江苏省昆山震川高级中学高中生物《微生物的分离》课件 新人教版必修1.ppt

制备方法 加入某种化学物质原理 对某物质的抗性用途 分离微生物 选择培养基 目的要求 学会将混杂的微生物分离成纯种 掌握统计分析样品中微生物的种类和数量的方法 自然界中不同种类的微生物混杂生活在一起 要研究某种微生物的特性 必须从混杂的微生物类群中分离它 使该微生物处于纯培养状态这种获得纯培养的方法称为微生物的分离与纯化 纯种 是微生物的某一个种或株 培养中的所有细胞有着共同的来源或仅是同一细胞的后代 微生物的分离 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1 尿素 尿素是一种重要的农业氮肥 但是不能直接被农作物吸收 只有当土壤中的细菌将尿素分解成之后 植物才能利用其中的氮 土壤中的细菌之所以能分解尿素 是因为它们体内能合成 2 筛选菌株 1 实验室中微生物筛选的原理 人为提供有利于生长的条件 包括营养 温度 ph等 同时抑制或阻止其他微生物生长 2 选择培养基 在微生物学中 将允许特定种类的微生物生长 同时抑制和阻止其他种类微生物生长的培养基 称作选择培养基 氨 脲酶 目的菌株 2 统计菌落数目的方法 1 显微镜直接计数法 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数量 方法 用计数板计数 缺点 不能区分死菌与活菌 2 间接计数法 活菌计数法 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 操作a 设置重复组 增强实验的说服力与准确性 b 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 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 细菌分离与计数的实验流程土壤取样 样品稀释 取样涂布 微生物的培养 观察并记录结果 细菌计数 实验设计 关于土壤中某细菌的分离与计数的实验操作步骤如下 1 土壤取样 从肥沃 湿润的土壤中取样 先铲去表层土3cm左右 再取样 将样品装入事先准备好的信封中 2 制备培养基 准备培养基和培养基 将菌液稀释相同的倍数 在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显选择培养基上的数目 因此 牛肉膏蛋白胨培养基可以作为对照 用来判断选择培养基是否起到了选择作用 牛肉膏蛋白胨 选择 多于 3 微生物的培养与观察 将10g土样加入盛有90ml无菌水的锥形瓶中 体积为250ml 充分摇匀 吸取上清液1ml 转移至盛有9ml无菌水的大试管中 依次等比稀释至106稀释度 并按照由106 104稀释度的顺序分别吸取 ml进行平板涂布操作 每个稀释度下需要3个选择培养基 1个牛肉膏蛋白胨培养基 将涂布好的培养皿放在37 恒温箱中培养 及时观察和记录 挑选选择培养基中不同形态的菌落接入含酚红培养基的斜面中 观察颜色反应 4 细菌的计数 当菌落数目稳定时 选取菌落数在的平板进行计数 在同一稀释度下 至少对3个平板进行重复计数 然后求出 并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目 0 1 30 300 平均值 通过实验测定土壤中的细菌数量 下列与此操作有关的叙述中 不正确的是 a 用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基 经高温 高压灭菌后倒平板b 取10 4 10 5的土壤稀释液0 1ml 分别涂布于各组平板上c 将培养皿倒置 37 恒温培养24 48小时d 选择菌落数在300个以上的培养皿进行计数 d 解析检测土壤中细菌总数 用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基 经高温 高压灭菌后倒平板 取104 105 106稀释度的土壤稀释液和无菌水各0 1ml 分别涂布于各组平板上 将实验组和对照组平板倒置 37 恒温培养24 48小时 在确定对照组无菌后 选择菌落数在30 300的平板进行计数 答案d 排雷 1 在同一稀释度下 至少对3个平板进行重复计数 然后求出平均值 并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目 如果某个平板的菌落数与其他差别甚远 说明该平板操作过程中出现失误 应舍弃 2 统计的菌落往往比活菌的实际数目低 这是因为当两个或多个细胞连在一起时 平板上观察到的只是一个菌落 因此 统计结果用菌落数而不是活菌数来表示 3 对照原则 判断培养基中是否有杂菌污染 需将未接种的培养基同时进行培养 判断选择培养基是否具有筛选作用 需设立牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养 观察两种培养基上菌落数目 进行对比得出结论 4 牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基应各有一个空白对照 即不涂布菌液 目的是验证培养基中是否含杂菌 样品稀释度将直接影响平板上生长的菌落数 分解纤维素的微生物的分离 纤维素酶 筛选原理 纤维素分解菌的分离 实验操作 纤维素分解菌简介 现在大力提倡无纸化办公 但是每年仍然不可避免地产生大量的废纸 其主要成分是木质纤维 人类正努力将其转化为一种新的资源 乙醇 纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质 植物的根 茎 叶等器官都含有大量的纤维素 其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物 有些微生物能合成纤维素酶 通过对这些微生物的研究 使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精 用纤维素酶处理服装面料等 纤维素的化学组成 只含c h o三种元素 是一种多糖 纤维素产生于植物的光合作用 纤维素的基本组成单位是葡萄糖 人体内没有纤维素酶 所以人体不能直接利用纤维素作为能源物质 但土壤中有分解纤维素的微生物 最终把纤维素分解成co2和h2o释放到无机环境中去 土壤取样 取样环境 富含纤维素的环境中 由于生物与环境的相互依存关系 在富含纤维素的环境中 纤维素分解菌的含量相对提高 因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境 原因 土壤取样 实例 树林中多年落叶形成的腐殖土 多年积累的枯枝败叶等 讨论 如果找不到合适的环境 可将滤纸埋在土壤中 将滤纸埋在土壤中有什么作用 你认为滤纸应埋进土壤中多深 将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集中 实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境 一般应将滤纸埋于深约10cm左右的土壤中 知识点一 纤维素分解菌简介 纤维素分解菌能够产生纤维素酶 利用纤维素 它的新陈代谢类型为异养需氧型 纤维素酶是一种复合酶 它包括c1酶 cx酶和葡萄糖苷酶 具有催化分解纤维素的作用 其作用过程如下 纤维素纤维二糖葡萄糖 知识点二 纤维素酶 红色消失 出现透明圈即可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌 刚果红染色法 即在含有纤维素的培养基中 加入刚果红时 刚果红与培养基中的纤维素形成红色复合物 当纤维素被分解后 该复合物不能形成 培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈 知识点三 纤维素分解菌的筛选原理 土壤取样 选择培养 梯度稀释 将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 挑选产生透明圈的菌落 什么样的环境取样 选择培养基的特点 培养的目的 鉴别培养基的特点 如何鉴别 挑选什么样的菌落 知识点四 实验操作 实验流程 1 选择培养的目的 增加纤维素分解菌的浓度 以确保能够从样品中分离到所需要的微生物 选择培养 2 制备选择培养基 纤维素分解菌的选择培养基 a 该配方是液体培养基还是固体培养基 为什么 b 这个培养基对微生物是否具有选择作用 如果具有 是如何进行选择的 是液体培养基 原因是配方中无凝固剂 有选择作用 本配方中的碳源是纤维素 所以能分解纤维素的微生物可以大量繁殖 c 你能否设计一个对照实验 说明选择培养基的作用 用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照 3 操作方法 将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中 将锥形瓶固定在摇床上 在一定温度下振荡培养1 2天 直至培养液变浑浊 也可重复选择培养 思考 为什么选择培养能够 浓缩 所需的微生物 在选择培养的条件下 可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖 而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制 因此可以起到 浓缩 的作用 梯度稀释 按照课题1的稀释操作方法 将选择培养后的培养基进行等比稀释 稀释最大倍数到106 将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 鉴别纤维素分解菌的培养基 固体培养基 将稀释度为104 106的菌悬液各取0 1ml涂布在培养基上 30 倒置培养 2 涂布平板 挑选产生透明圈的菌落 挑取产生明显的透明圈的菌落 一般即为分解纤维素的菌落 接种到纤维素分解菌的选择培养基上 在300c 370c培养 可获得纯培养 方法一 先培养微生物 