土壤中分解尿素细菌分离与计数上课用

课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 一 课题背景 1 尿素的利用 尿素是一种重要的农业氮肥 尿素不能直接被农作物吸收 土壤中的细菌将尿素分解成氨之后才能被植物利用 2 细菌利用尿素的原因 土壤中的细菌分解尿素是因为它们能合成脲酶 3 常见的分解尿素的微生物 芽孢杆菌 小球菌 假单胞杆菌 克氏杆菌 棒状杆菌 梭状芽孢杆菌 某些真菌和放线菌 4 课题目的 从土壤中分离出能够分解尿素的细菌 统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌 计数 一 研究思路 筛选菌株 统计菌落数目 设置对照 1 实例 启示 寻找目的菌种时要根据它对生存环境的要求 到相应的环境中去寻找 原因 因为热泉温度70 800C 淘汰了绝大多数微生物只有Taq细菌被筛选出来 DNA多聚酶链式反应是一种在体外将少量DNA大量复制的技术 此项技术要求使用耐高温 930C 的DNA聚合酶 筛选菌株 总之 要分离一种微生物 必须根据该微生物的特点 包括营养 生理 生长条件等 配置合适的培养基方法 抑制大多数微生物生长 造成有利于该菌生长的环境 结果 培养一定时间后 该菌数量上升 再通过稀释涂布平板法等方法对它进行纯化培养分离 2 实验室中微生物的筛选原理 人为提供有利于目的菌株生长的条件 包括营养 温度 pH等 同时抑制或阻止其他微生物生长 3 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数所需培养基 从物理性质看此培养基属于哪类 从功能上属于哪类培养基 固体培养基 在此培养基中哪些作为碳源 氮源 碳源 葡萄糖 尿素氮源 尿素 选择培养基 尿素是培养基中的唯一氮源 只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素 以尿素作为氮源 才能生长 缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素 缺乏氮源而不能生长发育繁殖 而受到抑制 所以用此培养基就能够选择出分解尿素的微生物 5 该培养基选择分解尿素的微生物的原理 选择培养基 在微生物学中 将允许特定种类的微生物生长 同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基 6 怎样证明此培养基具有选择性呢 以尿素为唯一氮源的培养基 牛肉膏蛋白胨培养基 是 分离能分解尿素的细菌 判断该培养基有无选择性 只生长能分解尿素的细菌 生长多种微生物 是 栏目链接 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 C 1 显微镜直接计数 利用血球计数板 在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量 统计菌落数目 不能区分死菌与活菌 不适于对运动细菌的计数 需要相对高的细菌浓度 个体小的细菌在显微镜下难以观察 缺点 2 间接计数法 活菌计数法 原理 在稀释度足够高时 微生物在固体培养基上所形成的一个菌落是由一个单细胞繁殖而成的 即一个菌落代表原先的一个单细胞 常用方法 稀释涂布平板法 每克样品中的菌落数 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 如何从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数 统计某一稀释度下平板上的菌落数 最好能统计3个平板 计算出平板菌落数的平均值 然后按课本旁栏的公式进行计算 教材P22 实例分析P22 第一同学只涂布了一个平板 没有设置重复组 因此结果不具有说服力 第二位同学考虑到设置重复组的问题 涂布了三个平板 但是其中1个平板的计数结果与2个相差太远 说明在操作过程中可能出现了错误 因此 不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值 注意事项 为了保证结果准确 一般选择菌落数在30 300的平板上进行计数 为使结果接近真实值可将同一稀释度加到三个或三个以上的平皿中 