微生物的培养技术及应用(第1课时 微生物的基本培养技术)高二生物(人教版2019选择性必修3)

任务2 无菌操作
活动2 明确消毒的原理和方法
在新冠肺炎疫情期间，人们对环境和食品安全的重视程度空前提高。请观看疫情期间，护士在离开病区后进行自我清洁的视频，以及普通人对食物、快递的外包装和电梯的墙壁等外表面、空气进行消毒的视频。思考以下问题：
1.对食物、快递的外包装和电梯的墙壁等外表面、空气进行消毒分别用什么方法？
1.培养物、纯培养物与纯培养的概念
项目
概念
培养物
接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体
纯培养物
由⑫__________繁殖所获得的微生物群体
纯培养
获得纯培养物的过程
2.过程制备培养基（配制培养基→⑬______→倒平板）→⑭______→分离→培养。
单一个体
灭菌
接种
3.酵母菌的纯培养
归纳总结
营养物质
定义
作用
主要来源
氮源
凡能提供氮元素的物质
合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物
无机氮源： 、 、铵盐等；有机氮源：尿素、蛋白胨等
生长因子
生长必不可少的微量有机物
是酶和核酸的组成成分
维生素、氨基酸、碱基等
续表
营养物质
定义
作用
主要来源
水
—
是良好的溶剂，参与化学反应
培养基、空气、代谢产物
纯培养的原理
由⑮__________繁殖所获得的微生物群体称为纯培养物，获得⑯__________的过程就是纯培养
纯培养方法
⑰____________和稀释涂布平板法
纯培养过程
制备培养基
⑱____________→灭菌→⑲________
接种和分离酵母菌
用⑳__________法在固体培养基表面接种酵母菌
A.腌制泡菜时，泡菜坛内缺氧、呈酸性的环境不利于杂菌生长B.实验室中的玻璃涂布器、吸管、培养基等均可以用干热灭菌法处理C.生活中用巴氏消毒法处理牛奶既可消毒，又基本不会破坏牛奶中的营养成分D.湿热灭菌是一种利用沸水、流通蒸汽或高压蒸汽进行灭菌的方法
B
[解析] 腌制泡菜时，泡菜坛内缺氧、呈酸性的环境不利于杂菌生长，但乳酸菌可以生长，A正确；实验室中能耐高温且需要保持干燥的物品可以用干热灭菌法处理，培养基需要用高压蒸汽灭菌法处理，B不正确；生活中用巴氏消毒法处理牛奶既可消毒，又基本不会破坏牛奶中的营养成分，而煮沸会破坏牛奶中的营养成分，C正确。
2.灭菌的原理是什么？选择灭菌方法时，要注意什么问题？
提示 灭菌的原理是利用高温使微生物的蛋白质变性。选择灭菌方法时，要注意操作对象是否耐高温，如培养基含大量有机物，不耐高温，所以选择温度相对低的湿热灭菌。
认知生成
灭菌和消毒的比较
灭菌和消毒的种类
主要方法
应用范围
灭菌
湿热灭菌（高压蒸汽灭菌）
、 维持
培养基及多种器材、物品
干热灭菌
在干热灭菌箱内 维持
玻璃器皿（如吸管、培养皿等）、金属用具等耐高温的和需要保持干燥的物品
灼烧灭菌
在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧
微生物的接种工具（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
灭菌和消毒的种类
主要方法
应用范围
消毒
煮沸消毒
（2）异养型微生物所需的营养物质主要是有机物，即碳源和氮源一般都由有机物提供， 部分异养型微生物（如根瘤菌）也可以利用无机氮源。
培养基的成分
营养物质
定义
作用
主要来源
碳源
凡能提供碳元素的物质
是构成生物体细胞的物质和一些代谢产物，有些也是异养生物的能源物质
无机碳源： 、 等；有机碳源：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油、牛肉膏等
培养酵母菌
待菌液被㉑________吸收，将接种后的平板和一个未接种的平板㉒______，放入 左右的恒温培养箱中培养㉓________
单一个体
纯培养物
平板划线法
配制培养基
倒平板
平板划线
培养基
倒置
24～48
任务1 配制培养基
活动1 制备牛肉膏蛋白胨培养基
不同微生物对营养物质的需求不同，配制的培养基可以用于培养、分离、鉴定、保存微生物。下表记录了牛肉膏蛋白胨培养基配方。
合作探究·提素养
LONGCHENG NO.1 MIDDLE SCHOOL
组分
含量
牛肉膏
蛋白胨
琼脂
蒸馏水
定容至
1.该培养基中主要提供碳源和氮源的物质各是什么?
