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2013年高考生物查漏补缺复习精品课件:2.1 微生物的实验室培养(1)(人教版选修1)


专题2 :微生物的培养与应用

一、基础知识: (一)微生物
是一切肉眼看不见或看不清楚的微 小生物的总称. 病毒界 原核生物界

微生物包括

真菌界 原生生物界

病毒:动物病毒、植物病毒、细菌病毒

病毒

SARS冠状病毒、


禽流感病毒

朊病毒(蛋白质病毒)

病毒的增殖:

原核生物:一藻二菌三体

一、细菌
细菌的营养类型
根据细菌所利用的能源和碳源的不同, 将细菌分为两大营养类型。 ? 自养菌: 光能自养型:光合细菌
?

化能自养型:硝化细菌,铁细菌,硫细菌
?

异养菌: 腐生菌、寄生菌

基本结构:
细胞壁、细胞膜、细胞质、拟核

特殊结构:
荚膜、鞭毛、菌毛、芽孢等

1.细菌的结构
①细胞壁:肽聚糖;与细菌的致病能力 有关;溶菌酶作用对象。

②荚膜:细胞壁外多糖类物质——或
称为粘液层;荚膜与致病菌的致病力 有关。(如S型肺炎双球菌)

③鞭毛:主要用于运动,数目多少不一。

④纤毛:比鞭毛短、直、细,主要用于
细菌之间的粘附或附着于宿主细胞。菌 毛:数量少,参与细菌的接合,也是噬 菌体入侵的受体。

⑤质粒:环状DNA小分子,通过接合作
用,质粒可以在不同细胞之间迁移,使

质粒上的耐药性基因可以在细菌之间传
播,质粒可用作基因工程的载体。

⑥细胞膜、⑦拟核、⑧核糖体 2.细菌的形态: 杆菌、球菌、弧菌、 螺旋菌
分裂生殖 3.细菌的生殖方式: 4.细菌的休眠体——芽孢

有些细菌在一定的条件下,细胞里面形成一 个椭圆形的休眠体,叫做芽孢。芽孢的壁很厚, 对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵 抗力。芽孢又小又轻,可以随风飘散。当环境 适宜(如温度、水分适宜)的时候,芽孢又可 以萌发,形成一个细菌.

芽孢——休眠体,不是繁殖体

孢子——生殖细胞

5.细菌的群体特征—— 菌落
? 由单个微生物在适宜的固体培养基表面

或内部生长、繁殖到一定程度后,形成 肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞 生长群体叫菌落。
?

菌落是鉴定菌种的重 要依据。

菌落的大小、形状、边缘状况、质地、 光泽、颜色及透明度等是微生物分类、 鉴定的重要依据。
· 菌苔:固体培养基表面众多菌落连成

一片,呈片状,这就是菌苔。
· 平板:即培养平板,指盛有固体培养

基的平皿

各种类 型的细 菌菌落

二、放线菌
1、结构: ?单细胞原核 ?分支状的菌丝(基内菌丝、气生菌丝)

应用:
微生物中发现了几千种抗生素, 其中2/3是由放线菌产生的。

如:链霉素、土霉素、四环素、 氯霉素、红霉素、庆大霉素

三、真菌(真核细胞)
酵母菌、霉菌、大型真菌(蘑菇、木耳等) 1.单细胞真菌——酵母菌:

三、真菌(真核细胞)
2.丝状真菌——霉菌

直立菌丝

营养菌丝

腐生生活

各种类型的 霉菌菌落

酵母菌和霉菌

青霉

3.大型真菌

放各 线种 菌类 菌型 落的 酵各 母种 菌类 菌型 落的

? 四大类微生物区分要点

? 菌落形态:

