專題二微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用必記知識(shí)點(diǎn)

1、專題二微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用課題一微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)培養(yǎng)基：人們按照微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)，是進(jìn)行微生物培養(yǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。培養(yǎng)基按照物理性質(zhì)可分為液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基和固體培養(yǎng)基。在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑瓊脂（是從紅藻中提取的一種多糖，在配制培養(yǎng)基中用作凝固劑）后，制成瓊脂固體培養(yǎng)基。微生物在固體培養(yǎng)基表面生長，可以形成肉眼可見的菌落。根據(jù)菌落的特征可以判斷是哪一種菌。液體培養(yǎng)基應(yīng)用于工業(yè)或生活生產(chǎn)，固體培養(yǎng)基應(yīng)用于微生物的分離和鑒定，半固體培養(yǎng)基則常用于觀察微生物的運(yùn)動(dòng)及菌種保藏等。按照成分培養(yǎng)基可分為人工合成培養(yǎng)基和天然培養(yǎng)基。合成培養(yǎng)基是用成分已知的化學(xué)物

2、質(zhì)配制而成，其中成分的種類比例明確， 常用于微生物的分離鑒定。 天然培養(yǎng)基是用化學(xué)成分不明的天然物質(zhì)配制而成，常用于實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)。按照培養(yǎng)基的用途，可將培養(yǎng)基分為選擇培養(yǎng)基和鑒定培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基是指在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì)，以抑制不需要的微生物生長，促進(jìn)所需要的微生物的生長。鑒別培養(yǎng)基是根據(jù)微生物的特點(diǎn)，在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品配制而成的，用以鑒別不同類別的微生物。培養(yǎng)基的化學(xué)成分包括水、無機(jī)鹽、碳源、氮源、生長因子等。碳源：能為微生物的代謝提供碳元素的物質(zhì)。如CO2、NaHCO3等無機(jī)碳源；糖類、石油、花生粉餅等有機(jī)碳源。異養(yǎng)微生物只能利用有機(jī)碳源。單質(zhì)碳不能作為碳源。氮源：能

3、為微生物的代謝提供氮元素的物質(zhì)。如 N2、NH3、NO3-、NH4+ （無機(jī)氮源）蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨（有機(jī)氮源）等。只有固氮碳生物才能利用 N2。培養(yǎng)基還要滿足微生物生長對(duì)pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。例如，培養(yǎng)乳酸桿菌時(shí)需要在培養(yǎng)基中添加維生素， 培養(yǎng)霉菌時(shí)須將培養(yǎng)基的 pH 調(diào)至酸性， 培養(yǎng)細(xì)菌是需要將pH 調(diào)至中性或碳?jí)A性， 培養(yǎng)厭氧型碳生物是則需要提供無氧的條件。獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵，要注意以下幾個(gè)方面：對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的空間、操作者的衣著和手，進(jìn)行清潔和消毒。將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等器具進(jìn)行滅菌。為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實(shí)驗(yàn)

4、操作應(yīng)在酒精燈火焰附近進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)操作時(shí)應(yīng)避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。消毒與滅菌的區(qū)別：消毒指使用較為溫和的物理或化學(xué)方法僅殺死物體表面或內(nèi)部一部分對(duì)人體有害的碳生物（不包括芽孢和孢子） 。 消毒方法常用煮沸消毒法， 巴氏消毒法 （對(duì)于一些不耐高溫的液體） 還有化學(xué)藥劑 （如酒精、 氯氣、石炭酸等）消毒、紫外線消毒。滅菌則是指使用強(qiáng)烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的碳生物， 包括芽孢和孢子。 滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌。滅菌方法：接種環(huán)、接種針、試管口等使用灼燒滅菌法； TOC o 1-5 h z 玻璃器皿、金屬用具等使用干熱滅菌法，所用器械是干熱滅菌箱；培養(yǎng)基、無

5、菌水等使用高壓蒸汽滅菌法，所用器械是高壓蒸汽滅菌鍋；表面滅菌和空氣滅菌等使用紫外線滅菌法，所用器械是紫外燈。比較項(xiàng)理化因素的作用強(qiáng)度消滅微生物的數(shù)量芽抱和抱子能否被消滅較為溫和部分生活狀態(tài)的微生物不能滅菌強(qiáng)烈全部微生物能制作牛肉膏蛋白月東固體培養(yǎng)基：(1)方法步驟：計(jì)算、稱量、溶化、滅菌、倒平板。(2)倒平板操作的步驟：將滅過菌的培養(yǎng)皿放在火焰旁的桌面上，右手拿裝有培養(yǎng)基的錐形瓶，左手拔出棉塞。右手拿錐形瓶，將瓶口迅速通過火焰。用左手的拇指和食指將培養(yǎng)皿打開一條稍大于瓶口的縫隙，右手將錐形瓶中的培養(yǎng)基(約1020mL)倒入培養(yǎng)皿，左手立即蓋上培養(yǎng)皿的皿蓋。等待平板冷卻凝固，大約需 510min

