微生物的培养技术及应用(第2课时)-高二下学期生物人教版选择性必修3.pptx
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1、微生物的培养技术及应用微生物的培养技术及应用(第(第2课时)课时)高二人教版生物学选择性必修3第1章课题背景 自然界中微生物数量繁多,种类庞杂,自然界中微生物数量繁多,种类庞杂,要想要想从中分离出需要的特定微生物从中分离出需要的特定微生物并不容并不容易,尤其当要分离的微生物在混合菌群中易,尤其当要分离的微生物在混合菌群中不是优势种群时,更难实现不是优势种群时,更难实现。稀释涂布平板法呈现的杂菌群那么我们又如何达成这一目标呢?科学家们应用选择性培养基解决了这一难题。科学实例科学实例:寻找耐高温的DNA聚合酶启示: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。筛选原因:因为热泉的高
2、温条件淘汰了绝大多数微生物,使耐热的Taq细菌保留下来。PCR是一种在体外DNA复制的技术,此项技术要求使用耐高温(930C)的DNA聚合酶。1966年,布鲁克在美国黄石国家公园的一个热泉中发现了耐热的Taq细菌,并分离到耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)。耐高温的酶耐高温生物体高温环境(热泉、火山口)寻找寻找一、选择培养基一、选择培养基在微生物学中,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。培养基。(一)(一)概念:概念:(二)(二)原理:原理:人为提供人为提供有利于目的菌生长有利于目的菌生
3、长的条件(包括的条件(包括营养、温度营养、温度和和pH等),同时等),同时抑制或阻止其他微生物抑制或阻止其他微生物的生长的生长。(三)(三)类型:类型:1.利用改变培养条件进行选择培养。利用改变培养条件进行选择培养。7080的高温的高温分离耐高温的水生栖热菌分离耐高温的水生栖热菌使用使用将将pH调至酸性调至酸性的培养基的培养基分离耐酸菌分离耐酸菌2.利用添加某种化学物质进行选择培养利用添加某种化学物质进行选择培养加入青霉素加入青霉素分离酵母菌、霉菌等真菌分离酵母菌、霉菌等真菌无氧环境无氧环境分离厌氧菌分离厌氧菌3.利用营养条件(营养缺陷)进行选择培养利用营养条件(营养缺陷)进行选择培养不加碳源
4、(含碳有机物)的培养基不加碳源(含碳有机物)的培养基分离出自养型微生物分离出自养型微生物不加氮源的培养基不加氮源的培养基分离出固氮菌分离出固氮菌思考:如果让你分离土壤中分解思考:如果让你分离土壤中分解尿素的细菌,尿素的细菌,你你应该怎样设计培应该怎样设计培养基呢?养基呢?思考-讨论选择培养基配方的设计尿素的立体结构 尿素尿素尿素尿素CO(NHCO(NHCO(NHCO(NH2 2 2 2)2 2 2 2含氮量高,化学性质稳定,是现代含氮量高,化学性质稳定,是现代含氮量高,化学性质稳定,是现代含氮量高,化学性质稳定,是现代农业生产中一种重要的农业生产中一种重要的农业生产中一种重要的农业生产中一种重
5、要的氮肥。氮肥。氮肥。氮肥。尿素被土壤中某些细菌分尿素被土壤中某些细菌分尿素被土壤中某些细菌分尿素被土壤中某些细菌分解成解成解成解成NHNHNHNH3 3 3 3,再被转化为再被转化为再被转化为再被转化为NONONONO3 3 3 3-、NHNHNHNH4 4 4 4+等被植物吸收。等被植物吸收。等被植物吸收。等被植物吸收。这些细菌之所以能分解尿素,是因为能合成这些细菌之所以能分解尿素,是因为能合成这些细菌之所以能分解尿素,是因为能合成这些细菌之所以能分解尿素,是因为能合成脲酶脲酶脲酶脲酶,来催化尿素分解。,来催化尿素分解。,来催化尿素分解。,来催化尿素分解。讨论:1.1.你如何设计培养基配方
