微生物的实验室培养降解尿素和纤维素用.pptx
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1、专题专题 微生物专题微生物专题微生物微生物概念及概念及分类分类微生物微生物培养培养微生物微生物分离和分离和计数计数微生物微生物应用应用一、微生物概念及分类一、微生物概念及分类 1 1、概念:是指自然界中那些形态微小、概念:是指自然界中那些形态微小、结构简单,结构简单,通常通常要用光学显微镜或电子要用光学显微镜或电子显微镜才能看清楚的生物。显微镜才能看清楚的生物。第第1 1节节 微生物的实验培养微生物的实验培养生生物物分分类类动物界:动物界:植物界:植物界:真菌界:真菌界:原生生物:原生生物:原核生物:原核生物:病毒病毒大型真菌、霉菌大型真菌、霉菌酵母菌酵母菌细细菌、放菌、放线线菌、菌、支支原体
2、、原体、蓝蓝藻、藻、衣衣原体原体变形虫、草履虫变形虫、草履虫DNADNA型病毒、型病毒、RNARNA型病毒型病毒真核生物真核生物原核生物原核生物非细胞生物非细胞生物细胞细胞生物生物小资料:小资料:乳酸菌每小时产生乳酸能达到乳酸菌每小时产生乳酸能达到自身重量的成千上万倍;大肠杆菌每小时自身重量的成千上万倍;大肠杆菌每小时分解的糖是自身重量的两千倍,每分解的糖是自身重量的两千倍,每2020分分钟可分裂一次,如保持这一速度,则两天钟可分裂一次,如保持这一速度,则两天即可超过地球的重量。即可超过地球的重量。微生物的代谢为什么如此旺盛呢?微生物的代谢为什么如此旺盛呢?微生物表面积和体积的比很大,约是同等
3、重量微生物表面积和体积的比很大,约是同等重量成年人的成年人的3030万倍,使它们能迅速与外界环境进万倍,使它们能迅速与外界环境进行物质交换。行物质交换。二、微生物培养二、微生物培养:1 1)概念:)概念:按照微生物对营养物质的不同需按照微生物对营养物质的不同需要,要,配制出供其生长繁殖的配制出供其生长繁殖的营养基质营养基质。1 1、培养基:、培养基:2 2)营养成分:)营养成分:概念概念分类分类作用作用为微生物为微生物的生长和的生长和繁殖提供繁殖提供所需碳元所需碳元素的营养素的营养物质物质无机碳源:二氧化碳无机碳源:二氧化碳、碳酸氢钠;碳酸氢钠;有机碳源:葡萄糖有机碳源:葡萄糖、脂肪酸、石油等
4、脂肪酸、石油等葡萄糖是最主要的碳葡萄糖是最主要的碳源源合成微生物合成微生物的细胞物质的细胞物质和代谢产物,和代谢产物,有些碳源是有些碳源是异养微生物异养微生物主要能源主要能源碳源碳源:概念概念分类分类作用作用为微生物为微生物的生长和的生长和繁殖提供繁殖提供所需氮元所需氮元素的营养素的营养物质物质无机氮源:无机氮源:N2、NH3铵盐、硝酸盐;铵盐、硝酸盐;有机氮源:尿素、有机氮源:尿素、牛牛肉膏、蛋白胨等肉膏、蛋白胨等铵盐、硝酸盐是最主铵盐、硝酸盐是最主要的氮源。要的氮源。合成蛋白质、合成蛋白质、核酸和含氮核酸和含氮代谢产物代谢产物氮源:氮源:温度、温度、PHPH、渗透压、渗透压、O2O2及特殊
5、营养及特殊营养物质等。物质等。1 1、科学家们用脉胞霉(一种真菌)为材料,进、科学家们用脉胞霉(一种真菌)为材料,进行科学研究,用基本培养基来培养脉胞霉。基行科学研究,用基本培养基来培养脉胞霉。基本培养基中所含的营养要素一般包括:本培养基中所含的营养要素一般包括:_2 2、酵母菌可用于食品工业的废水处理,废水中、酵母菌可用于食品工业的废水处理,废水中的淀粉或废糖可与为酵母菌的生长提供的淀粉或废糖可与为酵母菌的生长提供_类营养物质。类营养物质。3 3、用乳酸菌制酸奶,加入的蔗糖是作为、用乳酸菌制酸奶,加入的蔗糖是作为_类营养物质加入到牛奶中的。类营养物质加入到牛奶中的。4 4、硝化细菌的碳源、氮