再加入刚果红进行颜色反应 方法二 在倒平板时就加入刚果红 思考 这两种方法各有哪些优点与不足 刚果红染色法 两种常用刚果红 cr 染色法的比较 两种常用刚果红 cr 染色法的比较 特别提醒 1 纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基 因培养基中无凝固剂 利用液体选择培养基以增加纤维素分解菌的浓度 2 能产生纤维素酶的微生物能以纤维素作为碳源和能源 在培养基中正常生长 其他绝大多数生物不能正常生长 3 鉴别培养基因含有琼脂 为固体培养基 刚果红染色法就是应用此培养基 4 为确定得到的菌是否是纤维素分解菌 还需进行发酵产纤维素酶的实验 纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种 纤维素酶的测定方法 一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定 思考 土壤中分解尿素和分解纤维素的细菌的分离与计数实验流程有哪些异同 前者直接稀释涂布在以尿素为唯一n源的选择培养基上 直接分离得到目的菌落 后者先进行选择培养 使纤维素分解菌得到增殖后 再将菌液稀释涂布到鉴别培养基 1 研究分解纤维素的微生物 对于人们在工业生产中应用有着积极的意义 请回答 1 分离纤维素分解菌的实验流程 土壤取样 梯度稀释 将样品接种到鉴别纤维素分解菌的培养基上 挑选产生透明圈的菌落 上述实验中的培养基属于选择培养基 如果设计一个对照实验 可以将其中的纤维素换成 如果菌落数明显多于选择培养基 即可说明选择培养基的作用 a 尿素b 蛋白质c 葡萄糖d 蔗糖 c 2 如何证明选择培养基没有被杂菌污染 3 在用平板计数法对分离的纤维素分解菌数目统计时 统计的菌落数往往比活菌的实际数目低 这是因为 4 如果探究温度对纤维素酶活性的影响 自变量是 应该保持等不变 选取未接种的培养基与接种样品的培养基 同时培养 如果在未接种的培养基培养过程中没有菌落生长 说明培养基没有被杂菌污染 当两个或多个细胞连在一起时 平板上观察到的只是一个菌落 温度 纤维素酶的量 纤维素酶的浓度 反应时间 ph 答对两个即可 2 现在大力提倡无纸化办公 但是每年仍然不可避免地产生大量的废纸 其主要成分是木质纤维 人类正努力将其转化为一种新的资源 乙醇 如图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工艺流程 请回答相关问题 1 自然界中 环节需要的微生物大多分布在 的环境中 将从土壤中获得的微生物培养在以 为碳源 并加入 的培养基上 筛选周围有 的菌落 2 在如上所述的筛选过程中获得了三个菌落 对它们分别培养 并完成环节 且三种等量酶液中酶的浓度相同 则你认为三种酶液的活性 一定相同 不一定相同 一定不同 可以通过 进行定量测定来鉴定其活性是否相同 3 根据测定结果 环节常选择木霉 则 中获得的酶是 酶 4 生产中可以满足 环节的常见菌种是 为了确保获得产物乙醇 环节要注意 5 该技术虽然有广阔的前景 但存在酶的成本高等问题 为了降低成本可利用 等技术使酶能够重复利用 解析 1 富含纤维素的土壤中 含有大量以纤维素为碳源的纤维素分解菌 刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物 当纤维素分解后 复合物无法形成 培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈 通过此方法来筛选纤维素分解菌 2 酶液中酶的浓度相同 酶的活性不一定相同 可通过分解纤维素后所产生的葡萄糖量是否相等来鉴定其活性是否相同 3 木霉能产生纤维素酶 可以将纤维素分解 4 在乙醇发酵中常用的微生物是酵母菌 在接种过程中一定要避免杂菌污染 乙醇是酵母菌无氧发酵的产物 发酵过程中一定要保持无氧的环境 5 可通过固定化酶技术使酶能够反复利用来降低酶的成本 答案 1 富含纤维素 其他答案合理也可 如落叶较多等 纤维素刚果红透明圈 2 不一定相同对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖 3 纤维素 4 酵母菌发酵装置的密闭性 或保证无氧条件等 5 固定化酶 3 在微生物的实验室纯化培养时 下列操作与杀灭细菌无关的是 a 接种前用肥皂洗双手 再用酒精擦拭双手 b 接种前用火焰灼烧接种针 环 c 培养基在50 左右搁置斜面 d 在酒精灯的火焰旁完成倒平板的操作 解析 培养基搁置斜面其实是增大接种面积 是在无菌处理后进行的步骤 与杀灭细菌无关 答案 c 4 在微生物学中 将允许特定种类的微生物生长 同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基称作 a 鉴别培养基b 加富培养基c 选择培养基d 基础培养基 解析 基础培养基是含有一般微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基 