微生物的基本培养技术 【知识精讲+备课精研+高效课堂】高二生物 （人教版2019选择性必修3）

第第1 1章章 发酵工发酵工程程高压蒸汽灭菌液体培养基液体培养基学习目标核心素养1.阐明在发酵工程中灭菌是获得纯净的微生物培养物的前提。2阐明无菌技术是在操作过程中，保持无菌物品与无菌区域不被微生物污染的技术。3概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室进行微生物分离和纯化的常用方法。1.科学思维：根据微生物的代谢类型分析培养基的组成。2科学探究：讨论并掌握无菌技术的实验操作方法；讨论并掌握微生物的纯培养的方法。在制作过程中有杂菌混入容器和原料灭菌接种纯的菌种在无菌条件下操作思考1：失败的原因是什么？思考2：怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？问题探讨问题探讨 向经过杀菌处理的牛奶中添加某些对人体有益的细菌，再经过发酵就可以制成酸奶，由于制作工艺并不复杂，一些人会在家里自制酸奶，自制酸奶虽然方便，但是食用自制酸奶导致肠胃不适的事件屡见不鲜，主要原因是在制作过程中有杂菌混入。那么，怎样才能保证无处不在的杂菌不混入发酵物中呢？酸奶酸奶 应该先对制作用具和原料进行灭菌处理，再接种纯的菌种，并控制发酵条件，避免杂菌进入。1.微生物的定义：肉眼难以看清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称。微生物概述微生物概述2.微生物分类真菌:酵母菌、毛霉等原生生物:草履虫、变形虫等细菌:大肠杆菌、乳酸菌等病毒:SARS病毒、噬菌体等无细胞结构原核细胞真核细胞禽流感病毒SARS病毒球菌蓝细菌放线菌草履虫衣藻酵母菌青霉菌大型真菌微生物概述微生物概述 有没有可能不借助显微镜观察到微生物类群？有没有可能不借助显微镜观察到微生物类群？1.微生物的定义：肉眼难以看清，需要借助光学显微镜或电子显微镜才能观察到的一切微小生物的总称2.微生物分类微生物概述微生物概述3.微生物菌落 分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。微生物概述微生物概述由单个微生物繁殖形成的纯培养物就是一个单菌落；一个单菌落就是一个种群研究和应用微生物的前提（即发酵工程的重要基础）？研究和应用微生物的前提（即发酵工程的重要基础）？防止杂菌污染，获得纯净的微生物培养物一、微生物的基本培养技术在实验室培养微生物的要求在实验室培养微生物的要求？提供微生物生长繁殖所需营养和环境条件培养基 确保其它微生物无法混入无菌技术一、微生物的基本培养技术（一）培养基的配置1.培养基的概念：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，即培养基。2.培养基的作用：用以培养、分离、鉴定、保存微生物或积累其代谢物。3.培养基类型（按物理性质分类）固体培养基液体培养基有 无 琼脂分离、计数、鉴定等一、微生物的基本培养技术4.培养基的营养组成（1）基本成分：水、碳源、氮源、无机盐。碳源：无机碳源有机碳源例如CO2、CO32-、HCO3-等例如葡萄糖、牛肉膏、蛋白胨等无机氮源有机氮源例如N2、NO3-、NH3、NH4等例如牛肉膏、蛋白胨、尿素等提供碳元素的物质提供氮元素的物质氮源：一般情况下，添加无机碳源培养基用来培养自养微生物；添加有机碳源培养基用来培养异养微生物。一般情况下，不添加氮源培养基可用来培养固氮微生物（一）培养基的配置一、微生物的基本培养技术 为为什什么么培培养养基基需需要要氮氮源源？培养基中的氮元素是微生物合成蛋白质、核酸等物质所必需的。补充说明补充说明（1）含有C、H、O、N的有机物可作为异养型微生物的碳源、氮源、能源；（2）自养型微生物与异养型微生物培养基的主要差别在于碳源；（3）自养型微生物所需的碳源来自无机碳源，异养型微生物所需的碳源来自有机碳源，因此可以根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型；（4）无机氮源不但能给自养型微生物提供氮源，也能作为能源物质，如NH3既作为硝化细菌的氮源，也作为能源（NH3氧化释放的化学能）（5）无机盐除了可以调节酸碱平衡、维持一定的渗透压之外，有些无机盐离子可以作为化能合成菌的能源（如铁细菌）牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质。组分含量提供的主要营养牛肉膏5g碳源、磷酸盐和维生素等蛋白胨10g氮源和维生素等NaCl5g无机盐H2O定容至1000ml水4.培养基的营养组成（1）基本成分：水、碳源、氮源、无机盐。（一）培养基的配置（2）基础培养基实例牛肉膏蛋白胨培养基。