1.2.2 微生物的选择培养和计数 课件(共29张PPT) 2022—2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

(共29张PPT)
第2节 微生物的培养技术及应用
（选择培养和计数）
第一章 发酵工程
导入
稀释涂布平板法
平板划线法
自然界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分离出需要的特定微生物并不容易，尤其当要分离的微生物在混合的菌群中不是优势种群时，仅通过一般的平板划线法或稀释涂布平板法很难实现。该怎么办呢？
分离出单个微生物的方法：
导入
聚合酶链式反应（PCR）是一种在体外扩增DNA片段的技术，此项技术要求使用耐高温的DNA聚合酶。
1973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水生栖热菌，并从这种菌种提取出耐高温的DNA聚合酶。
讨论：
1.筛选水生栖热菌的思路是什么样的？
美国黄石公园
耐高温的酶
耐高温生物体
高温环境（热泉、火山口）
寻找
寻找
导入
聚合酶链式反应（PCR）是一种在体外扩增DNA片段的技术，此项技术要求使用耐高温的DNA聚合酶。
1973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水生栖热菌，并从这种菌种提取出耐高温的DNA聚合酶。
讨论：
2.为什么水生栖热菌能从热泉中筛选出来呢？
这是因为水生栖热菌能在70-80℃的高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。
美国黄石公园
人为提供有利于目的菌生长，同时抑制或阻止其他微生物生长的条件（包括营养、温度、pH等），进行实验室微生物的筛选。
选择培养基的原理
耐寒微生物
石油分解菌
被石油污染的土壤
冰川冻土层
选择培养基
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。
概念：
选择培养基
常见类型 条件 分离得到的菌种
（1）改变培养条件
（2）添加某种化学物质
（3）营养缺陷
70～80℃的高温
耐高温微生物
加入青霉素
酵母菌、霉菌等真菌
高浓度食盐
金黄色葡萄球菌
不加碳源
不加氮源
自养型微生物
固氮菌
以某物质为唯一碳源/氮源
能利用该物质的生物
选择培养基的设计
尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化学性质稳定，是现代农业生产中一种重要的氮肥。尿素施入土壤后，会被土壤中的某些细菌分解成NH3，再被转化为NO3-、NH4+等被植物吸收。而这些细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可以作为细菌生长的氮源。
尿素的分子模型
CO(NH2)2+H2O CO2+2NH3
脲酶
分解尿素的细菌
氮源
——配制以尿素为唯一氮源的培养基，将尿素分解菌筛选出来
微生物的选择培养
方法
对样品进行充分稀释，然后将菌液涂布到制备好的选择培养基上。
如果想知道10g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及科学的微生物数量测定方法---稀释涂布平板法。
微生物的选择培养
①取样：细菌宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，绝大部分分布在距地表3~8cm的土壤层。铲去表层土3cm左右，取样，将样品装入事先准备好的信封中。
方法步骤
注意
取土样时用的铁铲和取样袋在使用前都需要灭菌。操作完成后，一定要洗手。
方法步骤
②梯度稀释：将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
微生物的选择培养
1×10
1 mL
1 mL
1 mL
1 mL
1 mL
1 mL
1×102
1×103
1×104
1×105
1×106
1×107
9 mL 无菌水
10g土壤 + 90mL无菌水
方法步骤
微生物的选择培养
③涂布平板：
Ⅰ取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。
微量
移液枪
Ⅱ将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。
Ⅲ将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。
方法步骤
微生物的选择培养
③涂布平板：
Ⅳ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，使涂布均匀
注意：每个梯度均至少涂布 个平板（重复实验）。
3
方法步骤
微生物的选择培养
④培养与观察：
待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37℃的恒温培养箱中培养1～2d，在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落（是指由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体）。
恒温培养箱
方法步骤
微生物的选择培养
④培养与观察：
待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37℃的恒温培养箱中培养1～2d，在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落（是指由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体）。
稀释105倍
稀释106倍
稀释107倍
空白对照
选择30-300个菌落的平板进行计数
微生物的数量测定
M代表稀释倍数；
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)
每g样品中的菌落数＝(C÷V)×M
典例1：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g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. 2.34×108 B. 2.34×109 C. 234 D. 23.4
B
标记写在皿底
选择30-300个菌落的平板进行计数；
每个稀释度至少取3个平板取其平均值；
统计的菌落往往比活菌的实际数目低；
