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《微生物的培养与应用复习课》教学设计

安徽省全椒中学 喻梅

一、教学目标

（一）知识与技能

了解有关培养基的基础知识；掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术。

（二）过程与方法

分析实验思路的确定和形成的原因，分析实验流程，对比前面的实验设计，归纳共性，分析差异，增加印象。

（三）情感、态度与价值观

形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神。

二、教学重点

微生物的营养，实验室培养技术，微生物的选择与数量测定

三、教学难点

无菌技术的操作

四、教学过程

（一）引入新课

在传统发酵技术的应用中，都利用了微生物的发酵作用，其中的微生物来自于制作过程中的自然感染。而在工业化生产中，为了提高发酵的质量，需要获得优良菌种，并保持发酵菌种的纯度。这就要涉及到微生物的培养、分离、鉴别等基本技术。现在我们开始微生物的培养和应用专题的复习。

设计意图：通过总结回忆微生物的实验室培养有关知识，让学生能够联系前后知识，巩固深化学生对有关知识的理解，导入新课。

（二）进行新课

一、微生物的分离和培养

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）成分：一般都含有水，碳源、______和_______，还需满足不同微生物生长对_______、特殊营养物质以及氧气的需求。

〖思考〗从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？

C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。

【补充】碳源：如CO2、糖类、脂肪酸等有机物，构成微生物的结构物质和分泌物，并提供能量。

氮源：如N2、氨盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨等，主要用来合成蛋白质、核酸及含氮代谢物等。含有C、H、O、N的化合物既可以作为碳源，又可以作为氮源，如氨基酸等。

【补充】生长因子：某些微生物正常生长代谢过程中必须从培养基中吸收的微量有机小分子，如某些氨基酸、碱基、维生素等。

（3）培养基的种类

1

物理性质

培养基种类

液体培养基

半固体

培养基

固体培养基

特点

不加凝固剂

加凝固剂，如琼脂

含化学成分不明确的天然物质

培养基成分明确

在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长

根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品

化学成分

天然培养基

合成培养基

选择培养基

鉴别培养基

用途

（4）配置培养基的方法：计算

→

称重

→

融化_______

→

_______。

2.无菌技术

含义：指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。

阅读“无菌技术”，讨论回答下列问题：获得纯净培养物的关键是

防止外来杂菌的入侵

。

条件

结果

常用方法

煮沸消毒法

消毒

较为温和的物理或化学方法

仅杀死物体表面或内部的部分对人体有害的微生物

巴氏消毒法

化学药剂消毒法

灼烧灭菌法

灭菌

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

干热灭菌法

高压蒸汽灭菌法

应用范围

日常用品

不耐高温的液体

用酒精擦拭双手，用氯气消毒水源

接种工具

玻璃器皿、金属工具

培养基及容器

a.无菌技术包括：

（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行

清洁和消毒

；

（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行

灭菌

；

（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在

酒精灯火焰附近

旁进行；

（4）避免已灭菌处理的材料用具与

周围物品

相接触。

b.比较消毒和灭菌（填表）

比较项

理化因素的作用强度

消灭微生物的数量

芽孢和孢子能否被消灭

消毒

较为温和

部分生活状态的微生物

不能

灭菌

强烈

全部微生物

能

〖思考〗无菌技术除了防止培养物被污染外，还具有的目的是

防止感染实验操作者

。

2

消毒方法：

（1）日常生活经常用到的是

煮沸

消毒法；

（2）对一些不耐高温的液体，则使用

巴氏

消毒法（作简要介绍）；

（3）对接种室、接种箱或超净工作台首先喷洒

石炭酸或煤酚皂

等溶液以增强消毒效果，然后使用

紫外线

进行物理消毒。

（4）实验操作者的双手使用

酒精

进行消毒；

（5）饮水水源用

氯气

进行消毒。

灭菌方法：

（1）接种环、接种针、试管口等使用

灼烧

灭菌法；

（2）玻璃器皿、金属用具等使用

干热

灭菌法，所用器械是

干热灭菌箱

；

（3）培养基、无菌水等使用

高压蒸汽

灭菌法，所用器械是

高压蒸汽灭菌锅

。

（4）表面灭菌和空气灭菌等使用

紫外线

灭菌法，所用器械是

紫外灯

。

〖思考〗对接种环灭菌时要用酒精灯的

充分燃烧

层火焰灼烧可能伸入试管或培养皿的部位。

〖思考〗利用干热灭菌箱对玻璃器皿灭菌时物品不能摆得太挤，目的是避免妨碍热空气流通。

【补充】培养基的配制原则：

①目的要明确：根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和配制量。

②营养要协调：培养基中各种营养物质的浓度和比例要适宜。例如：碳氮比4∶1时，谷氨酸棒状杆菌大量繁殖而产生谷氨酸少；碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制而谷氨酸合成量大增。