一、微生物的基本培养技术（3）培养基的特殊需求：在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。特殊营养物质：维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。（牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有）4.培养基的营养组成（1）基本成分：水、碳源、氮源、无机盐。（一）培养基的配置（2）基础培养基实例牛肉膏蛋白胨培养基。一、微生物的基本培养技术微生物例子培养基需要的特殊物质或条件 乳酸杆菌霉菌细菌厌氧微生物添加维生素调至酸性调至中性或弱碱性提供无氧的条件培养基的配制原则(1)目的要明确：不同的微生物需求不同，根据培养目的进行配制。(2)营养要协调：营养物质的浓度和比例要适宜。(3)pH要适宜：为维持pH的相对恒定，可在培养基中加入缓冲剂，常用K2HPO4KH2PO4。拓展了解：培养基的类型及用途拓展了解：培养基的类型及用途标准培养基种类培养基特点作用物理性质固体培养基加凝固剂，如琼脂 微生物的分离与鉴定，活菌计数，保藏菌种半固体培养基加凝固剂，如琼脂。容器放倒不致流出，剧烈震动则破散观察微生物的运动、分类鉴定液体培养基不加凝固剂常用于扩大培养，工业生产功能选择培养基允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长培养、分离出特定微生物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鉴别不同种类微生物成分来源天然培养基含化学成分不明确的天然物质工业生产合成培养基培养基成分明确分类、鉴定（二）无菌技术1.获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染。2.无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括消毒和灭菌。消毒一、微生物的基本培养技术3.无菌技术工作两个方面（1）对操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。（2）对用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌。注意：注意：无菌操作过程中，应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。实验操作应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。（二）无菌技术一、微生物的基本培养技术 无菌技术除用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么作用？无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。4.消毒：指使用较为温和的物理、化学或生物等方法杀死物体表面或内部一部分微生物。常用的消毒方法常用的消毒方法（1）煮沸消毒法：100煮沸56min，可以杀死微生物的营养细胞和一部分芽孢。（2）巴氏消毒法：6265下消毒30 min或8090处理30s1min，适合一些不耐高温的液体，如牛奶。可以杀死牛奶中的绝大多数微生物，并且不破坏牛奶的营养成分。（3）化学药剂消毒法：用70%酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等。（4）紫外线消毒法：接种室、接种箱或超净工作台在使用前可用紫外线照射30min。在照射前，适量喷洒石碳酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。（二）无菌技术一、微生物的基本培养技术5.灭菌：指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。芽孢：芽孢：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。孢子：孢子：某些生物的繁殖体。细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖作用的无性生殖细胞。能直接发育成新个体。芽孢和孢子具有高度的耐热性，可抗化学药物和抗辐射（二）无菌技术一、微生物的基本培养技术5.灭菌：指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。（二）无菌技术常用的灭菌方法常用的灭菌方法（1）湿热灭菌：利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法。