1.若菌落表面湿润 薄而小——细菌 厚而大——酵母菌 2.若菌落表面干燥 密而小——放线菌 松而大——霉菌

不同微生物菌落的特点
细菌:湿润,粘稠,易挑起

放线菌:干燥,多皱,难挑起,菌落较小,多 有色素 酵母菌:湿润,粘稠,易挑起,表面光华, 比细菌的菌落大而厚. 霉菌:菌丝细长,菌落疏松,成绒毛状、蜘蛛 网状、棉絮状,无固定大小,多有光泽, 不易挑起。

同类微生物的不同物种,菌落的特点 也不相同。

藻类、原生动物类、原生菌类 原生生物界:
草履虫

原核生物
(原核细胞构成) 有细胞结构 微 生 物 的 种 类

真核微生物

真菌

(真核细胞构成) 原生生物

没有细胞结构 病毒

微生物的共同特点
(小、多、快、强、广)
? (1)体积小,面积大

(细胞以微米、

纳米来计算) ? (2)吸收多,转化快 ? (3)生长旺,繁殖快 ? (4)适应强,易变异 ? (5)分布广,种类多

如大肠杆菌 如感冒病毒

(二)培养基 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。

分类:

按成分分

合成培养基 天然培养基 基本培养基

培养基类型 按功能分 选择培养基 鉴别培养基 固体培养基 按物理状态分? 液体培养基 半固体培养基

天然培养基与合成培养基
A.合成培养基:
根据细胞生存所需物质的种类和数量,用人 工方法模拟合成的。 合成培养基主要成分是氨基酸、维生素、碳 水化合物、无机盐和其它一些辅助物质。 优点:标准化生产,组分和含量相对固定;成 本低 缺点: 缺少某些成分,不能完全满足体外细 胞生长需要。

人工合成培养基只能维持细胞生存,要想 使细胞生长和繁殖,还需补充一定量的天然 培养基(如血清)。————半合成培养基 血清中含有: ①多种蛋白质(白蛋白、球蛋白、铁蛋白等) ②多种金属离子; ③激素; ④促贴附物质,如纤粘蛋白、冷析球蛋白、胶 原蛋白等。 ⑤各种生长因子 ⑥转移蛋白 ⑦不明成分

B.天然培养基: 天然培养基:有血清、血浆、和组织

提取液(如鸡胚和牛胚浸液)。 优点:营养成分丰富,培养效果好 缺点:来源受限;成分复杂,影响对某 些实验产物的提取和实验结果的分析; 易发生支原体污染。

鉴别培养基与选择培养基
A.鉴别培养基 利用细菌分解糖类和蛋白质的能力及其代 谢产物的不同,在培养基中加入特定的作用底 物和指示剂,观察细菌生长过程中分解底物所 释放的不同产物,通过指示剂的反应不同来鉴 别细菌。例如 伊红-美蓝培养基鉴别水中大肠 杆菌(带金属光泽深紫色菌落);又如:淀粉

培养基可通过培养基上产生淀粉水解圈,鉴别
产淀粉酶菌株

鉴别培养基与选择培养基
B.选择培养基

在培养基中加入抑制剂,去抑制标本中
的杂菌生长,有助于对所选择的细菌种类的

生长。如:利用以纤维素或石蜡油为唯一碳
源的选择培养基,可分离出分解纤维素或石

蜡油的微生物。又如:加入青霉素、四环素
或链霉素的选择培养基,可以抑制细菌和放

线菌的生长,而将酵母菌和霉菌分离出来。

选择培养基
加入青霉素的培养基: 分离酵母菌、霉菌等真菌 加入高浓度食盐的培养基: 分离金黄色葡萄球菌 不加氮源的无氮培养基: 分离固氮菌 不加有机物的培养基: 分离自养型微生物

固体培养基与液体培养基 A.液体培养基:

表面生长 均匀混浊生长 沉淀生长

B固体培养基:菌落,菌苔

B.半固体培养基:

无动力 有动力(弥散) (是否运动)

