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1、选修1 生物技术实践,专题2 微生物的培养与应用,基础梳理,基础梳理,1.微生物的营养 (1)碳源 碳源是为微生物生长提供所需要的_元素的物质，_型微生物的碳源主要是有机碳。_型微生物利用CO2或碳酸盐作为碳源。 (2)氮源：氮源是提供微生物生命活动所需要的_元素的物质。 (3)水：水是微生物生命活动必需的一种重要物质。,碳,异养,自养,氮,(4)无机盐 无机盐对微生物的生理功能有：构成微生物细胞的组成成分；作为酶的组成成分，也是某些酶的激活剂；调节和维持微生物细胞的渗透压和pH；某些无机盐具有特殊功能，如化能自养细菌的能源物质NH4+等。 (5)生长因子。 (6)培养微生物还需要满足微生物生
2、长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。,2.培养基 (1)培养基的概念：人们按照微生物对_的不同需求，配制出供适合其_的营养基质。 (2)配制原则 目的要明确；营养要协调；pH要适宜；要经济节约。 (3)培养基的类型 按照培养基的物理性质可以分为固体培养基、半固体培养基和液体培养基。 按照培养基的化学成分可以分为合成 培养基（用化学成分已知的化学物质配制而成的，用于分类鉴定）和天然培养基（用天然物质配制而成，用于工业生产）。 按照培养基的用途可以分为选择培养基和鉴别培养基等。,生长繁殖,营养物质,3.无菌技术 (1)无菌技术的主要内容 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
3、于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌 为避免周围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处理的材料用具与周围的物品相接触。 (2)实验室常用的消毒方法 _消毒；_消毒；_消毒。,煮沸,化学药物,紫外线,(3)实验室常用的灭菌方法 灼烧灭菌：将微生物的_，如接种环、接种针或其他金属工具，直接在_灼烧，可以迅速彻底地灭菌，此外，在接种过程中，_或_等容易被污染的部位，也可以通过_来灭菌； 干热灭菌：能耐高温的，需要保持_的物品，如玻璃器皿（吸管、培养皿）和金属用具等，可以采用这种方法灭菌； 高压蒸汽灭菌：将灭菌物品放置在盛有适量水的_内，为达到良
4、好的灭菌效果，一般在压力为100 kPa，温度为121 的条件下，维持1530 min。,接种工具,酒精灯火焰的充分燃烧层,试管口,瓶口,火焰灼烧,干燥,高压蒸汽灭菌锅,4.微生物实验室培养的实验操作 (1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基 其基本过程为_、_、_、_、_五个步骤。 (2)纯化大肠杆菌 原理：在培养基上将细菌稀释或分散成_细胞，使其长成_的菌落，这个_菌落就是一个纯化的细菌菌落。,计算,称量,溶化,灭菌,倒平板,单个,单个,单个,微生物常见的接种的方法 平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成_，接种，划线，在_里培养。在线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐
5、渐减少，最后可能形成_菌落。 稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量_后，均匀_在培养皿表面，经培养后可形成_菌落。,单个,平板,恒温箱,单个,稀释,涂布,归纳整合,一、培养基 不同的微生物需要采用不同的培养基配方，尽管培养基的配方各不相同，但是其基本成分都包括水、碳源、氮源和无机盐。 1.培养基的配制原则 (1)目的要明确:目的包含两层含义：一指培养的微生物种类；二指培养的目的，是用于生产还是科学研究，因为二者对培养基的化学成分、物理状态等方面要求不同，例如用于生产的培养基应具有原料易得、价格低廉、配制方便等特点，而用于科学研究的培养基应具有成分含量准确，可多次重复实验的特点。,2.培养基配
6、制的程序及注意事项 (1)培养基配制的程序 计算称量溶化 调pH 灭菌 倒平板 (2)培养基配制时的注意事项 全程要求无菌操作，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，还能有效地避免操作者自身被微生物感染。 培养基灭菌后，需要冷却到50左右时，才能用来倒平板。可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，当感觉到锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板。操作时应使锥形瓶的瓶口通过火焰，以防止瓶口的微生物污染培养基。,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，若将平板倒置，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。 在倒平板的
7、过程中，不能将培养基溅到皿盖与皿底之间的部位，因为空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生。,3.培养基的种类 按培养基物理性质划分:,按培养基的化学成分划分：,按培养基的功能分：,二、微生物的纯化培养（两种接种方法） 1.平板划线法：操作简单，但单菌落不易分离 (1)无菌操作：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。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
