高中生物选修1专题二 ppt课件 85页

人教版高中生物选修1生物技术实践\n专题2微生物的培养与应用课题1微生物的实验室培养\n㈠.微生物的类群微生物原核类:真核类非细胞类：细菌、支原体、放线菌、蓝藻个体微小、结构简单酵母菌、霉菌、食用菌真菌：原生生物：显微藻类、原生生物（如：草履虫、变形虫等）病毒、类病毒、朊病毒◆微生物的共同特点：一.微生物基础知识\n1.细菌的形态\n细菌主要是以二分裂的方式进行增殖（如右图）2.细菌的繁殖3.细菌的菌落⑴.定义：单个或者少数细菌在固体培养基上大量繁殖时，会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体，叫做菌落。⑵.特征：大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明度等。⑶.功能：每种细菌在一定条件下所形成的菌落，可以作为菌种鉴定的重要依据。\n几种菌落及其形态\n几种菌落及其形态\n4.病毒的结构:由核酸和蛋白质构成。\n病毒的结构\n吸附注入合成释放组装5.病毒的繁殖病毒的增殖一般可分五个阶段，即：吸附→注入核酸→合成核酸和蛋白质→组装→释放6.病毒的营养方式：寄生\n微生物需要的五大类营养要素物质是：㈡.微生物需要的营养物质及功能1.碳源2.氮源3.生长因子4.无机盐5.水：凡是能为微生物提供所需碳元素的营养物质。①无机碳源：CO2；NaHCO3等②有机碳源：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等①构成细胞物质和一些代谢产物②异养微生物的能源⑴.概念⑵.来源：⑶.作用：1.微生物的碳源\n①无机氮源：N2、NH4+、NO3-、NH3等。②有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨、氨基酸等凡是能够为微生物提供N元素的营养物质。主要用于合成蛋白质、核酸及含N的代谢产物。2.微生物的氮源⑴.概念：⑵.来源：⑶.作用：3.生长因子⑶.常见的生长因子：⑴.概念：⑵.作用：微生物生长不可缺少的微量有机物。酶和核酸的组成成分。维生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。\n㈢.培养基培养基（培养液）是由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的营养基质。1.培养基的类型和用途2.不同的微生物往往需要采用不同的培养基配方(参考教材附录内容)3.不管哪种培养基，一般都含有水、碳源、氮源、无机盐、等营养物质，另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质,例如:生长因子(即细菌生长必需，而自身不能合成的化合物,如维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶)以及氧气、二氧化碳、渗透压等的要求。\n划分标准培养基种类特点用途物理性质化学成分天然培养基合成培养基用途鉴别培养基培养基的种类不加凝固剂加凝固剂，如琼脂工业生产观察微生物的运动、分类鉴定微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种含化学成分不明确的天然物质工业生产培养基成分明确分类、鉴定在培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物的生长,促进所需要的微生物的生长培养、分离出特定微生物在培养基中加入某种指示剂或化学药品,用以鉴别不同种类的微生物鉴别不同种类微生物选择培养基液体培养基半固体培养基固体培养基\n液体培养基：表面生长均匀混浊生长沉淀生长back半固体培养基：(是否运动)无动力有动力(弥散)固体培养基：菌落\n分离导入了目的基因的受体细胞几种选择培养基加入青霉素的培养基分离酵母菌、霉菌等真菌不加氮源的无氮培养基分离固氮菌不加含碳有机物的无碳培养基分离自养型微生物加入青霉素等抗生素的培养基back\n血清中含有：①多种蛋白质（白蛋白、球蛋白、铁蛋白等）②多种金属离子；③激素；④促贴附物质，如纤粘蛋白、冷析球蛋白、胶原等。⑤各种生长因子⑥转移蛋白⑦不明成分人工合成培养基只能维持细胞生存，要想使细胞生长和繁殖，还需补充一定量的天然培养基（如血清）。\n㈣.无菌技术1.无菌技术的概念无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。⑴消毒定义：利用化学或物理方法，杀死部份微生物的过程。2.消毒与灭菌的概念及两者的区别⑵灭菌的定义：以化学试剂或物理方法消灭所有微生物，包括所有细菌的繁殖体、芽孢、霉菌及病毒，而达到完全无菌之过程。灭菌与消毒技术是微生物有关工作中最普通也是最重要的技术。\n①煮沸消毒法：100℃煮沸5-6min。②巴氏消毒法：70-75℃下煮30min或80℃下煮15min。③化学药剂消毒法：用75%酒精、新洁尔灭等进行皮肤消毒；氯气消毒水源。④紫外线消毒。⑴.消毒的方法：3.常用的消毒与灭菌的方法\n①灼烧灭菌②干热灭菌：160-170℃下加热1-2h。③高压蒸汽灭菌：100kPa、121℃下维持15-30min.⑵.灭菌的方法：\n最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏。有些玻璃器皿也可采用高温干热灭菌。为了防止杂菌，特别是空气中的杂菌污染，试管及玻璃烧瓶都需采用适宜的塞子塞口，通常采用棉花塞，也可采用各种金属、塑料及硅胶帽，它们只可让空气通过，而空气中的其他微生物不能通过。而平皿是由正反两平面板互扣而成，这种器具是专为防止空气中微生物的污染而设计的。\n二.实验操作(以培养大肠杆菌为例)㈠.制备牛肉膏蛋白胨培养基1.计算2.称量3.溶化4.灭菌:将锥形瓶放入高压蒸汽灭菌锅，在压力为100kPa、温度为121℃，灭菌15～30min。5.倒平板:待培养基冷却到50℃左右时，在酒精灯附近倒平板。2d后观察平板，无杂菌污染才可用来接种。\n倒平板操作\n㈡.纯化大肠杆菌平板划线法和稀释涂布平板法。微生物的接种的常用接种方法有：1.平板划线的操作方法平板划线的操作\n\n一旦划破，会造成划线不均匀，难以达到分离单菌落的目的；二是存留在划破处的单个细胞无法形成规则的菌落，菌落会沿着划破处生长，会形成一个条状的菌落。\n\n2.稀释涂布平板的操作方法\n\n\n4.菌种的保存接种到固体斜面培养基，菌落长成后置于4℃冰箱保存。3.微生物的恒温培养⑵.长期保存：甘油冷冻管藏法⑴.