1、 專題專題2 2 微生物的培養與應用微生物的培養與應用 課題課題1 1 微生物的實驗室培養微生物的實驗室培養需要為微生物提供合適的營養和環境條件需要為微生物提供合適的營養和環境條件 需要無菌操作需要無菌操作 課題目標：課題目標：1.1.了解了解有關微生物種類、培養方法和培養基有關微生物種類、培養方法和培養基的基礎知識。的基礎知識。2 2進行進行無菌技術的操作。無菌技術的操作。3 3進行微生物的培養。進行微生物的培養。生物技術實踐：生物技術實踐：微生物培養與利用：微生物培養與利用： 利用微生物進行發酵生產特定的產物。利用微生物進行發酵生產特定的產物。生物學研究中的科學思想和一般方法：生物學研究中

2、的科學思想和一般方法： 設計可行的實驗方案和實驗裝置設計可行的實驗方案和實驗裝置 對簡單的實驗方案做出恰當的評價和修訂對簡單的實驗方案做出恰當的評價和修訂考試說明考試說明從近年情況看，這部分知識在各區的模從近年情況看，這部分知識在各區的模擬考查中多次涉及！尤其是關于擬考查中多次涉及！尤其是關于滅菌方法滅菌方法和和接種方法接種方法的選擇是高頻考點的選擇是高頻考點 知識梳理：細菌知識梳理：細菌大腸桿菌大腸桿菌淋病球菌淋病球菌肉毒梭菌肉毒梭菌霍亂弧菌霍亂弧菌（單單細胞細胞原核原核生物）生物）1.1.細菌的形態細菌的形態（球、球、 桿、桿、 弧、弧、 旋旋）2.2.細菌的結構細菌的結構 知識梳理：細菌

3、知識梳理：細菌 知識梳理：細菌知識梳理：細菌2.2.細菌的結構細菌的結構（6 6）芽孢）芽孢2.2.細菌的結構細菌的結構 知識梳理：細菌知識梳理：細菌 某些細菌在其生長發育后期，在細胞內某些細菌在其生長發育后期，在細胞內形成一個圓形或橢圓形、形成一個圓形或橢圓形、厚壁厚壁、含水量極低含水量極低、抗逆性極強抗逆性極強的的休眠體休眠體，稱為芽孢，稱為芽孢( (內生孢內生孢子）。子）。 能夠使細菌度過不良的環境。每一個細能夠使細菌度過不良的環境。每一個細菌形成一個芽孢，所以其菌形成一個芽孢，所以其沒有沒有繁殖功能。繁殖功能。芽孢芽孢 知識梳理：細菌知識梳理：細菌3 3、細菌的繁殖：、細菌的繁殖：細菌

4、的主要繁殖方式：細菌的主要繁殖方式：分裂生殖（二分裂）分裂生殖（二分裂）分裂中的鏈球菌分裂中的鏈球菌分裂中的大腸桿菌分裂中的大腸桿菌4.4.菌落菌落P18P18（高三考查較多）高三考查較多）（1 1）定義：是）定義：是單個或少數細菌單個或少數細菌在在固體培養基固體培養基上大量繁殖，形成肉眼可見具有一定形態結上大量繁殖，形成肉眼可見具有一定形態結構的構的子細胞群體子細胞群體。舉例：有莢膜細菌：菌落光滑。舉例：有莢膜細菌：菌落光滑。S S型型 無莢膜細菌：菌落粗糙。無莢膜細菌：菌落粗糙。R R型型（2 2）特征：表現在菌落的）特征：表現在菌落的大小、形狀、光澤大小、形狀、光澤度、顏色、硬度透明度度

5、、顏色、硬度透明度等方面。等方面。（3 3）功能：菌落特征是）功能：菌落特征是鑒別菌種鑒別菌種的重要依據的重要依據 知識梳理：細菌知識梳理：細菌( (二二) )微生物培養基微生物培養基1.1.培養基概念：培養基概念：人工配制人工配制的用于培養微生物（或動物、植的用于培養微生物（或動物、植物的細胞、組織）的物的細胞、組織）的營養物質營養物質。2.2.培養基的成分：培養基的成分：微生物的元素組成：微生物的元素組成：微生物生長需要的物質微生物生長需要的物質營養要素營養要素C C 、H H 、O O 、N N 、P P碳源、氮源、無機鹽、水碳源、氮源、無機鹽、水1000ml牛肉膏蛋白胨培養基的營養構成