6、,将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来?你如何设计培养基配方,将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来?2.2.该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点?该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点?培养基添加培养基添加培养基添加培养基添加尿素作唯一氮源尿素作唯一氮源尿素作唯一氮源尿素作唯一氮源,只有能合成,只有能合成,只有能合成,只有能合成脲酶脲酶脲酶脲酶的微生物才能分解尿素。缺乏脲酶的的微生物才能分解尿素。缺乏脲酶的的微生物才能分解尿素。缺乏脲酶的的微生物才能分解尿素。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素、微生物由于不能分解尿素、微生物由于不能分解尿素、微生物由于不能分解尿素、缺乏氮源缺乏氮源缺乏
7、氮源缺乏氮源而不能生长发育繁殖,所以用此培养基就能够而不能生长发育繁殖,所以用此培养基就能够而不能生长发育繁殖,所以用此培养基就能够而不能生长发育繁殖,所以用此培养基就能够选择出分解尿素的微生物。选择出分解尿素的微生物。选择出分解尿素的微生物。选择出分解尿素的微生物。见见P18页培养基配方页培养基配方1.1.从物理性质来讲,两者属于从物理性质来讲,两者属于_培养基,培养基,判断依据是判断依据是_;该类培养基的主要用途为该类培养基的主要用途为_;2.2.从用途上来讲,培养基二属于从用途上来讲,培养基二属于_培养基,培养基,目的是为了获得目的是为了获得_;3.3.两种培养基共有的培养基成分有:两种
8、培养基共有的培养基成分有:_;培养基一的碳源为培养基一的碳源为_,氮源为,氮源为_;培养基二的碳源为培养基二的碳源为_,氮源为,氮源为_。培养基一培养基一牛肉膏牛肉膏5.0g5.0g蛋白胨蛋白胨10.0g10.0gNaClNaCl5.0g5.0g琼脂琼脂20.0g20.0g蒸馏水蒸馏水定容到定容到1000ml1000ml培养基二培养基二KHKH2 2POPO4 41.4g1.4gNaHNaH2 2POPO4 42.1g2.1gMgSOMgSO4 47H7H2 2O O0.2g0.2g葡萄糖葡萄糖10.0g10.0g尿素尿素CO(NHCO(NH2 2)2 21.0g1.0g琼脂琼脂15.0g15
9、.0g蒸馏水蒸馏水定容到定容到1000ml1000ml固体固体添加了凝固剂琼脂,且比例为添加了凝固剂琼脂,且比例为1.5%1.5%2%2%分离、鉴定、计数分离、鉴定、计数选择选择能分解尿素的微生物能分解尿素的微生物碳源、氮源、无机盐、水碳源、氮源、无机盐、水牛肉膏牛肉膏蛋白胨蛋白胨葡萄糖葡萄糖尿素尿素讨论:资料一:通过资料一:通过1g土壤中有几亿到几百亿个土壤微生物,其中,细菌的数量最多,能分解尿素的细土壤中有几亿到几百亿个土壤微生物,其中,细菌的数量最多,能分解尿素的细菌只是其中的一部分。菌只是其中的一部分。资料二:当菌液稀释倍数足够高时,培养基表面生长的一个单菌落来源于一个活菌(如图资料二
10、:当菌液稀释倍数足够高时,培养基表面生长的一个单菌落来源于一个活菌(如图2所示)。所示)。资料三:用平板划线法接种培养的结果(如图资料三:用平板划线法接种培养的结果(如图3所示)。所示)。1.能否直接制备土壤溶液,接种到选择培养基上进行培养?为什么?如不能,需做怎样的处理?能否直接制备土壤溶液,接种到选择培养基上进行培养?为什么?如不能,需做怎样的处理?2.能否利用平板划线法能否利用平板划线法对细菌进行计数?为什么?对细菌进行计数?为什么?思考思考讨论:讨论:图图2图图3不不能。能。因为土壤中细菌的数量庞大,直接制备土壤溶液接种到选择培养基上无法统计数量因为土壤中细菌的数量庞大,直接制备土壤溶