6、源、能源依次为、硝化细菌的碳源、氮源、能源依次为_。碳源、氮源、水、无机盐碳源、氮源、水、无机盐碳源碳源碳源碳源CO2、NH3、NH3氧化释放的化学能氧化释放的化学能微生微生物所物所需的需的营养营养要素要素碳源碳源氮源氮源水水无机盐无机盐无机碳源:无机碳源:CO2等等自养型自养型有机碳源:有机碳源:葡萄糖等葡萄糖等异养型异养型N2:固氮菌(根瘤菌等):固氮菌(根瘤菌等)NH3:硝化细菌:硝化细菌其他:铵盐、硝酸盐、尿素、其他:铵盐、硝酸盐、尿素、蛋白胨蛋白胨特殊营养物质(维生素、氨基酸和碱基等)、特殊营养物质(维生素、氨基酸和碱基等)、PHPH、温度、氧气等、温度、氧气等3)培养基的种类)培养
7、基的种类物理性质物理性质培养基特点培养基特点作作 用用固体培养基固体培养基半固体培养半固体培养基基液体培养基液体培养基加大量琼脂加大量琼脂 加少量琼脂加少量琼脂 不加琼脂不加琼脂 用于微生物的分用于微生物的分离和计数离和计数观察微生物的运观察微生物的运动和鉴定菌种动和鉴定菌种用于工业生产用于工业生产3)培养基的种类)培养基的种类化学成分化学成分培养基特点培养基特点作作 用用合成培合成培养养 基基天然培天然培养养 基基化学成分、化学成分、含量已知含量已知含有天然物质,含有天然物质,化学成分、含化学成分、含量未知量未知用于微生物的分用于微生物的分类和鉴定类和鉴定用于工业生产用于工业生产3)培养基的
8、种类)培养基的种类用用 途途培养基成培养基成分分原理原理作用作用实例实例选择选择培养培养基基鉴别鉴别培养培养基基基本培养基本培养基基+某种物某种物质质基本培养基本培养基基+指示指示剂或化学剂或化学物质物质抑制不需要;抑制不需要;促进需要微促进需要微生物生长生物生长发生特定颜发生特定颜色反应等,色反应等,证明微生物证明微生物的存在的存在分离分离菌种菌种鉴别鉴别菌种菌种青霉素选青霉素选择出霉菌择出霉菌和酵母菌和酵母菌伊红伊红-美蓝美蓝遇大肠杆菌遇大肠杆菌落呈深紫色落呈深紫色带金属光泽带金属光泽选择培养基选择培养基1 1)不加碳源的培养基)不加碳源的培养基 分离自养型微生物分离自养型微生物2 2)不
9、加氮源的培养基)不加氮源的培养基 分离固氮菌分离固氮菌3 3)加入青霉素的培养基)加入青霉素的培养基 分离酵母菌、霉菌等真菌分离酵母菌、霉菌等真菌4 4)加入高浓度食盐的培养基)加入高浓度食盐的培养基 分离金黄色葡萄球菌分离金黄色葡萄球菌练习:练习:(1010全国)全国)某细菌固体培养基的组某细菌固体培养基的组成成分是成成分是KHKH2 2POPO4 4、NaNa2 2HPOHPO4 4、MgSOMgSO4 4、葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水,其中凝固葡萄糖、尿素、琼脂和蒸馏水,其中凝固剂是剂是,碳源是,碳源是,氮源是。已知只有能合成脲酶氮源是。已知只有能合成脲酶的细菌才能在该培养基上生长,故该培
10、养的细菌才能在该培养基上生长,故该培养基属于培养基。按照化学成分分基属于培养基。按照化学成分分类,该培养基属于培养基。从同化类,该培养基属于培养基。从同化作用类型上看,用该培养基培养的细菌属作用类型上看,用该培养基培养的细菌属于于。葡萄糖葡萄糖尿素尿素琼脂琼脂选择选择合成合成异养型异养型思考:思考:自然界中微生物是混杂的生活在自然界中微生物是混杂的生活在一起的,如何分离出某种微生物(如纯一起的,如何分离出某种微生物(如纯化大肠杆菌)?化大肠杆菌)?2 2、实验操作、实验操作大肠杆菌的纯化培养大肠杆菌的纯化培养 1)制备培养基:)制备培养基:计计算算称称量量溶溶化化调调PHPH值值灭灭菌菌倒倒平