6、。然后，將平板倒過來放置，使培養(yǎng)皿蓋在下、皿底在上。倒平板操作的討論.培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到 50 c左右時(shí)，才能用來倒平板。你用什么辦法來估計(jì)培養(yǎng)基的溫度？ 提示：可以用手觸摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時(shí)，就可以進(jìn)行倒平 板了。.為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰？答：通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)基。.平板冷凝后，為什么要將平板倒置？答：平板冷凝后，皿蓋上會(huì)凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使 培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。.在倒平板的過程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，

7、這個(gè)平板還能用來培養(yǎng)微生物嗎？為什么？答：空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養(yǎng)基上滋生，因此最好不要用這個(gè)平板培養(yǎng)微生物。純化大腸桿菌：(1)微生物接種的方法最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法。(2)平板劃線法是通過接種環(huán)在瓊脂固體培養(yǎng)基表面連續(xù)劃線的操作。將聚集的菌種逐步稀釋分散 到培養(yǎng)基的表面。在數(shù)次劃線后培養(yǎng)，可以分離到由一個(gè)細(xì)胞繁殖而來的肉眼可見的子細(xì)胞群體，這就是 菌落。(3)稀釋涂布平板法是將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋，然后將不同稀釋度的菌液分別涂布到瓊脂固 體培養(yǎng)基的表面，進(jìn)行培養(yǎng)。分為系列稀釋操作和涂布平板操作兩步。(4)用平板劃線法和稀釋涂布平板法接種的目的是：使聚集在一

8、起的微生物分散成單個(gè)細(xì)胞，從而 能在培養(yǎng)基表面形成單個(gè)的菌落，以便于純化菌種。(5)平板劃線法操作步驟：將接種環(huán)放在火焰上灼燒，直到接種環(huán)燒紅。在火焰旁冷卻接種環(huán)，并打開棉塞。將試管口通過火焰。將已冷卻的接種環(huán)伸入菌液中蘸取一環(huán)菌液。將試管通過火焰，并塞上棉塞。左手將皿蓋打開一條縫隙，右手將沾有菌種的接種環(huán)迅速伸入平板內(nèi)，劃三至五條平行線，蓋上皿蓋。注意不要?jiǎng)澠婆囵B(yǎng)皿。灼燒接種環(huán)， 待其冷卻后， 從第 一區(qū)域劃線的末端開始往第二區(qū)域內(nèi)劃線。 重復(fù)以上操作， 在三、四、五區(qū)域內(nèi)劃線。注意不要將最后一區(qū)的劃線與第一區(qū)相連。將平板倒置放入培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。平板劃線操作的討論：為什么在操作的第一步以及每次

9、劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時(shí)， 仍然需要灼燒接種環(huán)嗎？為什么？答：操作的第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物；每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時(shí)，接種環(huán)上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數(shù)的增加，使每次劃線時(shí)菌種的數(shù)目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán)，能及時(shí)殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。在灼燒接種環(huán)之后，為什么要等其冷卻后再進(jìn)行劃線？答：以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。在作第二次以及其后的劃線操作時(shí)，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？答：劃線后，線條末端細(xì)菌的數(shù)

10、目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個(gè)細(xì)菌繁殖而來的菌落。6 ）涂布平板操作的步驟：將涂布器浸在盛有酒精的燒杯中。取少量菌液，滴加到培養(yǎng)基表面。將沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃盡后，冷卻 810s。用涂布器將菌液均勻地涂布在培養(yǎng)基表面。涂布平板操作的討論：涂布平板的所有操作都應(yīng)在火焰附近進(jìn)行。結(jié)合平板劃線與系列稀釋的無菌操作要求，想一想，第2步應(yīng)如何進(jìn)行無菌操作？提示：應(yīng)從操作的各個(gè)細(xì)節(jié)保證“無菌” 。例如，酒精燈與培養(yǎng)皿的距離要合適、吸管頭不要接觸任何其他物體、吸管要在酒精燈火焰周圍；等等。菌種的保存：1 ）對(duì)

11、于頻繁使用的菌種，可以采用臨時(shí)保藏的方法。臨時(shí)保藏方法將菌種接種到試管的固體斜面培養(yǎng)基上，在合適的溫度下培養(yǎng)。當(dāng)菌落長成后，將試管放入4 的冰箱中保藏。以后每 36個(gè)月，都要重新將菌種從舊的培養(yǎng)基上轉(zhuǎn)移到新鮮的培養(yǎng)基上。缺點(diǎn)：這種方法保存的時(shí)間不長，菌種容易被污染或產(chǎn)生變異。2 ）對(duì)于需要長期保存的菌種，可以采用甘油管藏的方法。在3mL的甘油瓶中，裝入1mL甘油后滅菌。將1mL培養(yǎng)的菌液轉(zhuǎn)移到甘油瓶中，與甘油充分混勻后，放在 20的冷凍箱中保存。課題二 土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)尿素是一種重要的農(nóng)業(yè)氮肥，尿素并不能直接被農(nóng)作物吸收。只有當(dāng)土壤中的細(xì)菌將尿素分解成氨之后，才能被植物利用。土

