微生物综合实验

微生物综合实验——土壤微生物的分离、纯化及鉴定摘要：利用分离纯化微生物的基本操作技术对土壤中的微生物进行分离与纯化，通过对菌落形态的观察、染色鉴定以及一系列的生理生化试验的结果，辅以菌株耐药性测定，最终通过查阅《伯杰氏系统细菌学手册》对照种属特征，判断所分离纯化的细菌所属的属。

关键词：土壤微生物，分离纯化，鉴定，耐药性，《伯杰氏系统细菌学手册》前言：土壤是微生物的良好生境，土壤中有多种类群的微生物，它们对自然界物质的转化和循环起着极为重要的作用，对农业生产和环境保护有着不可忽视的影响。

据统计，每克土壤中含有微生物数量几亿到几十亿不等，包括了从细菌，真菌，藻类以及原生动物几乎所有的类群。

土壤中微生物的数量因土壤类型、季节、土层深度与层次等不同而异。

一般地说，在土壤表面，由于日光照射及干燥等因素的影响，微生物不易生存，离地表10 cm～30 cm的土层中菌数最多，随土层加深，菌数减少。

土壤内含有细菌生活所需的氮素养料(NH4+，No3-)，各种盐类及微量元素，一般还含有1一15％有机物质(来源予死亡的动植物及动物排泄物)。

地表下一定深度的土壤中含有丰富的水分和空气。

土壤的PH接近中性，也适宜细菌生活。

土壤是由大小不等的团粒组成，团粒之间的孔隙为水和空气所充满，细菌就是生活在这些孔隙中。

由于胶体表面的吸附性质，使细菌和土壤中的有机、无机物质互相吸附着而形成无机——有机——生物复合体。

所以土壤是细菌生活的良好环境，在其中含有大量的细菌和其它微生物。

一克耕作土壤约含几亿细菌和放线菌，几十万个霉菌、5万个藻类植物和25万个原生动物。

通过土壤微生物的分离纯化，得到纯种，再进行相关的实验，如：菌落观察、革兰氏染色、芽孢染色、生理生化试验等，根据实验结果，查阅《伯杰氏系统细菌学手册》确定所分离纯化细菌所属的属。

在此过程中熟悉相关操作。

】【实验目的】1.掌握从土壤中分离纯化细菌的能力2.掌握培养基的制备与灭菌技术3.微生物的分离纯化方法和无菌操作技术。

4.掌握微生物基本鉴定的方法。

5.学会利用微生物的生理生化特性对微生物进行定属。

6.实验基本操作的练习和提高。

7.提高团队合作的意识。

【实验器材】1、土壤样品：;山东大学微生物楼门口石碑后10cm深的土壤样品10g2、试剂：a.微生物基本鉴定：草酸铵结晶紫染液、卢戈氏染液、95%乙醇，番红复染液、5%孔雀绿水溶液，%番红水溶液等b.生理生化实验：卢戈氏碘液、乙醚、吲哚试剂、甲基红试剂、蒸馏水等c.头孢菌素类、喹诺酮类、氨基糖苷类、大环内酯类四种抗生素d.其它：香柏油和二甲苯、无菌水等3、仪器和用具：酒精灯、接种针、平皿、试管、试管架、烧杯、量筒、锥形瓶、德汉氏小管、显微镜、擦镜纸、PH试纸、载玻片、载玻片夹子、玻璃涂棒、镊子、滴管、纱布、牛皮纸、等4、培养基)LB液体培养基、牛肉膏蛋白胨琼脂培养基淀粉培养基、油脂培养基（大分子物质水解实验）葡萄糖发酵培养基、乳糖发酵培养基（内附倒置的德汉氏小管）（糖发酵实验）蛋白胨水培养基（吲哚实验）葡萄糖蛋白胨水培养基（甲基红实验）【实验原理】一、土壤微生物的的分离及纯化自然界中各种微生物混杂生活在一起，要研究某种微生物的特性，首先须使该微生物处于纯培养状态。

从混杂的微生物群体中获得只含有某一株微生物的过程称为微生物的分离与纯化。

土壤是微生物生活的大本营，可以从中分离到很多有价值的菌株。

此次实验采取平板分离法，该方法操作简便，普遍用于微生物的分离与纯化，微生物在固体培养基上生长形成的单个菌落可以是由一个细胞繁殖而成的集合体，因此可通过挑取单菌落而获得一种纯培养。