11、平板板无菌技术无菌技术1、获取纯化培养物的关键是、获取纯化培养物的关键是防止外来杂菌防止外来杂菌 的入侵。的入侵。2、无菌措施:、无菌措施:1)1)对实验操作空间、操作者衣着和手进对实验操作空间、操作者衣着和手进行清洁和行清洁和消毒消毒;对将培养用的器皿、;对将培养用的器皿、接种工具和培养基进行接种工具和培养基进行灭菌灭菌2)2)实验操作时已灭菌材料等应避免与周实验操作时已灭菌材料等应避免与周围物品接触;实验操作应在酒精灯火围物品接触;实验操作应在酒精灯火焰附近进行;接种工具等应在酒精等焰附近进行;接种工具等应在酒精等火焰上灼烧后使用火焰上灼烧后使用1)1)概念:用概念:用温和的温和的物理方法
12、和化学方法杀物理方法和化学方法杀 死物体表面或内部死物体表面或内部一部分一部分对人体有对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子)害的微生物(不包括芽孢和孢子)消毒与灭菌消毒与灭菌消毒:消毒:2)2)常用消毒方法:常用消毒方法:煮沸消毒法煮沸消毒法:100:100煮沸煮沸5-6min5-6min;巴氏消毒法巴氏消毒法:70-75:70-75 下煮下煮30min30min或或 80 80 下煮下煮15min15min;化学药剂消毒法化学药剂消毒法:用用75%75%酒精等进行皮肤消酒精等进行皮肤消毒毒;氯气消毒水源;氯气消毒水源;紫外线消毒等紫外线消毒等灭菌灭菌1)1)概念:用概念:用强烈的强烈的物理方
13、法和化学方法杀死物理方法和化学方法杀死物体表面或内部物体表面或内部所有的所有的微生物(包微生物(包括芽孢和孢子)括芽孢和孢子)灼烧灭菌灼烧灭菌干热灭菌:干热灭菌:160-160-170 170 下加热下加热1-1-2h2h。高压蒸高压蒸汽汽灭菌:灭菌:100kPa100kPa、121 121 下维持下维持15-30min.15-30min.2)灭菌方法:灭菌方法:无菌技术无菌技术1 1、获得纯净培养物的关键是?、获得纯净培养物的关键是?防止外来杂菌的入侵防止外来杂菌的入侵2 2、消毒与灭菌的区别?、消毒与灭菌的区别?消毒是杀死部分对人体有害的微生物;灭菌消毒是杀死部分对人体有害的微生物;灭菌
14、是杀死所有微生物。是杀死所有微生物。3 3、对培养基灭菌的方法是、对培养基灭菌的方法是_,对,对接种针灭菌的方法是接种针灭菌的方法是_,对玻璃器皿,对玻璃器皿灭菌的方法是灭菌的方法是_,对实验操作者的手用,对实验操作者的手用酒精酒精_处理,实验操作结束需不需要灭处理,实验操作结束需不需要灭菌?菌?_高压蒸汽灭菌法高压蒸汽灭菌法灼烧灭菌灼烧灭菌干热灭菌干热灭菌消毒消毒需要需要 倒平板:倒平板:待培养基冷却到待培养基冷却到5050OC C左右时倒平板。左右时倒平板。平板倒置原因:防止培养基冷却产生水滴滴落培平板倒置原因:防止培养基冷却产生水滴滴落培养基上,造成污染。养基上,造成污染。2 2、实验操
15、作、实验操作大肠杆菌的纯化培养大肠杆菌的纯化培养 1)制备培养基:)制备培养基:计计算算称称量量溶溶化化调调PHPH值值灭灭菌菌倒倒平平板板原则:原则:目的明确、营养协调、目的明确、营养协调、PH值适宜值适宜2)纯化大肠杆菌:)纯化大肠杆菌:微生物接种方法微生物接种方法平板划线法平板划线法稀释涂布平板法稀释涂布平板法平板划线法平板划线法:通过接种环在琼脂通过接种环在琼脂固体固体培养基表面连续划线培养基表面连续划线的操作,的操作,将聚集的将聚集的菌种逐步稀释分散菌种逐步稀释分散到培养基的表面,在到培养基的表面,在数次划线后培养,可以数次划线后培养,可以分离到由一个细分离到由一个细胞胞繁殖而来的细
