专题2-微生物的培养与应用-第一轮复习

2020/5/14人教版专题2第1页2016届第一轮复习之——选修1《生物技术实践》绥德县第一中学陕西省•绥德2020/5/14人教版专题2第2页专题2微生物的培养与应用微生物的分离和培养（培养基、灭菌、倒平板）某种微生物数量的测定培养基对微生物的选择作用利用微生物发酵来产生特定的产物及微生物在其他方面的应用通过本专题的学习，应当掌握培养基、消毒灭菌等有关微生物培养的基础知识，应当掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术，并可以运用相关技术解决生产生活中有关微生物计数、微生物的分离与培养等实际问题。2020/5/14人教版专题2第3页课题1微生物的实验室培养1.了解培养基的用途、种类及一般成分，2.掌握培养基制作的一般的步骤，学会一般的消毒、灭毒的方法，进行无菌技术的操作。3.掌握微生物分离中的划线法和涂布法。4.体验微生物与现代生物技术之间的密切的关系。2020/5/14人教版专题2第4页一、基础知识——微生物（一）.微生物的类群微生物原核类:真核类非细胞类：细菌、支原体、放线菌、蓝藻等酵母菌、霉菌、食用菌真菌：原生生物：真核藻类、原生生物病毒、类病毒、朊病毒特点：结构都相当简单，个体多数十分微小。通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看到，有的甚至没有细胞结构。。（如：草履虫、变形虫等）2020/5/14人教版专题2第5页1.细菌的形态（1）球菌：球菌、双球菌、四联球菌、八叠球菌，葡萄球菌和链球菌。（2）杆菌：短杆状、棒杆状、梭状、月亮状、分枝状。（3）螺旋状：可分为弧菌（螺旋不满一环）和螺菌（螺旋满一圈以上）细菌2020/5/14人教版专题2第6页细菌主要是以二分裂的方式进行增殖2.细菌的繁殖3.细菌的菌落⑴.定义：菌落（colony）是由单个细菌（或其他微生物）细胞或一堆同种细胞在适宜固体培养基表面或内部生长上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。⑵.特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等。⑶.功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种鉴定的重要依据。2020/5/14人教版专题2第7页几种菌落及其形态2020/5/14人教版专题2第8页几种菌落及其形态2020/5/14人教版专题2第9页病毒的结构2020/5/14人教版专题2第10页吸附注入合成释放组装病毒的繁殖病毒的增殖一般可分五个阶段，即：吸附→注入核酸→合成核酸和蛋白质→组装→释放病毒的营养方式：寄生2020/5/14人教版专题2第11页放线菌放线菌因菌落呈放线状而的得名。它是一个原核生物类群，在自然界中分布很广，主要以孢子繁殖，其次是断裂生殖。与一般细菌一样，多为腐生，少数寄生。放线菌与人类的生产和生活关系极为密切，事实上大多数抗生素（广泛应用的抗生素约70%）是各种放线菌所产生。（链霉素、土霉素、卡那霉素、庆大霉素、利福霉素、四环素等等）土壤特有的泥腥味，主要是放线菌的代谢产物所致。2020/5/14人教版专题2第12页真菌•真菌，是一种真核生物。最常见的真菌是各类蕈类，另外真菌也包括霉菌和酵母•真菌的异养方式有寄生和腐生。2020/5/14人教版专题2第13页原生生物•原生生物(protist/protoctists)大部分都是单细胞生物，比原核细胞更大、更复杂。有些原生生物可以利用光合作用制造食物，原生生物界至少包含5万种的生物。•健康食品，如绿藻的绿胞藻和连营藻，蓝绿藻的螺旋藻等。•有些藻类可以食用发菜，群带菜，紫菜、龙须菜和菩提藻2020/5/14人教版专题2第14页有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫做芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。（抗逆性极强）2020/5/14人教版专题2第15页例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜）的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌.2020/5/14人教版专题2第16页细菌的营养类型•根据细菌所利用的能源和碳源的不同，将细菌分为两大营养类光能自养型:光合细菌化能自养型:硝化细菌,铁细菌,硫细菌•自养菌:分类•异养菌:腐生菌例如枯草杆菌寄生菌例如寄生在肠道内的痢疾杆菌(大部分病原菌)2020/5/14人教版专题2第17页70%以上的天然抗生素均由土壤放线菌产生。