6、牛肉膏蛋白胨培養基的營養構成培養基組分培養基組分提供的主要營養提供的主要營養牛肉膏牛肉膏 5g碳源、氮源、磷酸鹽、碳源、氮源、磷酸鹽、維生素維生素蛋白胨蛋白胨 10g碳源、氮源和維生素碳源、氮源和維生素Nacl 5g無機鹽無機鹽H2O 定容至定容至1000ml氫元素、氧元素氫元素、氧元素同一種物質可能既為碳源又為氮源嗎？同一種物質可能既為碳源又為氮源嗎？可能，如牛肉膏，可提供氮源和碳源可能，如牛肉膏，可提供氮源和碳源牛肉膏牛肉膏（Beef Extract）又稱牛肉浸膏，是采）又稱牛肉浸膏，是采用新鮮牛肉經過剔除脂肪、消化、過濾、濃縮用新鮮牛肉經過剔除脂肪、消化、過濾、濃縮而得到的一種棕黃色至棕

7、褐色的膏狀物。而得到的一種棕黃色至棕褐色的膏狀物。蛋白胨蛋白胨是將肉、酪素（酪蛋白水解得到）或明是將肉、酪素（酪蛋白水解得到）或明膠用酸或蛋白酶水解后干燥而成的外觀呈淡黃膠用酸或蛋白酶水解后干燥而成的外觀呈淡黃色的粉劑，具有肉香的特殊氣息。色的粉劑，具有肉香的特殊氣息。u思考：思考：1.1.大腸桿菌，硝化細菌，藍細菌，乳酸菌分大腸桿菌，硝化細菌，藍細菌，乳酸菌分別選用哪種別選用哪種碳源碳源？糖類，二氧化碳，二氧化碳，糖類糖類，二氧化碳，二氧化碳，糖類( (二二) )微生物培養基微生物培養基2.2.培養基的成分：培養基的成分：（2 2）氮源）氮源n概念：能為微生物提供所需氮元素的營養概念：能為微

8、生物提供所需氮元素的營養 物質物質n種類：種類：無機氮源：無機氮源：N N2 2、NHNH3 3、銨鹽、硝酸鹽、銨鹽、硝酸鹽、 尿素；尿素； 有機氮源：有機氮源：牛肉膏、蛋白胨牛肉膏、蛋白胨p培養根瘤菌、大腸桿菌、硝化細菌時分培養根瘤菌、大腸桿菌、硝化細菌時分別需要哪一類氮源？別需要哪一類氮源？u思考：思考：N N2 2，銨鹽或硝酸鹽，銨鹽或硝酸鹽，NHNH3 3( (二二) )微生物培養基微生物培養基2.2.培養基的成分：培養基的成分： u注意：關于能量來源注意：關于能量來源u自養型：自養型： 光能自養：太陽光光能自養：太陽光 化能自養：無機物化能自養：無機物（氧化放能）（氧化放能）異養型：

9、異養型：有機物（氧有機物（氧化分解放能）化分解放能）（3 3）水）水（4 4）無機鹽）無機鹽u思考思考p若乳酸菌、根瘤菌、固氮藍藻、硝化細菌若乳酸菌、根瘤菌、固氮藍藻、硝化細菌混合在一起，我們配制什么樣的培養基可混合在一起，我們配制什么樣的培養基可以將三種微生物分離？以將三種微生物分離？碳源碳源氮源氮源能源能源( (物質物質) )乳酸菌乳酸菌根瘤菌根瘤菌硝化細菌硝化細菌糖類等含糖類等含碳有機物碳有機物N N2 2有機物有機物 銨鹽、硝酸鹽、銨鹽、硝酸鹽、有機氮有機氮糖類等含糖類等含碳有機物碳有機物有機物有機物氨氨氨的氧化氨的氧化COCO2 2( (二二) )微生物培養基微生物培養基3.3.滿足

10、微生物生長的條件：滿足微生物生長的條件： 培養基除培養基除要提供上述幾種主要營養物要提供上述幾種主要營養物質外，還質外，還滿足微生物生長的滿足微生物生長的 pH pH 、 特殊特殊營養物質營養物質 和和氧氣氧氣 等要求。等要求。pHpH：真菌：真菌 5.06.0 酸性酸性 細菌細菌 6.57.5中性或微堿性中性或微堿性( (二二) )微生物培養基微生物培養基（1 1）按物理性質劃分：）按物理性質劃分：5.5.培養基的種類：培養基的種類：u（固體、半固體培養基需添加（固體、半固體培養基需添加凝固劑凝固劑，如如瓊脂瓊脂；兩者的差別是添加量的；兩者的差別是添加量的多、少多、少）液體培養基液體培養基半