统计的结果一般用菌落数而不是活菌数；
恰当的稀释度、涂布是否均匀是成功统计菌落数目的关键。
计数原则:
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
微生物的数量测定
典例2.用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中得到以下几种统计结果，其中正确的是
A.涂布了1个平板，统计的菌落数是230
B.涂布了2个平板，统计的菌落数是215和260，取平均值238
C.涂布了3个平板，统计的菌落数分别是13、234和254，取平均值167
D.涂布了3个平板，统计的菌落数分别为210、240和250，取平均值233
√
典例3：某同学在三种稀释度下取0.1 mL的菌液涂布平板，统计菌落数，得到了以下的数据，试计算1 g样品的活菌数。
平板 稀释度　　　 平板1 平板2 平板3
104 320 360 356
105 212 234 287
106 21 23 18
提示　105的稀释度下取0.1 mL菌液涂布的三个平板上的菌落数在30～300范围内，计算其平均值为(212＋234＋287)/3≈244。进一步可以换算出1 g样品中活菌数为(244÷0.1)×105＝2.44×108(个)。
稀释涂布平板法vs平板划线法
稀释涂布平板法
可以计数，但操作复杂
平板划线法
不可计数
微生物的数量测定——计数板计数法
不能区分死菌与活菌
原理：利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。
缺点：
CO(NH2)2+H2O
脲酶
CO2+2NH3
pH升高，酚红指示剂变红
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。
补充
小结
练习
1. 研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出了一种石油降解菌。判断下列相关表述是否正确。
（1）这种培养基是一种选择培养基。（ ）
（2）利用这种石油降解菌可以降解石油。修复土壤。（ ）
（3）相对于未被污染的土壤,从被石油污染的土壤中更容易分离到石油降解菌。（ ）
√
√
√
练习
2.用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数,原因是（ ）
A. 菌落中的细菌数目是固定的
B. 平板上的一个菌落就是一个细菌
C. 通过此方法统计的菌落数与活菌的实际数目相同
D. 平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌
D
练习
1.反刍（chú）动物，如牛和羊具有特殊的器官一瘤胃。在瘤胃中生活着多种微生物，其中许多微生物能分解尿素。请你设计一个实验从瘤胃中分离出能够分解尿素的微生物。
反刍动物的瘤胃中有大量的微生物，其中就有分解尿素的微生物。由于瘤胃中的微生物多为厌氧菌，接触空气后会死亡，因此分离其中能分解尿素的微生物除了需要准备选择培养基，还应该参照厌氧菌的培养方法进行实验设计。
二、拓展应用
练习
2.地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中 40% ~ 60% 能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用精杆等生产酒精，用纤维索酶处理服装面料等。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维索被纤维素分解菌分解后，
复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈(如
下图所示)。请回答下列问题。
（1）现在要从土壤中分离纤维素分解菌，请你给出详细的实验方案。
提示：可以参考本节“探究·实践”中的设计思路进行设计。
练习
2.地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中 40% ~ 60% 能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用精杆等生产酒精，用纤维索酶处理服装面料等。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维索被纤维素分解菌分解后，
复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈(如
下图所示)。请回答下列问题。
（2）你打算到什么环境中去寻找纤维素分解菌？为什么？
提示：纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，采集土样时，可以选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土等。
练习
2.地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中 40% ~ 60% 能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用精杆等生产酒精，用纤维索酶处理服装面料等。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维索被纤维素分解菌分解后，
复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈(如
下图所示)。请回答下列问题。
（3）有同学说,可以把滤纸埋在土壤中,经过一段时间后,再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。请你评价这一做法。
提示：这是人工设置适合纤维素分解菌生存
的环境,腐烂的滤纸上很可能有纤维素分解菌。
练习
（2）你打算到什么环境中去寻找纤维素分解菌？为什么？
提示：纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，采集土样时，可以选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土等。
（3）有同学说,可以把滤纸埋在土壤中,经过一段时间后,再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。请你评价这一做法。
提示：这是人工设置适合纤维素分解菌生存
的环境,腐烂的滤纸上很可能有纤维素分解菌。