2019-2020学年高中生物 专题2 微生物的培养与应用 2-1 微生物的实验室培养课件 新人教版

02微生物的培养与应用专题导航微生物与人类的关系极为密切。目前，微生物已经在医疗、环保、工农业生产等许多领域得到了广泛的应用，形成了大规模的发酵工程，为人类创造了巨大的财富。本专题包括“微生物的实验室培养”“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”“分解纤维素的微生物的分离”三个课题，通过本专题的学习，应当掌握培养基配制、消毒灭菌等有关微生物培养的基础知识。应当掌握高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术，并可以运用相关的技术解决生产生活中的有关微生物计数、微生物的分离与培养等问题。无菌操作技术、培养基的配制、对微生物分离和计数是本专题的重点和难点，也是学习的重点和考点。学法指导本专题通过自学有关知识，在教师指导下，自行设计实验，动手操作，收集证据和整理资料，写出报告，进行相互交流、讨论，增进对微生物培养与应用的了解，培养独立操作能力，理解科学本质和科学研究的方法，提高科学素养。学习本部分知识时，要在掌握基础知识的基础上，通过实验设计培养实验能力。课题1微生物的实验室培养课标解读知识目标1．了解有关培养基的基础知识；掌握无菌操作技术的有关内容2．了解消毒和灭菌常用的方法及二者的区别能力目标1．掌握培养基的制备方法及步骤2．掌握高压蒸汽灭菌和干热灭菌技术；学会倒平板的操作以及平板划线和稀释涂布平板操作情感态度与价值观1．形成勇于实践、大胆操作、严谨求实、一丝不苟的科学态度和科学精神2．树立环境保护意识，一切按照安全规则操作，严防被微生物感染或让微生物污染环境课前导学1．在实验室培养微生物，一方面需要________________________，另一方面需要______________________。2．人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质——____________，其基本成分是________________，______________，________________和________。实验室中最常用的培养基是____________，微生物在________________生长，可以形成肉眼可见的______。3．为了避免微生物在培养过程中被污染，需要进行灭菌或消毒，消毒是指________________________________________________，常用的消毒方法主要有____________、以及____________或__________进行消毒；灭菌是__________________________，灭菌的方法有____________、__________以及______________。4．接种环的灭菌一般采用__________，而培养基的灭菌一般是用____________，在压力为________kPa，温度为________℃条件下灭菌__________分钟。5．微生物接种的方法很多，常用的方法是______________和______________。6．稀释涂布平板法是_______________________________。在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成____________，从而能在培养基表面形成单个的______。7．为了保持菌种的纯净，需要进行菌种的保藏。对于频繁使用的菌种，可采用__________的方法，对于需要长期保存的菌种，可以采用__________的方法。答案1．为培养的微生物提供合适的营养和环境条件确保无处不在的其他微生物无法混入2．培养基水碳源(提供碳元素的物质)氮源(提供氮元素的物质)无机盐琼脂固体培养基固体培养基表面菌落3．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(不包括芽孢和孢子)煮沸消毒法巴氏消毒法化学药剂使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子灼烧灭菌干热灭菌高压蒸汽灭菌4．灼烧灭菌高压蒸汽灭菌10012115～305．平板划线法稀释涂布平板法6．将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养单个细胞菌落7．临时保藏甘油管藏知识点解读知识点一培养基配制原则、种类及营养要素1．配制原则(1)目的要明确(根据微生物的种类、培养目的等)。如培养基可由简单的无机物组成，生产用的培养基内可加入化学成分不明确的天然物质，而分类鉴定用的培养基内必须加入已知化学成分的物质。(2)营养要协调。注意各种营养物质的浓度和比例。(3)pH要适宜。各种微生物适宜生长的pH范围不同。如细菌、放线菌和真菌的最适pH分别为：6.5～7.5、7.5～8.5和5.0～6.0。2．种类划分标准培养基种类特点用途液体培养基不加凝固剂工业生产半固体培养基观察微生物的运动、分类、鉴定物理性质固体培养基加凝固剂，如琼脂微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种天然培养基含化学成分不明确的天然物质工业生产化学成分合成培养基培养基成分明确(用化学成分已知的化学物质配成)分类、鉴定选择培养基培养基中加入某种化学物质，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培养、分离出特定微生物(如培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素；培养金黄色葡萄球菌，可在培养基中加入高浓度食盐)用途鉴别培养基根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物，如可用伊红—美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈深紫色，并带有金属光泽)3.营养要素微生物的化学组成与其他生物大体相同，也是由C、H、O、N、P、S等元素组成，其中C、H、O、N占细胞干重的90%以上，这些元素最终来自外界环境中的各种无机化合物和有机化合物。这些化合物归纳成碳源、氮源、生长因子、无机盐和水这五大类营养要素。