1.2微生物的培养技术及应用（二）课件-高二下学期生物人教版选择性必修3

1、第1章 发酵工程第2节 微生物的培养技术及应用(二) 自然界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分离出需要的特定微生物并不容易，尤其当要分离的微生物在混合的菌群中不是优势种群时，仅通过一般的平板划线法或稀释涂布平板法很难实现。 资料 1973年，科学家从美国黄石国家公园的热泉中筛选出水生栖热菌，进而从这种菌中提取出耐高温的DNA聚合酶。这种酶目前已被广泛用于体外扩增DNA片段的聚合酶链式反应(PCR)。 思考：筛选水生栖热菌的条件是什么？为什么这个条件能让水生栖热菌“脱颖而出”？ 7080的高温条件。水生栖热菌能适应高温环境，而绝大多数微生物在此条件下不能生存，因此水生栖热菌被筛选出来。 二、

2、微生物的选择培养和计数 1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。思考讨论？选择培养基配方的设计 尿素CO(NH2)2含氮量高，化学性质相对稳定，是现代农业生产中一种重要的氮肥。尿素施入土壤后，会被土壤中的某些细菌分解成NH3，NH3再转化为NO3-、NH4+等被植物吸收。而这些细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3 ，NH3可作为细菌生长的氮源。 讨论1如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？ 培养基的配方中应含有微生物生长所需的营养要素碳源、氮源、水、无机

3、盐等。由于绝大多数微生物都能利用葡萄糖，分解尿素的细菌也能利用葡萄糖，可以用葡萄糖作为碳源，但是，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，在培养基中加入尿素提供氮源，使培养基具有了选择作用。该培养基以尿素作为唯一氮源，只允许以尿素作为氮源的微生物生长。 讨论2该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？ 该培养基与普通培养基相比较，共同点是都以有机碳（如葡萄糖）作为碳源，都有水和无机盐；不同点是该培养基以尿素作为唯一氮源，使只有能以尿素作为氮源的微生物生长。 拓展应用1 反刍动物，如牛和羊，具有特殊的器官瘤胃。在瘤胃中生活着多种微生物，其中许多微生物能分解尿素。请你设计一个实验，从瘤胃中分离出能够分

4、解尿素的微生物。 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。瘤胃中的微生物多为厌氧微生物，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，还应参照厌氧微生物的培养方法进行实验设计。 拓展应用2 地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%60%能被土壤中某些微生物分解利用，这是因它们能够产生纤维素酶。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维素被纤维素分解菌分解后，复合物无法形成，培

5、养基中会出现以这些菌为中心的透明圈。请回答下列问题。 （1）现在要从土壤中分离纤维素分解菌，请你给出详细的实验方案。 在富含纤维素的环境中进行土壤取样用梯度稀释法制备一系列稀释液制备刚果红选择培养基（纤维素为唯一碳源、含有刚果红）用稀释涂布平板法接种稀释后的菌液适宜条件下培养挑选产生透明圈的菌落。 （2）你打算到什么环境中去寻找纤维素分解菌？为什么？ 打算到富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌。因为根据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概率要高于普通环境。 （3）有同学说，可以把滤纸埋在土壤中，经过一段时间后，再从已腐烂的

6、滤纸上筛选纤维素分解菌。请你评价这一做法。 这一做法可行，通过人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境，使纤维素分解菌聚集。滤纸富含纤维素，将滤纸埋在土壤中，纤维素分解菌就会在滤纸上聚集分解纤维素，可以从腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。鉴别培养基思维拓展选择培养基和鉴别培养基 选择培养基和鉴别培养基是按培养基用途区分的，两者在很多方面具有不同的特点，两者比较如下表：项目选择培养基鉴别培养基特殊成分添加（或缺少）某种化学成分加入某种指示剂或化学药品（不影响微生物正常生长）机理抵制其他微生物的生长，促进目标微生物的生长微生物的某种代谢物与培养基中的特定指示剂或化学药品发生反应，使目标菌落出现特定的特征平板

7、的菌落只出现目标菌落（其他微生物被抑制）出现多种菌落，但目标菌落出现特定的特征用途培养、分离出目标微生物鉴别出目标微生物举例不加氮源，可分离固氮微生物；不加碳源，可分离自养微生物；加青霉素，可分离酵母菌等真菌。用伊红亚甲蓝琼脂培养基鉴定饮用水或乳制品中是否含有大肠杆菌（若有，则菌落呈深紫色，并有金属光泽）；在以纤维素为唯一碳源的培养基上加入刚果红可鉴别纤维素分解菌（有透明圈的菌落即为纤维素分解菌菌落） 如果想知道1g土壤中有多少能分解尿素的细菌，仅有选择培养基是不够的，还需要对土样进行适当的处理以及科学的测定微生物数量的方法。 二、微生物的选择培养和计数 2微生物的选择培养（分离）稀释涂布平板

8、法 由于土壤中细菌的数量庞大，要想得到能分解尿素的细菌的纯培养物，必须要对土样进行充分稀释，然后再将菌液涂布到制备好的选择培养基上，也就是要采用稀释涂布平板法。 稀释涂布平板法的操作步骤：土壤取样梯度稀释取菌液滴加到培养基表面涂布器消毒、灭菌涂布平板。 待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放3037的恒温培养箱中培养12d。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落。 二、微生物的选择培养和计数 3微生物的数量测定稀释涂布平板法 稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外，也常用来统计样品中活菌的数目。 稀释涂布平板法计数原理 当样品中稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于