微生物的观察可以用显微镜观察其细胞形态，也可以用肉眼观察其菌落形态。

前者是微生物的显微镜观察技术，后者是微生物的肉眼观察技术。

平板分离法主要有：I平板划线分离法II稀释涂布平板法.后者除能有效分离纯化微生物外，还可用于测定样品中活菌数量。

平板菌落计数法: 是将待测菌液经过适当稀释，涂布在平板上,经过培养后，在平板上形成肉眼可见的菌落。

统计菌落数，根据稀释倍数和取样量计算出样品中细胞密度。

由于待测样品往往不易完全分散成单个细胞，平板上形成的每个菌落不一定是单个细胞生长繁殖形成的，有的可能来自2个或多个细胞。

因此，平板菌落计数的结果往往比样品中实际细胞数低。

为了清楚地阐述平板菌落计数的结果，现在已倾向使用菌落形成单位(cfu)而不以绝对菌落数来表示样品的活菌含量。

·④菌落形态描述: 通过培养的方法使肉眼看不见的单个菌体在固体培养基上，经过生长繁殖形成几百万个聚集在一起的肉眼可见的菌落。

平板培养基含有细菌生长所需要的营养成分，将样品接种于培养基上，在37℃温度下培养，1—2天内每一菌体即能通过很多次细胞分裂而进行繁殖，形成一个可见的细胞群体的集落，称为菌落。

每一种细菌所形成的菌落都有它自己的特点。

因此，可通过平板培养来检查环境中细菌的数量和类型。

二、微生物基本鉴定1、革兰氏染色革兰氏染色反应是细菌分类和鉴定的重要性状。

革兰氏染色法不仅能观察到细菌的形态而且还可将所有细菌区分为两大类：染色反应呈蓝紫色的称为革兰氏阳性细菌，用G+表示；染色反应呈红色（复染颜色）的称为革兰氏阴性细菌，用G- 表示。

细菌对于革兰氏染色的不同反应，是由于它们细胞壁的成分和结构不同而造成的。

革兰氏阳性细菌的细胞壁主要是由肽聚糖形成的网状结构组成的，在染色过程中，当用乙醇处理时，由于脱水而引起网状结构中的孔径变小，通透性降低，使结晶紫-碘复合物被保留在细胞内而不易脱色，因此，呈现蓝紫色；革兰氏阴性细菌的细胞壁中肽聚糖含量低，而脂类物质含量高，当用乙醇处理时，脂类物质溶解，细胞壁的通透性增加，使结晶紫-碘复合物易被乙醇抽出而脱色，然后又被染上了复染液（番红）的颜色，因此呈现红色。

2、芽孢染色芽孢是芽孢杆菌属和梭菌属细菌生长到一定阶段形成的一种抗逆性很强的休眠体结构，也被称为内生孢子，通常为圆形或椭圆形。

在合适条件下，可吸水萌发，重新形成一个新的菌体。

是否产生芽孢，以及芽孢的形状、着生部位、芽孢囊是否膨大等特征是细菌分类的重要指标。

与正常细胞或菌体相比，芽孢壁厚而致密，通透性低，不易着色，但是，芽孢一旦着色就很难被脱色。

利用这一特点，首先用着色能力强的染料（如孔雀绿）在加热条件下染色，使染料既可进入菌体也可进入芽孢，水洗脱色时，菌体中的染料被洗脱，而芽孢中的染料仍保留。

然后用对比度强的染料对菌体复染，使菌体和芽孢呈现出不同的颜色，因而能更明显地衬托出芽孢，便于观察。

—3、细菌运动性检测——半固体穿刺法将细菌穿刺培养于半固体培养基中，经培养后，无鞭毛的细菌沿穿刺线生长，穿刺线清晰说明该种菌不具有运动性；有鞭毛的细菌沿穿刺线向四周扩散，穿刺线模糊不清，说明该种菌具有运动性。

同时可从半固体穿刺实验结果中得到菌体是厌氧性还是好氧性菌。

若为厌氧性菌，穿刺线下方的菌较多，且若有运动性，扩散程度要大于靠近空气的一端；反之，则为好氧性菌。

三、生理生化实验——细菌鉴定和分类依据在所有生活细胞中存在的全部生物化学反应称之为代谢，代谢过程主要是酶促反应过程。

具有酶功能的蛋白质多数在细胞内，称为胞内酶。

许多细菌产生胞外酶，这些酶从细胞中释放出来，以促进细胞外的化学反应。

各种微生物在代谢类型上表现出很大的差异，如表现在对大分子糖类和蛋白质的分解能力以及分解代谢的最终产物的不同，反映出他们具有不同的酶系和不同的生理特性，这些特性可被用作为细菌鉴定和分类的内容。

