教学内容

教师活动

学生活动

设计意图

导入课题

同学们，在专题1中我们学习了传统发酵技术的应用，它们了都是利用了微生物的发酵作用。其实了微生物在我们生活中的应用是很广的。那么同学们能够根据自己的生活经验举出我们应用微生物的一些例子吗？既然微生物它在我们生活中的应用是如此的广泛，那么今天我们就进入专题2微生物的培养和应用的学习。

如今了，在工业化生产中，人们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。所以，我们首先来学习课题1微生物的实验室培养。

提问：那么在实验室培养微生物要满足哪些要求呢？

是的，除此之外，我们要获得纯净的微生物，还要注意避免其他我们不需要的杂菌的污染。

学生回忆专题1传统发酵技术的应用里面关于微生物的相关知识。

学生举出一些应用微生物的例子（泡菜、臭豆腐、牛奶、分解垃圾等）。

回答：要给微生物提供营养物质，还要提供适宜的生活环境。

创设情景，引入新课

微生物的基础知识

在学习微生物的实验室培养之前了，我们先来学习一下微生物的基础知识。

提问：根据自己的感受描述一下你所了解的微生物。

总结，形成概念：所谓微生物是指一切肉眼看不见或看不清的微笑生物的总称。

作为高中生，我将以细菌作为代表，来学习微生物的实验室培养。细菌了它是微生物的一个类群。

提问：我们肉眼看不见细菌，那细菌的形态有哪些呢？细菌又是如何进行增殖的呢？

细菌的形态并不仅仅只有球形，它的形态是多样的，比如说：短杆状、弧形、螺旋形的。（PPT展示各种细菌的形态）

细菌的增殖也是很特别的，它们一般通过二分裂的方式来进行后代的繁衍。（播放细菌二分裂的视频）

我们知道单个细菌我们的肉眼是看不见，但是当很多的细菌在聚集在一个点上，就会形成一个具有形态结构的细胞聚集体，这时，我们便能够看到了。我们把它成为细菌的菌落。

教师根据不同菌落的图片讲解细菌菌落的概念、特征及菌落的作用。

1）所谓菌落是指由单个或少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，就会形成一个肉眼可见的，具有一定形态，结构的细胞群体，我们把这个群体称之为菌落。

2）菌落的特征：大小、颜色、形状、光泽度、硬度、透明度等来描述。

提问：那么细菌的菌落可以用来做什么呢？

3）菌落的作用：可以用来作为菌种鉴定的依据。

学生根据生活经验说出微生物是微小的、肉眼看是不见的。

回答：球形的。

观看细菌二分裂视频。

思考菌落的作用

1、通过学生自己的感受在教师的帮助下理解微生物的概念。

2、通过视频、图片让学生直观的认识细菌的形态、分裂方式以及细菌菌落。

微生物所需的五大营养物质

好了，微生物的基础知识我们就介绍到这。

刚才，同学们说了在实验室培养微生物要给它提供营养物质。

提问：同学们思考一下，微生物它到底需要哪些营养物质呢？

教师依次讲解微生物所需的五大营养物质C源、N源、生长因子、无机盐、水。重点介绍C源、N源、生长因子的来源、作用。

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。

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。

〖提问〗为什么需要这些营养物质？

思考并回答

学生通过主动的分析，认识微生物所需的五大营养物质，并结合必修模块“分子与细胞”中的知识，让学生从生物体构成的基本元素这一角度理解培养基中为什么都 需要具备这些基本成分。

思考并回答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。

让学生自主回顾必修模板中“分子与细胞”部分的旧知识。

为培养基应该含有的营养成分做一个铺垫。

基础知识

1、培养基

微生物在自然条件下能从环境中获得它们生活所需的这五大营养物质，那么在实验室培养微生物时，我们应该怎样把这些营养物质提供给它了，这就需要一个营养的载体了。这个营养的载体我们把它称作培养基。

教师讲解培养基的概念：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。

根据前面介绍的五大营养物质，启发学生培养基的营养成分应该包括哪些物质。（各种培养基一般都含有水、碳源、和氮源、 无机盐等营养物质，另外还需要满足微生物生长对pH、温度、氧气等的要求）

教师结合图片讲解培养基类型、特点、作用并列举出一些常用培养基的例子（PPT展示下面的表格）

培养基根据不同的划分标准可以分为以几种类型。

根据选择培养基的特点，我们介绍几种选择培养基

1）加入青霉素的培养基可分离酵母菌、霉菌等真菌

2）加入高浓度食盐的培养基可分离金黄色葡萄球菌

3）不加氮源的无氮培养基可分离固氮菌

4）不加含碳有机物的无碳培养基分离自养型微生物

伊红美蓝培养基是一种鉴别培养，它可以用于检测水中的大肠杆菌，如果有大肠杆菌，其代谢产物就与伊红和美蓝结合使菌落呈深紫色，并带有金属光泽。

让学生阅读教材有关培养基的相关知识，查阅课本找出培养基的概念。

思考微生物的生长除五大营养物质外还有什么特殊的要求。

结合课本配图，了解培养基的类型。

学生观看教师展示的多媒体图片，并思考。

通过图片讲解增加学生的感性认识，并让学生自主学习回忆旧知识元素的相关知识，通过旧知识过渡学习到新的知识。

2、无菌技术

1、教师讲解在日常的生活环境中存在着微生物，强调无菌操作的重要性。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。获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵 ， 并让学生讨论如何做到无菌操作。