营养要素含义作用主要来源碳源凡能提供所需碳元素的物质构成生物体细胞的物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质无机化合物：CO2、NaHCO3；有机化合物：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等氮源凡能提供所需氮元素的物质合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐；有机化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等生长因子生长必不可少的微量有机物酶和核酸的组成成分维生素、氨基酸、碱基等水在生物体内含量很高，在低等生物体内含量更高不仅是优良的溶剂而且可维持生物大分子结构的稳定无机盐为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素细胞内的组成成分，生理调节物质；某些化能自养菌的能源，酶的激活剂注意：①微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。②对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源，又是氮源和能源。③有些培养基不需要添加生长因子，生物自己能合成；而绝大多数微生物培养需要加入生长因子，原因是它们缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限。【例1】下列说法正确的是()A．培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质B．培养基只有两类：液体培养基和固体培养基C．除水以外的无机物只能提供无机盐D．无机氮源不可能提供能量【解析】本题主要考查了微生物培养的培养基的含义、类型、营养等方面的知识。根据培养基的物理性质，可分为液体培养基、半固体培养基和固体培养基，在液体培养基中加入不同量的凝固剂如琼脂可形成半固体或固体培养基；除水以外的无机物如NH4HCO3，既可以是碳源，也可以是氮源，不仅仅能提供无机盐；无机氮源有时也能提供能量，如NH3可以为硝化细菌提供能量。【答案】A【例2】关于配制培养基的叙述中，正确的是()A．制作固体培养基必须加入琼脂B.pH调至6.5～7.5的培养基可培养放线菌C．培养自生固氮菌的培养基中不需添加氮源D．发酵工程一般用半固体培养基或液体培养基【解析】在制作固体培养基时，可加入琼脂作为凝固剂，但琼脂并不是唯一的凝固剂；放线菌适宜的pH为7.5～8.5，细菌适宜的pH为6.5～7.5；发酵工程应用于生产实践一般用液体发酵，可以连续培养，提高产量；自生固氮菌或共生固氮菌能够将空气中的N2还原为NH3，因此培养基中不需加氮源。【答案】C知识点二无菌技术(1)无菌技术主要包括以下几个方面：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物品相接触。(2)实验室常用的消毒和灭菌方法比较(2)实验室常用的消毒和灭菌方法比较/条件结果常用方法分类主要操作适用对象煮沸消毒法在100℃煮沸5～6min耐高温的液体或物品巴氏消毒法70～75℃下处理30min或80℃下处理15min牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体紫外线消毒30W紫外灯照射30min接种室空气消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)化学药物消毒用体积分数为70%～75%的乙醇、碘酒涂抹，来苏尔喷洒等用于皮肤、伤口、动植物组织表面消毒，空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等灼烧灭菌酒精灯火焰灼烧微生物接种工具，如接种环、接种针或其他金属用具，接种过程中试管口或瓶口等容易被污染的部位干热灭菌干热灭菌箱(电热鼓风干燥箱)160～170℃加热1～2h玻璃器皿(如吸管、培养皿等)、金属用具等凡不适宜用其他方法灭菌而又能耐高温的物品灭菌强烈的理化因素杀死物体内外所有微生物，包括芽孢和孢子高压蒸汽灭菌高压蒸汽锅压力100kPa，温度121℃下处理15～30min培养基及多种器材、物品【例3】高压蒸汽灭菌的原理是()A．高压使细菌DNA变性B．高压使细菌蛋白质凝固变性C．高温烫死细菌D．高温使细菌DNA变性【解析】相对动物植物来讲，微生物的耐高温能力是很强的。灭菌是指应用强烈的理化手段，杀死各种微生物及其他生命形态(如芽孢等)，压力升高，压力锅内温度升高，使生物体内蛋白质分子凝固变性，失去生活能力。【答案】B【例4】(2018高考·课标全国卷Ⅱ)在生产、生活和科研实践中，经常通过消毒和灭菌来避免杂菌的污染。回答下列问题：(1)在实验室中，玻璃和金属材质的实验器具________(填“可以”或“不可以”)放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)牛奶的消毒常采用巴氏消毒法或高温瞬时消毒法，与煮沸消毒法相比，这两种方法的优点是________。(3)密闭空间内的空气可采用紫外线照射消毒，其原因是紫外线能________。在照射前，适量喷洒________，可强化消毒效果。(4)水厂供应的自来水通常是经过________(填“氯气”“乙醇”或“高锰酸钾”)消毒的。(5)某同学在使用高压蒸汽灭菌锅时，若压力达到设定要求，而锅内并没有达到相应温度，最可能的原因是__________________________。【解析】(1)在实验室中，能耐高温的、需要保持干燥的物品，如玻璃器皿和金属材质的实验器具等可以放入干热灭菌箱中进行干热灭菌。(2)巴氏消毒法或高温瞬时消毒法与煮沸消毒法相比，其优点表现为在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少。(3)紫外线照射能消毒的原因是其能够破坏微生物细胞中的DNA分子。在利用紫外线照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可强化消毒效果。(4)自来水通常采用氯气消毒。(5)采用高压蒸汽灭菌时，若压力达到设定要求，而温度未达到相应要求，最可能的原因是没有排尽高压蒸汽灭菌锅内的冷空气。【答案】(1)可以(2)在达到消毒目的的同时，营养物质损失较少(3)破坏DNA结构消毒液(4)氯气(5)未将锅内冷空气排尽知识点三牛肉膏蛋白胨培养基的制备牛肉膏蛋白胨制作分为计算、称量、溶化、灭菌、倒平板五个步骤。(1)计算：根据牛肉膏蛋白胨培养基成分比例，计算出相应成分的所需质量。(2)称量：称取0.5g牛肉膏、1.0g蛋白胨、0.5gNaCl、2.0g琼脂。(3)溶化：注意各种物质加入的顺序。牛肉膏水―→蛋白胨NaCl―→琼脂―→水(4)灭菌：将配好的培养基转移到锥形瓶中，加棉塞，包上牛皮纸，并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅内，