医学专题—土壤中分解尿素的细菌的分离和计数.ppt
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1、第一页,共三十页。课题课题(kt)(kt)(kt)(kt)背景背景1 1、关于、关于(guny)(guny)(guny)(guny)尿素尿素 尿素尿素是一种是一种(y zhn)(y zhn)(y zhn)(y zhn)重要的重要的农业氮肥。农业氮肥。但是它但是它不能直不能直接接被农作物被农作物吸收。吸收。只有当土壤中的细菌将尿素只有当土壤中的细菌将尿素分解成分解成氨氨之后才能被植物利用。之后才能被植物利用。2 2、细菌分解尿素的原因、细菌分解尿素的原因脲酶脲酶土壤中的细菌分解尿素是因为它们土壤中的细菌分解尿素是因为它们能合成脲酶能合成脲酶CO(NHCO(NH2 2)2 2脲酶脲酶+CO+CO2
2、 2NHNH3 3+H2O第二页,共三十页。课题课题(kt)(kt)(kt)(kt)目的:目的:一、从土壤中分离一、从土壤中分离(fnl)(fnl)(fnl)(fnl)出能够分解尿素的细出能够分解尿素的细菌菌二、统计每克土壤样品中究竟含有二、统计每克土壤样品中究竟含有(hn yu)(hn yu)(hn yu)(hn yu)多少这样多少这样的细菌的细菌第三页,共三十页。一、如何从土壤中分离一、如何从土壤中分离(fnl)(fnl)(fnl)(fnl)出能够分解尿素的出能够分解尿素的细菌?细菌?土壤有土壤有“微生物的天然培养基微生物的天然培养基”之称。同其他生之称。同其他生物环境相比,土壤中的微生物
3、,数量最大,种类最多。物环境相比,土壤中的微生物,数量最大,种类最多。尤其是在富含有机质的土壤中,有更多的微生物。而尤其是在富含有机质的土壤中,有更多的微生物。而这些微生物中只有一小部分能够分解尿素这些微生物中只有一小部分能够分解尿素(nio s)。那么。那么如何能从众多的微生物中筛选出能够分解尿素如何能从众多的微生物中筛选出能够分解尿素(nio s)的的细菌呢?细菌呢?第四页,共三十页。资料资料(zlio)(zlio)(zlio)(zlio)一:一:思考:思考:思考:思考:1 1 1 1、科学家为什么能从热泉中筛选、科学家为什么能从热泉中筛选、科学家为什么能从热泉中筛选、科学家为什么能从热泉
4、中筛选(shixun)(shixun)(shixun)(shixun)出耐高温的出耐高温的出耐高温的出耐高温的TaqTaqTaqTaq细菌细菌细菌细菌?DNADNADNADNA多聚酶链式反应(多聚酶链式反应(多聚酶链式反应(多聚酶链式反应(PCRPCRPCRPCR)是一种)是一种)是一种)是一种在体外将少量在体外将少量在体外将少量在体外将少量DNADNADNADNA大量复制的技术大量复制的技术大量复制的技术大量复制的技术(jsh)(jsh)(jsh)(jsh),而此项技术而此项技术而此项技术而此项技术(jsh)(jsh)(jsh)(jsh)的实施必须使用耐高温的实施必须使用耐高温的实施必须使用
5、耐高温的实施必须使用耐高温(939393930 0 0 0C C C C)的)的)的)的DNADNADNADNA聚合酶。聚合酶。聚合酶。聚合酶。美国微生物学家托马斯美国微生物学家托马斯美国微生物学家托马斯美国微生物学家托马斯 布鲁克于布鲁克于布鲁克于布鲁克于19661966年在美国黄石国家年在美国黄石国家年在美国黄石国家年在美国黄石国家公园的一个热泉中发现了水生耐热细菌公园的一个热泉中发现了水生耐热细菌公园的一个热泉中发现了水生耐热细菌公园的一个热泉中发现了水生耐热细菌TaqTaq,并从它体内分,并从它体内分,并从它体内分,并从它体内分离出了耐高温的离出了耐高温的离出了耐高温的离出了耐高温的T