经涂布 培养计算出菌落平均数 即设置重复组求平均数 统计的菌落往往比活菌的实际数目低 微生物的计数法 显微镜直接计数 间接计数法 活菌计数法 比浊法 滤膜法 设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响 提高实验结果的可信度 设置对照 设置对照的方法 空白对照 不给对照组任何处理因素 条件对照 标准对照 指給予对照组一种被证明有效因素的处理 自身对照 对照组和实验组都在同一研究对象上进行 相互对照 不单设对照组 而是几个实验组相互对照 课P23实例 在做分解尿素的细菌的筛选与统计菌落数目的实验时 A同学从对应的106倍稀释的培养基中筛选出大约150个菌落 但是其他同学在同样的稀释度下只选择出大约50个菌落 分析其原因 原因 1 培养基被杂菌污染或操作失误 或者是混入了其他的含氮物质 2 土壤不同 小结 通过这个事例可以看出 实验结果要有说服力 对照的设置是必不可少的 方案二 由其他同学用与A同学相同土样进行实验 方案一 将A同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养 作为空白对照 以证明培养基是否受到污染 结果预测 如果结果与A同学一致 则证明A无误 如果结果不同 则证明A同学存在操作失误或培养基的配制有问题 将细菌放在固体培养基上培养 它会繁殖并形成菌落 如下图 某实验小组想检验两种抗生素的杀菌作用 下列哪个实验方案最合适 C 菌落计数 系列稀释 涂布平板与培养 配制土壤溶液 根据图示2 7填写以下实验流程 实验设计 一 土壤取样 二 制备培养基 三 土壤样品的稀释 四 取样涂布 五 微生物的培养与观察 八 鉴定 七 细菌的计数 二 实验的操作流程 二 实验的具体操作 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 取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌 二 制备培养基 制备以尿素为唯一氮源的选择培养基 牛肉膏蛋白胨培养基 作对照 应在火焰旁称取土壤10g 在稀释土壤溶液的过程中 每一步都要在火焰旁进行 分离不同的微生物采用不同的稀释度 三 土壤样品的稀释 分离不同的微生物采用不同的稀释度 原因 不同微生物在土壤中含量不同 由于初次实验 对于稀释的范围没有把握 因此选择了一个较为宽泛的范围 稀释倍数为103 107 由于初次实验 对于稀释的范围没有把握 因此选择了一个较为宽泛的范围 稀释倍数为103 107 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 因此共需要15个选择培养基 5个牛肉膏蛋白胨培养基 此外 还需要准备8个灭菌的试管和1个灭菌的移液管 为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度 测定土壤中细菌的总量和测定土壤中能分解尿素的细菌的数量 选用的稀释范围相同吗 原因 土壤中各类微生物的数量 单位 株 kg 是不同的 例如在干旱土壤中的上层样本中 好氧及兼性厌氧细菌数约为2185万 放线菌数约为477万 霉菌数约为23 1万 结论 为获得不同类型的微生物 就需要按不同的稀释度进行分离 同时还应当有针对性地提供选择培养的条件 四 取样涂布 实验时要对培养皿作好标记 注明培养基类型 培养时间 稀释度 培养物等 如果得到了2个或2个以上菌落数目在30 300的平板 则说明稀释操作比较成功 并能够进行菌落的计数 如果同一稀释倍数的三个重复的菌落数相差较大 表明试验不精确 需要重新实验 每个稀释度下需要3个选择培养基 作重复组 1个牛肉膏蛋白胨培养基 作对照 微生物的培养与观察 在菌落计数时 每隔24h统计一次菌落数目 选取菌落数目稳定时的记录作为结果 以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目 培养不同微生物往往需要不同培养温度 细菌 30 37 培养1 2d放线菌 25 28 培养5 7d霉菌 25 28 的温度下培养3 4d 微生物的培养与观察 同种微生物有稳定的菌落特征 形状 大小 隆起程度 颜色 六 