11、液接种到选择培养基上无法统计数量。接种到选择培养基前需要对土壤溶液进行充分稀释接种到选择培养基前需要对土壤溶液进行充分稀释。不不能。能。平板划线法最开始的划线很可能菌平板划线法最开始的划线很可能菌落落会长成一片,导致无法计数,此外会长成一片,导致无法计数,此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。如果想知道如果想知道1g土壤中有多少能分解尿素的细菌,我们应该如何统计呢土壤中有多少能分解尿素的细菌,我们应该如何统计呢?二、微生物的选择培养二、微生物的选择培养稀释涂布平板法稀释涂布平板法稀释涂布平板法1.原理:将菌液进行一系列的梯度稀释梯度稀释,然后将不同稀释度的
12、菌液分别涂布涂布到琼脂固体培养基的表面,进行培养。稀释度足够高时稀释度足够高时,能在培养基表面形成,能在培养基表面形成单个菌落单个菌落。如果想知道如果想知道1g1g土壤中有多少能分解尿素的细菌,还需对土壤菌液进行土壤中有多少能分解尿素的细菌,还需对土壤菌液进行稀释稀释及科学的微生物及科学的微生物数量测定数量测定方法方法-稀释涂布平板法。稀释涂布平板法。6 6支试管,分别加入支试管,分别加入9ml9ml无菌水无菌水1ml1021ml1031ml1041ml1051ml1061ml1072.2.样品梯度稀释:样品梯度稀释:微量微量 移液器移液器稀释稀释10倍倍菌液菌液101土壤土壤土壤土壤10g1
13、0g10g10g 在火焰旁称取土壤在火焰旁称取土壤在火焰旁称取土壤在火焰旁称取土壤10g10g10g10g,加入,加入,加入,加入90909090ml无菌水无菌水中,中,摇匀摇匀,制成稀释,制成稀释10倍的土壤菌液。倍的土壤菌液。分别取分别取1ml1ml上清液,上清液,加入盛有加入盛有加入盛有加入盛有9 9 9 9mlml无菌水无菌水的试管中,制成不同稀释倍数的菌液。的试管中,制成不同稀释倍数的菌液。取取6 6支试管,分别加入支试管,分别加入9ml9ml无菌水。无菌水。灼灼将涂布器在火焰上灼烧,待酒精燃尽后,涂布器冷却后,再进行涂布。涂涂用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿
14、,使涂布均匀。各梯度分别涂布3个平板1个不涂布作空白对照3.3.取样涂布取样涂布平板:平板:滴滴取0.1ml菌液(不超过),滴加到培养基表面 将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中 浸浸放入放入3737恒温箱中培养恒温箱中培养1 12d2d4.4.培养与观察培养与观察稀释稀释10103 3倍倍稀释稀释10104 4倍倍稀释稀释10105 5倍倍空白对照空白对照恒温培养箱恒温培养箱疑问解答平板划线法和稀释涂布平板法有什么不同平板划线法和稀释涂布平板法有什么不同?平板划线法平板划线法稀释涂布平板法稀释涂布平板法纯化原理纯化原理接种工具接种工具用途用途接种效果图接种效果图相同点相同点将菌液进行一系列的梯度稀释
15、,然后将不将菌液进行一系列的梯度稀释,然后将不同稀释程度的菌液分别涂布到固体培养基同稀释程度的菌液分别涂布到固体培养基的表面,进行培养得到单菌落的表面,进行培养得到单菌落接种环接种环涂布器涂布器都能分离纯化菌种;都能分离纯化菌种;通过连续划线的操作,将聚通过连续划线的操作,将聚集的菌种逐步稀释分散集的菌种逐步稀释分散,进进行培养得到单菌落行培养得到单菌落分离纯化菌种,获得单菌落分离纯化菌种,获得单菌落分离纯化菌种,获得单菌落分离纯化菌种,获得单菌落;用于计数用于计数都是在固体培养基上进行。都是在固体培养基上进行。三、微生物的数量测定三、微生物的数量测定间接间接/活菌活菌计数法计数法(一)(一)
