1、第第 2 2 节节 微生物的培养技术及应用微生物的培养技术及应用 第第 1 1 课时课时 微生物的基本培养技术微生物的基本培养技术 培养基的配制 自主梳理 提醒： (1)微生物是难以用肉眼观察的微小生物的统称，包括细菌、真菌、病毒及一些原生生物等。本章中提及的微生物主要指用于发酵的真菌和细菌。 (2)固体培养基中的琼脂仅作为凝固剂，不能为微生物生长提供能量和碳源。 (1)培养基按照物理性质的不同可分为固体培养基和液体培养基两种基本类型，两者的区别在于前者因加入凝固剂呈固体状态而后者为液体状态。() (2)培养基的主要成分为水、碳源、氮源、无机盐等，此外还需要满足微生物生长对 pH、特殊营养物质
2、以及氧气的要求。() (3)培养细菌时，需要将培养基的 pH 调至酸性，培养霉菌时则需调至中性或弱碱性。() 提示：培养细菌时，需要将培养基的 pH 调至中性或弱碱性，培养霉菌时则需调至酸性。 (4)培养厌氧型微生物时， 除需要提供无机碳源之外， 还需要提供无氧的条件。 () 提示：培养厌氧微生物时，需要提供无氧的条件，其碳源的类型要看其同化作用类型，若为自养型则需要提供无机碳源，若为异养型则需要提供有机碳源。 (5)琼脂固体培养基是在液体培养基中加入琼脂制成的，是实验室中最常用的培养基之一，微生物在其表面或内部生长后可形成光镜可见的菌落。() 提示：琼脂固体培养基上长出的菌落肉眼可见，无需借
3、助于光镜即可观察。 典型例题 (2020 郸城一高高二月考)不同的微生物对营养物质的需求各不相同。下列有关一种以 CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述中，不正确的是( ) A.氮源物质为该微生物提供必要的氮素 B.碳源物质也是该微生物的能源物质 C.无机盐是该微生物不可缺少的营养物质 D.水是该微生物的营养要素之一 解析 CO2为无机物，只能做碳源而不能作为能源物质。 答案 B 变式训练 (2020 长沙一中高二期中)下列有关培养基的叙述，错误的是( ) A.培养基是为微生物的生长繁殖提供营养的基质 B.培养基只有两类：液体培养基和固体培养基 C.培养大肠杆菌的培养基中必须添加有机碳源 D.
4、微生物在固体培养基表面生长可形成肉眼可见的菌落 解析 培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出的供其生长繁殖的营养基质，A 正确；培养基的分类标准不同，其种类也不同，如培养基按所含成分来源可分为合成培养基和天然培养基， B 错误； 大肠杆菌属于异养型微生物，培养异养型微生物的培养基中必须添加有机碳源，C 正确；微生物在固体培养基表面生长可形成肉眼可见的菌落，D 正确。 答案 B 素养提升 科学思维培养基的成分与其用途之间的关系 下表是牛肉膏蛋白胨培养基的配方，分析回答： 牛肉膏和蛋白胨来源于动物，含有糖、维生素和有机氮等营养物质 材料 牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 用量 5 g
5、 10 g 5 g 20 g 1 000 mL (1) 根 据 培 养 基 的 物 理 性 质 ， 该 培 养 基 属 于 _ 培 养 基 ， 理 由 是_。 提示 固体 该培养基的配方中含有凝固剂琼脂 (2)该培养基中主要提供碳源和氮源的物质分别是什么？属于有机物还是无机物？ _。 提示 牛肉膏主要提供碳源，蛋白胨主要提供氮源。二者均属于有机物。 (3)该培养基培养的微生物同化作用类型是_，理由是_ _。 提示 异养型微生物 该微生物的碳源和氮源是有机物 (4)试从碳源和氮源的角度分析不同类型微生物所需的培养基成分的特点： 自养型生物 异养型生物 碳源 CO2、Na2CO3等无机物 _ 氮源
6、 _ _ 提示 糖类等有机物 NH3、硝酸盐等无机物 尿素、蛋白质等有机物 (1)培养自养型微生物，通常需要提供无机碳源，如 CO2、NaHCO3等；而培养异养型微生物，则需要提供有机碳源，如糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等。 (2)如果培养基里没有有机碳源， 则通常培养的是自养型微生物； 若含有有机碳源，则通常的为异养型微生物。 (3)培养基的配方中没有琼脂，则通常为液体培养基；培养基的配方中含有琼脂，则通常为固体或半固体培养基。 典型例题 (2020 启东中学高二期中)下列有关以 CO2为唯一碳源的自养微生物所需营养物质的描述中，错误的是( ) A.铵盐和硝酸盐等无机氮为该微生物提供必要的氮