例如牛肉膏蛋白胨培养基 加富培养基一般用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物 鉴别培养基是在培养基中加入某种特殊的化学物质 微生物的代谢产物与特殊化学物质发生特定化学反应 产生明显特征变化 选择培养基是在培养基中加入特殊营养物质或化学物质 抑制不需要微生物的生长 有利于所需微生物的生长 c 考题链接土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的基本知识原理 5 下列所述环境条件下的微生物 能正常生长繁殖的是 a 在加入尿素和葡萄糖的选择培养基上的尿素细菌b 在人体表皮擦伤部位的破伤风杆菌c 在新配制的植物矿质培养液中的酵母菌d 在灭菌后的动物细胞培养液中的禽流感病毒 解析 土壤中的尿素细菌能合成脲酶 能分解尿素 细菌为异养型生物 故培养基中加入了葡萄糖 这样尿素细菌就能在这样的选择培养基上正常生长繁殖 破伤风杆菌是一种厌氧型细菌 人体表皮擦伤部位是有氧的环境 因此 破伤风杆菌不能正常生长繁殖 酵母菌是一种异养型生物 缺少有机碳不能正常生长繁殖 病毒只能寄生生活 寄生在活细胞中才能正常生长增殖 a 6 用来判断选择培养基是否起到了选择作用 需要设置的对照是 a 未接种的选择培养基b 未接种的牛肉膏蛋白胨培养基c 接种了的牛肉膏蛋白胨培养基d 接种了的选择培养基 解析 将菌液稀释相同的倍数 在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目 因此 牛肉膏蛋白胨培养基可作为对照 对照实验应遵循的原则之一是单一变量原则 所以应与选择培养基一样接种 培养 d 7 下列关于纤维素酶的叙述中不正确的是 a 纤维素酶可将纤维素先分解为纤维二糖再分解为葡萄糖b 纤维素酶含有c h o n等化学元素c 用纤维素酶处理玉米根尖成熟区细胞后 将细胞放入0 3g ml的蔗糖溶液中出现质壁分离现象d 纤维素酶是一种复合酶 解析 纤维素酶是一种复合酶 至少包括c1酶 cx酶和葡萄糖苷酶 前两种酶使纤维素分解成纤维二糖 第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖 纤维素酶属于蛋白质 含c h o n等元素 植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素 被纤维素酶处理后 细胞壁被去除 不能再发生质壁分离现象 c 考题链接分离分解纤维素的微生物的基本知识原理 8 分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是 a 经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上b 富集培养这一步可省略 但培养的纤维素分解菌少c 经稀释培养后 用刚果红染色d 对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上 解析 经选择培养后 再经稀释 才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 富集培养可省略 经稀释培养后 用刚果红染色 设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物 a 考题链接分离分解纤维素的微生物的实验设计 9 在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基之前一般先进行选择培养 其主要目的是 a 完全除去其他微生物b 没有意义 去掉这一步更好c 增加纤维素分解菌的浓度d 使纤维素分解菌充分长大 解析 纤维素分解菌如果在所采集的土样中含量少 稀释涂布在鉴别培养基上后形成的菌落数少 不利于挑选所需菌落 通过选择培养可以增加纤维素分解菌的浓度 以确保能够从样品中分离到所需要的微生物 10 下面是探究如何从土壤中分离自生固氮菌与计数的实验 完成下列问题 1 实验原理 农田的表层土壤中 自生固氮菌的含量比较多 将用表层土制成的稀泥浆 接种到无氮培养基上进行培养 在这种情况下 只有自生固氮菌才能生长繁殖 用这种方法 可以将自生固氮菌与其他细菌分离开来 考题链接微生物的分离和计数 2 材料用具 农田的表层土壤 无氮培养基 牛肉膏蛋白胨培养基 盛9ml无菌水的试管 无菌吸管 无菌涂布器 无菌培养皿 盛90ml无菌水的锥形瓶 恒温箱 3 方法步骤 倒平板 分别将无菌培养基 牛肉膏蛋白胨培养基倒平板 操作过程应在火焰旁 制备土壤稀释液 取土样10g加入盛有90ml无菌水的锥形瓶中 充分摇匀 用无菌吸管吸取上清液1ml 转至9ml的无菌水的大试管中 依次稀释到107稀释度 涂布 按照由107 103稀释度的顺序分别吸取0 1ml进行平板涂布 每个稀释度下 无氮培养基一般应至少涂布 个平板 牛肉膏蛋白胨培养基涂布1个平板 3 培养 放入恒温箱内 在28 30 下培养3 