關(guān)于人教版高級高中生物選修一專題二《微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用》知識點歸納

1、專題二 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用課題一 微生物的實驗室培養(yǎng) 培養(yǎng)基：人們按照微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的不同需求，配r制出供其生長繁殖的營養(yǎng)基質(zhì)，是進行微生物培養(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動及菌種保藏等。 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

2、養(yǎng)基 是用成分已知的化學(xué)物質(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， 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、無機鹽、碳源、氮源、生長因子等。碳碳源：能為微生物的代謝提供碳元素的。物質(zhì)。如CO、NaHC騎無機碳源；糖類、石油、花生粉餅等有機碳源。異養(yǎng)微生物只能

3、利用有機碳源。單質(zhì)碳不能作為碳源 。 氮源：能為微生物的代謝提供氮元素的物質(zhì)。如 N、NH、NO-、NH4+ （無機氮源）蛋白質(zhì)、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白豚（有機氮源）等。只有固氮微生物才能利用N2o 培養(yǎng)基還要滿足微生物生長對pH、特殊營養(yǎng)物質(zhì)以及氧氣的要求。例如，培養(yǎng)乳酸桿菌時需要在培養(yǎng)基中添加維生素，培養(yǎng)霉菌時須將培養(yǎng)基的 pH調(diào)至酸性，培養(yǎng)細菌是需要將pH調(diào)至中性或微堿性，培 養(yǎng)厭氧型微生物是則需要提供無氧的條件 無菌技術(shù)獲得純凈培養(yǎng)物的關(guān)鍵是防止外來雜菌的入侵，要注意以下幾個方面：對實驗操作的空間、操作者的衣著和手，進行清潔和消毒。將用于微生物培養(yǎng)的器皿、接種用具和培養(yǎng)基等器具進行

4、滅菌。為避免周圍環(huán)境中微生物的污染，實驗操作應(yīng)在酒精燈火焰附近進行。實驗操作時應(yīng)避免已經(jīng)滅菌處理的材料用具與周圍的物品相接觸。無菌技術(shù)除了用來防止實驗室的培養(yǎng)物被其他外來微生物污染外，還有什么目的?答：無菌技術(shù)還能有效避免操作者自身被微生物感染。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)部一部分對人體有害的微生物（不包括芽胞和抱子）。消毒方法常用煮沸消毒法，巴氏消毒法（對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。滅菌則是指使用強烈的理化因素殺死物體內(nèi)外所有的微生物，包括芽抱和抱子。滅菌方法有灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌。滅菌方法

5、：接種環(huán)、接種針、試管口等使用灼燒滅菌法；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。比較項理化因素的作用強度消滅微生物的數(shù)量芽抱和抱子能否被消滅消毒較為溫和部分生活狀態(tài)的微生物不能火菌強烈全部微生物能制作牛肉膏蛋白豚固體培養(yǎng)基（1）方法步驟：計算、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

6、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。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1 .培養(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50c左右時，才能用來倒平板。你用什么辦法來估計培養(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，就可以進行倒平板了。2 .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。3 .平板冷凝后，為什么要將平板倒置？答：平板冷凝后，皿蓋上會凝結(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揮發(fā)

7、，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。4 .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，這個平板還能用來培養(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)，可以分離到由一個細胞繁殖而來的肉眼可見的子細胞群體，這就是菌落。(3)稀釋涂布平板法是將菌液進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

8、，進行培養(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：使聚集在一起的微生物分散成單個細胞，從而能在培養(yǎng)基表面形成單個的菌落，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。注意不要劃破培養(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)

9、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1 .為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環(huán)？在劃線操作結(jié)束時，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，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)，能及時殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細菌污染環(huán)境和感染操作者。2 .在灼燒接種環(huán)之后，為什么要等其冷卻后再進行劃線？答：以免接種環(huán)溫度太高，殺

10、死菌種。3 .在作第二次以及其后的劃線操作時，為什么總是從上一次劃線的末端開始劃線？答：劃線后，線條末端細菌的數(shù)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，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。(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 力口到培養(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)如何進行無菌操作？提示：應(yīng)從操作的各個細節(jié)保證“無菌”。例

11、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)對于頻繁使用的菌種，可以采用臨時保藏 的方法。臨時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)。當菌落長成后，將試管放入4c的冰箱中保藏。以后每 36個月，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：這種方法保存的時間不長，菌種容易被污染或產(chǎn)生變異。(2)對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 c的冷凍箱中保存。疑難解答(1)生物的營養(yǎng)營養(yǎng)是指生物攝