培养基的用途
液体培养基: 增菌、工业生产 分离、鉴定、计数、保藏 固体培养基: 观察运动、分类、计数 半固体培养基: 天然培养基: 工业生产 合成培养基: 分类、鉴定 选择培养基: 分离出特定微生物 鉴别培养基: 鉴别不同种类的微生物

培养基的成分
⑴各种培养基的共有成分 ①水、②碳源、③氮源、 ④无机盐等 营养物质。 ⑵不同微生物所需要的特殊成分 微生物生长对pH、特殊营养物质,以及氧 气、二氧化碳、渗透压等的要求。 例如:生长因子(即细菌生长必需,而自身不
能合成的化合物,如维生素、某些氨基酸、嘌 呤、嘧啶)

(三)无菌技术
1.无菌技术的概念

无菌技术泛指在培养微生物的操 作中,所有防止杂菌污染的方法。
成功地培养微生物的关键。

2.消毒与灭菌的概念及两者的区别

(1)消毒定义: 利用较为温和的化学或物理方法,杀 死大部份致病微生物的过程。 分为高程度消毒 、中程度消毒、低程 度消毒三种方式。

(2)灭菌的定义: 以强烈的化学剂或物理方法消灭所 有微生物,包括所有细菌的繁殖体、芽 孢、霉菌及病毒,而达到完全无菌之过 程。 灭菌与消毒技术是微生物有关工作 中最普通也是最重要的技术。

3.常用的消毒与灭菌的方法 (1)消毒的方法: 1、煮沸消毒法:100℃煮沸5-6min 2、巴氏消毒法:70-75 ℃下煮 30min 或80 ℃ 下煮15min 3、化学药剂消毒法:用70%酒精、新 洁尔灭等进行皮肤消毒;氯气消毒水 源 4、紫外线消毒

(2)灭菌的方法: 1、灼烧灭菌

2、干热灭菌: 160-170 ℃下加热 1-2h。 3、高压蒸汽灭菌: 100kPa、121 ℃下 维持15-30min.

加棉塞 最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌,它 可以杀灭所有的生物,包括最耐热的某些 微生物的休眠体,同时可以基本保持培养 基的营养成分不被破坏。 有些玻璃器皿也可采用高温干热灭菌 。为了防止杂菌,特别是空气中的杂菌污 染,试管及玻璃烧瓶都需采用适宜的塞子 培养基分装完毕以后,在管口上 塞口,通常采用棉花塞,也可采用各种金 加一个棉塞。棉塞能防止杂菌污 属、塑料及硅胶帽,它们只可让空气通过 染,保证通气良好,加棉塞时, ,而空气中的其他微生物不能通过。 应使棉塞长度的2/3在试管口内,
如上图所示。

无菌技术
分类 灭菌法 定义 方法 杀灭一切微生 物理法:热力、辐射、 物 微波、等离子体 化学法:醛类、烷化剂 杀灭一切致病 紫外线、微波、热力、 微生物 含氯剂、臭氧等 杀灭除芽孢外 超声波、碘类、醇类、 的致病微生物 酚类 杀灭细菌繁殖 单链季胺盐、双胍类、 体、亲脂病毒 中草药、金属离子

高程度 消毒法
中程度 消毒法 低程度 消毒法

定义 消 使用较为温和 毒 的物理或化学 方法杀死物体 表面或内部的 部分微生物

常用方法

灭 使用强烈的理 菌 化因素杀死物 体内外所有的 微生物,包括 干热 芽孢和孢子

微生物培养和组 培中的应用 煮沸 玻璃仪器 紫外线 实验室、操作台、 衣物等 酒精溶液 手、外植体等 次氯酸钠溶液 外植体 等 高压蒸汽 培养基、玻璃仪器 、棉塞、牛皮纸等 灼烧 接种环、涂布器 玻璃仪器

