人教版生物选修1 专题2课题1 微生物的实验室培养.docx
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人教版生物选修1专题2课题1微生物的实验室培养
课题1 微生物的实验室培养
学习目标：
1.知道培养基的种类、营养要素及配制原则。
（重点） 2.掌握消毒、灭菌的原理和方法。
（重点） 3.学会配制培养基和纯化大肠杆菌的方法。
（重、难点）
1．培养基
（1）概念：
人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
（2）种类：
按物理性质分
（3）营养组成：
各种培养基一般都含有水、碳源（提供碳元素的物质）、氮源（提供氮元素的物质）和无机盐，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质（如维生素、氨基酸和碱基等）以及氧气的要求。
2．无菌技术
（1）无菌技术的目的是防止外来杂菌的入侵。
主要内容包括：
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的物品相接触。
（2）消毒和灭菌：
消毒
灭菌
概念
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）
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）
常用方法
煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法
灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌
适用对象
操作空间、操作者双手等
接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等
3.大肠杆菌的纯化培养
（1）制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
①
②培养基应采用高压蒸汽灭菌；倒平板时要待培养基冷却至50℃左右时，在酒精灯火焰附近进行，等平板冷凝后将平板倒置。
（2）纯化大肠杆菌
①纯化培养的原理：
想方设法在培养基上得到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的菌落，即获得较纯的菌种。
②纯化培养方法：
在牛肉膏蛋白胨培养基上纯化大肠杆菌，最常用的方法有平板划线法和稀释涂布平板法。
ⅰ平板划线法：
通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
ⅱ释释涂布平板法：
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。
③培养：
将接种后的培养基和一个未接种的培养基都放入37℃恒温箱中，培养12h和24h后，分别记录观察。
④菌种保存：
临时保藏法
甘油管藏法
适用对象
频繁使用的菌种
长期保存的菌种
培养基类型
固体斜面培养基
液体培养基
温度
4℃
－20℃
方法
菌落长成后放入冰箱中保存，以后每3～6个月将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上
将培养的菌液与等体积灭菌后的甘油混合均匀后放在冷冻箱内保存
缺点
菌种易被污染或产生变异
1．判断对错
（1）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。
（ ）
（2）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。
（ ）
（3）为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。
（ ）
提示：
（1）× 在高压灭菌的操作过程中，加热结束后应让灭菌锅内温度自然下降，待压力表的压力降到零时，打开放气阀，旋松螺栓，打开盖子。
（2）× 倒平板时，用左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，而不是完全取下放到一边。
（3）× 接种环经火焰灼烧灭菌后应在火焰旁冷却后，再用其挑取菌落。
2．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的步骤是（ ）
A．计算、称量、倒平板、溶化、灭菌
B．计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
C．计算、称量、溶化、灭菌、倒平板
D．计算、称量、灭菌、溶化、倒平板
C [制备牛肉膏蛋白胨固体培养基，应先根据需要计算各成分用量，然后称量、溶化、灭菌、倒平板。
]
培养基及无菌技术
[合作交流]
1．虽然各种培养基的具体配方不同，但是一般都含有哪些成分？
提示：
虽然各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源、无机盐和生长因子。
另外，还必须满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
2．对培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶常采用的灭菌或消毒方法分别是什么？
提示：
分别为高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、化学消毒、紫外线灭菌、巴氏消毒法。
3．无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？
提示：
无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。
1．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，常用磷酸氢二钾－磷酸二氢钾。
2．培养基的成分及功能
营养物质
作用
功能
主要来源
碳源
能为微生物代谢提供碳元素
构成生物体的细胞物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质
无机碳源：
CO2、NaHCO3等；有机碳源：
糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等
氮源
能为微生物的代谢提供氮元素
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、硝酸盐等；有机氮源：
尿素、牛肉膏、蛋白胨等
生长因子
是生长必不可少的
酶和核酸的组成成分
维生素、氨基酸、碱基等
水
是生命活动所必需的
不仅是优良的溶剂而且可维持生物大分子结构的稳定
外界摄入
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