9、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。 稀释涂布平板法计数原则 为了保证结果准确，一般选择菌落数为30300的平板进行计数。样品的稀释度将直接影响平板上的菌落数目。在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。若其中1个平板的计数结果与另外2个相差较大，说明在操作过程中出现了错误，在求平均值时该数据应舍去。？ 二、微生物的选择培养和计数 3微生物的数量测定稀释涂布平板法 思考：稀释涂布平板法统计的菌落数与实际有何偏差？为什么？ 稀释涂布平板法统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，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

10、菌落。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。 微生物的数量测定的其他方法显微镜直接计数法 显微镜直接计数，是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。该方法利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量，统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。此方法计数时包括了死细胞，因此计数的结果比实际值大，通过辅助处理，在计数前用台盼蓝对菌液进行染色，通过统计无色细胞的个数得到活菌数。探究实践土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 一、分离原理 绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可

11、以从土壤中分离出分解尿素的细菌，该选择培养基的配方见下表。组分含量KH2PO41.4gNa2HPO42.1gMgSO47H2O0.2g葡萄糖10.0g尿素1.0g琼脂15.0gH2O定容至1000mL 二、实验设计 1土壤取样 细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，绝大多数分布在距地表38cm的土壤层。 2制备培养基 用牛肉膏蛋白胨培养基作为对照组，用以尿素为唯一氮源的培养基作为实验组，用来判断选择培养基是否具有选择作用。探究实践土壤中分解尿素的细菌的分离与计数二、实验设计 3样品的稀释 在酒精灯火焰旁称取10g土壤，放入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，振荡使土壤与水充分混合，将细菌分散，制

12、成101倍土壤稀释液。用1支1mL无菌吸管从中吸取1mL土壤悬液注入盛有9mL无菌水的试管中，吹吸3次，充分混匀，制成102倍的土壤稀释液，依此类推制成103、104、105、106、107倍的土壤稀释液（如下图）。 4涂布平板 测定土壤中细菌的数量，一般选用1104、1105、1106倍稀释的稀释液进行平板培养。第一次做该实验时，可以将稀释范围放宽一点。如将11031107倍稀释的稀释液分别涂布到平板上培养。探究实践土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 思考：结合下图分析，为了确认培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出一些菌落，该如何设计对照实验？二、实验设计 5培养与观察 将平板倒置于

13、3037的培养箱中培养12天，每隔24h统计一次菌落数目。 图中的1、2、3平板是选择培养基，4平板为牛肉膏蛋白胨培养基，以判断选择培养基是否具有筛选作用；另外，还要有两个对照，即不涂布稀释的选择培养基和牛肉膏蛋白胨培养基，以验证培养基中是否含有杂菌。探究实践土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 二、实验设计 6菌落计数 当菌落数目稳定时，选取菌落数在30300的平板进行计数，同一稀释度下至少计数3个平板，求出平均值，并根据所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目（如下表）。 7结果分析与评价 稀释度104105106107123平均值123平均值123平均值123平均值每个平板的菌落数内容现象结论有

14、无杂菌污染的判断空白对照的培养基中无菌落生长未被杂菌污染选择培养基中菌落数偏高被杂菌污染菌落形态多样，菌落数偏高培养基中混入其他氮源选择培养基的筛选作用牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目多于选择培养基上的数目选择培养基具有筛选作用样品的稀释操作得到2个或2个以上菌落数在30300的平板操作成功练一练1培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采用的灭菌或消毒方法依次是（ ）化学消毒法 灼烧灭菌法 干热灭菌法紫外线消毒法 高压蒸汽灭菌法 巴氏消毒法A BC D 2下列培养基配方中，能作为选择培养基、鉴别培养基的依次是（ ）A B C DA原料蛋白胨乳糖蔗糖K2HPO4伊红亚甲蓝琼脂NaC

15、l蒸馏水10g5g5g2g0.4g0.065g10g-1000mL10g5g5g2g-20g-1000mL10g5g5g2g-20g1000mL10g5g5g2g-1000mLB练一练3幽门螺杆菌（Hp）感染是急、慢性胃炎和消化性溃疡的主要致病因素。请回答下列有关问题：（1）图中4支试管分别代表4种微生物在半固体培养基（琼脂含量为3.5g/L）中的生长状态，其中号试管代表Hp的生长状态，由图判断，Hp在_条件下不能生长。（2）下表所示是某种培养基的配方。将Hp接种到pH适宜的该培养基中，置于37下培养一段时间后，该培养基中Hp的数目比刚接种时_，主要原因是_。成分葡萄糖KH2PO4MgSO4NaClCaSO4CaCO3琼脂蒸馏水含量10g0.2g0.2g0.2g0.2g5g3.5g定容至1L氧气浓度过高或过低少缺少氮源练一练3幽门螺杆菌（Hp）感染是急、慢性胃炎和消化性溃疡的主要致病因素。请回答下列有关问题：（3