具体实验原理如下：1、淀粉水解由于微生物对淀粉这种大分子物质不能直接利用，所以必须靠产生的胞外酶将大分子物质分解才能被微生物吸收利用。

胞外酶主要为水解酶,通过加水裂解大的物质为较小的化合物,使其能被运输至细胞内。

如淀粉酶将淀粉水解为小分子的糊精,双糖和单糖，能分泌胞外淀粉酶的微生物，则能利用其周围的淀粉。

已知淀粉遇到碘会显现蓝色，因此可通过在淀粉培养基上滴加碘液来判断微生物是否能产生淀粉酶分解淀粉，菌落周围不呈蓝色，出现无色透明圈，则该菌种能够水解淀粉。

2、油脂水解脂肪酶可将脂肪水解为甘油和脂肪酸，而产生的脂肪酸可改变培养基的PH,因此在油脂培养基上接种细菌，培养一段时间后可通过观察菌苔的颜色判断菌种是否能够水解油脂，若出现红色斑点，则说明这种菌可产生分解油脂的酶。

3、葡萄糖和乳糖发酵实验—糖发酵试验是常用的鉴别微生物的生化反应,在肠道细菌的鉴定上尤为重要.绝大多数细菌都能利用糖类作为碳源和能源,但是它们在分解糖类物质的能力上有很大的差异.有些细菌能分解某种糖产生有机酸(如乳酸,醋酸,丙酸等)和气体(如氢气,甲烷,二氧化碳等);有些细菌只产酸不产气.例如大肠杆菌能分解乳糖和葡萄糖产酸并产气。

产酸后再加入溴甲酚指示剂后会使溶液呈黄色，且德汉氏小管中会收集到一部分气体。

若细菌不能使糖产酸产气，则最后溶液为指示剂的紫色，且德汉氏小管中无气体。

~图1：糖发酵实验A 培养前的情况B 培养后产酸不产气C 培养后产酸产气4、吲哚实验用来检测吲哚的产生，在蛋白胨培养基中，若细菌能产生色氨酸酶，则可将蛋白胨中的色氨酸分解为丙酮酸和吲哚，吲哚与对二甲基氨基苯甲醛反应生成玫瑰色的玫瑰吲哚。

但并非所有的微生物都具有分解色氨酸产生吲哚的能力，所以吲哚实验可以作为一个生物化学检测的指标。

大肠杆菌吲哚反应阳性，产气肠杆菌为阴性。

5、甲基红实验某些细菌在糖代谢过程中分解葡萄糖生成丙酮酸，后者进而被分解产生甲酸、乙酸和乳酸等多种有机酸，使培养基的PH值降低，加入培养基中的甲基红指示剂由橙黄色转变为红色，即甲基红反应。

尽管所有的肠道微生物都能发酵葡萄糖产生有机酸，但是这个实验在区分大肠杆菌和产气肠杆菌上还是有价值的。

这两种细菌在培养的早期均产生有机酸，但大肠杆菌在培养的后期仍能维持酸性（PH4),而产气肠杆菌则转化有机酸为非酸性末端产物，如乙醇，丙酮酸等，使PH升至6左右。

因此，大肠杆菌为阳性，产气肠杆菌为阴性。

四、菌株耐药性的测定药物敏感试验（K-B纸片琼脂扩散法）基本原理：将含有定量抗菌药物的纸片贴在已接种待检菌的琼脂平板上，纸片中所含的药物吸取琼脂中的水分溶解后会不断地向纸片周围区域扩散，形成递减的浓度梯度，在纸片周围抑菌浓度范围内待检菌的生长被抑制，从而产生透明的抑菌圈。

抑菌圈的大小反映检测菌对测定药物的敏感程度，并与该药对待检菌的最低抑菌浓度（MIC）呈负相关，即抑菌圈俞大，MIC俞小。

根据抑菌圈的大小（不同抗生素其抑菌圈大小的标准不一致），判断为敏感（S），耐药（R）或中介度（I）。

某些细菌可蔓延生长至某种抗生素的抑菌圈内，如磺胺药抑菌圈内可能有微量的细菌生长，可忽略不计，应以外圈为准。

K-B纸片琼脂扩散法的特点：a.优点：药敏试验具有重复性较好、操作简便、试验成本相对较低、结果直观、容易判读、便于基层开展的优点。