16、稀释涂布平板法稀释涂布平板法稀释涂布平板法除用于分离微生物外,也常用于统计样品中活菌数。在稀稀释涂布平板法除用于分离微生物外,也常用于统计样品中活菌数。在稀释度足够高时,培养基上表面生长的释度足够高时,培养基上表面生长的一个单菌落来源于样品稀释液中的一一个单菌落来源于样品稀释液中的一个活菌个活菌,通过统计平板上的,通过统计平板上的菌落数菌落数,可推测出样品中大约有多少,可推测出样品中大约有多少活菌活菌。1)原理:2)计数原则:一般选择菌落数一般选择菌落数在在3030030300的平的平板上进行计数。板上进行计数。注意事项为了保证结果准确,一般选择菌落数在为了保证结果准确,一般选择菌落数在303
17、0030300的平板的平板上进行上进行计数。计数。为增强实验说服力与准确性,设计实验时,需要为增强实验说服力与准确性,设计实验时,需要涂布至少三个涂布至少三个平板平板作为重复组。作为重复组。(重复实验,减少误差)。统计的菌落往往比活菌的实际数目统计的菌落往往比活菌的实际数目低低。因此,统计结果一般用菌落数而不是活菌数表示。分析实验结果时,要考虑重复组分析实验结果时,要考虑重复组结果是否接近结果是否接近,如果相差太大,如果相差太大,意味着操作有误,需重新实验。意味着操作有误,需重新实验。因为当两个或多个细胞连在一起时,繁殖后形成的还是一个菌落实例分析:实例分析:甲同学做此实验在稀释倍数甲同学做此
18、实验在稀释倍数105获得获得3个平板,菌落数个平板,菌落数分别是分别是80、90、100,涂布平板时均使用,涂布平板时均使用0.1ml菌液,菌液,试计算每克土壤中可以分离尿素的细菌数目?试计算每克土壤中可以分离尿素的细菌数目?每克样品中的菌落数(CV)M其中,其中,C C代表某一稀释度下平板上生长的代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数平均菌落数,V V代表代表涂布平板时所用的稀释液的涂布平板时所用的稀释液的体积体积(ml)(ml),M M代表代表稀释倍数。稀释倍数。(80+90+10080+90+100)/3/30.10.1 10 105 5=9 10=9 107 7个个3)计算:三、微生物
19、的数量测定三、微生物的数量测定(二)(二)显微镜直接计数显微镜直接计数法法 直接计数法直接计数法1.原理:原理:利用特定的利用特定的细菌计数板细菌计数板或或血细胞计数板血细胞计数板在在显微镜显微镜下观察、计数,然后再计算下观察、计数,然后再计算一一定体积定体积的样品中微生物的数量。的样品中微生物的数量。(统计的是微生物本身的个体数)(统计的是微生物本身的个体数)每毫升原液所含细菌数每小格平均细菌数每毫升原液所含细菌数每小格平均细菌数40010000400100004001000040010000稀释倍稀释倍数数注意:统计结果一般是注意:统计结果一般是注意:统计结果一般是注意:统计结果一般是活菌
20、数和死菌数活菌数和死菌数活菌数和死菌数活菌数和死菌数的总和。(的总和。(的总和。(的总和。(“染色排除法染色排除法染色排除法染色排除法”)2.计数工具:计数工具:显微镜、血细胞显微镜、血细胞/细菌计数板细菌计数板计数池计数池0.1mm每个计数室面积每个计数室面积1mm2,液体高度,液体高度0.1mm,所含液体体,所含液体体积为积为0.1mm3,即即110-4mL(0.1mm3=0.110-3cm3=10-4mL)。中方格中方格血细胞计数板常用于血细胞计数板常用于_ 的计数的计数酵母菌等相对酵母菌等相对较大的细胞较大的细胞细菌计数板可对细菌计数板可对_ _的计数的计数细菌等较小的细胞细菌等较小的
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