微生物实验室培养的基本操作程序

1、培养基的配制 2、器具、培养基的灭菌 3、倒平板 4、微生物接种 5、恒温箱中培养 6、菌种的保存

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? 答:无菌技术还能有效避免操作者 自身被微生物感染。

2.请你判断以下材料或用具是否需要 消毒或灭菌。如果需要,请选择合适 的方法。 (1) 培养细菌用的培养基与培养皿 (2) 玻棒、试管、烧瓶和吸管 (3) 实验操作者的双手 答:(1)、(2)需要灭菌;(3)需 要消毒。

三、实验操作
(一)制备牛肉膏蛋白胨培养基(用于 培养细菌)

操作 1.计算、称量 步骤 2.溶化

3.调pH: pH7.6 4.过滤:这一步可以省去。 5.分装:分装过程中注意不要使培 养基沾在管口或瓶口上,以免沾污 棉塞而引起污染。分装锥形瓶的量 以不超过锥形瓶容积的一半为宜。 6.加塞 7.包扎

8.灭菌: 将100ml培养基用玻棒转移至三 角锥瓶中,塞上棉花塞,包上牛皮纸, 再放入高压蒸气灭菌锅,在压力为 100kPa、温度为121℃,灭菌15~ 30min。将培养皿用旧报纸包裹,放 入干热灭菌箱内,在160~170 ℃下 灭菌2h。

9.倒平板: 待培养基冷却到50 ℃左右时, 在酒精灯附近倒平板。(倒平板操作 见课本)2d后观察平板,无杂菌污染 才可用来接种.
10.无菌检查: 将灭菌的培养基放入37℃的温室 中培养24—48小时,以检查灭菌是 否彻底。

1.培养基灭菌后,需要冷却到50 ℃ 左右时,才能用来倒平板。你用什么 办法来估计培养基的温度? 答:可以用手触摸盛有培养基的 锥形瓶,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。 2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过 火焰? 答:通过灼烧灭菌,防止瓶口的 微生物污染培养基。

3.平板冷凝后,为什么要将平板倒臵? 答: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,将平板倒臵,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。 也可以避免空气中杂菌对培养基的污染.

4.在倒平板的过程中,如果不小心 将培养基溅在皿盖与皿底之间的部 位,这个平板还能用来培养微生物 吗?为什么?
答:空气中的微生物可能在皿盖与 皿底之间的培养基上滋生,因此最 好不要用这个平板培养微生物。

(二)纯化大肠杆菌

微生物的接种技术:
接种方法有: 平板划线法和稀释涂布平板法

平板划线的操作方 法
交叉划线法 ? 连续划线法
?

1 5

2 3 4

平板划线的操作

一旦划破,会造成划线不均匀,难以达 到分离单菌落的目的; 二是存留在划破处的单个细胞无法形成 规矩的菌落,菌落会沿着划破处生长, 会形成一个条状的菌落。

1.为什么在操作的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 要灼烧接种环吗?为什么?

答:操作的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;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,使下一次划线时,接种 环上的菌种直接来源于上次划线的末端,从而 通过划线次数的增加,使每次划线时菌种的数 目逐渐减少,以便得到菌落。划线结束后灼烧 接种环,能及时杀死接种环上残留的菌种,避 免细菌污染环境和感染操作者。

2.在灼烧接种环之后,为什么要等 其冷却后再进行划线? 答:以免接种环温度太高,杀死菌种。 3.在作第二次以及其后的划线操作 时,为什么总是从上一次划线的末端 开始划线? 答: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。

稀释涂布平板法
把菌液进行一系列梯度稀释,然后将不同稀释度 的菌液分别涂布到固体培养基上进行培养。在 稀释度大的菌液里,就会出现单个菌体形成的 菌落

涂布平板的所有操作都应在火焰 附近进行。结合平板划线与系列稀 释的无菌操作要求,想一想,第2步 应如何进行无菌操作? 应从操作的各个细节保证“无 菌”。例如,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。

