高中生物专题2微生物培养与应用课题1微生物实验室培养.docx

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高中生物专题2微生物培养与应用课题1微生物实验室培养

专题2课题1微生物的实验室培养

一、课题目标

1.知识目标

a.了解有关培养基的基础知识。

b.了解消毒和灭菌方法。

2.能力目标

a.进行无菌技术操作。

b.进行微生物培养。

3.情感目标

形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神。

二、课题重点

无菌技术操作。

三、课题难点

无菌技术操作。

四教学流程

教学流程

教师活动

学生活动

设计意图

问题1：

培养基包括哪些基本成分？

水、碳源、氮源、无机盐

问题2：

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。

【小结】共同归纳培养基的基本成分和主要来源。

（2）特殊成分和条件

提醒学生培养基还需要满足不同微生物生长对PH、氧气、特殊营养物质的要求：

如乳酸杆菌时需要添加维生素，霉菌需要将培养基pH调节为酸性，细菌时需要将pH调节为中性或微碱性。

（二）无菌技术

讲解：

无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。

强调无菌操作是培养微生物成功的关键。

1.主要方面

讲解无菌技术主要方面：

（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。

2.消毒与灭菌的比较

列表让学生进行比较。

环节二：

讲授新课

一、基础知识

（一）培养基

1.概念：

讲解培养基概念：

由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养基质。

2.种类

展示培养基相关图片，讲解根据物理性质划分的培养基种类、用途。

3.成分

（1）基本成分

展示 1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成表格，让学生分析回答问题。

培养基成分

提供的主要营养物质

牛肉膏5g

碳源、磷酸盐和维生素

蛋白胨10g

氮源和维生素

NaCl5g

无机盐

H2O定容至1000ml

氢元素、氮元素

问题1：

培养基包括哪些基本成分？

水、碳源、氮源、无机盐

问题2：

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。

【小结】共同归纳培养基的基本成分和主要来源。

营养物质

含义

主要来源

碳源

能提供碳元素的物质

无机物：

CO2、NaHCO3；有机物：

糖类、脂肪酸、石油、花生粉饼等

氮源

能提供氮元素的物质

无机物：

N2、NH3、氨盐、硝酸盐；

有机物：

尿素、牛肉膏、蛋白胨等

水

细胞生命活动必不可少的物质

培养基、大气、代谢产物

无机盐

提供除碳、氮元素以外的各种重要元素，包括某些大量元素

培养基、大气

（2）特殊成分和条件

提醒学生培养基还需要满足不同微生物生长对PH、氧气、特殊营养物质的要求：

如乳酸杆菌时需要添加维生素，霉菌需要将培养基pH调节为酸性，细菌时需要将pH调节为中性或微碱性。

（二）无菌技术

讲解：

无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。

 强调无菌操作是培养微生物成功的关键。

1.主要方面

讲解无菌技术主要方面：

（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。

2.消毒与灭菌的比较

列表让学生进行比较。

项目

理化因素强度

消灭微生物数量

是否消灭芽孢和孢子

消毒

温和

部分

否

灭菌

强烈

全部

是

3.常用的消毒与灭菌的方法

让学生阅读教材“实验室常用的消毒和灭菌方法”材料，共同归纳常用的消毒与灭菌的方法，回答问题。

（1）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。

（2）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。

问题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？

还能有效避免操作者自身被微生物感染。

问题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

（1）、

（2）需要灭菌；（3）需要消毒。

【典型例题】

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.接种环、手、培养基B.高压锅、手、接种环

C.培养基、手、接种环D.接种环、手、高压锅

【答案】C

【方法点拨】灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力，对于培养基、操作器皿和接种环等都需要灭菌。

消毒仅指杀死物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害，如操作者的手和衣着需要消毒处理。

高压蒸汽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，如接种环。

二、实验操作

（一）制备牛肉膏蛋白胨培养基

让学生阅读教材，讲解制备步骤：

1.计算：

根据配方比例，计算100mL培养基各成分用量。

2.称量：

准确称取各成分。

称取牛肉膏和蛋白胨时动作要迅速，目的是防止牛肉膏吸收空气中水分。

3.溶化：

①加水加热熔化牛肉膏；②加入蛋白胨和氯化钠继续加热；③加入琼脂；④用蒸馏水定容到100mL。

整个过程不断用玻棒搅拌，目的是防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。

4.调pH：

用1mol/LNaOH溶液调节pH至偏碱性。

5.灭菌：

将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加塞包扎后用高压蒸汽灭菌锅灭菌；所用培养皿用报纸包扎后用干热灭菌箱灭菌。