6、aqDNATaqDNA聚合酶。聚合酶。聚合酶。聚合酶。因为热泉温度为因为热泉温度为因为热泉温度为因为热泉温度为70707070808080800 0 0 0C C C C,淘汰了绝大多数微生物只有,淘汰了绝大多数微生物只有,淘汰了绝大多数微生物只有,淘汰了绝大多数微生物只有TaqTaqTaqTaq细菌被筛选出来。细菌被筛选出来。细菌被筛选出来。细菌被筛选出来。第五页,共三十页。启示:寻找目的启示:寻找目的(md)(md)(md)(md)菌种时要根据它对生存环境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。要求,到相应的环境中去寻找。2、从上述资料中你能得到、从上述资料中你能得到(d
7、 do)(d do)什么启示?什么启示?第六页,共三十页。实验室中微生物的筛选实验室中微生物的筛选(shixun)(shixun)(shixun)(shixun),也是应用同样的原理:,也是应用同样的原理:即即人为提供有利于目的菌株生长的条件人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、包括营养、温度、温度、pHpH等等),同时抑制或阻止其他微生物生长。,同时抑制或阻止其他微生物生长。也也就是利用就是利用选择培养基选择培养基筛选出你想要的目的菌株。筛选出你想要的目的菌株。比如:比如:比如:比如:不加氮源的培养基不加氮源的培养基不加氮源的培养基不加氮源的培养基固氮菌固氮菌固氮菌固氮菌 不加碳源的培
8、养基不加碳源的培养基不加碳源的培养基不加碳源的培养基自养微生物自养微生物自养微生物自养微生物 加入高浓度食盐的培养基加入高浓度食盐的培养基加入高浓度食盐的培养基加入高浓度食盐的培养基金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌金黄色葡萄球菌 允许特定种类的微生物生允许特定种类的微生物生 长,长,同时抑制同时抑制(yzh)或阻止其他种或阻止其他种类微生物生长的培养基。类微生物生长的培养基。第七页,共三十页。以以尿素尿素(nio s)(nio s)(nio s)(nio s)为唯一氮源为唯一氮源的培养基的培养基能够分离尿素的能够分离尿素的细菌细菌 只有能分解尿素的细菌才能分解尿素,以尿素作为氮源。而
9、不只有能分解尿素的细菌才能分解尿素,以尿素作为氮源。而不只有能分解尿素的细菌才能分解尿素,以尿素作为氮源。而不只有能分解尿素的细菌才能分解尿素,以尿素作为氮源。而不能分解尿素的微生物由于不能分解尿素,缺乏氮源而无法生长繁能分解尿素的微生物由于不能分解尿素,缺乏氮源而无法生长繁能分解尿素的微生物由于不能分解尿素,缺乏氮源而无法生长繁能分解尿素的微生物由于不能分解尿素,缺乏氮源而无法生长繁殖,所以殖,所以殖,所以殖,所以(suy)(suy)(suy)(suy)用此培养基就能够选择出能够分解尿素的细菌。用此培养基就能够选择出能够分解尿素的细菌。用此培养基就能够选择出能够分解尿素的细菌。用此培养基就能
10、够选择出能够分解尿素的细菌。思考:思考:思考:思考:什么样的培养基能选择培养出能够分离什么样的培养基能选择培养出能够分离什么样的培养基能选择培养出能够分离什么样的培养基能选择培养出能够分离(fnl)(fnl)尿素的细尿素的细尿素的细尿素的细菌呢?菌呢?菌呢?菌呢?第八页,共三十页。思考:思考:思考:思考:1 1、该培养基中有哪些成分?它们分别为微生物生长该培养基中有哪些成分?它们分别为微生物生长该培养基中有哪些成分?它们分别为微生物生长该培养基中有哪些成分?它们分别为微生物生长(shngzhng)(shngzhng)提供提供提供提供了什么营养?了什么营养?了什么营养?了什么营养?2 2 2 2