7、素 B.碳源物质不是该微生物的能源物质 C.水、无机盐也是该微生物不可缺少的营养物质 D.琼脂是该微生物的营养要素之一 解析 铵盐和硝酸盐等无机氮为该微生物提供必要的氮素，A 正确；以 CO2为唯一碳源的自养微生物，二氧化碳不是该微生物的能源物质，B 正确；水、无机盐也是该微生物不可缺少的营养物质，C 正确；琼脂是凝固剂，不是该微生物的营养要素之一，D 错误。 答案 D 变式训练 (2020 平顶山一中高二月考)如表所示为某培养基的配方，下列叙述错误的是( ) 成分 NaNO3 K2HPO4 MgSO4 7H2O (CH2O) 蒸馏水 青霉素 含量 3 g 1 g 0.5 g 30 g 定容至
8、 1 000 mL 0.1 万单位 A.根据物理性质划分，该培养基属于液体培养基 B.微生物无法在该培养基表面形成肉眼可见的菌落 C.根据培养基的配方可知，该培养基培养的微生物的同化作用类型是异养型 D.固体培养基中加入少量水即可形成液体培养基 解析 液体培养基中加入凝固剂(如琼脂)可形成固体培养基，题表所示的培养基配方中没有加凝固剂，因此属于液体培养基，A 正确、D 错误；微生物在固体培养基表面或内部生长，形成肉眼可见的菌落，B 正确；该培养基中的(CH2O)可作为有机碳源，因此其培养的微生物的同化作用类型是异养型，C 正确。 答案 D (1)微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常用的
9、无机氮源是铵盐和硝酸盐。 (2)对异养微生物来说，含 C、H、O、N 的化合物既是碳源，又是氮源和能源。 (3)某些微生物之所以需要补充生长因子，往往是由于缺乏合成作为生长因子的物质所需要的酶或合成能力有限。 联想质疑 病毒为非细胞结构生物，只能在活细胞中营寄生生活。目前不能利用人工培养基来培养病毒，只有接种在活细胞或组织中，病毒才能增殖。 微生物的种类 1.培养基通常都应包括哪些成分？ 提示：主要为水、碳源、氮源、无机盐等；还需要满足微生物生长对 pH、特殊营养物质以及氧气的需求。 2.牛肉膏蛋白胨都能为微生物的生长提供哪些营养成分？ 提示：碳源、氮源和维生素等。 分类的角度不同，培养基的类
10、型也不同。 牛肉膏提供的主要营养是碳源、氮源、磷酸盐和维生素，蛋白胨提供的主要营养是碳源、氮源和维生素。 琼脂在 44 以下就会凝固，所以培养基冷却的温度不能太低，50 左右即可。 培养基的配制原则 (1)目的要明确：不同微生物需求不同，根据微生物的种类、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：不同微生物适宜生长的 pH 范围不同，可在培养基中添加缓冲剂维持 pH 稳定。 无菌技术 自主梳理 1. 2. 提醒：(1)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。 (2)与煮沸消毒法相比，巴氏消毒法的优点是在达到消毒
11、目的的同时，营养物质损失较少。 (1)获得纯净的微生物培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。无菌技术应围绕着如何避免杂菌的污染展开，主要包括消毒和灭菌。() (2)灭菌相比消毒对微生物的杀灭更彻底。() (3)无菌操作的对象只要是没有生物活性的材料(如培养基、接种环等)都可采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。() 提示：培养基通常采用高压蒸汽灭菌，而接种环则采用灼烧灭菌。 (4)培养基最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌。() (5)做好消毒和灭菌工作后，要注意避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品接触。() (6)为了避免周围环境中微生物的污染，许多操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰的充分燃烧层进行。() 提
