人教版重点高中生物选修一专题二微生物的培养与应用总结归纳知识点归纳

专项二 微生物的培养与应用课题一 微生物的实验室培养培养基：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质，是进行微生物培养的物质基本。培养基按照物理性质可分为液体培养基 半固体培养基和固体培养基。在液体培养基中加入凝固剂琼脂（是从红藻中提取的一种多糖，在配制培养基中用作凝固剂）后，制成琼脂固体培养基。微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。根据菌落的特性可以判断是哪一种菌。液体培养基应用于工业或生活生产，固体培养基应用于微生物的分离和鉴定，半固体培养基则常用于观测微生物的运动及菌种保藏等。按照成分培养基可分为人工合成培养基和天然培养基。合成培养基是用成分已知的化学物质配制而成，其中成分的种类比例明确，常用于微生物的分离鉴定。天然培养基是用化学成分不明的天然物质配制而成，常用于实际工业生产。按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴定培养基。选择培养基是指在培养基中加入某种化学物质，以克制不需要的微生物生长，增进所需要的微生物的生长。鉴别培养基是根据微生物的特点，在培养基中加入某种批示剂或化学药物配制而成的，用以鉴别不同类别的微生物。培养基的化学成分涉及 水 、 无机盐 、 碳源 、 氮源 、生长因子等。碳源：能为微生物的代谢提供碳元素的物质。如CO2、NaHCO3等无机碳源；糖类、石油、花生粉饼等有机碳源。异养微生物只能运用有机碳源。单质碳不能作为碳源。氮源：能为微生物的代谢提供氮元素的物质。如N2、NH3、NO3-、NH4+（无机氮源）蛋白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨（有机氮源）等。只有固氮微生物才干运用N2。培养基还要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的规定。例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌时须将培养基的pH调至酸性，培养细菌是需要将pH调至中性或微碱性，培养厌氧型微生物是则需要提供无氧的条件无菌技术获得纯净培养物的核心是避免外来杂菌的入侵，要注意如下几种方面：对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。将用于微生物培养的器皿、接种用品和培养基等器具进行灭菌。为避免周边环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。实验操作时应避免已经灭菌解决的材料用品与周边的物品相接触。无菌技术除了用来避免实验室的培养物被其她外来微生物污染外，尚有什么目的？答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。消毒与灭菌的区别消毒指使用较为温和的物理或化学措施仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物（不涉及芽孢和孢子）。消毒措施常用煮沸消毒法，巴氏消毒法（对于某些不耐高温的液体）尚有化学药剂（如酒精、氯气、石炭酸等）消毒、紫外线消毒。灭菌则是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，涉及芽孢和孢子。灭菌措施有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。灭菌措施：接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；玻璃器皿、金属用品等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱 ； 培养基、无菌水等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅 。表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯 。比较项理化因素的作用强度消灭微生物的数量芽孢和孢子能否被消灭消毒较为温和部分生活状态的微生物不能灭菌强烈所有微生物能制作牛肉膏蛋白胨固体培养基（1）措施环节：计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。（2）倒平板操作的环节：将灭过菌的培养皿放在火焰旁的桌面上，右手拿装有培养基的锥形瓶，左手拔出棉塞。右手拿锥形瓶，将瓶口迅速通过火焰。用左手的拇指和食指将培养皿打开一条稍不小于瓶口的缝隙，右手将锥形瓶中的培养基（约1020mL）倒入培养皿，左手立即盖上培养皿的皿盖。等待平板冷却凝固，大概需510min。然后，将平板倒过来放置，使培养皿盖在下、皿底在上。倒平板操作的讨论1.培养基灭菌后，需要冷却到50左右时，才干用来倒平板。你用什么措施来估计培养基的温度？提示：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，避免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？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，又可以避免皿盖上的水珠落入培养基，导致污染。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：空气中的微生物也许在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最佳不要用这个平板培养微生物。纯化大肠杆菌（1）微生物接种的措施最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法。（2）平板划线法是通过接种环在琼脂固体培养基表面持续划线的操作。将汇集的菌种逐渐稀释分散到培养基的表面。在多次划线后培养，可以分离到由一种细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体，这就是菌落。（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。分为系列稀释操作和涂布平板操作两步。（4）用平板划线法和稀释涂布平板法接种的目的是：使汇集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落，以便于纯化菌种。（5）平板划线法操作环节：将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红。在火焰旁冷却接种环，并打开棉塞。将试管口通过火焰。将已冷却的接种环伸入菌液中蘸取一环菌液。将试管通过火焰，并塞上棉塞。左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养皿。灼烧接种环，待其冷却后，从第一区域划线的末端开始往第二区域内划线。反复以上操作，在三、四、五区域内划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连。将平板倒置放入培养箱中培养。平板划线操作的讨论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？答：操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上也许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长，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？答：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？答：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长而逐渐减少，最后能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。（6）涂布平板操作的环节：将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。取少量菌液，滴加到培养基表面。将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃，待酒精燃尽后，冷却810s。用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布平板操作的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规定，想一想，第2步应如何进行无菌操作？提示：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她物体、吸管要在酒精灯火焰周边；等等。菌种的保存（1）对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的措施。临时保藏措施将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，在合适的温度下培养。