③pH要适宜：细菌培养基pH中性或偏碱性，霉菌培养基呈酸性。

3.微生物的纯化培养技术

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表面。其操作步骤是：

①将接种环在酒精灯火焰上灼烧直至烧红。

②在酒精灯火焰旁冷却接种环，并打开大肠杆菌的菌种试管的棉塞。

③将菌种试管口通过火焰达到消灭试管口杂菌的目的。

④将冷却的接种环伸入到菌液中取出一环菌种。

⑤将菌种试管口再次通过火焰后塞上棉塞。

⑥将皿盖打开一条缝隙，把接种环伸入平板内划3～5条平行线，盖上皿盖，不要划破培养基。

⑦灼烧接种环，冷却后从第一区划线末端开始向第二区域内划线。重复上述过程，完成三、四、五区域内划线。注意不要将第五区的划线与第一区划线相连。

⑧将平板倒置放在培养箱中培养。

〖思考〗取菌种前灼烧接种环的目的是消灭接种环上的微生物；除第一次划线外，其余划线前都要灼烧接种环的目的是消灭接种环上残留菌种；取菌种和划线前都要求接种环冷却后进行，其目的是防止高温杀死菌种；最后灼烧接种环的目的是防止细菌污染环境和操作者。

〖思考〗在第1次划线后都从上次划线末端开始的目的是获得由单个细菌形成的标准菌落。

稀释涂布平板法：将菌液进行一系列梯度稀释，并将不同稀释度菌液分别涂布到琼脂固体培养基上进行培养。当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的标准菌落。

系列稀释操作：

①取盛有9mL水的无菌试管6支，编号101、102、103、104、105、106。

[来源学科网]

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②用灼烧冷却的移液管吸取1mL菌液注入编号为101试管中，并吹打3次，使之混匀。

③从101倍液中吸取1mL菌液注入到编号为102试管内吹打均匀，获得102倍液。依此类推。

〖思考〗操作中试管口和移液管应在离火焰1～2cm处。整个操作过程中使用了1支移液管。

4.统计微生物数目的方法

(1)显微镜直接计数法

①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。

②缺点：不能区分死菌与活菌

4.统计微生物数目的方法

(2)间接计数法(活菌计数法) ①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。

②计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中，C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。

③操作：设置重复组，增强实验的说服力与准确性。同时为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。

设计意图：让学生自己总结有关知识，培养学生的计算能力，以便于能解决实际问题，提高学生的学习能力。

二、两种菌株筛选、鉴别的比较

设计意图：通过比较两种菌株筛选、鉴别，巩固深化学生对有关知识的理解，以便于能解决实际问题，提高学生的学习能力。

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（三）、小结

培养基

微

生无菌技术

物培养基的配制

的

实

验

室培纯化大肠杆菌

养

配制培养基的原则

配制培养基的方法

平板划线法

稀释涂布法

系列稀释

平板涂布

计算→称量→溶化→调pH→分装→加棉塞→灭菌→倒平板

设计意图：通过总结微生物的实验室培养有关知识，让学生能够联系前后知识，巩固深化学生对有关知识的理解，以便于能解决实际问题，提高学生的学习能力。

（四）实例探究

1.在实验室培养微生物，一方面需要为培养的微生物提供合适的营养和环境条件，另一方面需要确保无处不在的其他微生物无法混入。请回答下列相关问题：

(1)培养基能为培养的微生物提供营养。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有__________、________、________、________；另外，培养基还需要满足微生物生长对________、____________、________的要求。

(2)获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。对实验操作的空间、操作者的衣着和手，需进行清洁和________(填“消毒”或“灭菌”)；对用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等需进行________(填“消毒”或“灭菌”)。

(3)微生物接种的方法很多，其核心都是要防止杂菌的污染，保证培养物的纯度。微生物接种最常用的方法是______________和__________________。

(4)对分离的微生物作进一步的鉴定，常需要借助生物化学的方法。如在以________为唯一氮源的培养基中加入____________，可用来鉴定分解尿素的细菌

2.(2014新课标全国理综Ⅱ)为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌的分离等工作。回答下列问题：

(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空平板先行培养了一段时间，这样做的目的是____________________________；然后，将1 mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为________。

(2)该小组采用平板划线法分离水样中的细菌。操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后划线时，总是从上一次划线的末端开始划线。这样做的目的是_______________ _____________________________________。

(3)示意图A和B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。

(4)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是振荡

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培养能提高培养液中____________的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高____________的利用率。

3．(2015云南统一检测)大肠杆菌是人和许多动物肠道中的主要细菌，若水中大肠杆菌超标，说明水源可能被粪便污染。伊红美蓝培养基可用于检测水中大肠杆菌的数量。回答下列问题：

(1)伊红美蓝培养基含有大肠杆菌生长繁殖必需的_______________________四类营养物质，大肠杆菌的代谢产物会和伊红、美蓝发生反应，使菌落呈现黑色。伊红美蓝培养基属于______(填“选择”或“鉴别”)培养基。

(2)某水样的大肠杆菌严重超标，需采用稀释涂布平板法统计样品中活菌数。当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的________。一般选择菌落数在________的平板进行计数，这样统计的菌落数________(填“大于”“等于”或“小于”)活菌的实际数目。

(3)用大剂量紫外线照射大肠杆菌，获得了变异菌株，这种变异来源于________。利用平板划线法对该变异菌株进行纯化，在第二次以及其后的划线操作时，菌体来自_________________。

五、教学反思

本节课可以通过实际生活中有关微生物实例进行导入，使学生认识到在微生物的培养过程中，保持培养物纯净的重要性，引出微生物培养的要求。在课堂上可以跳出教材，充分发挥学生的主动性，让学生收集列举更多的生产生活中的实例。还要让学生自己总结有关知识，提高对有关知识的理解，从而更好地解决实际问题。

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