微生物的恒温培养

微生物的恒温培养

微生物的恒温培养

菌种的保存
1、临时保藏: 接种到固体斜面培 养基,菌落长成后 臵于4℃冰箱保存。 2、长期保存: 甘油冷冻管藏法 当培养基冷却至50 ℃左 右时,将试管带棉塞的一 端搁在一根木棒上。搁置 的长度要合适,使培养基 形成的斜面的长度不超过 试管总长的一半。

四、课题成果评价
(一)培养基的制作是否合格 如果未接种的培养基在恒温箱中保 温1~2 d后无菌落生长,说明培养基 的制备是成功的,否则需要重新制备。 (二)接种操作是否符合无菌要求 如果培养基上生长的菌落的颜色、 形状、大小基本一致,并符合大肠杆 菌菌落的特点,则说明接种操作是符

合要求的;如果培养基上出现了其他菌 落,则说明接种过程中,无菌操作还未达 到要求,需要分析原因,再次练习。 (三)是否进行了及时细致的观察与记 录 培养12h与24h后的大肠杆菌菌落的 大小会有明显不同,及时观察记录的同学 会发现这一点,并能观察到其他一些细微 的变化。这一步的要求主要是培养学生良 好的科学态度与习惯。

较大差别,要针对微生物的具体情况分析。 例1.关微生物营养物质的叙述中,正确的 对于A、B选项,它的表达是不完整的。有的 A.是碳源的物质不可能同时是氮源 答案:D 碳源只能是碳源,如二氧化碳;有的碳源可 B.凡碳源都提供能量 同时是氮源,如NH4HCO3;有的碳源同时 C.除水以外的无机物只提供无机盐 是能源,如葡萄糖;有的碳源同时是氮源, D.无机氮源也能提供能量 也是能源,如蛋白胨。对于C选项,除水以 外的无机物种类繁多,功能也多样。如二氧 化碳,可作为自养型微生物的碳源; NaHCO3,可作为自养型微生物的碳源和无 机盐;而NaCl则只能提供无机盐。对于D选 项,无机氮源提供能量的情况还是存在的, 如NH3可为硝化细菌提供能量和氮源。

解析:不同的微生物,所需营养物质有 【典例解析】

例2.下面对发酵工程中灭菌的理解 不正确的是 答案:B 解析:灭菌是微生物发酵过程的一个重要 A.防止杂菌污染 B.消灭杂菌 环节。A说的是灭菌的目的,因为发酵所用的 菌种大多是单一的纯种,整个发酵过程不能混 C.培养基和发酵设备都必须灭菌 入其他微生物(杂菌),所以是正确的;B是 D.灭菌必须在接种前

错误的,因为灭菌的目的是防止杂菌污染,但 实际操作中不可能只消灭杂菌,而是消灭全部 微生物。C是正确的,因为与发酵有关的所有 设备和物质都要灭菌;发酵所用的微生物是灭 菌后专门接种的,灭菌必须在接种前,如果接 种后再灭菌就会把所接菌种也杀死。

成分 含量 例3.右表是某微生 编号 物培养基成分,请据此 ① 粉状硫 10g 回答: (NH4)2S ② 0.4g (1)右表培养基可 O4 培养的微生物类型 自养型微生物 ③ K2HPO4 4.0g 是 。 9.25 (2)若不慎将过量 ④ MgSO4 g NaCl加入培养基中。 FeSO4 0.5g 如不想浪费此培养基, ⑤ 可再加入 。 ⑥ CaCl2 0.5g 含碳有机物 100 ⑦ H 2O ml

(3)若除去成分②,加入(CH2O), 该培养基可用于培养 固氮微生物 。 (4)表中营养成分共有 3 类。 (5)不论何种培养基,在各种成分都 溶化后分装前,要进行的是 调整pH 。 (6)右表中各成分重量确定的原则 依微生物的生长需要确定 是 。 (7)若右表培养基用于菌种鉴定,应 该增加的成分 琼脂(或凝固剂) 。


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