11、、从物理性质看此培养基属于哪类?从功能上看、从物理性质看此培养基属于哪类?从功能上看、从物理性质看此培养基属于哪类?从功能上看、从物理性质看此培养基属于哪类?从功能上看属于哪类?属于哪类?属于哪类?属于哪类?第九页,共三十页。1 1、显微镜直接计数法显微镜直接计数法全部全部细菌数细菌数 利用血球计数利用血球计数(j sh)(j sh)(j sh)(j sh)板,在显微镜下计算一定容积板,在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。里样品中微生物的数量。统计菌落统计菌落(jnlu)(jnlu)数目的方法:数目的方法:二、如何统计每克土壤样品中究竟含有多少二、如何统计每克土壤样品中究竟含有多少(d
12、usho)(dusho)(dusho)(dusho)这样的细菌?这样的细菌?2 2、稀释涂布平板法稀释涂布平板法活活菌数菌数(最常用)(最常用)3 3、滤膜法滤膜法第十页,共三十页。计算方法:计算方法:每克样品中的菌落数每克样品中的菌落数(CV)M(CV)M 其中,其中,其中,其中,C C C C某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,V V V V涂布平板时所用的稀释液的体积涂布平板时所用的稀释液的体积涂布平板时所用的稀释液的体积涂布平板时所用的稀释液的体积(tj)(tj)(tj)(tj)
13、(ml)(ml)(ml)(ml),M M M M稀释倍数。稀释倍数。稀释倍数。稀释倍数。当样品的当样品的稀释度稀释度足够高时,培养基表面生长的一足够高时,培养基表面生长的一个菌落,来源于样品稀释液中的一个活菌,通过个菌落,来源于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统计平板上的菌落数,就能推测出样品中大约含有有(hn yu)多少活菌。多少活菌。原理原理(yunl)(yunl):稀释涂布平板法:稀释涂布平板法:第十一页,共三十页。注意事项:注意事项:为了保证结果准确,为了保证结果准确,一般选择菌落数在一般选择菌落数在3030300300的平板进行计数的平板进行计数
14、(j sh)(j sh)(j sh)(j sh)。设置重复组设置重复组:为使结果接近真实值可将同一稀释:为使结果接近真实值可将同一稀释度加到度加到三个或三个以上三个或三个以上的培养皿中,经涂布,培养的培养皿中,经涂布,培养计算出菌落平均数。计算出菌落平均数。设置对照组设置对照组:将不加土样的培养基置于相同条:将不加土样的培养基置于相同条件下进行培养,作为件下进行培养,作为空白对照空白对照。统计的菌落往往比活菌的实际数目低统计的菌落往往比活菌的实际数目低。因为因为(yn wi)当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是一个菌落。落。第十二页
15、,共三十页。讨论题讨论题1 1:两位同学用稀释两位同学用稀释(xsh)(xsh)涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释在对应稀释(xsh)(xsh)倍数为倍数为10106 6的培养基中,得到以下两种统计结果。的培养基中,得到以下两种统计结果。1 1、第一位同学在该浓度下涂布了一个平板,统计的菌落数为、第一位同学在该浓度下涂布了一个平板,统计的菌落数为230230。2 2、第二位同学在该浓度下涂布了三个平板,统计的菌落数分别为、第二位同学在该浓度下涂布了三个平板,统计的菌落数分别为2121、212212、256256,该同学以这三个平板上菌落数的平
16、均值,该同学以这三个平板上菌落数的平均值163163作为统计结果。作为统计结果。分析:你认为哪位同学的结果更接近真实值?你认为这两位同学分析:你认为哪位同学的结果更接近真实值?你认为这两位同学的实验需要改进吗?如果需要,如何改进?的实验需要改进吗?如果需要,如何改进?甲只涂布了一个平板,没有设置重复组,因此结果甲只涂布了一个平板,没有设置重复组,因此结果(ji gu)不具有不具有说服力。说服力。乙有一个平板与另外两个平板相差很大,说明操作过程可能有误,乙有一个平板与另外两个平板相差很大,说明操作过程可能有误,必须重做实验。必须重做实验。1、实验时必须设置重复组,至、实验时必须设置重复组,至少少
