機物中的化學能1.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2.無機氮源不但能給有些自養(yǎng)型微生物提供

，也能作為

，碳源氮源能源物質(zhì)異養(yǎng)型NH3：既是硝化細菌的氮源，又是它的能源物質(zhì)光能自養(yǎng)化能自養(yǎng)異養(yǎng)、固氮菌異養(yǎng)4.同一種物質(zhì)不能既做碳源又做氮源（

）牛肉膏或蛋白胨，可為異養(yǎng)微生物提供碳源和氮源×思考討論無機有機（2）特殊需求：培養(yǎng)基還需要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的需求。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，需要在培養(yǎng)基中添加

；②培養(yǎng)霉菌時，需要將培養(yǎng)基調(diào)至

；③培養(yǎng)細菌時，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：維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等思考：所有微生物是否都可以用培養(yǎng)基進行培養(yǎng)?否。病毒是沒有細胞結(jié)構(gòu)的微生物,必須在活細胞內(nèi)寄生并以復制的方式增殖,因此不能用培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。生長因子：通常是指微生物自身不能合成或合成量不足，但又是微生物生長和代謝所必需的小分子。4.培養(yǎng)基的營養(yǎng)構(gòu)成：5.培養(yǎng)基的配制原則目的要明確：根據(jù)培養(yǎng)的微生物種類、培養(yǎng)的目的等確定培養(yǎng)基的類型和配置量。營養(yǎng)要協(xié)調(diào)：培養(yǎng)基中各營養(yǎng)物質(zhì)的濃度和比例要適宜碳氮比為4:1時，谷氨酸棒狀桿菌大量繁殖，谷氨酸產(chǎn)量少；碳氮比為3:1時，菌體繁殖受抑制，谷氨酸合成量大增。物理、化學條件要適宜：要先考慮培養(yǎng)基的pH和滲透壓。為維持pH的相對恒定，可在培養(yǎng)基中加入緩沖劑，常用K2HPO4－KH2PO4細菌培養(yǎng)基呈中性或微堿性；霉菌培養(yǎng)基呈酸性?？紤]培養(yǎng)目的：考慮是要培養(yǎng)菌體還是要積累菌體代謝物，是實驗室培養(yǎng)還是大規(guī)模發(fā)酵等問題。培養(yǎng)基的配置培養(yǎng)基的配置01(1)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)()(2)所有微生物在培養(yǎng)時，培養(yǎng)基中都需加入氮源()(3)培養(yǎng)不同微生物的培養(yǎng)基成分完全一樣()√××培養(yǎng)不同微生物的培養(yǎng)基成分不完全一樣：如：①培養(yǎng)自養(yǎng)微生物的培養(yǎng)基不需要碳源；

②培養(yǎng)固氮菌的培養(yǎng)基中可以不添加氮源；培養(yǎng)固氮菌（可以利用空氣中的N2）的培養(yǎng)基中可以不添加氮源；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合物，當纖維素被分解后，復合物就無法形成，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

對培養(yǎng)基的成分進行控制可以起到不同的作用：名稱主要用途主要化學物質(zhì)特征性變化伊紅-亞甲藍瓊脂培養(yǎng)基鑒別大腸桿菌伊紅、亞甲藍出現(xiàn)金屬光澤的深紫色菌落剛果紅培養(yǎng)基鑒別纖維素分解菌剛果紅、纖維素纖維素被分解后出現(xiàn)透明圈油脂培養(yǎng)基鑒別產(chǎn)脂肪酶菌株食用油、吐溫、中性紅指示劑由淡紅色變成深紅色淀粉培養(yǎng)基鑒別產(chǎn)淀粉酶菌株可溶性淀粉淀粉被分解后出現(xiàn)淀粉水解圈酚紅指示劑鑒別分解尿素菌株酚紅產(chǎn)生紅色（拓展）鑒別培養(yǎng)基的類型（二）無菌技術(shù)1.獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵？2.無菌技術(shù)包括什么？消毒和滅菌的概念？

消毒和滅菌都能殺死所有的微生物嗎？3.消毒和滅菌的原理有哪些？常用的消毒和滅菌方法？3.已滅菌的材料用具應注意什么？如何避免周圍環(huán)境微生物的污染？4.(旁欄思考)無菌技術(shù)除用來防止培養(yǎng)物被污染外，還有什么作用？【自主探究】請同學們閱讀教材P10-11，完成以下問題：

獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是什么？思考防止雜菌污染。無菌技術(shù)應圍繞著如何避免雜菌的污染展開，主要包括消毒和滅菌。兩個方面：消毒對操作的空間、操作者的衣著和手進行清潔和消毒滅菌將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等進行滅菌。1.獲得純凈的微生物培養(yǎng)物的關(guān)鍵是2.無菌技術(shù)應圍繞著如何避免雜菌的污染展開，主要包括

防止雜菌污染。消毒和滅菌。無菌技術(shù)無菌技術(shù)除用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么作用？無菌技術(shù)還能有效避免操作者被微生物感染?！咀⒁馐马棥縫10最后一段①實驗操作時應避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品

