微生物的实验室培养教案.docx

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微生物的实验室培养教案

微生物的实验室培养教案（人教版选修1）

●课标要求

　进行微生物的分离和培养。

用大肠杆菌为材料进行平面培养，分离菌落。

●课标解读

1．了解有关培养基的基础知识。

2．进行无菌技术的操作。

3．进行微生物的培养。

●教学地位

　本课题介绍了最基本的微生物技术，是开展其他两个课题的基础。

只有掌握了本课题所介绍的基本技术，才能完成本专题的其他课题。

同时，本课题中学习的无菌操作技术也有助于学习“植物组织培养技术”。

培养基的配置、微生物的分离都是微生物相关实验的必备操作技术。

●教法指导

1．对于培养基的教学，首先介绍培养基的分类，在介绍液体培养基和固体培养基时，教师可提供实物或图片，以加深学生印象，并比较二者呈现不同物理状态的原因。

根据教材中培养基配方的实例，以资料分析的形式，让学生结合必修1中“构成细胞的元素”这一角度来分析培养基中为什么需要具备这些基本成分。

2．无菌技术的教学，首先应该结合学生的生活经验，让学生意识到在我们日常生活的环境中，微生物无处不在，在微生物的培养过程中，极有可能将环境中的微生物带入培养物中，由此强调无菌操作的重要性。