6.倒平板：

待培养基冷却至50℃左右时在酒精灯火焰附近操作进行。

【方法点拨】倒平板的方法及注意事项

图文讲解倒平板的方法及注意事项，让学生回答问题。

①火焰旁右手拿锥形瓶，左手拔出棉塞；  

②右手拿锥形瓶，使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰；

③左手将培养皿打开一条缝隙，右手将培养基倒入培养皿，立刻盖上皿盖。

④待平板冷却凝固后，将平板倒过来放置。

问题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？

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？

问题2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？

通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。

问题3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？

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，将平板倒置，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。

问题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？

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

讲述：

微生物接种方法很多，最常用的接种方法有：

平板划线法和稀释涂布平板法。

1.平板划线法

（1）定义和目的

讲解平板划线法定义和目的：

通过接种环在琼脂固体培养基表面连续画线的操作,将聚集的菌钟逐步稀释分散到培养基的表面。

在数次画线后,可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体,这就是菌落。

分离后，一个菌体便会形成一个菌落，这是消除污染杂菌的通用方法，也是用于筛选菌株的最简便方法之一。

（2）操作步骤

让学生阅读教材平板划线法操作图文资料，讲解操作步骤，让学生回答问题。

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。

问题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？

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。

问题2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？

以免接种环温度太高，杀死菌种。

问题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？

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。

2.稀释涂布平板法

（1）定义和目的

讲解定义和目的：

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。

（2）操作步骤

让学生阅读教材稀释涂布平板法的系列稀释操作和涂布平板操作图文材料，讲解相关操作步骤，让学生回答问题。

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。

②用灼烧冷却的移液管吸取1mL菌液注入编号为101试管中，并吹吸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。

注意：

移液管需要经过灭菌。

操作时，试管口和移液管离火焰1~2cm处。

涂布平板操作

问题：

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。

【典型例题】

下列关于微生物接种的描述，正确的是（）

A.平板划线法只用于固体培养基的接种，而稀释涂布平板法只用于液体培养基的接种

B.平板划线法不能用于微生物的计数，而稀释涂布平板法可用于微生物的计数

C.利用平板划线法不能得到单菌落，而利用稀释涂布平板法能得到单菌落

D.平板划线法所用的接种工具不需要灭菌，而稀释涂布平板法所用的接种工具需要灭菌

【答案】B

【方法点拨】这两种接种方法都可用于固体培养基的接种，都能用于形成单菌落，接种器具都要进行严格灭菌处理。

三、结果分析与评价

让学生分析回答相关问题，加以讲解。

1.未接种的培养基表面是否有菌落生长？

如果有菌落生长，说明什么？

培养未接种培养基作用是对照，有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底。

2.接种大肠杆菌培养基上，独立菌落颜色、形状、大小如何？

大肠杆菌菌落呈白色，为圆形，光滑有光泽，边缘整齐。

3.培养12h和24h后，观察到结果一样吗？

如果不同，分析产生差异原因。

菌落大小不同；菌落分布位置相同。

原因是时间越长，菌落中细菌繁殖越多，菌落体积越大；菌落的位置不动，但菌落数增多。

4.如果你在培养基上观察到不同形态菌落，可能是哪些原因引起的？

培养基灭菌不彻底或杂菌感染等。

阅读、倾听。

分析、回答。

归纳、回答。

倾听、阅读、思考、回答。

比较、回答。

阅读、归纳、回答。

演练、回答。

阅读、倾听、思考、回答。

。

倾听、思考。

阅读、倾听、思考、回答。

倾听、阅读、思考、回答。

演练、回答。

分析、回答。

了解培养基相关知识。

了解消毒和灭菌方法。

进行无菌技术操作。

进行微生物培养。

能够对实验结果进行分析。

环节三：

课堂小结

共同回顾本节要点：

一、培养基

（1）营养构成：

都含有水、碳源、氮源和无机盐。

（2）种类：

液体培养基和固体培养基。

二、无菌技术

三、大肠杆菌的纯化培养

（1）制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

（2）常用的微生物接种方法

a.平板划线法b.稀释涂布平板法

呼应、回答。

突出本节重点。

环节四：

课堂练习

（2015·江苏）做“微生物的分离与培养”实验时，下列叙述正确的是（）

A.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

B.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

C.为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落

D.用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿底上

【答案】D

【方法点拨】1.倒平板时左手拿培养皿，右手拿锥形瓶，左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，倒入培养基后立即盖上培养皿皿盖，防止杂菌污染。

2.灼烧接种环之后，要在火焰旁冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。

演练、回答。

突出重点。