12、示：为了避免周围环境中微生物的污染，许多操作都应在超净工作台并在酒精灯火焰附近进行。 典型例题 (2020 漯河高中高二月考)培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采用的灭菌或消毒方法依次是( ) 化学消毒 灼烧灭菌 干热灭菌 紫外线消毒 高压蒸汽灭菌 巴氏消毒法 A. B. C. D. 解析 培养基用高压蒸汽灭菌；培养皿能耐高温，需用干热灭菌；接种环可用灼烧灭菌达到迅速彻底的灭菌效果；实验操作者的双手可用化学药剂进行消毒，如用酒精擦拭双手；对空气可用紫外线消毒；为了不破坏牛奶的营养成分，可采用巴氏消毒法对其进行消毒。 答案 A (1)接种室、接种箱和超净工作台在使用前，可以用
13、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。 (2)一般情况下，在实验操作过程中，对能灭菌的对象进行灭菌处理，如培养皿及用到的各种器具；对无法灭菌的对象则进行消毒处理，如实验操作者的衣着和双手等。 变式训练 (2020 兰州一中高二期中)关于灭菌和消毒的不正确理解是( ) A.灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 B.消毒和灭菌实质是相同的 C.接种环用灼烧法灭菌 D.常用的灭菌方法有灼烧法、干热灭菌法、高压蒸汽灭菌法 解析 灭菌与消毒是两个概念。灭菌时要根据不同的材料选用不同的灭菌方法，如接种环用火焰
14、灼烧法，培养基用高压蒸汽灭菌法，还有干热灭菌法等。消毒是指使用较为温和的物理、 化学和生物等方法仅杀死物体表面或内部一部分微生物。 答案 B 灭菌与消毒的比较 联想质疑 常用煮沸消毒法对玻璃和陶瓷器皿进行消毒 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，菌体表面蛋白质变性过快，从而凝固形成一层保护膜，乙醇分子不能渗入其中；浓度过低，杀菌能力减弱。 消毒的手段较为温和，而灭菌的方法较为剧烈，不同的对象需用不同的消毒或灭菌方法。 1.消毒和灭菌的原理是什么？消毒和灭菌都能杀死所有的微生物吗？是否适用于所有的生物和物品？ 提示：消毒和灭菌的原理都是使微生物的蛋白质变性，借此杀
15、死微生物。灭菌可杀死处理材料中的全部微生物(包括芽孢和孢子)，而消毒仅能杀死物体表面或内部的部分微生物(一般不包括芽孢和孢子)。 不是， 无菌技术既要考虑效果，又要考虑操作对象的承受能力， 例如， 活体生物材料、 操作者的双手等只能消毒，而不能灭菌。 2.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：还能有效避免污染环境以及操作者自身被微生物感染。 , 微生物的纯培养 自主梳理 1.几个相关概念 (1)培养物：在微生物学中，将接种于培养基内，在合适条件下形成的含特定种类微生物的群体称为培养物。 (2)纯培养物与纯培养：由单一个体繁殖所获得的微生物群体称为纯培养
16、物，获得纯培养物的过程就是纯培养。 (3)微生物纯培养的步骤：包括配制培养基、灭菌、接种、分离和培养等。 2.酵母菌的纯培养 3.倒平板的具体操作 4.平板划线法的具体操作 (1)培养基分装到培养皿后再进行高压蒸汽灭菌。() 提示： 将配制好的培养基转移到锥形瓶中， 加棉塞， 包上牛皮纸， 并用皮筋勒紧，再放入高压蒸汽灭菌锅中进行灭菌，灭菌后再进行倒平板。 (2)倒平板操作中，等待平板冷却凝固后，要将平板倒置。() (3)平板划线操作中，划完一个区域后要将接种环灼烧，再划下一个区域。() (4)若皿盖和皿底之间溅上培养基，这个培养基不可再用。() (5)平板划线法接种时，每一次划线前都要蘸取菌
17、种。() 提示：平板划线法接种时，仅在第一次划线前蘸取菌种，不能每一次划线前都蘸取菌种。 (6)需要将一个不接种的培养基放在相同的条件下培养，以检验培养基的灭菌是否合格。() 典型例题 (2020 昌乐一中高二期中)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的过程中，下列关于倒平板的具体描述正确的是( ) 待培养基冷却至 40 左右时， 在酒精灯火焰附近倒平板 将灭过菌的培养皿放在桌面上，左手拔出棉塞 右手拿锥形瓶，使瓶口迅速通过火焰 用左手的拇指和食指完全打开皿盖 右手将锥形瓶中培养基倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖 等待平板冷却 510 s，将平板倒过来放置，使皿盖在下，皿底在上 A. B. C. D