17、(zhsho)要涂布要涂布3个平板。个平板。2、分析结果时,一定要考虑所、分析结果时,一定要考虑所设置的重复组结果是否一致,设置的重复组结果是否一致,结果不一致,意味着操作有误,结果不一致,意味着操作有误,需要重做实验。需要重做实验。第十三页,共三十页。讨论题讨论题2 2:在做本课题的实验时,在做本课题的实验时,A A 同学从对应同学从对应10106 6倍稀释的培养基中筛选出大约倍稀释的培养基中筛选出大约150150个菌落。但是,其他同学在同样个菌落。但是,其他同学在同样(tngyng)(tngyng)的稀释度下只选择出大约的稀释度下只选择出大约5050个菌落。个菌落。其他同学认为其他同学认为
18、A A同学的结果有问题。他们分析同学的结果有问题。他们分析可能是可能是A A同学的培养基被杂同学的培养基被杂菌污染了,或者培养基中混入了其他含氮物质菌污染了,或者培养基中混入了其他含氮物质,因而导致不能分解尿素的,因而导致不能分解尿素的细菌也能在该培养基上生长。细菌也能在该培养基上生长。但是,但是,A A同学确信自己的实验操作准确无误,与其他同学的结果之所以不相同学确信自己的实验操作准确无误,与其他同学的结果之所以不相同,是因为同,是因为自己所选用的土壤样品不同自己所选用的土壤样品不同。但是,。但是,A A同学在设计实验的时候并没有同学在设计实验的时候并没有设置对照,因而此时也拿了不出令人信服
19、的证据。设置对照,因而此时也拿了不出令人信服的证据。分析:你能通过设置对照,帮助分析:你能通过设置对照,帮助A A同学学排除上述两个可能影响实验结果的因同学学排除上述两个可能影响实验结果的因素吗?素吗?第十四页,共三十页。通过这个通过这个(zh ge)(zh ge)事例可以看出,实验结果事例可以看出,实验结果要有说服力,要有说服力,对照的设置对照的设置是必不可少的。是必不可少的。方案方案(fng n)(fng n)(fng n)(fng n)一:一:由其他同学用与由其他同学用与A A同学相同土样进行实验同学相同土样进行实验 方案二:方案二:将将A A同学同学(tng xu)(tng xu)(t
20、ng xu)(tng xu)配制的培养基在不加土样的情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况下进行培养,作为空白对照,以证明培养基是否受到污染。到污染。如果结果与如果结果与A A同学一致,则证明同学一致,则证明A A无误;如果结果不无误;如果结果不同,则证明同,则证明A A同学存在操作失误或培养基的配制有问题。同学存在操作失误或培养基的配制有问题。对照实验是指除了被测试的条件对照实验是指除了被测试的条件以外,其他条件都相同的实验,以外,其他条件都相同的实验,其作用是比照实验组,排除任何其作用是比照实验组,排除任何其他可能原因的干扰其他可能原因的干扰第十五页,
21、共三十页。三三.实验的具体操作实验的具体操作 (一)(一).土壤取样土壤取样 从肥沃、湿润的土壤中取样。先铲去表层土从肥沃、湿润的土壤中取样。先铲去表层土3cm3cm左右,再取样,将样品装入事先准备好的信封左右,再取样,将样品装入事先准备好的信封(xnfng)(xnfng)中。中。取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌。都要灭菌。(二)(二).制备培养基制备培养基 制备制备以尿素为唯一氮源的以尿素为唯一氮源的选择培养基和牛肉膏蛋选择培养基和牛肉膏蛋白胨固体培养基。白胨固体培养基。筛选出能够分解尿筛选出能够分解尿素素(nio s)的细菌的细菌与选
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