16、胞群体,即得到繁殖而来的细胞群体,即得到单一菌单一菌落落。平板划线法平板划线法稀释涂布平板法:稀释涂布平板法:将菌液进行将菌液进行一系列的一系列的梯度稀释梯度稀释,然后,然后将不同稀释梯度菌液将不同稀释梯度菌液分别涂布在固体培分别涂布在固体培养基养基的表面,进行培养。在的表面,进行培养。在稀释度足够稀释度足够高的菌液高的菌液里,聚集在一起的微生物将被里,聚集在一起的微生物将被分散成单个细胞分散成单个细胞,进而,进而形成单个菌落形成单个菌落。系列稀释操作系列稀释操作123456(1)(1)将分别盛有将分别盛有9mL9mL水的试管灭菌并编号。水的试管灭菌并编号。(2)(2)用移液管吸取用移液管吸取
17、1mL1mL培养的菌液,注入第二支试管中,培养的菌液,注入第二支试管中,轻压橡皮头,吹吸三次使之充分混匀。轻压橡皮头,吹吸三次使之充分混匀。(3)(3)从从10101 1倍稀释的试管中吸取倍稀释的试管中吸取1mL1mL稀释液,注入第三支试稀释液,注入第三支试管中,重复步骤管中,重复步骤2 2,直至到第六支试管。,直至到第六支试管。10-110-410-510-6平板划线法平板划线法稀释涂布平板法稀释涂布平板法相同点:分散出相同点:分散出单细菌形成单菌落单细菌形成单菌落来分离菌种来分离菌种不同点:分别通过不同点:分别通过划线划线和和稀释稀释分散出单细菌,分散出单细菌,稀释涂稀释涂布平板法布平板法
18、除分离菌种外除分离菌种外还可以对微生物计数还可以对微生物计数三、微生物的分离和计数三、微生物的分离和计数思考:如何寻找和分离某种微生物?思考:如何寻找和分离某种微生物?实例实例1 1:启示:启示:寻找目的菌种时要根据它对生存环境的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。要求,到相应的环境中去寻找。多聚酶链式反应是一种在多聚酶链式反应是一种在体外将少量体外将少量DNADNA大量复制大量复制的技术,此项技术要求使的技术,此项技术要求使用耐高温(用耐高温(93930 0C C)的)的DNADNA聚合酶。聚合酶。如果让你寻如果让你寻找这种耐高温的酶,你会找这种耐高温的酶,你会去哪
19、找?去哪找?启示:启示:分离菌种要人为提供有利于目的菌株生分离菌种要人为提供有利于目的菌株生长的条件长的条件(包括营养、温度、包括营养、温度、pHpH等等),同时抑制,同时抑制或阻止其他微生物生长,即用或阻止其他微生物生长,即用选择培养基选择培养基来分来分离菌种。离菌种。原因:原因:因为热泉温度因为热泉温度707080800 0C C,淘汰了绝大,淘汰了绝大多数微生物,只有耐热菌被筛选出来。多数微生物,只有耐热菌被筛选出来。思考:为什么耐热菌能从热泉中被筛选出思考:为什么耐热菌能从热泉中被筛选出来?来?(一)分离微生物原理:选择培养基分离(一)分离微生物原理:选择培养基分离1 1、活菌计数法(
20、通过统计菌落估算活菌数)、活菌计数法(通过统计菌落估算活菌数)原理:原理:在稀释度足够高时,微生物在固体培养在稀释度足够高时,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。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。常用方法:稀释涂布平板法。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,C C代表某一稀释度下平板上生长的平均代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数,菌落数,V V代表涂布平板时所用的稀释液的体代表涂布平板时所用的稀释液的体积积(ml)(ml),M M代