18、. 解析 琼脂是一种多糖， 在 98 以上熔化， 在 44 以下凝固， 倒平板时高于 50 则会烫手，低于 50 时若不能及时操作，琼脂会凝固；无菌操作应贯穿于操作的全过程，皿盖全打开则空气中的微生物会进入培养基；等待平板冷却凝固(需 510 min)后，将平板倒过来放置，使皿盖在下，皿底在上。 答案 C 变式训练 (2020 石家庄高二期末联考)检验培养基是否有杂菌污染的最有效方法是( ) A.将未接种的培养基放在实验桌上培养 B.将未接种的培养基放在窗台上培养 C.将未接种的培养基放在恒温箱中培养 D.将已接种的培养基放在恒温箱中培养 解析 检验培养基有没有被杂菌污染，可将未接种的培养基放
19、在恒温箱中培养。如果在培养过程中未接种的培养基上没有菌落生长，则说明培养基没有被杂菌污染；若未接种的培养基上有菌落生长，则说明培养基已被杂菌污染。 答案 C 素养提升 科学探究平板划线法 (1)平板划线法的原理是什么？ 提示：平板划线法的原理是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。在数次划线后培养，可以分离到单个菌落。 (2)灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 提示：避免接种环温度太高，杀死菌种。 (3)在做第二次划线以及其后的操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？ 提示：划线末端含有的细菌数目较少，每次从上一次划线的末端开始
20、划线能够使细菌的数目随划线次数的增加而逐渐减少，最终分散成单个的细菌。 (4)为何最后一次划线不能与第一次划线相连？ 提示：最后一次划线已经将细菌稀释成单个的细胞，如果与第一次划线相连则增加了细菌的数目，得不到纯化的效果。 (5)平板划线法接种菌种时，哪些操作可防止杂菌污染？ 提示：接种前将接种环放在酒精灯火焰上灼烧。划完一个区域后，将接种环灼烧，冷却后再划下一区域。接种环蘸取菌液时，要将试管口、棉塞等通过火焰。划线时将培养皿的皿盖打开一条缝隙，将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划线后及时盖上皿盖。 典型例题 (2019 江苏苏州月考)微生物接种的方法很多，平板划线法是常用的一种。如图是平板划
21、线示意图，划线的顺序为。下列相关叙述错误的是( ) A.划线操作时，将沾有菌种的接种环插入培养基 B.平板划线后培养微生物时要倒置培养 C.不能将第区域的划线与第区域的划线相连 D.在第区域中划线前都要对接种环进行灭菌 解析 划线时不能将接种环插入培养基，而是在培养基表面划线，A 错误；用平板培养基培养微生物时，为防止水蒸气凝集滴入培养基造成干扰或污染，应将平板倒置培养，B 正确；划线时要避免最后一区域的划线与第一区域的划线相连，如果连在一起则有可能影响单个菌落的分离效果，C 正确；在第区域中划线前都要对接种环进行灼烧灭菌，保证每次划线的菌种都来自上一区域的末端，D 正确。 答案 A 变式训练
22、 (2020 临潼质检)有关纯化大肠杆菌实验操作的叙述，错误的是( ) A.在第二区域内划线时，接种环上的菌种直接来源于菌液 B.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 C.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 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 解析 在第二区域内划线时，接种环上的菌种直接来源于第一区域的划线末端，A 错误；为避免杂菌的污染，第一步操作时需要灼烧接种环，B 正确；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 正确；为避免细菌污染环境和感染操作者，划线结束后，