12、壤中的細(xì)菌之所以能分解尿素，是因?yàn)樗麄兡芎铣呻迕?。尿素最初是從人的尿液中發(fā)現(xiàn)的。篩選菌株：1 ）實(shí)驗(yàn)室中微生物的篩選應(yīng)用的原理人為提供有利于目的菌株生長的條件（包括營養(yǎng)、溫度、 pH 等） ，同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長。2 ）選擇性培養(yǎng)基在微生物學(xué)中，將允許特定種類的微生物生長，同時(shí)抑制或阻止其他種類微生物生長的培養(yǎng)基，稱作選擇培養(yǎng)基。3 ）配制選擇培養(yǎng)基的依據(jù)根據(jù)選擇培養(yǎng)的菌種的生理代謝特點(diǎn)加入某種物質(zhì)以達(dá)到選擇的目的。例如，培養(yǎng)基中不加入有機(jī)物可以選擇培養(yǎng)自養(yǎng)微生物；培養(yǎng)基中不加入氮元素，可以選擇培養(yǎng)能固氮的微生物；加入高濃度的食鹽可選擇培養(yǎng)金黃色葡萄球菌等。統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目：1 ）測(cè)定微生

13、物數(shù)量的常用方法有稀釋涂布平板法和顯微鏡直接計(jì)數(shù)。2 ）稀釋涂布平板法統(tǒng)計(jì)樣品中活菌的數(shù)目的原理。當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長的一個(gè)菌落，來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù)，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活細(xì)菌。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般設(shè)置35個(gè)平板，選擇菌落數(shù)在30300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)，并取平均值。統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目低，因此，統(tǒng)計(jì)結(jié)果一般用菌落數(shù)而不是活菌數(shù)來表示。采用此方法的注意事項(xiàng)：、一般選取菌落數(shù)在30300 之間的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)、為了防止菌落蔓延，影響計(jì)數(shù)，可在培養(yǎng)基中加入 TTC3、本法僅限于形成菌落的微生物設(shè)置對(duì)照：設(shè)置對(duì)照的主要目的是排除實(shí)驗(yàn)

14、組中非測(cè)試因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。對(duì)照實(shí)驗(yàn)是指除了被測(cè)試的條件以外，其他條件都相同的實(shí)驗(yàn)，其作用是比照試驗(yàn)組，排除任何其他可能原因的干擾，證明確實(shí)是所測(cè)試的條件引起相應(yīng)的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括實(shí)驗(yàn)方案，所需儀器、材料、用具和藥品，具體的實(shí)施步驟以及時(shí)間安排等的綜合考慮和安排。1 ）土壤取樣：同其他生物環(huán)境相比，土壤中的微生物，數(shù)量最大，種類最多。在富含有機(jī)質(zhì)的土壤表層，有更多的微生物生長。從富含有機(jī)物、潮濕、pH7的土壤中取樣。鏟去表層土，在距地表約3 8cm 的土壤層取樣。2 ）樣品的稀釋：樣品的稀釋程度將直接影響平板上生長的菌落數(shù)目。在實(shí)際操作中，通常選用一定稀釋

15、范圍的樣品液進(jìn)行培養(yǎng)，以保證獲得菌落數(shù)在30300 之間、適于計(jì)數(shù)的平板。測(cè)定土壤中細(xì)菌的數(shù)量，一般選用 104 105 106測(cè)定放線菌的數(shù)量，一般選用 103 104 105測(cè)定真菌的數(shù)量，一般選用 102 1031043 ）微生物的培養(yǎng)與觀察不同種類的微生物，往往需要不同的培養(yǎng)溫度和培養(yǎng)時(shí)間。細(xì)菌3037， 12 天；放線菌 2528，57 天；霉菌 2528， 34 天每隔 24 小時(shí)統(tǒng)計(jì)一次菌落數(shù)目，選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)的記錄作為結(jié)果，這樣可以防止因培養(yǎng)時(shí)間不足而導(dǎo)致一樓菌落的數(shù)目。一般來說，在一定的培養(yǎng)條件下（相同的培養(yǎng)基、唯獨(dú)及培養(yǎng)時(shí)間） ，同種微生物表現(xiàn)出穩(wěn)定的菌落特征。課題三

16、分解纖維素的微生物的分離纖維素，一種由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物，是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)。纖維素與纖維素酶：1 ）棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，木材、作物秸稈等也富含纖維素。2 ）纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即C1 酶、 CX 酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。纖維素最終被水解成葡萄糖，為微生物的生長提供營養(yǎng)。纖維素分解菌的篩選：1 ）篩選方法：剛果紅染色法。能夠通過顏色反應(yīng)直接對(duì)微生物進(jìn)行篩選。2 ）剛果紅染色法篩選纖維素分解菌的原理：剛果紅是一種染料，它可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)我們?cè)诤欣w維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅時(shí)，剛果紅能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物。當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅纖維素的復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。這樣，我們就可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程：土壤取樣-選擇培養(yǎng)（此步是否需要，應(yīng)根據(jù)樣品中目的菌株數(shù)量的多少來確定）-梯度稀釋-將樣 品