无菌操作贯穿整个微生物实验中，无论是培养基的配置、微生物的接种，还是微生物的培养，每一步都要注意无菌操作，熟练、规范的掌握无菌操作技术是成功培养微生物的关键。

3．常用的消毒、灭菌的方法部分的教学，可先让学生阅读相关内容，然后建立比较表格，通过比较，理解并记忆消毒和灭菌的区别、二者的适用范围及具体操作方法。

可通过教材的旁栏思考题进行检测、巩固。

●新课导入建议

　专题1学习的传统发酵技术，所用的微生物来自材料自身携带或者空气，教师可介绍工业发酵技术，所利用的微生物是优良的菌种，而且是经过培养、纯化的菌种，然后设问：

如何培养微生物？

如何保证所使用的微生物中没有混入其他微生物？

对人体健康有害的微生物如何防止其扩散？

这些问题不必给出答案，通过这些问题可引入本课题的学习。

●教学流程设计

学生课前预习：

阅读教材P13－20，填写【课前自主导学】，完成“思考交流1、2”。

了解本课题的基础知识。

步骤1：

情景导课：

以【新课导入建议】引出课题。

通过学生阅读、提问进行基础知识部分的教学。

步骤2：

通过【课堂互动探究】探究1，并联系必修1，使学生掌握培养基应该含有的成分、应该控制的条件及培养基的分类。

通过例1巩固。

步骤3：

学生再次自主阅读教材中有关消毒和灭菌的内容，学生自主整理、归纳，并建立表格，从多个方面比较消毒和灭菌。

步骤6：

回顾基础知识，将检查、批阅【课前自主导学】时学生出错较多的部分进行强化，重点对【正误判断】部分进行辨析。

步骤5：

利用【课堂互动探究】探究3强调倒平板操作中应该注意的问题，可通过教材中的思考与讨论进行检测。

对于两种接种微生物的方法，通过探究3中的表格进行比较、记忆，完成例3，加深印象。

步骤4：

教师通过提问的方式检查学生整理情况，然后利用【课堂互动探究】探究2进行归纳、整合，对学生整理过程中的错误、不足之处给予修改、完善，并通过例2巩固、提升。

步骤7：

引导学生通过合作，整理本课题的重点、难点内容，利用【本课知识小结】进行总结，建立知识网络。

理解并记忆【结论语句】。

课　标　解　读

重　点　难　点

1.了解有关培养基的基础知识。

2.进行无菌技术的操作。

3.进行微生物的培养。

　无菌技术的操作。

（重难点）

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：

3．营养要素：

各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。

无菌技术

1.关键

防止外来杂菌的入侵。

2．具体操作

（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。

3.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、双手等

接种环、接种针、玻璃器皿、培养基等

1．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自身被微生物感染。

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。

（2）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。

（3）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。

其具体操作是：

①将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。

②在火焰旁冷却接种环，并打开棉塞。

③将试管口通过酒精灯火焰。

④将已冷却的接种环伸入菌液中，沾取一环菌液。

⑤将试管口通过火焰，并塞上棉塞。

⑥左手将皿盖打开一条缝隙，右手将蘸有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。

注意不要划破培养基。

⑦灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。

重复以上操作，在三、四、五区域内划线。

注意不要将最后一区的划线与第一区相连。

⑧将平板倒置放入培养箱中培养。

（4）稀释涂布平板法：

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。

其操作步骤是：

①系列稀释（梯度稀释）操作：

②涂布平板操作：

a．将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。

b．取少量菌液，滴加到培养基表面。

c．将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却8～10s。

d．用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。

2．接种操作的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。

菌种的保藏

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．液体培养基含有水，而固体培养基不含水。

（×）

【提示】　液体培养基与固体培养基都含有水，它们的区别是是否添加凝固剂。

2．获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌入侵。

（√）

3．日常生活中所用的84消毒液，其消毒方法属于巴氏消毒法。

（×）

【提示】　消毒液消毒属于化学药剂消毒法。

4．平板划线法和稀释涂布平板法都是为了得到由单个细胞繁殖而来的菌落。

（√）

5．微生物实验结束后，将使用过的培养基丢弃即可。

（×）

【提示】　使用过的培养基应经过灭菌之后再丢弃。

培养基的成分及分类

【问题导思】　

①配制培养基要遵循哪些原则？

②培养基的营养要素构成及作用如何？

③培养基如何分类？

1．配制原则

（1）目的明确：

不同微生物需求不同，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，常用磷酸氢二钾或磷酸二氢钾。

2．培养基的成分及功能

营养要素

含义

作用

主要来源

碳源

凡能提供

所需碳元

素的物质

构成生物体细胞的物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质

①无机化合物：

CO2、NaHCO3

②有机化合物：

糖类、脂肪酸、花生饼粉、石油等

氮源

凡能提供

所需氮元

素的物质

合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物

①无机化合物：

N2、NH3、铵盐、硝酸盐

②有机化合物：

尿素、牛肉膏、蛋白胨等

生长因子

（特殊营

养物质）

生长必不

可少的微

量有机物

酶和核酸的组成成分

维生素、氨基酸、碱基等

水

在生物体

内含量很

高，在低等

生物体内

含量更高

不仅是优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定

培养基、大气、代谢产物等

无机盐

为微生物

提供除碳、

氮元素以

外的各种

重要元素，

包括某些

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

培养基、大气等环境

1．在微生物所需要的化合物中需要量最大的是碳源，新陈代谢同化作用类型的划分也是根据是否能合成含碳有机物为依据，能合成含碳有机物的是自养型，反之则为异养型。

2．对异养微生物来说，含C、H、O、N的化合物既是碳源又是氮源、能源。

3．微生物之所以需要补充生长因子，往往是由于缺乏合成这些物质所需要的酶或合成能力有限。

4．一些天然物质如酵母膏、蛋白胨、动植物组织提取液等可为微生物提供生长因子。

3．培养基的种类

分类

标准

培养基

种类

培养基特点

作用

物理

性质

固体

培养基

外观固态

微生物的分离、计数等

半固体

培养基

容器放倒不致流出，剧烈震动则破散

观察微生物的运动、鉴定菌种等

液体

培养基

呈液态

常用于工业生产

　（2022·包头高二测试）有关培养基配制原则表述正确的是（　　）

A．任何培养基都必须含有碳源、氮源、矿质元素、水及生长因子

B．碳源和氮源必须具有一定比例，碳元素的含量最多，其次为氮元素。

C．微生物的生长除受营养因素影响外，还受到pH、氧、渗透压的影响

D．营养物质的浓度越高越好

【审题导析】培养基配制时应根据培养物的特点来配制培养基；配制时除了考虑培养物的营养需求，还需考虑培养物对渗透压等条件的需求。

【精讲精析】　培养自养型微生物时不需要添加碳源，培养固氮菌时可以不加氮源；一般来说，培养基中含量最多的是水；配制培养基时要合理控制营养物质的浓度，必须考虑微生物对渗透压的耐受能力。