提示 主要提供碳源的是牛肉膏，主要提供氮源的是蛋白胨。
2.该培养基是固体培养基，还是液体培养基?
提示 固体培养基，因为该培养基中加入了凝固剂（琼脂）。
选择实施无菌技术的原则
1.获得纯净的微生物培养物的关键是防止杂菌污染，这是研究和应用微生物的前提，也是发酵工程的重要基础。
2.无菌技术可防止实验室的培养物被其他微生物污染，还能有效避免操作者自身被微生物感染。
3.既要考虑使用的效果，又要考虑无菌操作对象的承受能力。一般情况下，在实验操作过程中，对能灭菌的对象进行灭菌处理，如培养皿及用到的各种器具；对无法灭菌的对象则进行消毒处理，如实验操作者的衣物和手等。
提示 常用的消毒方法有煮沸消毒、巴氏消毒、化学药物消毒和紫外线消毒等。大多数食物一般通过煮沸消毒，对牛奶等食物，为了保留其营养成分可使用巴氏消毒法；对快递的外包装和电梯的墙壁等外表面可通过化学药物进行消毒；对空气可通过紫外线进行消毒。
2.以上这些消毒方法的原理是什么？
提示 煮沸消毒法、巴氏消毒法：利用高温导致蛋白质变性，从而导致微生物死亡。化学药物消毒法：利用化学药物杀死各种微生物。紫外线消毒法：破坏微生物的DNA结构，从而导致微生物死亡。
⑪______________________________
适用对象
操作空间、操作者的衣着和手等
用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等
防止杂菌污染
所有的微生物
芽孢和孢子
煮沸消毒、巴氏消毒
湿热灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌
三、微生物的纯培养
自主预习·悟新知
合作探究·提素养
深化拓展·育技能
一、培养基的配制
1.概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其①__________的营养基质。
2.分类
培养基种类
划分标准
特点
用途
②______培养基
③__________
不加凝固剂
工业生产
固体培养基
加凝固剂，如④______
微生物分离、鉴定等
知识拓展
4.用酒精消毒时，体积分数为 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，从而凝固成一层保护膜，使乙醇分子不能渗入其中；酒精浓度过低时，酒精的杀菌能力减弱。
5.与煮沸消毒法相比，巴氏消毒法的优点是在达到消毒目的的同时，营养物质损失更少。
对点练2 [2022·绍兴联考] 在微生物培养实验中，分别采用了高压蒸汽灭菌、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理，这些方法依次可用于杀灭什么部位的杂菌？( )。
1.消毒与灭菌的区别是什么？在什么情况下进行消毒？什么情况下进行灭菌？
提示 消毒是杀死物体表面或内部的一部分微生物；灭菌是杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。显然，灭菌的条件更严苛，其效果也比消毒更好。但是有些情况只能进行消毒，有时是因为需考虑操作对象的承受能力，如活体生物材料、操作者的手等；有时是因为需考虑实施的难度和性价比，如很难对一个房间甚至一个街道进行灭菌，也没有必要。在不用考虑以上问题且需要严格无菌的地方，都要进行灭菌，如未接种的培养基，以及盛放培养基的容器和接种用的器具等。
动物、微生物和绿色植物所需营养物质的比较
营养物质
动物（异养型）
微生物
绿色植物（自养型）
异养型
自养型
碳源
糖类、脂肪、蛋白质等
糖类、醇、有机酸等
二氧化碳、碳酸盐等
二氧化碳、碳酸盐等
氮源
蛋白质或其降解产物等
蛋白质或其降解产物、有机氮化物、无机氮化物
无机氮（硫）化物
无机氮化物
能源
与有机碳源相同
与有机碳源相同
3.若需要培养其他微生物，也可用牛肉膏蛋白胨培养基吗?