高压蒸汽灭菌效果最好，100 kPa、121下维持1530min，常用于培养基、无菌水等的灭菌。原理：原理：高温蒸汽高温蒸汽破坏蛋白质、核酸等结构使其变性破坏蛋白质、核酸等结构使其变性优点：优点：操作简便，效果可靠，操作简便，效果可靠，可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体。基本保持培养基的营养成分不被破坏。注：使用后的培养基必须灭菌后才能丢弃，以免污染环境。高压蒸汽灭菌锅高压蒸汽灭菌锅一、微生物的基本培养技术（2）干热灭菌：将灭菌物品放入密闭容器如干热灭菌箱，在160170的热空气中维持23h。常用于耐高温的和需要保持干燥的物品如玻璃器皿(如试管、培养皿、吸管、注射器)、金属用具(如针头、镊子、剪刀等)等。原理：使微生物细胞膜破坏、蛋白质变性和原生质干燥等干热灭菌箱5.灭菌：指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。（二）无菌技术常用的灭菌方法常用的灭菌方法一、微生物的基本培养技术（3）灼烧灭菌：将微生物的接种工具，如涂布器、接种环、接种针或其它金属用具，直接在酒精灯火焰的充分燃烧层（外焰）灼烧，可以迅速彻底地灭菌。此外，在接种过程中，试管口、瓶口等容易被污染的部位，也可以通过火焰灼烧来灭菌。效果：效果：最彻底最彻底原理：原理：使微生物燃烧使微生物燃烧5.灭菌：指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。（二）无菌技术常用的灭菌方法常用的灭菌方法一、微生物的基本培养技术类型适用范围操作方法消毒灭菌较为温和理化方法，杀死部分微生物（不包括芽孢、孢子）强烈的理化方法，杀死所有微生物（包括芽孢、孢子）煮沸消毒法日常生活100 煮沸56 min巴氏消毒法不耐高温的液体6265 煮30 min或80-90 煮30s-1 min化学药剂生物活体、水源等擦拭等,如用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源紫外线紫外线照射30 min灼烧灭菌接种的金属工具、接种时用的试管口或瓶口等直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧干热灭菌耐高温、需要保持干燥的物品,如玻璃器皿和金属用具等物品放入干热灭菌箱,160170 加热23h湿热灭菌培养基、培养皿等,生产和实验室常用高压蒸汽灭菌锅内,100 kPa,温度121,1530 min消毒与灭菌接种室、接种箱，超净工作台补充说明补充说明1.使用高压蒸汽灭菌锅时，一定要将锅内冷空气彻底排出，才能密封升温，否则，可能引起锅内压力达到设定值而温度不能达到要求；2.高压蒸汽灭菌锅灭菌完毕后，不可立刻放气减压，否则瓶内液体会剧烈沸腾，冲掉瓶塞而外溢，甚至导致容器爆裂，须待灭菌锅内压力降至与大气压相等后才可打开排气阀开盖；3.用酒精消毒时，体积分数为70%-75%的酒精消毒效果较好，原因是酒精浓度过高时，菌体表面蛋白质变性过快，从而凝固形成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其中，酒精浓度过低时，杀菌能力减弱；4.灼烧灭菌示意图培养基的类型培养基的营养物质常用的消毒方法常用的灭菌方法微生物的基本培养技术培养基无菌技术煮沸消毒 巴氏消毒化学药剂消毒 紫外线消毒湿热灭菌干热灭菌灼烧灭菌基本成分：碳源、氮源、水、无机盐特殊需求：维生素（如乳酸杆菌）、碱基等按物理性质划分 按组成成分划分 按功能划分1.下列有关微生物营养物质的叙述中，正确的是（）A.是碳源的物质不可能同时是氮源 B.凡碳源都提供能量 C.除水以外的无机物只提供无机盐 D.无机氮源也能提供能量2.下列关于灭菌和消毒的说法不正确的是()A.灭菌是指杀死环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子 B.灭菌和消毒实质上是相同的 C.接种环用灼烧法灭菌 D.常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等D课堂练习课堂练习B3.养殖池中存在的有毒物质，主要是氨及亚硝酸，这两种物质可被硝化细菌吸收利用。在“养殖池底泥中硝化细菌的分离与计数”实验中，说法正确的是（）A.需要配制添加一定浓度氨盐的牛肉膏蛋白胨培养基，以筛选硝化细菌 B.应对采集底泥使用的工具进行灭菌，全部接种过程均需在酒精灯火焰旁进行 C.可以采用平板划线法进行接种，还需与未接种的空白培养基同时培养 D.应将接种后的培养基放在光照培养箱中培养，原因是