临时保藏：\n三.结果分析与评价㈠.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1～2d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。㈡.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，并符合大肠杆菌菌落的特点，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。㈢.是否进行了及时细致的观察与记录培养12h与24h后的大肠杆菌菌落的大小会有明显不同，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。\n营养类型能源氢的供体基本碳源微生物举例代谢类型光能无机营养(光能自养型)光能有机营养(光能异养型)化能无机营养(化能自养型)化能有机营养(化能异养型)光光无机物有机物无机物有机物无机物有机物二氧化碳二氧化碳及简单有机物二氧化碳有机物大多数已知细菌和全部真核微生物硝化细菌氢细菌紫色非硫细菌蓝细菌绿色硫细菌藻类\n本课题知识小结:\n课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数\n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CO(NH2)2脲酶+H2O+CO22NH3\n3、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①从土壤中分离出能够分解尿素的细菌②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㈠.筛选菌株㈡.统计菌落数目㈢.设置对照\n1、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。㈠.筛选菌株\n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：⑴抑制大多数微生物的生长⑵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。\n15.0g琼脂1.0g尿素10.0g葡萄糖0.2gMgSO4`7H2O2.1gNaH2PO41.4gKH2PO43、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数所需培养基：①从物理性质看此培养基属于哪类？固体培养基\n②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\n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，叫做选择培养基尿素尿素\n6、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实验组对照组培养基类型是否接种目的结果只生长尿素细菌生长多种微生物是\n1、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。㈡.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：\n2.间接计数法（活菌计数法）⑴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。⑵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。\n？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。\n注意事项①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。②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。③统计的菌落往往比活菌的实际数目低。\n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.23.4B\n（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。\n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：⑴土样不同⑵培养基污染或操作失误(或者是混入了其他的含氮物质)\n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。\n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。\n[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。\n◆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\n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。\n㈣.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。\n㈤.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。\n微生物的培养与观察\n操作提示[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、\n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.提示：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。\n1.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\nCO（NH2）2+H2OCO2+2NH3脲酶pH升高指示剂（酚红）将变红\n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\n本课题知识小结:\n纤维素：棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物；纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质，植物每年产生的纤维素超过70亿吨；分布植物的根、茎、叶中；\n1、在草食性动物等的消化道内，也共生有分解纤维素的微生物，其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人没有分解纤维素的能力。