专题三土壤中分解尿素的细菌的分离与计数.ppt

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 细菌能利用尿素的原因 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 某些真菌和放线菌也能分解尿素 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 一 研究思路 筛选菌株 统计菌落数目 设置对照 1 实例 PCR技术 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 PCR 的技术 此项技术要求使用耐高温 930C 的DNA聚合酶 筛选菌株 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 方法 抑制大多数微生物的生长 促进目的菌株的生长结果 培养一定时间后 该菌数量上升 再通过平板稀释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 固体培养基 在此培养基中哪些作为碳源 氮源 碳源 葡萄糖氮源 尿素 培养基的氮源为尿素 只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素 以尿素作为氮源 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 培养基选择分解尿素的微生物的原理 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 称作选择培养基 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 分离尿素细菌 判断该培养基有无选择性 只生长尿素细菌 生长多种微生物 是 1 显微镜直接计数 利用血球计数板 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 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 说明设置重复组的重要性 在设计实验时 一定要涂布至少3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 旁栏思考题 1 想一想 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 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板中 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 在计数时 每隔24h统计一次菌落数目 选取菌落数目稳定点的记录作为结果 防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目 计算公式 每克样品中的菌株数 C V M 某同学在稀释倍数为106的培养基中测得平板上菌落数的平均数为234 那么每克样品中的菌落数是 涂布平板时所用稀释液的体积为0 1ml A 2 34 108B 2 34 109C 234D 23 4 B 例题 统计菌落数目的方法有 A B C D D 涂布平板法 重量法 直接计数法 比浊法 生理指标法 膜过滤法 三 设置对照 判断培养基中是否有杂菌污染 将未接种的培养基同时进行培养 判断选择培养基是否具有筛选作用 完全培养基 营养成分齐全 接种后培养观察菌落数目 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 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 土样不同 培养基污染或操作失误 或者是混入了其他的含氮物质 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 方案一 由其他同学用与A同学相同土样进行实验 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 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 实验设计 从肥沃 酸碱度接近中性的湿润土壤中取样 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 微生物的天然培养基 一 土壤取样 数量最大 种类最多 大约70 90 是细菌 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 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 准备牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基 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 还需要8个灭菌试管和1个灭菌移液管 将稀释相同倍数的菌液 在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目 因此 牛肉膏蛋白胨培养基可以作为对照 用来判断选择培养基是否起到了选择作用 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原因 不同微生物在土壤中含量不同目的 保证获得菌落数在30 300之间 适于计数的平板 三 样品的稀释 问题 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 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 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 一 无菌操作1 取土用的小铁铲的盛土样的信封在使用前都需要灭菌 2 应在火焰旁称取土壤 在火焰附近将称好的土样倒入锥形瓶中 塞好棉塞 3 在稀释土壤溶液的过程中 每一步都要在火焰旁操作 二 做好标记注明培养基种类 培养日期 平板培养样品的稀释度等 三 规划时间 三 四 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 1 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 2 测定饮水中大肠杆菌数量的方法是将一定体积的水用细菌过滤器过滤后 将滤膜放到伊红 美蓝培养基上培养 大肠杆菌菌落呈现黑色 通过记算得出水样中大肠杆菌的数量 五 课外延伸 CO NH2 2 H2OCO2 2NH3 脲酶 pH升高指示剂 酚红 将变红 大肠杆菌呈深紫色 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 本课题知识小结 例2 在微生物群体生长规律的测定中 种内斗争最显著最激烈的时期是A 调整期B 对数期C 稳定期D 衰亡期 解析 种内斗争是一种生态因素 种内斗争反应了种内生物对生存空间和生活资源的争夺 在生活空间充裕 营养充足的时候 种内斗争的程度是比较低的 随着微生物个体数目的增加 每个个体的生存空间越来越少 营养物质也越来越少 每个个体对生存空间和资源的争夺也越来越激烈 种内斗争就越来越激烈 由此可知 在稳定期的种内斗争最激烈 在衰亡期 微生物的数目已经开始减少 pH已经极度不适于微生物的生存 次级代谢产物积累到很高的程度 这时的微生物的生存斗争主要是与无机环境的斗争 答案 C 例3 2005年江苏 抗生素作为治疗细菌感染的药物 其高效性和巨大的经济价值使抗生素工业经久不衰 其中青霉素的发现和应用具有划时代的意义 青霉素发酵产生青霉素 青霉菌的新陈代谢类型是 青霉素是青霉菌的代谢产物 在生产和科研中 常选用处于期的青霉菌作为菌种或研究材料 因为此时的青霉菌代谢旺盛 和比较稳定 对青霉菌菌体生长情况的测定 取一定体积的发酵液 经离心分离 反复洗涤后 再计算发酵罐中菌体的总重量 异养需氧型 次级 对数 个体的形态 生理特性 称菌体的湿重 称烘干后的重量 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 5 实验测定链霉素对3种细菌的抗生素效应 用3种细菌在事先准备好的琼脂块平板上画3条等长的平行线 3条线均与下图中的链霉素带接触 将平板置于37 条件下恒温培养3天 结果如图所示 从实验结果分析以下叙述 不正确的是A链霉素能阻止结核菌的生长B链霉素对结核菌比对霍乱菌更有效C链霉素对结核菌比对伤寒菌更有效D链霉素可以用于治疗伤寒病人 D 练习题 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