第34讲-微生物的培养和利用

第34讲微生物的培养和利用第十一单元生物技术与工程【内容要求】概念3发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品3.1获得纯净的微生物培养物,是发酵工程的基础3.1.1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【素养解读】1.生命观念:学生应能结合生活或生产实例,举例说出微生物分离和培养的基本原理。能以系统思想、稳态与平衡观、结构与功能适应观、物质与能量观以及生物与环境统一观等生命观念为指导,综合运用科学、技术、工程和数学,设计方案,解决特定问题。如:能探究分离某种微生物的培养基配制、分离培养的条件控制等实践活动。【内容要求】3.1.2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3.1.3举例说明通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物【素养解读】2.科学思维:面对日常生活或社会热点话题中与生物技术与工程有关的话题,基于证据运用微生物分离和培养的基本概念和原理进行分析论证,举例说明微生物分离、培养的原理及其与社会之间的关系,针对生物学相关问题,能运用科学思维方法展开讨论、审视或论证。如:能分析论证细胞培养技术是发酵工程、细胞工程和基因工程等生物工程的基础。【内容要求】3.1.4概述平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法3.1.5概述稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的常用方法【素养解读】3.科学探究:能结合具体情景和目的要求,正确选择使用消毒方法、灭菌方法、接种方法等无菌操作技术;能结合实验室培养生物材料的特点和具体目的要求,正确选择使用培养基,合理控制培养生物材料的条件;能够设计分离某种微生物的方案,并能正确实施。考点一微生物的实验室培养基础·自主诊断素养·全面提升1.培养基(1)概念:人们按照微生物对的不同需求,配制出供其的营养基质。(2)营养组成:一般都含有和无机盐。此外,还需要满足微生物生长对pH、氧气以及的要求。(3)分类培养基:含凝固剂培养基:不含凝固剂营养物质生长繁殖水、碳源、氮源特殊营养物质固体液体2.无菌技术(1)含义:在培养微生物的操作中,所有防止的方法。(2)常用方法:图11-34-1杂菌污染化学药剂消毒法外来杂菌干热灭菌3.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基①操作步骤计算→→溶化→→倒平板②倒平板的方法及注意事项a.请用文字和箭头写出正确的倒平板操作流程:。b.甲、乙、丙中的灭菌方法是。c.丁中的操作需要等待后才能进行。图11-34-2称量灭菌丙→乙→甲→丁灼烧灭菌平板冷却凝固[提醒]培养基的配制原则(1)目的要明确:配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。(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:细菌为6.5~7.5,放线菌为7.5~8.5,真菌为5.0~6.0,培养不同微生物所需的pH不同。4.纯化大肠杆菌的方法(1)纯化培养原理:在培养基上将细菌稀释或分散成细胞,使其长成单个的菌落,这个菌落就是纯化的细菌菌落。(2)纯化大肠杆菌的关键步骤:。(3)常用的微生物接种方法①平板划线法:是通过在琼脂固体培养基表面的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。②法:是将菌液进行一系列的,然后将的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。单个接种接种环连续划线不同稀释度稀释涂布平板梯度稀释■易错警示(1)用稀释涂布平板法统计样品中菌落的数目往往比实际数目低。这是因为当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。而显微计数法由于不能区分死菌与活菌,故所得数值可能比实际值偏高。(2)平板划线法只适用于微生物的提纯,不适用于微生物的计数,并且在最后一次划线的末端处的菌种最纯。5.菌种的保藏(1)对于频繁使用的菌种,可以采用法。(2)对于需要长期保存的菌种,可以采用法。临时保藏甘油管藏正误辨析(1)培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。()(2)在配制培养基时,除满足营养需求外,还应考虑微生物生长对pH、O2及特殊营养物质的需求。()(3)高压灭菌加热结束时,打开放气阀使压力表指针回到零后,开启锅盖。()√√×[解析]高压灭菌加热结束后,让其自然冷却,当压力表的压力降到零时打开排气阀。(4)倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上。()(5)消毒的原则是既能杀死材料表面的微生物,又要减少消毒剂对细胞的伤害。()(6)为了防止污染,接种环经酒精灯火焰灼烧灭菌后应趁热快速挑取菌落。()×[解析]倒平板时左手拿培养皿,右手拿锥形瓶,左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙,倒入培养基后立即盖上培养皿皿盖。√×[解析]灼烧接种环之后,要冷却后才能挑取菌落,以免温度太高杀死菌种。(7)用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时,只有稀释度足够高,才能在培养基表面形成单个菌落。()√1.培养基中营养物质的确定方法(1)自养型微生物所需的主要营养物质是无机物,碳源可来自大气中的CO2,氮源可由含氮无机盐提供。(2)异养型微生物所需的营养物质主要是有机物,即碳源必须由含碳有机物提供,氮源也主要由有机物提供,部分异养型微生物也可以利用无机氮源。2.无菌技术(1)消毒和灭菌的区别条件结果消毒较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部的部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)灭菌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(2)选择无菌技术的原则①考虑无菌技术的效果:灭菌的效果比消毒要好。②考虑操作对象的承受能力:活体生物材料、操作者的手等只能采用消毒,而不能灭菌。3.