2、农作物秸秆：米秸、麦秸、稻草、草、木屑等富含大量的纤维素，被利用的机会很少、效率低；纤维素生物燃料：最有希望替代石油能源科学家正致力于研究，怎样将农业废弃物、木材及生长更为迅速的草本植物，转化为种类繁多的生物燃料（甚至是航空燃油）。\n课题3分解纤维素的微生物的分离\n一、基础知识1.纤维素纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。\n土壤中某些微生物能够产生纤维素酶,把纤维素分解为葡萄糖，后再利用。\n2.纤维素酶纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶(外切酶)、CX酶(内切酶)和葡萄糖苷酶，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葡萄糖。纤维二糖C1酶、Cx酶葡萄糖苷酶葡萄糖纤维素一、基础知识\n在2支20mL的试管中，分别放入1×6cm的滤纸条，再分别加入pH为4.8、物质的量浓度为0.1mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液10mL、11mL。在加入10mL缓冲液的试管中加入1mL纤维素酶（70~80U/mL）。将二支试管固定在50mL的锥形瓶中，在摇床上以140r/min的转速振荡反应1h，观察结果。1U表示1个酶活力单位，是指在温度为25℃，其他反应条件，如pH等，均为最适的情况下，在1min内转化1mmol的底物所需的酶量。底物：酶所作用和催化的化合物。\n在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；〖思考1〗实验分析：P27的小实验是如何构成对照的？滤纸崩溃法\n（2）纤维素分解菌的筛选1、筛选纤维素分解菌的方法______________。该方法可以通过________反应直接筛选。刚果红染色法颜色2、其原理是：刚果红可以与纤维素形成____________，当纤维素被_________分解后，红色复合物无法形成，出现以_____________为中心的________，可以通过___________________________来筛选纤维素分解菌。红色复合物纤维素酶纤维素分解菌透明圈是否产生透明圈\n可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌\n练一练：1.下列关于纤维素酶的说法，错误的是A.纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种B.纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖C.纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁D.葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖\n2.利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌，下列说法错误的是A.刚果红能与纤维素形成红色复合物B.刚果红能与纤维二糖形成红色复合物C.刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物D.若培养基上产生了透明圈，则说明已筛　选出了纤维素分解菌\n(三)、实验设计土壤取样选择培养梯度稀释将样品涂布到鉴别培养基挑选菌落什么样的环境取样?①培养的目的?②选择培养基的特点?挑选什么样的菌落?①鉴别培养基的特点?②如何鉴别?根据：微生物对生存环境的要求，到相应环境中去找；目的：增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物；刚果红染色法\n1、纤维素分解菌选择培养基属于______（固体、液体）培养基，原因是__________【资料二】选择培养阅读资料二“选择培养基”，回答以下几问题：液体没有添加琼脂2、该培养基对微生物_____（具有，不具有）选择作用。如果具有，其选择机制是____________________________________________________________________________具有以纤维素粉为唯一碳源，能分解纤维素的微生物可以大量繁殖；\n若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是将__________改为_________。3、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用？葡萄糖纤维素粉\n【资料三】刚果红染色法方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应方法二：在倒平板时就加入刚果红\n培养基组成提供的主要营养物质CMC-Na5~10g碳源酵母膏1g碳源、氮源、生长因子KH2PO40.25g无机盐土豆汁100mL碳源、生长因子琼脂15g凝固剂上述物质溶解后，加蒸馏水定容至1000mL氢元素、氧元素鉴别纤维素分解菌的培养基(水溶性羧甲基纤维素钠)\n染色法优点缺点方法一方法二颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用操作繁琐，刚果红会使菌落之间发生混杂操作简便，不存在菌落混杂问题产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。思考：这两种方法各有哪些优点与不足\n挑选产生透明圈的菌落挑取产生明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在300C－370C培养，可获得纯培养。\n四、结果分析与评价1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。\n分解纤维素的微生物的分离纤维素酶种类、作用、催化刚果红染色筛选原理实验设计土壤取样选择培养涂布培养纯化培养前置染色法后置染色法富含纤维素土壤增大分解菌含量染色鉴别分离出分解菌课堂总结