4天 细菌的计数 当菌落数目稳定时 选取菌落数为 的平板进行计数 如果测试的平均值为50 则每克样品中的菌落数是 稀释度是105 4 预测结果 相同稀释度下 牛肉膏蛋白胨培养基平板上的菌落数应多于无氮培养基上的数目 请说明原因 30 300 5 107 无氮培养基上能生存繁殖的仅是土壤中的固氮菌 而牛肉膏蛋白胨培养基上几乎允许土壤中所有菌类生存 解析 统计菌落数目的原则是 选出菌落数在30 300的平板进行计数 根据计算方法 每克样品中的菌落数 c v m 则 50 0 1 105 5 107 无氮培养基里没有氮源 只允许固氮菌生存 属于选择培养基 可分离出土壤中的固氮菌 牛肉膏蛋白胨培养基营养全面 几乎允许土壤中所有菌类生存 答案 3 3 30 3005 107 4 无氮培养基上能生存繁殖的仅是土壤中的固氮菌 而牛肉膏蛋白胨培养基上几乎允许土壤中所有菌类生存 d d 规律方法 微生物分离的常用方法 1 培养基中的营养成分的改变可达到分离微生物的目的 如培养基中缺乏氮源时 可以分离固氮微生物 2 当培养基的某种营养成分为特定化学成分时 也具有分离效果 如石油是唯一碳源时 可以抑制不能利用石油的微生物的生长 使能够利用石油的微生物生存 达到分离出能消除石油污染的微生物的目的 3 改变微生物的培养条件 也可以达到分离微生物的目的 如将培养基放在高温环境中培养 只能得到耐高温的微生物 12 2009 宁夏理综 1 在大肠杆菌培养过程中 除考虑营养条件外 还要考虑 和渗透压等条件 由于该细菌具有体积小 结构简单 变异类型容易选择 等优点 因此常作为遗传学研究的实验材料 2 在微生物培养操作过程中 为防止杂菌污染 需对培养基和培养器皿进行 消毒 灭菌 操作者的双手需进行清洗和 静止空气中的细菌可用紫外线杀灭 其原因是紫外线能使蛋白质变性 还能 3 若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数 要想使所得估计值更接近实际值 除应严格操作 多次重复外 还应保证待测样品稀释的 温度 酸碱度 易培养 生活周期短 灭菌 消毒 损伤dna的结构 比例合适 4 通常 对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状 大小等菌落特征对细菌进行初步的 5 培养大肠杆菌时 在接种前需要检测培养基是否被污染 对于固体培养基应采用的检测方法是 6 若用大肠杆菌进行实验 使用过的培养基及培养物必须经过 处理后才能丢弃 以防止培养物的扩散 鉴定 或分类 将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间 观察培养基上是否有菌落产生 灭菌 解析 1 大肠杆菌具有体积小 结构简单 变异类型容易选择 易培养 生活周期短等优点 培养过程中 除考虑营养条件外 还要考虑温度 酸碱度和渗透压等条件 2 灭菌是用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物 所以对培养基和培养皿进行灭菌 消毒是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 操作者的双手需要进行清洗和消毒 紫外线能使蛋白质变性 还能损伤dna的结构 3 稀释涂布平板法是将菌液进行一系列的梯度稀释 然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面 进行培养 应保证样品稀释的比例适合 4 对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状 大小等菌落特征对细菌进行初步的鉴定 5 培养大肠杆菌时 在接种前需要检测培养基是否被污染 对于固体培养基应采用的检测方法是将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间 观察培养基上是否有菌落产生 6 因为有的大肠杆菌会释放一种强烈的毒素 并可能导致肠道出现严重症状 使用过的培养基及其培养物必须经过灭菌处理后才能丢弃 以防止培养物的扩散 13 2010 山东理综 34 生物柴油是一种可再生的清洁能源 其应用在一定程度上能够减缓人类对化石燃料的消耗 科学家发现 在微生物m产生的脂肪酶作用下 植物油与甲醇反应能够合成生物柴油 如下图 1 用于生产生物柴油的植物油不易挥发 宜选用 方法从油料作物中提取 2 筛选产脂肪酶的微生物m时 选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供 培养基灭菌采用的最适方法是 法 3 测定培养液中微生物数量 可选用 法直接计数 从微生物m分离提取的脂肪酶通常需要检测 以确定其应用价值 为降低生物柴油生产成本 可利用 技术使脂肪酶能够重复使用 4 若需克隆脂肪酶基因 可应用耐热dna聚合酶催化的 技术 压榨 萃取 碳源 高压蒸汽灭菌 显微镜直接计数 酶活性 或 酶活力 固定化酶 或 固定化 细胞 pcr