8、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，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)由于划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，所以，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。,2.稀释涂布平板法：操作复杂，但单菌落易分离 (1)无菌操作：涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。应从操作的各个细节保证“无菌”。例如，对涂布器等接种器具进行消毒和灭菌、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
9、在酒精灯火焰周围。(2)每一个稀释度下涂布三个平板作为重复组，不同稀释度下涂布的平板形成对照组，且每个平板所用的样液不超过0.1毫升。(3)统计实验结果时注意选取菌落数介于30300个之间的平板进行计数，且重复组结果要有相近性。,3.评价和分析实验结果 (1)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12d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。 (2)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，并符合该菌落的特点，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
10、。 (3)是否进行了及时细致的观察与记录 培养12h与24h后的菌落的大小会有明显的不同，及时观察记录的同学会发现这一点，并能观察到其他一些细微的变化。,三、微生物营养 1.碳源,关于自养微生物和异养微生物碳源的利用和能量的来源： 自养微生物以CO2或碳酸盐作为唯一碳源进行代谢生长；异养微生物必须以有机物为碳源进行代谢生长。 异养微生物的生命活动所需的能源主要是依靠物质氧化分解放能获得的，碳源是异养微生物的主要能源物质；某些异养微生物也可以光能作为能源，例如红螺菌，它不能以CO2作为主要或唯一碳源，而需要有机物的参与，才能利用光能将CO2还原成细胞物质，这种营养类型称为光能异养型。总结如下表：
11、,三、微生物营养 1.碳源,不同的微生物所需要的碳源不同,利用某些微生物碳源的特殊性解决环境污染、粮食危机等问题。 A.利用某些细菌、放线菌、酵母菌以石油作为碳源的原理，消除石油污染。 B.运用某些细菌可以分解、利用氰化物、酚等有毒物质的原理处理有害物质。 C.研究开发以纤维素、石油、CO2、H2等作为碳源和能源的工业微生物，解决工业发酵用粮与人们日常用粮的矛盾。,2.氮源,关于氮源物质的来源和作用： 对许多微生物来说，既可利用无机含氮化合物作为氮源，也可利用有机含氮化合物作为氮源。 固氮微生物可以利用氮气作为氮源。 铵盐、硝酸盐等既可作为微生物最常用的氮源，也可作为某些化能自养微生物的能源物
12、质。 自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依靠能否以CO2作为生长的主要或唯一的碳源，而不是由氮源决定。,跟踪训练,（2009 年重庆卷）下列有关大肠杆菌的叙述，正确的是（ ） A.大肠杆菌以复制方式进行繁殖，其拟核是一个环状DNA分子 B.在含葡萄糖和乳糖的培养基上，大肠杆菌首先利用乳糖作碳源 C.用大肠杆菌工程菌生产干扰素时，应及时添加核酸等生长因子 D.处于对数期的大肠杆菌，常作为生产用的菌种和科研的材料,解析：大肠杆菌以二分裂的方式进行繁殖；大肠杆菌存在着分解葡萄糖的组成酶和分解乳糖的诱导酶，分解葡萄糖的组成酶一直存在，只有当葡萄糖分解完后，乳糖才能诱导产生分解乳糖的诱导酶，所以在含
13、葡萄糖和乳糖的培养基上，大肠杆菌首先利用葡萄糖作碳源；大肠杆菌的生长不需要生长因子；处于对数期的大肠杆菌，其生长繁殖活跃，代谢稳定，常作为生产作用的菌种和科研的材料。 答案：D,基础梳理,1纤维素是_类物质，_是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。 2纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即_、_和_，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_。正是在这三种酶的协同作用下，纤维素最终被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养，同样，也可以为人类所利用。,多糖,棉花,C1酶,CX酶,葡萄糖苷酶,葡萄糖,3筛选纤维素分解菌可以用_法，这种方
14、法能够通过_直接对微生物进行筛选。 4刚果红是一种_，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应。 5分离分解纤维素的微生物的实验流程图如下：_ 梯度稀释_。,挑选产生透明圈的菌落,刚果红染色,颜色反应,染料,土壤取样,选择培养（此步是否需要，应根据样品中 目的菌株数量的多少来确定）,将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上,归纳整合,土壤中纤维素分解菌的分离实验的具体操作步骤,1.土样采集 土样采集的方法与本专题课题2类似。土样的采集要选择富含纤维素的环境，这是因为在纤维素含量丰富的环境，通常会聚集较多的分解纤维素的微生物。如果找不到合适的环境，
15、可以将滤纸埋在土壤中，过一个月左右也会有能分解纤维素的微生物生长。 2.选择培养 选择培养需要的仪器有：250mL锥形瓶、无菌称量瓶、药匙、1 mL和10 mL的移液管、天平、摇床、温度计等。,培养基的制备参照课本旁栏中的比例配制。在250 mL锥形瓶中装入30 mL培养基，用8层纱布做成瓶塞，将瓶口塞紧，再在瓶塞外包裹两层包装纸（或报纸），用线绳扎紧，在121 下高压蒸汽灭菌20 min。 选择培养的操作：称取土样20 g，在无菌条件下加入装有30 mL培养基的摇瓶中。将摇瓶置于摇床上，在30 下振荡培养12 d，至培养基变混浊。此时可以吸取0.1 mL培养液进行梯度稀释和涂布平板，也可以按课本中所述，重复选择培养的步骤一次，然后再进行梯度稀释和涂布平板。,