提示 不同种类的微生物代谢特点不同，对培养基中营养物质的需求也不同，因此培养不同的微生物，需要按其对营养物质的需求特点配制培养基。如：
（1）自养型微生物所需的营养物质主要是无机盐， 碳源可来自大气中的 ，如光合细菌、硝化细菌；氮源可由含氮无机盐提供，如硝化细菌。
第1章 发酵工程
第2节 微生物的培养技术及应用
第1课时 微生物的基本培养技术
学习目标1.通过配制培养基，了解配制培养基的基本步骤，以及培养基中各类营养物质的配比。（科学探究）
2.通过对培养皿和培养基进行灭菌，了解消毒和灭菌的原理及方法。（科学思维）
3.通过对酵母菌进行纯培养，理解并掌握微生物接种、分离和培养的基本原理和过程。（科学探究）
氧化无机物或利用光能
利用光能
知识拓展
对点练1 [2022·常州期中] 微生物的培养需要配制培养基，以下叙述合理的是( )。
A.培养基中都含有碳源、氮源、水、无机盐B.因成分不同，培养基可分为固体培养基和液体培养基C.培养基中的氮源能提供氮元素，但不能作为能源物质D.筛选自养型微生物时，培养基中不需要加碳源
活动3 明确灭菌的原理和方法
下表是三种常用的灭菌方法。请阅读并分析下表，思考下列问题：
灭菌方法
适用材料或用具
灭菌条件
灭菌时间
灼烧灭菌
涂布器、接种环、接种针或其他金属用具
酒精灯火焰的充分燃烧层
直至烧红
干热灭菌
玻璃器皿（如吸管、培养皿等）和金属用具等
干热灭菌箱内，
湿热灭菌
培养基等
高压蒸汽灭菌锅内（效果最好）， ，
特殊营养物质
二、无菌技术
1.获得纯净的微生物培养物的关键是⑦______________。
2.方法
项目
消毒
灭菌
概念
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
使用强烈的理化方法杀死物体内外⑧______________，包括⑨____________
常用方法
⑩____________________
3.消毒能否杀死所有的微生物？
提示 不能。消毒只能杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）。
4.进行化学消毒时，某人认为酒精浓度越高，消毒效果可能越好，于是他用了体积分数为 的酒精进行消毒，他的做法对吗?为什么?
提示 不对。用酒精消毒时，体积分数为 的酒精消毒效果较好，原因是酒精浓度过高时，菌体表面的蛋白质会凝固成一层保护膜，使酒精不能渗入其中。
生长繁殖
液体
物理性质
琼脂
自主预习·悟新知
LONGCHENG NO.1 MIDDLE SCHOOL
3.成分
（1）各种培养基的具体配方不同，但一般都含有⑤________________________等营养物质。
（2）培养基还要满足微生物生长对 、⑥______________以及 的需求。
水、碳源、氮源和无机盐
煮沸
家庭餐具等生活用品
巴氏消毒
消毒 或 处理
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
用紫外线照射
接种室、接种箱或超净工作台
化学药物消毒
用酒精擦拭双手、用氯气消毒水源等
皮肤、伤口、动植物组织表面、空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等
续表
例2 [2022·武汉期中] 生产、生活和科研实验中常用到无菌技术。下列相关叙述<zzd>不正确</zzd>的是( )。
蒸馏水
青霉素
含量
定容至
0.1万单位
A.根据物理性质划分，该培养基属于液体培养基B.该培养基不能用于培养大肠杆菌C.根据培养基的配方可知，该培养基培养的是异养型微生物D.固体培养基中加入少量水即可形成液体培养基
D
[解析] 该培养基的配方中没有凝固剂（如琼脂），根据物理性质划分，该培养基属于液体培养基，A正确；该培养基中含有青霉素，而青霉素能杀死大肠杆菌，故该培养基不能用于培养大肠杆菌，B正确；该培养基中的 可作为有机碳源，因此其培养的微生物是异养型微生物，C正确；液体培养基中加入凝固剂（如琼脂）可形成固体培养基，固体培养基中去除凝固剂（如琼脂）才能制成液体培养基，D错误。
无机盐
为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素，包括大量元素和微量元素
是细胞的组成成分、生理调节物质、某些化能自养菌的能源、酶的激活剂等
无机化合物
续表
例1 [2022·郑州期中] 下表记录了某培养基的配方，下列叙述<zzd>错误</zzd>的是( )。
成分
含量
成分
D
[解析] 自养型微生物可以直接利用空气中的 作碳源，不需要在培养基中额外添加碳源，A不合理；根据物理性质不同，培养基可分为固体培养基和液体培养基，B不合理；培养基中的氮源能提供氮元素，有机氮源也能作为能源物质，如蛋白胨，C不合理；筛选自养型微生物时，由于自养型微生物可以直接利用空气中的 作碳源，因此培养基中不需要加碳源，D合理。