微生物的培养与应用

高中生物选修一第二章：微生物的培养与应用的思维导图，囊括课本全部知识，更有资深教师笔记补充，脉络清晰，有助学习和记忆

微生物的培养与应用

• 微生物的实验室培养
  • 微生物的类群
    • 无细胞结构
    • 有
      • 原核生物
      • 真菌
      • 原生生物
    • 微生物共同特点
  • 培养基
    • 概念：……营养物质……
    • 基本营养构成
      • 基本成分：水、碳源（作用）、氮源（作用）、无机盐 【无机碳源/氮源不能提供能量】
      • pH、特殊营养物质、氧气
        • 特殊物质：维生素（乳酸杆菌）等生长因子（概念、常见、需要原因）
        • pH、氧气
          • 霉菌（酸性）
          • 细菌（中性或微碱性）
          • 厌氧生物（无氧）
    • 类型
      • 物理性质【琼脂不能提供碳源和能源，只做凝固剂】
      • 化学成分
      • 用途：选择培养基 鉴别培养基
        • 选择培养基：青霉素、高浓度食盐、以尿素为唯一氮源、不加氮源
        • 鉴别培养基：伊红美蓝、酚红、刚果红
    • 配制原则：目的明确、营养协调、pH适宜、特殊物质
    • 牛肉膏蛋白胨培养基
      • 牛肉膏营养成分
      • 蛋白胨营养成分
  • 无菌技术
    • 概念
      • 目的：①②
      • 获得纯净培养物的关键
    • 主要内容：①②③④
    • 消毒与灭菌
      • 消毒（杀死部分微生物）
        • 煮沸消毒法
        • 巴氏消毒法：牛奶（优点）
        • 化学药剂消毒法：酒精浓度不能过高
        • 紫外线消毒法
      • 灭菌（杀死所有微生物）【培养基丢弃前应进行灭菌处理】
        • 灼烧灭菌：接种环、涂布器、瓶口
        • 干热灭菌：耐高温且需保持干燥
          • 物品不能摆放太挤
          • 不要与干热灭菌箱内壁的铁板接触
      • 高压蒸汽灭菌
        • 不要太挤
        • 不要与筒壁接触
        • 排掉冷空气原因
  • 大肠杆菌的纯化培养
    • 原理
    • 流程：制备牛肉膏蛋白胨固体培养基—纯化大肠杆菌
      • 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
        • 计算
        • 称量：牛肉膏（称量纸） 都容易吸潮（操作要求）
        • 溶化：若需要则调pH、加琼脂后不断搅拌（原因）
        • 灭菌：培养基（高压蒸汽灭菌）、培养皿（干热灭菌）
        • 倒平板：50℃（原因）、酒精灯火焰附近
          • 瓶口迅速通过火焰（原因）
          • 培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙
          • 冷却凝固后，将平板倒置（原因：①②）
          • 培养基制备成功标准（空白对照无菌落）
      • 纯化大肠杆菌
        • 接种方法：常见，其它
        • 平板划线法（一般用于菌种的纯化） 【观察菌落特征，分离混合菌】
          • 灼烧接种环原因：第一步，每次划线前，划线结束后
          • 接种环冷却后划线原因
          • 蘸取1次菌液，5个划线区域共灼烧6次
          • 从上一次划线末端开始划线原因
          • 不能划破培养基原因
          • 遵循原则：平行重复原则、对照原则
        • 稀释涂布平板法（一般用于筛选菌株） 【观察菌落特征，计数】
          • 梯度稀释（移液管吹洗三次，使菌液与水充分混匀）
          • 涂布平板
            • 涂布器末端浸在盛有体积分数70%的酒精的烧杯中
            • 涂布时可转动培养基，使菌液分布均匀
  • 菌种的保藏
    • 临时保藏：试管的固体斜面培养基上，4℃，菌种容易被污染、产生变异
    • 长期保存：甘油管藏法，-20℃
• 土壤中分解尿素的细菌的分离与技术
  • 研究思路
    • 筛选菌株
      • 原理：……目的菌株……（包括营养、温度、pH等），抑制或阻止……
      • 方法：选择培养基（概念）
        • 如何证明有选择作用 实验组：以尿素为唯一氮源 对照组：牛肉膏蛋白胨培养基
        • 如何证明是否有杂菌污染（空白对照无菌落）
      • 实例：筛选耐高温的DNA聚合酶→热泉（70~80℃）环境中筛选
    • 统计菌落数目
      • 显微镜直接计数法（血球计数板）缺点
      • 稀释涂布平板法
        • 原理：①②
        • 计算方法：1g土中的菌株数=（C÷V）×M【C、V、M代表含义】
        • 成功的统计菌落数目的关键：恰当的稀释度； 一般选择菌落数在30~300的平板进行计数； 同一稀释度3个或3个以上平板，求平均值
        • 结果：统计的菌落数往往比活菌的实际数目低（原因）
    • 设置对照（主要目的）
  • 实验流程
    • 土壤取样（什么样的土壤、多深的土样、装在哪里、取样用具灭菌、火焰旁称取）
    • 制备培养基
    • 样品的稀释
      • 分离不同微生物采用不同的稀释度（原因）
      • 细菌（10⁴、10⁵、10⁶） 放线菌（10³、10⁴、10⁵） 真菌（10²、10³、10⁴）
    • 微生物的培养与观察
      • 标记培养皿
      • 不同微生物培养温度和培养时间（细菌、放线菌、霉菌）
      • 在一定培养条件下（相同的培养基、温度及培养时间），同种微生物表现出稳定的菌落特征
    • 菌落计数
      • 24h统计一次，选取菌落数目稳定时的记录作为结果（原因）
      • 至少3个平板求平均值
  • 菌种的鉴定
    • 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，pH升高，指示剂将变红，说明该细菌能够分解尿素
• 分解纤维素的微生物的分离
  • 基础知识
    • 纤维素
      • 基本单位
      • 存在部位：植物的根、茎、叶等器官
      • 自然界中纤维素含量最高的天然产物：棉花
      • 用途：①②
    • 纤维素酶
      • 复合酶
      • 纤维素酶分解纤维素的实验
    • 纤维素分解菌的筛选
      • 刚果红染色法
      • 原理：刚果红+纤维素→红色复合物（纤维素分解菌→纤维素酶）→红色消失，出现透明圈
  • 实验设计
    • 土壤取样
      • 富含纤维素的环境的土壤（生物与环境的互相依存关系）
    • 选择培养
      • 液体培养基（原因）
      • 目的
      • 为什么能“浓缩”所需的微生物
      • 振荡培养的目的
    • 梯度稀释
    • 将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
      • 刚果红染色法
        • 方法一（NaCl溶液的作用优点、缺点）
        • 方法二【优点、缺点（①②）】
    • 挑选产生透明圈的菌落进一步鉴定
      • ……挑取并接种……选择培养基
  • 确定得到的是纤维素分解菌
    • 发酵产纤维素酶的实验
      • 液体发酵、固体发酵
      • 纤维素酶的测定：对产生的葡萄糖进行定量的测定（+斐林试剂→砖红色沉淀）