【答案】　C

消毒与灭菌比较

【问题导思】　

①常用的消毒与灭菌的方法有哪些？

②消毒与灭菌有何区别？

内容

种类

主要方法

应用范围

区别

灭

菌

灼烧灭菌法

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，接种过程中试管口或瓶口等

干热灭菌法

干热灭菌箱160～170℃加热1～2h

玻璃器皿（如吸管、培养皿等）、金属用具等不适合用其他方法灭菌而又能耐高温的物品

强烈的理化因素，能杀死物体内外包括芽孢和孢子在内的所有微生物

消

毒

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

煮沸消毒法

100℃煮沸5～6min（15～30min水蒸气）

日常食品、罐装食品

紫外线消毒法

30W紫外灯照射30min

接种室、接种箱、超净的工作台

化学药剂消毒法

用体积分数为70%～75%的乙醇、碘酒涂抹，来苏水喷洒等

用于皮肤、伤口、动植物组织表面消毒，空气、手术器械、塑料或玻璃器皿消毒等

温和的物理、化学方法，杀死表面微生物营养体或抑制营养体繁殖，是部分灭菌

酒精消毒时，70%的酒精杀菌效果最好，原因是：

浓度过高，使菌体表面蛋白质变性过快从而凝固成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其中；浓度过低，杀菌能力减弱。

　细菌培养过程中分别采用了高压蒸汽、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理，这些方法依次用于杀灭哪些部位的杂菌（　　）

A．接种针、手、培养基　　　B．高压锅、手、接种针

C．培养基、手、接种针D．接种针、手、高压锅

【审题导析】微生物培养过程中的无菌操作包括消毒和灭菌两大类，分别具有不同的方法。

对实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌。

【审题导析】高压蒸汽灭菌锅是灭菌的一个设备，通常用于培养基的灭菌。

用酒精擦拭双手是消毒的一种方法。

火焰灼烧，可以迅速彻底地灭菌，适用于微生物的接种工具，如接种针。

【答案】　C

培养基制备及大肠杆菌的纯化

【问题导思】　

①制备牛肉膏蛋白胨固体培养基时应注意什么？

②如何保证在稀释涂布平板法中的无菌操作？

1．制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

（1）流程：

计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。

（2）应注意的问题

①全程要求无菌操作，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，还能有效避免操作者自身被微生物感染。

②熔化琼脂时，要不断用玻璃棒搅拌，防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。

熔化后应调节pH后再分装，装入锥形瓶的量以不超过锥形瓶容积的一半为宜。

③培养基用高压灭菌锅灭菌后，需冷却到50℃左右时，才能用来倒平板。

感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。

操作时使锥形瓶的瓶口通过火焰灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。

④平板冷凝后皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高。

因此需将平板倒置，这样既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。

⑤在倒平板的过程中，不能将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。

倒平板时应左手拿培养皿，右手拿锥形瓶，左手拇指和食指将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，注意不要完全打开。

整个操作在酒精灯火焰旁进行，避免杂菌污染。

2．纯化大肠杆菌的两种接种方法

平板划线法

稀释涂布平板法

特点

操作简单，但是单菌落不易分离

操作复杂，但是单菌落易分离

原理

连续划线。

由于划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落

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。

在稀释度足够高的菌液里，聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞，从而能在培养皿表面形成单个菌落

操作

注意

事项

第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环，在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环。

在灼烧接种环之后，要等其冷却后再进行划线，以免接种环温度太高，杀死菌种

涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。

应从操作的各个细节保证“无菌”。

例如，对涂布器等接种器具进行消毒和灭菌、酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围等等

1．移液管需要经过灭菌。

操作时，移液后用手指轻压上端的橡皮头，吹吸三次，使菌液与水充分混匀。

2．将涂布器末端浸在盛有体积分数为70%的酒精的烧杯中。

取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃。

　有关平板划线法操作的叙述不正确的是（　　）

A．第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物

B．每次划线前，灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种

C．在每一区域内划线时，接种环上的菌种直接来源于菌液

D．划线结束后，灼烧接种环，能及时杀死接种环上的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者

【思维导图】　

→

→

→

【精讲精析】　在用平板划线法分离大肠杆菌的实验中，接种环取菌种前灼烧的目的是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物。

以后每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线后残留的菌种；划线结束后仍需灼烧接种环，是为了避免细菌污染环境和感染操作者。

从第二次划线开始，每次划线时接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端。

【答案】　C

本课知识小结

网络构建

结论语句

1．培养基的成分一般包括水、碳源、氮源、无机盐，除此之外，还应满足微生物对pH、特殊营养物质及氧气的需求。

2．获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌入侵。

3．消毒和灭菌的区别是后者更彻底，将物体表面及内部所有微生物包括芽孢、孢子全部杀死。

4．微生物培养中常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，前者操作简单，后者可用于微生物计数。

