高中生物 专题2课题1微生物的实验室培养课件1 新人教版选修1.ppt

课题1微生物的实验室培养 专题2 微生物的培养与应用 一 基础知识 一 微生物 是一切肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称 1 细菌的形态结构 细菌 单细胞不分枝的原核微生物 细胞微小而透明 通常用适当染料染色后显微镜观察 c 弧菌 霍乱弧菌 a 球菌 金黄色葡萄球菌 b 杆菌 大肠杆菌 菌落 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子细胞群体 叫做菌落 细菌的菌落特征因种而异 因此菌落是鉴定菌种的重要依据 2 细菌的营养类型 自养菌 异养菌 腐生菌寄生菌大部分病原菌 光合自养型 光合细菌化能自养型 硝化细菌 铁细菌 硫细菌 3 芽孢 有些细菌在一定的条件下 细胞里面形成一个椭圆形的休眠体 叫做芽孢 特点 1 对恶劣的环境 如干旱 高温等 有很强的抵抗力2 小而轻 可随风飘散3 当环境适宜 如温度 水分适宜 的条件下 芽孢又可以萌发 形成一个细菌 4 孢子 在生物体的一定部位产生一种特殊的生殖细胞叫孢子 孢子的特点是能直接长成新个体 3 真菌 如图是酵母菌电子显微镜下的形态结构 酵母菌和霉菌 青霉 二 培养基 培养基 培养液 是由人工方法配制而成的 专供微生物生长繁殖使用的营养基质 3 按成分可分为 天然培养基和合成培养基 1 培养基的类型和用途 1 按物理状态分 固体培养基和液体培养基等 2 按功能分可分为 选择培养基和鉴别培养基 1 根据培养基的物理性质分固体培养基 加入琼脂 用于微生物的分离 计数 鉴定液体培养基 加入琼脂较少 常用于工业生产 液体培养基的表面生长和均匀混浊生长 固体培养基 常用的凝固剂 琼脂主要成分是硫酸半乳聚糖熔点为96 凝固点为40 透明度强 1 按物理状态分的培养基的用途 液体培养基 不加入琼脂 增菌固体培养基 加入琼脂较多 纯化 鉴别半固体培养基 加入琼脂较少 保种 液体培养基的表面生长和均匀混浊生长 固体培养基 半固体培养基 选择培养基 在培养基中加入 缺少 某种化学物质 以抑制不需要的微生物的生长 促进所需要的微生物的生长 用以菌种的分离 鉴别培养基 在培养基中加入某种指示剂或化学药品 用以菌种的鉴别 2 根据培养基的用途分 选择培养基 加入青霉素的培养基 分离酵母菌 霉菌等真菌加入高浓度食盐的培养基 分离金黄色葡萄球菌不加氮源的无氮培养基 分离固氮菌不加含碳有机物的无碳培养基 分离自养型微生物 由已知成分配制而成 培养基成分明确 主要成分是氨基酸 维生素 碳水化合物 无机盐和其它一些辅助物质 合成培养基 3 天然培养基和合成培养基 由天然成分配制而成 培养基成分不明确 天然培养基有血清 血浆 和组织提取液 如鸡胚和牛胚浸液 天然培养基 天然培养基和合成培养基的优劣点 天然培养基 优点 具有营养丰富 原料易得 配制方便 价格低廉 培养微生物效果好等 缺点 是培养基中营养成分以及微生物对各种营养物质的需要量难以确定 实验结果的重复性差 合成培养基 优点 营养成分含量准确 因而实验的可重复性强 缺点 配制烦琐 成本较高 微生物生长缓慢 2 培养基的成分不管哪种培养基 一般都含有水 无机盐 碳源和氮源等营养物质 2 培养基的成分不管哪种培养基 一般都含有水 无机盐 碳源和氮源等营养物质 另外还需要满足微生物生长对ph 特殊营养物质 例如 生长因子 即细菌生长必需 而自身不能合成的化合物 如维生素 某些氨基酸 嘌呤 嘧啶 以及氧气 二氧化碳 渗透压等的要求 3 碳源与氮源的比较碳源 是微生物生长所需的含碳化合物 氮源 从外界吸入的氮素化合物或氮气 有的碳源只能是碳源 如co2 有的碳源同时是氮源 如nh4hco3 有的碳源同时是能源 如葡萄糖 有的碳源同时也是氮源和能源 如蛋白胨 co2可作为自养型微生物的碳源 硝化细菌能利用nh3提供能量和氮源 二 无菌技术 1 无菌技术的概念 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 1 消毒 用温和的化学或物理方法 杀死物体表面或内部的部份微生物的过程 2 消毒与灭菌的概念及两者的区别 2 灭菌 以强烈的理化因素杀死物体内外所有微生物 达到完全无菌的过程 灭菌与消毒技术是微生物有关工作中最普通也是最重要的技术 1 煮沸消毒法 100 煮沸5 6min2 巴氏消毒法 70 75 下煮30min或80 下煮15min3 化学药剂消毒法 用75 酒精 新洁尔灭等进行皮肤消毒 氯气消毒水源4 紫外线消毒 对实验室空气消毒 1 消毒的方法 3 常用的消毒与灭菌的方法 1 干热灭菌 160 170 下加热1 2h 2 灭菌的方法 适用于玻璃器皿 如试管 平皿 吸管 注射器 和金属器具 如针头 摄子 剪刀等 的灭菌 2 高压蒸气灭菌 100kpa 121 下维持15 30min 2 灭菌的方法 最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌 它可以杀灭所有的生物 包括最耐热的某些微生物的休眠体 同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏 3 灼烧灭菌 微生物学实验室的接种环 接种针 试管口等的灭菌 2 灭菌的方法 列表比较消毒与灭菌 较为温和 强烈 能 不能 部分生活状态的微生物 全部微生物 