如头孢拉定、链霉素、金霉素、土霉素、庆大霉素、春雷霉素、四环素、红霉素和卡那霉素等。2020/5/14人教版专题2第18页二、培养基的概念、种类及营养构成1、概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质。2、培养基的分类•根据化学成分天然培养基合成培养基半合成培养基•根据培养基外观的物理状态液体培养基半固体培养基固体培养基•根据培养基的功能基础培养基选择培养基鉴别培养基2020/5/14人教版专题2第19页是指采用动植物组织或微生物细胞及它们的提取物或粗消化物配制而成的培养基。优点：取材便利、营养丰富、配制简便缺点：营养成分难以控制、实验结果的重复性差(成分不明确)如牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基等天然培养基合成培养基是指由准确称量的分析纯等高纯度化学试剂与蒸馏水配制而成的培养基。优点：化学成分及其含量明确、实验的可重复性好缺点：配制繁琐、成本较高如葡萄糖铵盐培养基、淀粉硝酸盐培养基等根据化学成分半合成培养基是指采用部分天然物质和部分化学试剂配制而成的培养基。优点：兼有天然培养基和合成培养基的一些优点如马铃薯蔗糖培养基2020/5/14人教版专题2第20页根据培养基外观的物理状态液体培养基：微生物或动植物细胞的液状培养基需要进行通气培养、振荡培养。这种培养基常用于鉴定菌种和计数。半固体培养基：培养液中加入少量的凝固剂（琼脂）制成了半固体培养基。常用于观察细菌的运动、厌氧菌的分离和菌种鉴定等固体培养基：在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态即为固体培养基，培养基可供分离、鉴定、活菌计数、菌种保藏等用。明胶是最早使用的固体培养基凝固剂,已逐渐被琼脂所代替.琼脂由于形成凝胶后透明度高、保水性好、无毒、不被微生物液化等优点,逐渐成为最常用的凝胶剂.后来,又发现无机硅胶、瓜尔胶、卡拉胶在某些情况下可用作凝固剂.近年来,兴起一种基于微生物快速检测的快速测试片,其所用凝固剂发展到黄原胶、刺槐豆角、聚丙烯酸系等.但新型凝固剂在使用过程中仍存在许多弊端,因此,从吸水和保水的机理出发对其研究和改性是一项重要的任务.•琼脂特性是它的凝点40℃和熔点95℃之间的温度相差很大，凝固之前接种时，也不致将培养物烫死。由于它是高分子化合物所以微生物不能利用。2020/5/14人教版专题2第21页基础培养基基础培养基：含有细菌生长繁殖所需的基本营养物质，可供大多数细菌生长。基础培养基是配制特殊培养基的基础，也可作为一般培养基使用。如在牛肉浸液中加入适量的蛋白胨、氯化钠、磷酸盐，调节pH7.2～7.6，经灭菌处理后，即为基础液体培养基；如再加入0.3%～0.5%的琼脂，则为基础半固体培养基；加入1%～2%的琼脂，则为基础固体培养基。根据培养基的功能鉴别培养基在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物,如伊红和美蓝培养基上生长的大肠杆菌菌落带有金属光泽,可以用来鉴别大肠杆菌大肠杆菌分解乳糖产生大量混淆酸，可染上酸性伊红，伊红又和美蓝结合，菌落被染成深紫色，从菌落外貌的发射光中还可以看到绿色金属发光2020/5/14人教版专题2第22页选择培养基选择培养基——在培养基中加入某种化学物质或除去某些营养物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长–加链霉素可抑制细菌和放线菌的生长,将真菌分离出来。（链霉素可以抑制细菌和放线菌的生长,对酵母菌和霉菌不起作用.加入一定量链霉素的培养基可以从混杂的微生物群体中分离出酵母菌和霉菌.）–加高浓度的食盐抑制多种细菌生长,分离到金黄色葡萄球菌。–无氮培养基可用以选择能固氮的细菌。–不加含碳有机物的无碳培养基分离自养型微生物加富培养基：是指在培养基成分的营养物质仅适合一种或一类微生物，从而使此类生物生长繁殖较快淘汰其他微生物2020/5/14人教版专题2第23页3、培养基的成分营养构成：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐，此外还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。