1．据调查，市场上销售的绝大部分鸡蛋都没有经过清洗，更谈不上消毒，表面经常残留羽毛、粪便、饲料等脏物，还可能带有沙门氏菌、大肠杆菌，甚至会造成禽流感病毒传播，美国《蛋制品检查法》将表面污浊的鸡蛋列为“脏蛋”且禁止上市。

下列相关叙述错误的是（　　）

A．生物学意义上的灭菌、消毒和防止杂菌污染各有不同的含义

B．由于鸡蛋、奶等食品中的某些成分不易在高温下被破坏，对其可采取高温灭菌

C．巴氏消毒法就是加热到70～80℃，保持15～30min，能杀死一般杂菌和病原菌

D．高温灭菌的原理是高温破坏了细胞内的蛋白质、核酸，影响其生命活动

【解析】　由于鸡蛋、奶等食品中的某些成分在高温下易被破坏，故不宜对其采取高温灭菌法。

【答案】　B

2．（2022·洛阳高二测试）关于灭菌和消毒理解不正确的是（　　）

A．灭菌是指杀灭环境中的一切微生物，包括芽孢和孢子

B．消毒和灭菌实质上是相同的

C．接种环用灼烧法灭菌

D．常用的灭菌和消毒方法有加热法、灼烧法、紫外线法、化学药品法

【解析】　消毒是用温和的理化方法杀死体表或内部的一部分对人体有害的微生物（不包括芽孢和孢子），灭菌则是用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。

【答案】　B

3．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

【解析】　为了避免培养基被污染，灭菌应该在溶化之后、倒平板之前进行。

【答案】　C

4．关于平板划线操作的叙述正确是（　　）

A．使用已灭菌的接种环、培养皿，在操作过程中不需要再灭菌

B．打开含菌种的试管，需通过火焰灭菌，取出菌种后，需马上塞上棉塞

C．将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线即可

D．最后将平板倒置，放在培养箱中

【解析】　接种环在划线过程中仍然要经过多次灭菌，A项错误；在试管中取出菌种之后，应接试管口通过酒精灯的火焰，然后再塞上棉塞，B项错误；将沾有菌种的接种环伸入平板内，划三至五条平行线，再将接种环灭菌，冷却后从上一次划线的末端再划三至五条平行线，重复三至五次，C项错误；为防止皿盖上的液滴落入培养基，应将平板倒置，D项正确。

【答案】　D

5．有关稀释涂布平板法的叙述错误的是（　　）

A．首先将菌液进行一系列的梯度稀释

B．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

C．适宜条件下培养

D．结果都可在培养基表面形成单个的菌落

【解析】　若稀释倍数较低（浓度高），则培养基上的菌落连成一片；若稀释倍数太高，可能无法得到菌落。

【答案】　D

6．（2022·太原高二调研）下列有关细菌培养的叙述，正确的是（　　）

A．在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌

B．在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长

C．向液体培养基中通入氧气能促进乳酸菌的生长

D．在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动

【解析】　单个菌落中只含有一种细菌；青霉素抑制细菌生长，而对真菌没有影响；乳酸菌是厌氧型细菌，通入氧气会抑制其生长。

【答案】　D

7．有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。

某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。

回答问题。

（1）在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以________为唯一碳源的固体培养基上。

（2）纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即________________和________________。

（3）为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力________。

（4）通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、______________和____________。

无菌技术要求实验操作应在酒精灯________附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。

【解析】　本题主要考查生物技术实践中微生物的培养与分离，意在考查学生对相关知识的灵活运用能力。

（1）欲筛选出能降解原油的菌株，培养基中应只含有原油而无其他碳源，这样不能降解原油的细菌在此培养基上不能生存。

（2）分离纯化菌种时，接种的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落，以便于纯化菌种。

（3）降解原油能力越强的菌株，在菌落周围形成的分解圈越大。

（4）实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌（如接种环）、干热灭菌（如培养皿）和高压蒸汽灭菌（如培养基）等。

无菌技术要求在整个实验过程中操作都在酒精灯火焰附近进行，以避免周围微生物的污染。

【答案】　

（1）原油

（2）平板划线法　稀释涂布平板法

（3）强

（4）干热灭菌　高压蒸汽灭菌　火焰