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 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 答 无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染 答 1 2 需要灭菌 3 需要消毒 旁栏思考 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 加水加热熔化牛肉膏 加入蛋白胨和氯化钠继续加热 加入琼脂 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 三 实验操作步骤 4 调ph 用1mol lnaoh溶液调节ph至偏碱性 ph7 6 5 灭菌 将配置好的培养基用玻棒转移至三角锥瓶中 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 将培养皿用旧报纸包裹 放入干热灭菌箱内 在160 170 下灭菌2h 6 倒平板 待培养基冷却到50 左右时 在酒精灯附近倒平板 倒平板操作见课本 2d后观察平板 无杂菌污染才可用来接种 倒平板技术 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 问题讨论 答 可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶 感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时 就可以进行倒平板了 2 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 3 平板冷凝后 为什么要将平板倒置 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 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 答 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 四 纯化大肠杆菌 接种方法有 平板划线法和稀释涂布平板法 平板划线法 通过接种环在琼脂固体培养基表面连续画线的操作 将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面 微生物的接种技术一般有两种 问题讨论 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 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 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 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 问题讨论 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 微生物的恒温培养 四 课题成果评价 一 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 2d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 二 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 三 是否进行了及时细致的观察与记录培养12h与24h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同 并能观察到其他一些细微的变化 这一步的要求主要是培养学生良好的科学态度与习惯 菌种的保存 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 本课题知识小结 专题2 微生物的培养与应用 课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1 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 一 研究思路 筛选菌株 2 分离方法 根据微生物的特点 包括营养 生理 生长条件等 采用选择培养的分离方法 或抑制使大多数微生物不能生长 或造成有利于该菌生长的环境 经过一定时间培养后使该菌在群落中的数量上升 再通过平板稀释等方法对它进行纯培养分离 统计菌落数目 1 直接计数法 这种方法是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里样品中微生物的数量 此法的缺点是不能区分死菌和活菌 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 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 统计的菌落往往比活菌的实际数目低 3 滤膜法 膜过滤法是当样品中菌数很低时 可以将一定体积的湖水 海水或饮用水等样品通过膜过滤器 然后将滤膜干燥 染色 并经处理使膜透明 再在显微镜下计算膜上 或一定面积中 的细菌数 实例分析启示 在设计实验时 一定要至少涂布三个平板 作为重复组 才能增强实验的说服力与准确性 