。②為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實驗操作應在：

。超凈工作臺上并在酒精燈火焰附近進行相接觸煮沸消毒法巴氏消毒法化學藥物消毒法紫外線消毒100℃煮5~6min。可殺死微生物的營養(yǎng)細胞和一部分芽孢。62~65℃煮30min或72~76℃下處理15S或80~85℃處理10~15S?？蓺⑺澜^大部分微生物，不破壞食物的營養(yǎng)成分。用75%酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源等。對接種室、接種箱或超凈工作臺用紫外線照射30min，以殺死物體表面或空氣中的微生物。3常用的消毒方法無菌技術(shù)利用高溫導致蛋白質(zhì)變性，從而導致微生物死亡。利用化學藥物殺死各種微生物紫外線破壞微生物的DNA結(jié)構(gòu)生物消毒法：指利用微生物或其代謝物除去環(huán)境中的部分微生物的方法。

例如，有的微生物能夠寄生于多種細菌體內(nèi)，使細菌裂解，因此可以用它們來凈化污水、污泥。操作的空間、操作者的衣著和手指使用強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。芽孢：有些細菌在一定的條件下，細胞里面形成一個橢圓形的休眠體，叫做芽孢。孢子：某些生物的繁殖體細菌、原生動物、真菌和植物等產(chǎn)生的一種有繁殖作用的無性生殖細胞。能直接發(fā)育成新個體。芽孢和孢子具有高度的耐熱性，可抗化學藥物和抗輻射滅菌1.概念：常用的消毒和滅菌方法4常用的滅菌方法無菌技術(shù)①濕熱滅菌：利用沸水、流通蒸汽或高壓蒸汽進行滅菌的方法。高壓蒸汽滅菌：（效果最好）實驗室常用高壓蒸汽滅菌鍋，在壓力100kPa、溫度121℃條件下，維持15-30min原理：對象：優(yōu)點：高溫蒸汽破壞蛋白質(zhì)、核酸等結(jié)構(gòu)使其變性操作簡便，效果可靠，可以殺滅所有的生物，包括最耐熱的某些微生物的休眠體?；颈３峙囵B(yǎng)基的營養(yǎng)成分不破壞。培養(yǎng)基、部分塑料制品高壓蒸汽滅菌鍋用于培養(yǎng)微生物的器皿、接種用具和培養(yǎng)基注：使用后的培養(yǎng)基必須滅菌后才能丟棄，以免污染環(huán)境。②干熱滅菌：干熱滅菌箱內(nèi)，在160-170℃的熱空氣中維持下2-3h達到滅菌目的原理：使微生物細胞膜破壞、蛋白質(zhì)變性和原生質(zhì)干燥等對象：耐高溫，需保持干燥的物品玻璃器皿（如試管、培養(yǎng)皿、吸管、注射器等）金屬器具（如針頭、鑷子、剪刀等）4常用的滅菌方法無菌技術(shù)干熱滅菌箱③灼燒滅菌：4常用的滅菌方法無菌技術(shù)

酒精燈火焰灼燒最徹底充分燃燒層

（外焰）使微生物燃燒a.接種工具如接種環(huán)、涂布器b.接種過程中的試管口或瓶口等易被污染部位效果：原理：對象：涂布器類型適用范圍操作方法消毒較為溫和理化生方法，殺死部分微生物（不包括芽孢、孢子）。煮沸消毒法日常生活（如家庭餐具）100℃煮沸5～6min巴氏消毒法不耐高溫的液體（如：牛奶、啤酒、果酒、醬油等）62～65℃消毒30min或80～90℃消毒30s～1min化學藥物用于皮膚、傷口、動植物組織表面；空氣、手術(shù)器械、塑料或者玻璃器皿等用體積分數(shù)為70%-75%酒精擦拭雙手、用氯氣消毒水源紫外線照射紫外線照射30min接種室、接種箱，超凈工作臺。常用的消毒方法小結(jié)類型適用范圍操作方法滅菌強烈的理化方法，殺死所有微生物（包括芽孢、孢子）。灼燒滅菌接種的金屬工具、接種時用的試管口或瓶口等直接在酒精燈火焰的充分燃燒層灼燒干熱滅菌耐高溫、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金屬用具等物品放入干熱滅菌箱,160～170℃加熱2～3h濕熱滅菌培養(yǎng)基、培養(yǎng)皿等，生產(chǎn)和實驗室常用高壓蒸汽滅菌鍋內(nèi),100kPa，溫度121℃,15～30min。常用的滅菌方法小結(jié)項目消毒滅菌作用強度較為____

的物理、化學因素消滅微生物的數(shù)量物體表面或內(nèi)部

微生物物體內(nèi)外的

微生物能否消滅芽孢、孢子消滅

芽孢能消滅

芽孢和孢子適用對象操作空間、操作者的衣著和手等接種環(huán)、接種針、玻璃器皿、培養(yǎng)基等常用方法溫和強烈一部分所有比較：消毒與滅菌部分全部