无机化合物
3.几种常用灭菌和消毒方法的比较
灭菌和消毒种类
主要方法
应用范围
巴氏消毒法
70～75℃煮30min或80℃煮15min
牛奶、啤酒、果酒和酱油等不宜进行高温灭菌的液体
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等，接种过程中的试管口或瓶口等
干热灭菌
干热灭菌箱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
高压蒸汽灭菌
100kPa、121℃维持15～30min
培养基及多种器材、物品
煮沸消毒法
100℃煮沸5～6min
家庭餐具等生活用品的消毒
紫外线消毒
30W紫外灯照射30min
接种室空气
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和空气、手术器械、塑料或玻璃器皿等的消毒
特别提醒：
（1）用酒精消毒时，体积分数为70%的酒精消毒效果最好，原因是浓度过高，菌体表面蛋白质凝固形成一层保护膜，酒精不能渗入其中；浓度过低，杀菌力减弱。
（2）接种室、接种箱和超净工作台在使用前，可以用紫外线照射以杀死物体表面或空气中的微生物。
在照射前，适量喷洒石炭酸或煤酚皂溶液等消毒液，可以加强消毒效果。
（3）芽孢是某些细菌生长到一定阶段，在细胞内形成的休眠体。
孢子是某些微生物的繁殖体。
（4）消毒和灭菌都是通过一定的理化手段，使病原体的蛋白质或核酸变性，失去活性。
只是作用的条件不同，抑菌杀菌的程度不同。
[典题通关]
下列培养基配方中能作为选择培养基、鉴别培养基的依次是（ ）
原料
①
②
③
④
蛋白胨/g
10
10
10
10
乳糖/g
5
5
5
5
蔗糖/g
5
5
5
5
KH2PO4/g
2
2
2
2
伊红/g
0.4
美蓝/g
0.065
琼脂/g
10
20
NaCl/g
20
蒸馏水/mL
1000
1000
1000
1000
A.①③ B．②①C．②④D．③①
D [在培养基中加入伊红和美蓝，可以用来鉴别是否存在大肠杆菌，有伊红和美蓝的培养基为鉴别培养基。
高浓度的食盐可以抑制多种细菌的生长，但不影响金黄色葡萄球菌的生长，从而可以将金黄色葡萄球菌分离出来，有高浓度食盐的培养基为选择培养基。
]
（1）表格中的蛋白胨主要为微生物提供何种营养成分？
（2）乳糖和蔗糖在培养基中的作用是什么？
（3）如果用培养基培养某种自养微生物，则该配方中的哪种物质可以去除？
提示：
（1）主要为微生物提供碳源、氮源和维生素。
（2）可以为微生物提供碳源和能源。
（3）乳糖和蔗糖。
1．关于灭菌和消毒的不正确的理解是（ ）
A．灭菌是指杀死环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子
B．消毒和灭菌实质上是相同的
C．接种环用灼烧的方法灭菌
D．常用灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌等
B [消毒是指用温和的理化方法杀死体表或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子），灭菌则是用强烈的理化因素杀死体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
]
2．空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。
某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。
实验步骤如下：
①配制培养基（成分：
牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）；
②制作无菌平板；
③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；
④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。
回答下列问题：
（1）该培养基中微生物所需的氮来源于________________。
若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是________。
（2）步骤③中，实验组的操作是___________________________。
（3）若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了________现象。
[解析]
（1）牛肉膏和蛋白胨中均含有氮元素，因此微生物所需的氮来源于牛肉膏和蛋白胨。
若要完成步骤②，需要进行倒平板操作，用到的是固体培养基，所以培养基中要有琼脂。
（2）该实验的空白对照组为不进行处理的无菌平板，实验组的操作为将各无菌平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露相同时间。
（3）若空白对照组的平板上出现了菌落，说明实验过程中出现了污染现象。
[答案]
（1）牛肉膏、蛋白胨 琼脂
（2）将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间 （3）污染
纯化大肠杆菌
[合作交流]
1．接种操作时每次划线接种前与接种后都要灼烧接种环或接种针，其目的分别是什么？
提示：
（1）划线前灼烧是为了杀死上次划线结束后残留的菌种。
（2）划线结束后灼烧，能及时杀死接种环或接种针上残留的菌种，避免污染环境和感染操作者。
2．在倒平板时为何要在酒精灯的火焰旁进行？
提示：
酒精灯的火焰旁是无菌区域，在酒精灯的火焰旁操作，可以避免周围环境中微生物的污染。
3．接种结束后，为什么要将一个未接种的培养基和一个接种的培养基放在一起培养，未接种的培养基表面是否有菌落生长很关键。
如果有菌落生长，说明了什么？
提示：
培养未接种培养基的作用是对照，未接种的培养基在恒温箱中保温1～2d后无菌落生长，说明培养基的制备是成功的。
若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底，或培养基被污染了，需要重新制备。
1．平板划线法
（1）操作步骤
（2）注意事项
①第一次划线及每次划线之前都需灼烧接种环灭菌，划线操作结束仍需灼烧接种环。
②灼烧接种环之后，要等其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
③在做第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样才能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
④划线时最后一区域不要与第一区域
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