在分析实验结果时 一定要考虑所设置的重复组的结果是否一致 结果不一致 意味着操作有误 需要重新实验 设置对照 什么是对照试验 设置对照的主要目的是 p23讨论问题a同学的结果与其他同学不同 可能的解释有两种 一是由于土样不同 二是由于培养基污染或操作失误 1 方案一 可以由其他同学用与a同学一样的土样进行实验 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 2 方案二 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 二 实验设计 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 制备培养基 制备以尿素为唯一氮源的选择培养基 样品的稀释 应在火焰旁称取土壤 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 其原因是不同微生物在土壤中含量不同 其目的是保证获得菌落数在30 300之间 适于计数的平板 细菌稀释度为104 105 106 放线菌稀释度为103 104 105 真菌稀释度为102 103 104 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 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 细菌一般在30 37 培养1 2d 放线菌一般在25 28 培养5 7d 霉菌一般在25 28 的温度下培养3 4d 思考与讨论菌种鉴定的依据是什么 不同种类的细菌形成的菌落 在大小 形状 光泽度 颜色 硬度 透明度等方面具有一度的特征 菌落特征可作为菌种鉴定的重要依据 三 结果分析与评价1 通过对照实验 若培养物有杂菌污染 菌落数偏高 若培养物混入其他氮源 则菌落形态多样 菌落数偏高 难以选择出分解尿素的微生物 2 选择每个平板上长有30 300个菌落的稀释倍计算每克样品的菌数最合适 同一稀释倍数的三个重复的菌落数不能相差悬殊 如相差较大 表示实验不精确 四 课外延伸在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂 培养某种细菌后 如果ph升高 指示剂将变红 说明该细菌能够分解尿素 专题2 微生物的培养与应用 课题3分解纤维素的微生物的分离 1 纤维素酶 水解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖的一类酶的总称 定义 纤维素酶是一种复合酶 一般认为它至少包括三种组分 即c1酶 外切酶 cx酶 内切酶 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 纤维二糖 c1酶 cx酶 葡萄糖苷酶 葡萄糖 纤维素 组分 细菌的纤维素酶位于细胞膜上 真菌和放线菌的纤维素酶是胞外酶 即分泌到生产菌胞外的酶 纤维素酶的分布 a 人能不能对纤维素消化吸收 为什么 不能 因为人体不能合成纤维素酶 人以淀粉为主要的能量来源 思考 b 食物中的纤维素有什么作用 食物中的膳食纤维可刺激胃肠蠕动和分泌消化液 有助于食物的消化和排泄 c 反刍动物能利用纤维素吗 为什么 能 在反刍动物的瘤胃中生活着大量可以分解纤维素的微生物 能产生大量的纤维素酶 2 纤维素的分解 细菌如 纤维杆菌 纤维弧菌 纤维球菌等 真菌如 木霉 青霉 根霉 黑曲霉等 能分解纤维素的微生物有各种细菌 真菌和少数放线菌 种类 二 纤维素分解菌的筛选 2 筛选原理 1 筛选方法 刚果红 cr 是一种染料 它可以与象纤维素这样的多糖物质形成红色复合物 但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应 3 筛选过程 刚果红染色法 这种方法能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选 分布环境 1 土壤取样 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 三 实验设计 2 选择培养 目的 增加纤维素分解菌的浓度 以确保能够从样品中分离所需要的微生物 纤维素分解菌的选择培养基 液体培养基 因培养基中无凝固剂 利用液体培养基培养以增加纤维素分解菌的浓度 b 培养基具有选择作用的原因 能够产生纤维素酶的微生物才能分解纤维素作为碳源和能源 并大量繁殖 不能分解纤维素的微生物由于缺乏碳源受到抑制而不能正常生长繁殖 因此培养基具有选择作用 a 物理性质上看培养基的类型及原因 思考 c 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的繁殖 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 3 梯度稀释 4 涂布培养 每个稀释度下需涂布3个平板 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 1 刚果红染色法 5 筛选菌株 方法一 先培养微生物 在长出菌落的培养基上 再加入刚果红进行颜色反应 方法二 在倒平板时 先把培养基中其它成分灭菌后 加入刚果红 纤维素分解菌的鉴别培养基 纤维素分解菌的选择培养中 碳源为纤维素 能够长生纤维素酶 水解纤维素的细菌大量增殖 而不能利用纤维素为碳源的微