①微生物的碳源概念：能为微生物提供所需碳元素的营养物质来源：无机碳源：CO2；NaHCO3等有机碳源：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等作用：构成细胞物质和一些代谢产物异养微生物的能源②微生物的氮源概念：能够为微生物提供N元素的营养物质。来源：无机氮源：N2、NH4+、NO3-、NH3等有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等作用：主要用于合成蛋白质、核酸及含N的代谢产物。二、培养基的概念、种类及营养构成对异养微生物来说，含C、N的化合物既是碳源，也是氮源，即有些化合物作为营养要素成分时并不是起单一方面的作用。2020/5/14人教版专题2第24页2020/5/14人教版专题2第25页三、无菌技术1.无菌技术的概念无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。灭菌与消毒技术是微生物有关工作中最普通也是最重要的技术。2.消毒与灭菌的概念及两者的区别消毒灭菌概念使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物（不包芽孢和孢子）使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物（包括芽孢和孢子）常用方法1、煮沸消毒法:100℃煮沸5-6min2、巴氏消毒法：70-75℃下煮30min或80℃下煮15min3、化学药剂消毒法:用75%酒精、新洁尔灭等进行皮肤消毒;氯气消毒水源4、紫外线消毒①灼烧灭菌②干热灭菌：160-170℃下加热1-2h。③高压蒸气灭菌：100kPa、121℃下维持15-30min等.适用对象操作空间、某些液体、双手等接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等2020/5/14人教版专题2第26页1.化学药剂的消毒方法，其作用原理是使细菌体内蛋白质变性，但是化学物质很难透过孢子或芽孢的坚硬外层进入细胞内，因此化学方法难以消灭孢子和芽孢。2.体积分数为70%的乙醇杀菌效果最强，浓度过低，杀菌力弱，浓度过高，使菌体表面蛋白质凝固形，成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其内，因此杀菌效果受影响。3.微生物的接种工具接种环、接种针或其他金属用具直接在火焰的充分燃烧层灼烧2020/5/14人教版专题2第27页2020/5/14人教版专题2第28页3.具体操作①对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒。②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。1.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？2.请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。⑴培养细菌用的培养基与培养皿⑵玻棒、试管、烧瓶和吸管⑶实验操作者的双手答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。答：（1）、（2）需要灭菌；（3）需要消毒。2020/5/14人教版专题2第29页(1)计算：依据是培养基配方的比例。(2)称量：牛肉膏比较黏稠，可同称量纸一块称取。牛肉膏和蛋白胨易吸潮，称取时动作要迅速，称后及时盖上瓶盖。(3)溶化：牛肉膏和称量纸+水加热取出称量纸→加蛋白胨和氯化钠→加琼脂（注意：要不断用玻璃棒搅拌，防止琼脂糊底而导致烧杯破裂）→补加蒸馏水至100mL。(4)灭菌：将锥形瓶放入高压蒸气灭菌锅，在压力为100kPa、温度为121℃，灭菌15～30min；培养皿可用干热灭菌。(5)倒平板：待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯附近倒平板。2d后观察平板，无杂菌污染才可用来接种。•牛肉膏为微生物提供碳源、能源、磷酸盐和维生素•蛋白胨主要提供氮源和维生素。四、实验操作(以培养大肠杆菌为例)（一）、制备