11、固體半固體培養基培養基固體培養基固體培養基（用于工業生產）（用于工業生產）（用于觀察微生物的運動、（用于觀察微生物的運動、鑒定菌種）鑒定菌種）（用于微生物的（用于微生物的分離、計數分離、計數）微生物在其表面生長可形成菌落微生物在其表面生長可形成菌落進行選擇培養可以進行選擇培養可以增增加所需目的菌的濃度加所需目的菌的濃度( (二二) )微生物培養基微生物培養基5.5.培養基的種類：培養基的種類：選擇培養基選擇培養基P22P22：鑒別培養基：鑒別培養基：加入加入某化學物質某化學物質，以，以抑制抑制不需要的微生物不需要的微生物的生長，的生長，促進促進所需要微生物的生長。所需要微生物的生長。加入某種加

12、入某種指示劑或化學藥品指示劑或化學藥品配制而成的，配制而成的，用以用以鑒定鑒定不同種類的微生物。特定菌種顯色，不同種類的微生物。特定菌種顯色，其他菌種其他菌種不受抑制不受抑制、但不顯色。、但不顯色。（3 3）按用途劃分：）按用途劃分：（作用：（作用：分離微生物、分離微生物、進行選擇培養進行選擇培養） （作用：（作用：鑒別微生物鑒別微生物） 青霉素青霉素抗青霉素基因抗青霉素基因選擇培養基選擇培養基在基因工程中，對導入重組質粒的大腸桿菌的篩選在基因工程中，對導入重組質粒的大腸桿菌的篩選伊紅美藍伊紅美藍鑒別培養基鑒別培養基大腸桿菌大腸桿菌在在伊紅美藍伊紅美藍培養基上菌落呈現培養基上菌落呈現黑色黑色

13、u常見的選擇培養基舉例：常見的選擇培養基舉例：（1 1）添加：）添加：青霉素青霉素 ：抑制細菌、放線菌抑制細菌、放線菌保留（分離）真菌，如霉菌、酵母菌保留（分離）真菌，如霉菌、酵母菌高濃度高濃度NaClNaCl：抑制多種細菌，：抑制多種細菌，分離分離金黃色葡萄球菌金黃色葡萄球菌( (二二) )微生物培養基微生物培養基5.5.培養基的種類：培養基的種類：（3 3）按用途劃分：）按用途劃分：u常見的選擇培養基舉例：常見的選擇培養基舉例：（2 2）缺少：）缺少：培養基培養基缺少有機碳源缺少有機碳源分離分離自養型微生物自養型微生物（利用（利用COCO2 2 ）培養基培養基缺少氮源缺少氮源分離分離固氮微

14、生物固氮微生物（利用（利用N N2 2 ）( (二二) )微生物培養基微生物培養基5.5.培養基的種類：培養基的種類：（3 3）按用途劃分：）按用途劃分：（三）無菌技術（三）無菌技術1.1.獲得純凈培養物的關鍵獲得純凈培養物的關鍵( (目的）是目的）是 防止外防止外來雜菌的入侵來雜菌的入侵 。（三）無菌技術（三）無菌技術2.2.無菌技術包括：無菌技術包括：（1 1）對實驗操作空間、操作者的衣著和手）對實驗操作空間、操作者的衣著和手進行進行 清潔和消毒清潔和消毒 ；（2 2）將培養器皿、接種用具和培養基等器）將培養器皿、接種用具和培養基等器具進行具進行 滅菌滅菌 ；（3 3）為避免周圍微生物污染

15、，實驗操作應）為避免周圍微生物污染，實驗操作應在在 酒精燈火焰附近酒精燈火焰附近 旁進行；旁進行；（4 4）避免已滅菌處理的材料用具與）避免已滅菌處理的材料用具與 周圍物周圍物品品 相接觸。相接觸。u思考思考p無菌技術除了防止培養物被污染外，還具無菌技術除了防止培養物被污染外，還具有什么目的？有什么目的？有效避免操作者自身被微生物感染有效避免操作者自身被微生物感染u思考：思考：p消毒和滅菌的區別？哪一個更徹底？消毒和滅菌的區別？哪一個更徹底？p什么時候需要消毒，什么時候需要滅菌？什么時候需要消毒，什么時候需要滅菌？消毒消毒是指使用較為溫和的物理或化學方法是指使用較為溫和的物理或化學方法僅殺死物