当菌落长成后，将试管放入4的冰箱中保藏。后来每36个月，都要重新将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上。缺陷：这种措施保存的时间不长，菌种容易被污染或产生变异。（2）对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的措施。在3mL的甘油瓶中，装入1mL甘油后灭菌。将1mL培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充足混匀后，放在20的冷冻箱中保存。疑难解答（1）生物的营养营养是指生物摄取、运用营养物质的过程。营养物质是指维持机体生命活动，保证发育、生殖所需的外源物质。人及动物的营养物质：水、无机盐、糖类、脂质、蛋白质、维生素六类。植物的营养物质：矿质元素、水、二氧化碳等三类。微生物的营养物质：水、无机盐、碳源、氮源及特殊营养物质五类。（2）拟定培养基制作与否合格的措施将未接种的培养基在恒温箱中保温12天，无菌落生长，阐明培养基的制备是成功的，否则需要重新制备。课题二 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数尿素是一种重要的农业氮肥，尿素并不能直接被农作物吸取。只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才干被植物运用。土壤中的细菌之因此能分解尿素，是由于她们能合成脲酶。尿素最初是从人的尿液中发现的筛选菌株（1）实验室中微生物的筛选应用的原理人为提供有助于目的菌株生长的条件（涉及营养、温度、pH等），同步克制或制止其她微生物生长。（2）选择性培养基在微生物学中，将容许特定种类的微生物生长，同步克制或制止其她种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。（3）配制选择培养基的根据根据选择培养的菌种的生理代谢特点加入某种物质以达到选择的目的。例如，培养基中不加入有机物可以选择培养自养微生物；培养基中不加入氮元素，可以选择培养能固氮的微生物；加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等。记录菌落数目（1）测定微生物数量的常用措施有稀释涂布平板法和显微镜直接计数。（2）稀释涂布平板法记录样品中活菌的数目的原理当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一种菌落，来源于样品稀释液中的一种活菌。通过记录平板上的菌落数，就能推测出样品中大概具有多少活细菌。为了保证成果精确，一般设立35个平板，选择菌落数在30300的平板进行计数，并取平均值。记录的菌落数往往比活菌的实际数目低，因此，记录成果一般用菌落数而不是活菌数来表达。采用此措施的注意事项：1.一般选用菌落数在30300之间的平板进行计数2.为了避免菌落蔓延，影响计数，可在培养基中加入TTC 3.本法仅限于形成菌落的微生物设立对照设立对照的重要目的是排除实验组中非测试因素对实验成果的影响，提高实验成果的可信度。对照实验是指除了被测试的条件以外，其她条件都相似的实验，其作用是比照实验组，排除任何其她也许因素的干扰，证明的确是所测试的条件引起相应的成果。实验设计实验设计涉及实验方案，所需仪器、材料、用品和药物，具体的实行环节以及时间安排等的综合考虑和安排。（1）土壤取样：同其她生物环境相比，土壤中的微生物，数量最大，种类最多。在富具有机质的土壤表层，有更多的微生物生长。从富具有机物、潮湿、pH7的土壤中取样。铲去表层土，在距地表约38cm的土壤层取样。（2）样品的稀释：样品的稀释限度将直接影响平板上生长的菌落数目。在实际操作中，一般选用一定稀释范畴的样品液进行培养，以保证获得菌落数在30到300之间、适于计数的平板。测定土壤中细菌的数量，一般选用104 105 106测定放线菌的数量，一般选用103 104 105 测定真菌的数量，一般选用102 103 104（3）微生物的培养与观测不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌3037 12天放线菌2528 57天 霉菌2528 34天每隔24小时记录一次菌落数目，选用菌落数目稳定期的记录作为成果，这样可以避免因培养时间局限性而导致一楼菌落的数目。一般来说，在一定的培养条件下（相似的培养基、唯独及培养时间），同种微生物体现出稳定的菌落特性。形状、大小、隆起限度、颜色。疑难解答（1）如何从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？记录某一稀释度下平板上的菌落数，最佳能记录3个平板，计算出平板菌落数的平均值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代表稀释倍数课题三 分解纤维素的微生物的分离纤维素，一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。纤维素与纤维素酶（1）棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，木材、作物秸秆等也富含纤维素。（2）纤维素酶是一种复合酶，一般觉得它至少涉及三种组分，即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。纤维素最后被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养。纤维素分解菌的筛选（1）筛选措施：刚果红染色法。可以通过颜色反映直接对微生物进行筛选。（2）刚果红染色法筛选纤维素分解菌的原理刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反映。当我们在具有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红纤维素的复合物就无法形成，培养基中会浮现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这样，我们就可以通过与否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。分离分解纤维素的微生物的实验流程土壤取样选择培养（此步与否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来拟定）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（1）土壤采集 选择富含纤维素的环境。（2）刚果红染色法分离纤维素分解菌的环节 倒平板操作、制备菌悬液、涂布平板（3）刚果红染色法种类一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反映，另一种是在倒平板时就加入刚果红。课题延伸对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选后，只是分离纯化的第一步，为拟定得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵措施有液体发酵和固体发酵两种。纤维素酶的测定措施，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的测定。疑难解答（1）为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？由于生物与环境的互相依存关系，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一般环境。（2）将滤纸埋在土壤中有什么作用？你觉得滤纸应当埋进土壤多深？将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对汇集，事实上是人工设立纤维素分解菌生存的合适环境。一般应将纸埋于深约10cm左右腐殖土壤中。（3）两种刚果红染色法的比较措施一是老式的措施，缺陷是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其长处是这样显示出的颜色反映基本上是纤维素分解菌的作用。措施二的长处是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺陷是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都具有淀粉类物质，可以使可以产生淀粉酶的微生物浮现假阳性反映。但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，由于培养基中纤维素占重要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相辨别。措施二的另一缺陷是：有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易辨别。（4）为什么选择培养可以“浓缩”所需的微生物？在选择培养的条件下，可以使那些可以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克制，因此可以起到“浓缩”的作用。