（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、教师让学生阅读课本材料，并讲解消毒与灭菌的概念及两者的区别

a.消毒：指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物。（不包括芽孢和孢子）

b.灭菌：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，而达到完全无菌之过程。

 〖提问〗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 。

3、常用的消毒与灭菌的方法

（1）消毒的方法:

a、煮沸消毒法:100℃煮沸5-6min。

b、巴氏消毒法：70-75 ℃下煮30min或 80 ℃ 下煮15min。（对一些不耐高温的液体）

c、化学药剂消毒法:用75%酒精进行皮肤消毒;氯气消毒水源。

d、紫外线消毒 。

（2）灭菌的方法:

a、灼烧灭菌 接种环、（接种针、试管口等）

b、干热灭菌：160-170 ℃下加热1-2h （玻璃器皿、金属用具等）

c、高压蒸汽灭菌：100kPa、121 ℃下维持15-30min（培养基、无菌水等）所用器械是 高压蒸汽灭菌锅 。

1、学生听教师讲解，讨论思考无菌操作的内容如下：

a.实验操作的空间、操作者的衣着和手进行清洁和和消毒；

b.将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌 ；

c.为避免周围环境中微生物污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行；

d.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 。

2、了解消毒与灭菌的概念及两者的区别。并完成下面表格。

3、学生结合日常生活经验，了解常用的消毒与灭菌的方法，

学生通过学习无菌技术，培养学生动手能力，并且将课本知识与生活相结合，了解无菌技术在生活上的应用，培养学生的学科素养。

3实验操作

1、制备牛肉膏蛋白胨固体培养基

2、纯化大肠杆菌

1、教师结合课本P17侧边资料，讲解制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的基本成分。

〖提问〗牛肉膏和蛋白胨主要为微生物提供 糖 、 维生素 和 有机氮 等营养物质。

2、教师演示制备牛肉膏蛋白胨固体培养基步骤是：

a．计算：根据培养基配方比例，计算配制100ml的培养基，各种成分用量。

b．称量：准确称取各种成分。

c．溶化：将称好的牛肉膏加少量水溶化后，加入称量好的蛋白胨、氯化钠、琼脂加热溶解，并补加蒸馏水定容至100ml。

d．灭菌：将配置好培养基转移到锥瓶中，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。将培养基用旧报纸包裹，放入干热灭菌箱内，在160～170 ℃下灭菌2h。

e．倒平板：待培养基冷却到50 ℃左右时，在酒精灯附近倒平板。

倒平板的具体过程：

①在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。

〖提问〗锥形瓶的瓶口通过火焰的目的是消灭瓶口的杂菌，防止杂菌感染培养基。

〖提问〗将平板倒过来放置目的是防止培养基冷却过程中形成的水滴落到培养基表面。

〖提问〗若皿盖和皿底之间粘有培养基，则该平板能否培养微生物？为什么？

不能。空气中杂菌会在这些粘附培养基上繁殖，并污染皿内培养基。

2、教师讲解接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法

a、平板划线操作 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。

〖提问〗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。

〖提问〗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。

b、稀释涂布操作  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。

系列稀释操作步骤是：

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。

涂布平板操作步骤是：

1． 将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。

2． 取少量菌液（不超过0.1ml），滴加到固体培养基表面。

3． 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。

4． 用涂布器将菌液均匀地在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使菌液分布均匀。

1、学生结合必修1“分子与细胞”第二章第1节细胞中的元素和化合物知识，让学生从生物体构成的基本元素这一角度理解牛肉膏蛋白胨固体培养基中的成分。

2、学生听教师讲解演示，并注意观察其中的操作步骤。

3、学生思考讨论下列问题：

a、平板冷凝后，为什么要将平板倒置？

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。

b、倒平板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。

c、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？

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。

通过实验操作有助于培养学生的学习兴趣，激发他们学习的主动性和积极性，使学生形成客观的、实事求是的科学态度，认识科学实验的基本方法，同时也可以提高学生的各种能力，尤其是实验能力、观察能力和思维能力，有助于培养学生的科学精神、创新精神与创造能力。

结果与评价

1、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。

2、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。

3、是否进行了及时细致的观察与记录：

培养12 h与24 h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同。

学生相互交流自己的经验，并进行自我评价和小组相互评价。找出自己在本实验中的优点和需要改进之处，并记录起来。

培养学生的学科素养，同时让学生学会自我评价和会对别人进行评价。

课题延伸

1、 临时保藏：接种到固体斜面培养基，菌落长成后置于4℃冰箱保存。

2、长期保存：甘油冷冻管藏法

学生查阅相关资料，了解菌种的贮藏方法。

开拓学生视野，培养学生情感，并使知识联系生活。

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