16、體表面或內部的僅殺死物體表面或內部的部分微生物營養體部分微生物營養體（不包括（不包括芽孢和孢子芽孢和孢子）。）。滅菌滅菌是指使用強烈的理化因素殺死物體內是指使用強烈的理化因素殺死物體內外外所有的微生物所有的微生物，包括芽孢和孢子。，包括芽孢和孢子。滅菌滅菌效果更徹底，用于各種效果更徹底，用于各種金屬、金屬、 玻璃器玻璃器具具。消毒消毒用于各種用于各種實驗操作空間、操作者的實驗操作空間、操作者的衣衣著和手著和手。（三）無菌技術（三）無菌技術2.2.無菌技術包括：無菌技術包括：（三）無菌技術（三）無菌技術3.3.消毒方法：消毒方法：（1 1）日常生活經常用到的是）日常生活經常用到的是 煮沸煮沸 消

17、毒法；消毒法；（2 2）對一些不耐高溫的液體，則使用）對一些不耐高溫的液體，則使用 巴氏巴氏 消毒法，如牛奶。消毒法，如牛奶。（3 3）對接種室、接種箱或超凈工作臺首先噴）對接種室、接種箱或超凈工作臺首先噴灑灑 石炭酸或煤酚皂石炭酸或煤酚皂 等溶液以增強消毒效等溶液以增強消毒效果，然后使用果，然后使用 紫外線紫外線 進行物理消毒。進行物理消毒。（4 4）實驗操作者的雙手使用）實驗操作者的雙手使用70%70%酒精酒精 進行消進行消毒。毒。（5 5）飲水水源用）飲水水源用 氯氣氯氣 進行消毒。進行消毒。（三）無菌技術（三）無菌技術4.4.滅菌方法：滅菌方法：（1 1）灼燒灼燒滅菌法：用于金屬用具（

18、滅菌法：用于金屬用具（接種環接種環、接種針、接種針）、）、試管口和瓶口試管口和瓶口的滅菌；的滅菌；（三）無菌技術（三）無菌技術4.4.滅菌方法：滅菌方法：（2 2）干熱干熱滅菌法：用于滅菌法：用于耐高溫耐高溫、需要保持、需要保持干燥干燥的物品。玻璃器皿、金屬用具的滅菌的物品。玻璃器皿、金屬用具的滅菌 ，所用設備是，所用設備是 干熱滅菌箱干熱滅菌箱 ；160170 ，12小時小時（三）無菌技術（三）無菌技術4.4.滅菌方法：滅菌方法：（3 3）高壓蒸汽高壓蒸汽滅菌法：用于滅菌法：用于培養基、無菌水培養基、無菌水等的滅菌等的滅菌 ，所用設備是，所用設備是 高壓蒸汽滅菌鍋高壓蒸汽滅菌鍋 高壓滅菌鍋高

19、壓滅菌鍋121121，100kPa100kPa，15-3015-30分鐘分鐘二、實驗操作二、實驗操作（一）制備（一）制備牛肉膏蛋白胨牛肉膏蛋白胨固體固體培養基培養基1.1.計算：計算：2.2.稱量：稱量：3.3.溶化：溶化： 加水定容，調加水定容，調pHpH4.4.滅菌：滅菌：5.5.倒平板：（或擱置斜面培養基）倒平板：（或擱置斜面培養基）包好再高壓蒸汽滅菌（包好再高壓蒸汽滅菌（121121，100100kPakPa，15-3015-30分鐘）分鐘）。培養基冷卻到培養基冷卻到5050 ，酒精燈火焰酒精燈火焰旁操作。旁操作。稱量稱量調調pHpH培養基分裝培養基分裝1/51/5加棉塞加棉塞2/32

20、/3包扎包扎滅菌滅菌擱置斜面擱置斜面斜面不超過試管總長的斜面不超過試管總長的1/21/2倒平板倒平板夾夾倒倒灼灼倒倒u思考：思考：（1 1）培養基滅菌后，需要冷卻到）培養基滅菌后，需要冷卻到5050左右時，左右時，才能用來倒平板。可用才能用來倒平板?？捎胈的辦法估計培養基的溫度。的辦法估計培養基的溫度。（2 2）為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？）為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？ 灼燒滅菌，防止瓶口被微生物污染。灼燒滅菌，防止瓶口被微生物污染。 感覺盛有培養基感覺盛有培養基的錐形瓶不燙手的錐形瓶不燙手(3)(3)平板冷凝后，為什么要將平板倒置？平板冷凝后，為什么要將平板倒置？平板冷凝后，皿蓋