23、灼烧接种环能及时杀死接种环上的菌种，D 正确。 答案 A 联想质疑 各种平板 酵母菌纯培养后的平板 1.培养基灭菌后，需要冷却至 50 左右时，才能倒平板的原因是什么？你用什么办法来估计培养基的温度？ 提示： 琼脂是一种多糖， 在 98 以上熔化， 在 44 以下凝固， 倒平板时高于 50 则会烫手，低于 50 时若不及时操作，琼脂会凝固。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.如果制备的培养基需要特殊的 pH，则调节 pH 的操作应在何时进行？ 提示：溶化后灭菌前调节 pH。 将未接种的培养基在恒温箱中保温 12 天， 若无菌落生长， 说
24、明培养基的配制成功；否则制备失败，需重新配制。 平板划线法中，三种灼烧接种环操作的目的 思维导图 晨读必背 1.培养基是指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.消毒是指使用较为温和的物理、化学或生物等方法仅杀死物体表面或内部一部分微生物。 3.灭菌是指使用强烈的理化方法杀死物体内外所有的微生物， 包括芽孢和孢子。 4.分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体，这就是菌落。 5.采用平板划线法和稀释涂布平板法能将单个微生物分散在固体培养基上，之后经培养得到的单菌落一般是由单个微生物繁殖形成的纯培养物。 随堂检测
25、1.微生物在哪种培养基上生长会形成肉眼可见的菌落( ) A.液体培养基 B.固体培养基 C.选择培养基 D.鉴别培养基 解析 微生物在固体培养基表面生长会形成肉眼可见的菌落。 答案 B 2.关于微生物的营养，下列说法正确的是( ) A.同一种物质不可能既作碳源又作氮源 B.凡是碳源都能提供能量 C.除水以外的无机物仅提供无机盐 D.无机氮源也可能提供能量 解析 对一些微生物来说，含 C、H、O、N 的有机化合物既是碳源，又是氮源，A 错误；CO2是光能自养型细菌的碳源，但不能提供能量，B 错误；除水以外的无机物种类繁多、功能多样，如 CO2可作自养型生物的碳源，C 错误；硝化细菌所利用的氮源是
26、无机氮源氨，同时氨的氧化过程也为硝化细菌提供用以化能合成作用的能源，D 正确。 答案 D 3.煮沸消毒法与巴氏消毒法的主要区别是( ) A.温度不同 B.时间不同 C.前者适用于固体消毒，后者适用于液体消毒 D.没有区别 解析 煮沸消毒法是指在 100 条件下煮沸 56 min， 而巴氏消毒法则是在 6265 条件下消毒 30 min 或在 8090 条件下处理 30 s1 min，二者的关键区别是温度不同。 答案 A 4.微生物培养过程中，要十分重视无菌操作，现代生物学实验中的许多方面也要进行无菌操作，防止杂菌污染，请分析下列操作中错误的是( ) 煮沸消毒可以杀死微生物细胞和一部分芽孢 接种
27、操作要在酒精灯火焰附近进行 家庭制作葡萄酒时要将容器和葡萄进行灭菌 培养基要进行高压蒸汽灭菌 加入培养基中的指示剂或染色剂不需要灭菌 A. B. C. D. 解析 煮沸可以杀死微生物细胞和一部分芽孢，属于消毒，正确；为防止空气中杂菌污染，接种时要在酒精灯火焰附近进行，正确；家庭制作葡萄酒时所利用的微生物是葡萄表面的野生型酵母菌，故不能对葡萄进行灭菌，错误；培养基灭菌常用高压蒸汽灭菌法，正确；加入培养基中的指示剂或染色剂均需灭菌处理，错误。 答案 D 5.如图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为 1、2、3、4、5，下列操作方法叙述正确的是( ) A.在 1、2、3、4、5 区域中划线前都要对接种环灼烧灭菌，灼烧灭菌后立即进行划线 B.1 和 5 划线可以如图所示，也可以相连在一起 C.在划线操作结束时，要对接种环灼烧灭菌 D.在 5 区域中才可以得到菌落 解析 烧灼接种环，杀灭环上残留菌液，待冷却后再进行划线，A 错误；划线时注意不要将最后一区 5 的划线与第一区 1 相连，B 错误；在划线操作结束时，要对接种环灼烧灭菌，C 正确；在 5 个区域中，只要有单个活细菌，通过培养即可获得所需菌落，D 错误。 答案 C