纯化大肠杆菌的两种方法的异同比较项目平板划线法稀释涂布平板法关键操作接种环在固体平板培养基表面连续划线①一系列的梯度稀释;②涂布平板操作注意事项每次划线前后均需灼烧接种环稀释度要足够高,为确保实验成功可以增加稀释度的范围菌体获取在具有显著菌落特征的区域的菌落中挑取菌体从适宜稀释度的平板上的菌落中挑取菌体优点可以根据菌落的特点获得某种微生物的单个菌落既可以获得单个菌落,又能对微生物计数缺点不能对微生物计数操作复杂,需要涂布多个平板[提醒]平板划线操作的3个易错点(1)灼烧接种环之后,要冷却后再进行接种,以免温度太高杀死菌种。(2)划线时最后一区域不要与第一区域相连。(3)划线时用力要大小适当,防止用力过大将培养基划破。生命观念清概念明结论1.下表所示为某微生物培养基的配方。下列说法中不正确的是()A.此培养基属于液体培养基,其中的碳源是(CH2O)B.配制培养基时,在各成分都溶化后、分装前,必须要进行的是调节pH和灭菌C.接种时应在酒精灯火焰附近操作D.若用该培养液选择培养纤维素分解菌,应除去青霉素,加入纤维素粉D成分NaNO3K2HPO4KClMgSO4·7H2O含量3g1g0.5g0.5g成分FeSO4(CH2O)H2O青霉素含量0.01g30g定容至1000mL0.1万单位[解析]据表分析,该培养基配方中没有加琼脂,所以应该为液体培养基,碳源是(CH2O),A正确;不论何种培养基,在各成分都溶化后、分装前,要先进行pH调节,然后再进行灭菌,B正确;酒精灯火焰附近存在一个无菌区,为避免杂菌污染,接种时应在酒精灯火焰附近操作,C正确;纤维素分解菌对青霉素敏感,若用该培养基选择培养纤维素分解菌,应除去青霉素和(CH2O),同时加入纤维素粉作为唯一碳源,D错误。成分NaNO3K2HPO4KClMgSO4·7H2O含量3g1g0.5g0.5g成分FeSO4(CH2O)H2O青霉素含量0.01g30g定容至1000mL0.1万单位2.图11-34-3表示小萌同学在实验室培养大肠杆菌过程中的部分操作,下列说法错误的是()A.①②③步骤需要在酒精火焰旁操作B.培养基中必须含碳源、无机盐和水C.③步骤接种环多方向划线便于估计细菌数量D.接种结束后,将④倒置放入培养箱中培养①②③④图11-34-3C[解析]①②③步骤操作时需要在酒精灯火焰旁进行,防止被杂菌污染,A正确;培养基的营养成分必须含有碳源、氮源、无机盐和水,B正确;③步骤接种环多方向划线的目的是使菌种逐渐稀释,以便得到单个菌落,但不能用于估计细菌数量,C错误;划线接种结束后,将平板倒置放入培养箱中培养,有利于表面的水分更好地挥发和防止皿盖上的水珠落入培养基造成污染,D正确。①②③④图11-34-3素养综合重知识提能力3.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。可以[解析](1)在实验室中,玻璃和金属材质的实验器具常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。在达到消毒目的的同时,营养物质损失较少[解析]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既能达到消毒的目的,又可以减少对牛奶中营养物质的破坏。(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。破坏DNA结构[解析]紫外线可以破坏微生物的DNA结构,从而杀死微生物。消毒液也可用于杀灭微生物。若照射紫外线前用消毒液处理,可强化消毒效果。消毒液(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。氯气[解析]氯气与水反应生成了次氯酸,次氯酸的强氧化性能杀死水里的病菌,而水中的残留毒性较少,可用于自来水消毒。(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。未将锅内冷空气排尽[解析]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,最可能的原因是未将锅内冷空气排尽。素养综合重知识提能力4.[2019·全国卷Ⅲ]回答下列与细菌培养相关的问题。(1)在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是(填“蛋白胨”“葡萄糖”或“NaNO3”)。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是。硝化细菌在没有碳源的培养基上(填“能够”或“不能”)生长,原因是。蛋白胨不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同能够硝化细菌可以利用空气中的CO2作为碳源[解析]蛋白胨的组成元素是C、H、O、N等,葡萄糖的组成元素是C、H、O,NaNO3的组成元素中没有C,故在细菌培养时,培养基中能同时提供碳源、氮源的成分是蛋白胨。通常,制备培养基时要根据所培养细菌的不同来调节培养基的pH,其原因是不同细菌生长繁殖所需的最适pH不同。硝化细菌在没有碳源的培养基上能够生长,原因是硝化细菌是自养型微生物,能将空气中的CO2转化为有机物。(2)用平板培养细菌时一般需要将平板(填“倒置”或“正置”)。(3)单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是。倒置在一定的培养条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征[解析](2)用平板培养细菌时一般需要将平板倒置。(3)单个细菌在平板上会形成菌落,研究人员通常可根据菌落的形状、大小、颜色等特征来初步区分不同种的微生物,原因是在一定条件下,不同种微生物表现出各自稳定的菌落特征。(4)有些使用后的培养基在丢弃前需要经过处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。灭菌[解析]有些使用后的培养基在丢弃前需要经过灭菌处理,这种处理可以杀死丢弃物中所有的微生物。5.下表是某种微生物培养基的配方表,请据表回答:(1)此培养基的营养成分有五类,其中蛋白胨提供的营养物质是。(2)在培养基制备过程中,各种成分溶化后分装前,必需的操作是。牛肉膏蛋白胨NaCl琼脂水0.5g1g0.5g2g200mL碳源、氮源、维生素调节pH[解析](1)微生物培养基的成分一般包括碳源、氮源、水、无机盐。蛋白胨在培养基中可以为微生物提供碳源、氮源和维生素。(2)配制培养基时为保证无菌,各种成分在溶化后分装前必须调节pH,然后再灭菌。(3)微生物培养最基本的要求是无菌操作,下列对培养基、培养皿、接种环、双手、