21、上會凝結水珠，凝固平板冷凝后，皿蓋上會凝結水珠，凝固后的培養基表面的濕度也較高，將平板倒后的培養基表面的濕度也較高，將平板倒置，置，既可以防止培養基水分過快蒸發，既可以防止培養基水分過快蒸發，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養基，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養基，造成污染。造成污染。u思考：思考：u思考：思考：(4)(4)在倒平板的過程中，如果不小心將培養基在倒平板的過程中，如果不小心將培養基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養微生物嗎？為什么？用來培養微生物嗎？為什么？不能；空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底不能；空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培

22、養基上滋生。之間的培養基上滋生?！咎嵝殃P于斜面培養的問題提醒關于斜面培養的問題】l配制斜面培養基中，試管要加塞棉塞的配制斜面培養基中，試管要加塞棉塞的目的是目的是保持通氣并防止雜菌感染保持通氣并防止雜菌感染。l試管培養基形成斜面的作用是試管培養基形成斜面的作用是增大接種增大接種面積面積。（二）純化大腸桿菌：（二）純化大腸桿菌：1.1.純化培養技術：純化培養技術：自然環境中，微生物混在一起生長，要想自然環境中，微生物混在一起生長，要想純培養，首先要純培養，首先要將單個細胞與其他細胞分離將單個細胞與其他細胞分離開，進而培養成可見的群體（即菌落）開，進而培養成可見的群體（即菌落）。2.2.常見接種方

23、法：常見接種方法：（高頻考點）（高頻考點）平板劃線法平板劃線法：主要用于純化培養主要用于純化培養稀釋涂布平板法稀釋涂布平板法：主要用于分離菌種并計數主要用于分離菌種并計數（二）純化大腸桿菌：（二）純化大腸桿菌：2.2.常見接種方法：常見接種方法：(1)(1)平板劃線法：平板劃線法：通過接種環在通過接種環在固體固體培養基表面培養基表面連續劃線連續劃線操操作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的作，將聚集的菌種逐步稀釋分散到培養基的表面。在表面。在數次劃線數次劃線后培養，可分離到由后培養，可分離到由一個一個細胞細胞繁殖而來的菌落。繁殖而來的菌落。此法此法主要用于主要用于純化培養純化培養接種環接種環模

24、擬平板劃線：模擬平板劃線： 平板劃線平板劃線u思考思考為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環？在劃線操作結束時，仍然需要灼燒灼燒接種環？在劃線操作結束時，仍然需要灼燒接種環嗎？為什么？接種環嗎？為什么？第一步灼燒：第一步灼燒：消滅接種環上的微生物避免污染培消滅接種環上的微生物避免污染培養物；養物；每次劃線前灼燒：每次劃線前灼燒：為了殺死上一次劃線結束后，為了殺死上一次劃線結束后，接種環殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環上接種環殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過

25、劃線次數的增加，使每次劃線時菌種的數目逐漸減線次數的增加，使每次劃線時菌種的數目逐漸減少，以便得到菌落。少，以便得到菌落。操作結束后灼燒：操作結束后灼燒：殺死接種環上殘留的菌種，避殺死接種環上殘留的菌種，避免細菌污染環境及感染操作者。免細菌污染環境及感染操作者。u思考思考在灼燒接種環之后，為什么要等其冷卻后在灼燒接種環之后，為什么要等其冷卻后再進行劃線？再進行劃線？避免接種環溫度太高，殺死菌種避免接種環溫度太高，殺死菌種在作第二次及其后的劃線操作時，為什么在作第二次及其后的劃線操作時，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？總是從上一次劃線的末端開始劃線？劃線后，線條末端細菌的數目比線條起始劃線

26、后，線條末端細菌的數目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐漸減使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐漸減少，最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。少，最終得到由單個細菌繁殖而來的菌落。（二）純化大腸桿菌：（二）純化大腸桿菌：2.2.常見接種方法：常見接種方法：(2)(2)稀釋涂布平板法：稀釋涂布平板法：將將菌液菌液進行進行一系列的梯度稀釋一系列的梯度稀釋后，分別涂后，分別涂布到布到固體固體培養基表面。稀釋度足夠高時，能培養基表面。稀釋度足夠高時，能培養出培養出單個菌落單個菌落。主要用于主要用于分離菌種并計數分離菌種并計數。涂布器涂布器n系列稀釋系列稀釋9ml 稀釋液稀釋液1ml9ml 稀釋液稀釋液1ml10-110-29ml 稀釋液稀釋液9ml 稀釋液稀釋液9ml 稀釋液稀釋液9ml 稀釋液稀釋液1ml1ml1ml1ml10-310-410-510-6n涂布平板涂布平板滴滴灼灼試試涂涂涂布器末端浸在體積分數涂布器末端浸在體積分數為為70%70%的酒精中的酒精中三、結果分析與評價三、結果分析與評價u思考：思