12、取、利用營養(yǎng)物質(zhì)的過程。營養(yǎng)物質(zhì)是指維持機體生命活動，保證發(fā)育、生殖所需的 外源物質(zhì)。人及動物的營養(yǎng)物質(zhì)：水、無機鹽、糖類、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、維生素六類。植物的營養(yǎng)物質(zhì)：礦質(zhì)元素、水、二氧化碳等三類。微生物的營養(yǎng)物質(zhì)：水、無機鹽、碳源、氮源及特殊營養(yǎng)物質(zhì)五類。(2)確定培養(yǎng)基制作是否合格的方法將未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫12天，無菌落生長，說明培養(yǎng)基的制備是成功的.，否則需要重新制備。課題二 土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(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。只有當土壤中的細菌將尿素分解成氨 之后，才能被植物利用。土壤中的細菌之所以能分解尿素，是因為他們能合成服酶。尿素最初是從

13、人的 尿液中發(fā)現(xiàn)的篩選菌株(1)實驗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加入某種物質(zhì)以達到選擇的目的。例如，培養(yǎng)基中不加入有機物可以選擇培養(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)計菌落數(shù)目(1)測定微生物數(shù)量的常用方法有 稀釋涂布平板法 和顯微鏡直l接計數(shù)。(2)稀釋涂布

14、平板法統(tǒng)計樣品中活菌的數(shù)目的原理當樣品的稀釋度足夠高時，培養(yǎng)基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù)， 就能推測出樣品中大約含有多少活細菌。為了保證結(jié)果準確， 一般設(shè)置35個平板,選擇菌落數(shù)在30300的平板。進行計數(shù)，并 取平均值。統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目低，因此，統(tǒng)計結(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：1.一般選取菌落數(shù)在 30300之間的平板進行計數(shù) 2.為了防止菌落蔓延，影響計數(shù)，可在培養(yǎng)基中加入 TTC 3.本法僅限于形成菌落的微生物設(shè)置對照設(shè)置對照的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結(jié)果的影響，提高實驗結(jié)果的可信度

15、。對照 實驗是指除了被測試的條件以外，其他條件都相同的實驗，其作用是比照試驗組，排除任何其他可能原 因的干擾，證明確實是所測試的條件引起相應(yīng)的結(jié)果。實驗設(shè)計實驗設(shè)計包括實驗方案，所需儀器、材料、用具和藥品，具體的實施步驟以及時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。在富含有機質(zhì)的土壤表層，有更多的微生物生長。 從富含有機物、 潮濕、pH7的土壤中取樣。 鏟去表層土，在距地表約38cm 的土壤層取樣。(2)樣品的稀釋：樣品的 湍釋程度將直接影響平板上生長的菌落數(shù)目。在實際操作中，通常選用一定稀釋范圍的樣品液進行培養(yǎng)，以保證獲得菌落數(shù)在3

16、0至IJ 300之間、適于計數(shù)的平板。測定土壤中細菌的數(shù)量，一般選用104 10 5 106測定放線菌的數(shù)量，一般選用103 10 4 105測定真菌的數(shù)量，一般選用102 10 3 104(3)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)時間。細菌3037c 12天放線菌2528 C 57天 霉菌2528 C 34天每隔24小時統(tǒng)計一次菌落數(shù)目，選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時的記錄作為結(jié)果，這樣可以防止因培養(yǎng)時間 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、唯獨及培養(yǎng)時間)，同 種微生物表現(xiàn)出穩(wěn)定的菌落特征。形狀、大小、隆起程度、顏色。疑難解答(1)如何從平

17、板上的菌落數(shù)推測出每克樣品中的菌落數(shù)？統(tǒng)計某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)，最好能統(tǒng)計3個平板，計算出平板菌落數(shù)的平均值每克樣品中的菌落數(shù) =(C/V) *M其中，C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積(ml) , M代表稀釋倍數(shù)課題三 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，一般認為它至少包括三種組分，即 G酶、Cx酶和葡萄糖甘酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二

18、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)直接對微生物進行篩選。(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)。當我們在含有纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅，時，剛果紅能與培養(yǎng)基中的纖維素形成紅色復(fù)合物。當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驗流程土壤取樣-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-將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上-挑選產(chǎn)生透明圈的菌落(1) 土壤采集 選擇富含纖維素的環(huán)境。(2)剛果紅染色法分離纖維素分解菌的步驟倒平板操作、制備菌,懸液、涂布平板(3)剛果紅染色法種類一種是先培養(yǎng)微生物，再加入剛果紅進行顏色反應(yīng)，另一種是在倒平板時就加入剛果紅。課題延伸對分解纖維素的微生物進行了初步的篩選后，只是分離純化的第一步，為確定得到的是纖維素分解菌，還需要進行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的