21、表稀释倍数。代表稀释倍数。(二)微生物计数方法(二)微生物计数方法:注意事项注意事项统计的菌落往往比活菌的实际数目低。原因统计的菌落往往比活菌的实际数目低。原因是是_。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3030300300的平板上进行计数。的平板上进行计数。(细菌:稀释度细菌:稀释度10104 4-10106 6;放线菌:稀释度;放线菌:稀释度10103 3-10-105 5;霉菌:稀释度;霉菌:稀释度10102 2-10-104 4)为使结果接近真实值可将为使结果接近真实值可将同一稀释度加到三同一稀释度加到三个或三个以上的平皿中个或三个以上的平皿中,经涂布,
22、培养计算出,经涂布,培养计算出菌落平均数。菌落平均数。当两个或多个细胞连着一起时,平板上观当两个或多个细胞连着一起时,平板上观察到的菌落只有一个。察到的菌落只有一个。2 2、显微镜直接计数法:、显微镜直接计数法:利用特定利用特定细菌计数板细菌计数板或或血细胞计数板血细胞计数板,在显微,在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。不能区分死菌与活菌;不能区分死菌与活菌;不适于对运动细菌的计数;不适于对运动细菌的计数;需要相对高的细菌浓度;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个体小的细菌在显微镜下难以观察缺点缺点1 1、土壤中分解尿素的细菌的分
23、离与计数、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(三)实例:(三)实例:课题背景课题背景1 1)尿素的利用)尿素的利用尿素尿素是一种重要的是一种重要的农业氮肥。农业氮肥。尿素尿素不能直接不能直接被农作物被农作物吸收。吸收。土壤中的细菌将尿素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)细菌利用尿素的原因)细菌利用尿素的原因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)脲酶脲酶+H+H2 2O O+CO+CO2 2NHNH3 33 3)常见的分解尿素的微生物)常见的分解尿素的微生物芽孢杆菌、小球菌、假单胞
24、杆菌、克氏芽孢杆菌、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。真菌和放线菌也能分解尿素。4 4)课题目的)课题目的 从土壤中分离出能够分解尿素的细菌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统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌这样的细菌15.0g15.0g琼脂琼脂1.0g1.0g尿素尿素10.0g10.0g葡萄糖葡萄糖0.2g0.2gMgSOMgSO447H7H2 2O O2.1g2.1gNaHNaH2 2POPO4 41.4g1.4gKHKH2 2POPO4 4土壤中分解尿素的细菌的分离与计
25、数所需培养基: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?从物理性质看此培养基属于哪类?固体培养基固体培养基在此培养基中哪些作为碳源、氮源?在此培养基中哪些作为碳源、氮源?碳源:碳源:葡萄糖葡萄糖 氮源:氮源:尿素尿素培养基的培养基的唯一氮源为尿素唯一氮源为尿素,只有能合成脲酶,只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素,以尿素作为氮源。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以用此培养
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