鉴定 筛选后必鉴定鉴别培养基 加入某种指示剂或化学药品 不影响微生物的生存1 酚红培养基 鉴定分解尿素的细菌 原理 脲酶催化尿素分解成氨 培养基碱性增强 酚红变红 脲酶阳性2 伊红 美蓝培养基 鉴定大肠杆菌原理 代谢产物与伊红 美蓝结合 菌落呈黑色并带有金属光泽 属鉴别培养基 它并没有促进大肠杆菌的生长和抑制其他微生物的生长 伊红 美蓝培养基是鉴别培养基 可以用来检测自来水中的大肠杆菌是否超标 因为的代谢产物与伊红 美蓝结合 使菌落呈深紫色并带有金属光泽 使大肠杆菌的菌落显示出来 并没有促进大肠杆菌的生长和抑制其他微生物的生长 例如 鉴别大肠杆菌培养基 大肠杆菌呈黑色中心 有或无金属光泽 大肠杆菌在伊红美蓝琼脂 EMB 上典型特征 三 操作提示 无菌操作 做好标记 规划时间 一 培养物 即培养的目的菌种 中是否有杂菌污染 以及选择培养基是否筛选出菌落 对照的培养皿在培养过程中没有菌落生长 说明培养基没有被杂菌污染 牛肉膏蛋白胨培养基的菌落数目明显大于选择培养基的数目 说明选择培养基已筛选出一些菌落 四 结果分析与评价 如果学生选取的是同一种土样 统计的结果应该接近 如果结果相差太远 需要进一步分析产生差异的原因 二 样品的稀释操作是否成功 如果得到了2个或2个以上菌落数目在30 300的平板 则说明稀释操作比较成功 并能够进行菌落的计数 三 重复组的结果是否一致 接种 不接种 接种 接种 需将未接种的选择培养基同时进行培养 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 实验设计原则 1 设立重复组 统计某一稀释度下平板上的菌落数时 要至少涂布三个平板作重复组 增强实验结果的说服力与准确性 2 设立两种对照组 栏目链接 四 结果分析与评价 2 2 本课题知识小结 课后练习 2 提示 反刍动物的瘤胃中含有大量的微生物 其中也包括分解尿素的微生物 由于瘤胃中的微生物多为厌氧菌 接触空气后会死亡 因此分离其中能分解尿素的微生物除了需要准备选择培养基外 还应参照厌氧菌的培养方法进行实验设计 11 某化工厂的污水池中 含有一种有害的 难以降解的有机化合物A 研究人员用化合物A 磷酸盐 镁盐以及微量元素配制的培养基 成功地筛选到了能高效降解化合物A的细菌 目的菌 请分析回答下列问题 1 培养基中加入化合物A的目的是筛选 这种培养基属于 培养基 2 目的菌 生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的 实验需要振荡培养 由此推测 目的菌 的代谢类型是 3 培养若干天后 应选择培养瓶中化合物A含量 的培养液 接入新的培养液中连续培养 使 目的菌 的数量 4 可采用 的方法将 目的菌 接种到固体培养基上 通过 法对 目的菌 的数量进行统计 通常需要对菌落数为 的平板进行计数 5 实验结束时 使用过的培养基应该进行 处理后 才能倒掉 目的菌 选择 化合物A 异养需氧型 减少 增加 稀释涂布平板 活菌计数 30 300 灭菌 1 使用选择培养基的目的是 A 培养细菌B 培养真菌C 使需要的微生物大量繁殖D 表现某微生物的特定性状与其他微生物加以区别2 能合成脲酶的微生物所需要的碳源和氮源分别是 A CO2和N2B 葡萄糖和NH3C CO2和尿素D 葡萄糖和尿素 实践训练 C D 3 下列说法不正确的是 A 科学家从70 80度热泉中分离到耐高温的TaqDNA聚合酶B 统计某一稀释度的5个平板的菌落数依次为M1 M2 M3 M4 M5 以M3作为该样品菌落数的估计值C 设置对照实验的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响 提高实验结果的可信度D 同其他生物环境相比 土壤中的微生物数量最大 种类最多 4 为培养和分离出酵母菌并淘汰杂菌 常在培养基中加入 A 较多的氮源物质B 较多的碳源物质C 青霉素类药物D 高浓度食盐 B C 09 宁夏 15分 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 需对培养基和培养皿进行 消毒 灭菌 操作者的双手需要进行清洗和 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