微生物纯培养和显微技术

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一 无菌技术
在分离、转接及培养纯培养物时,防止被其它微生物污 染, 自身也不污染操作环境的技术, 称为无菌技术 (aseptic technique),是保证微生物学研究正常进行的关键。
㈠ 微生物培养的常用器具及其灭菌 常用的器具: 试管、烧瓶、培养皿等。
培养皿是由正反 2 个平面板互扣而成,可以防止空气中微 生物的污染。
使用固体培养基怎样获得微生物纯培养?
单个微生物可以在培养基表面或内部形成孤立菌 落。一个孤立菌落非常可能就是单个微生物活体细胞 生长、繁殖形成的纯培养。
获得单个微生物的活体细胞,最简单常用的方法 就是:
10倍系列稀释!
1 稀释平板法(pour plate method)
这个菌落可能
就是由一个微生物 细胞繁殖形成。
一定 稀释 度的 含菌 材料
一定稀释度 样品与溶化 培养基混合
将与样品混合 后的培养基倒 入无菌培养皿
细菌菌落可能 出现在平板的 表面及其内部
操作比较麻烦 (50℃),对于好氧 菌和热敏感菌的分 离效果不好!
2 涂布平板法(Spread plate method)
这个菌落可能
就是由一个微生物
细胞繁殖形成。
单细胞分离对操作技术有比较高的 要求,多限于高度专业化的科学研究。
五 选择培养分离
当样本中某种微生物存在的数量与其它微生物相比较非常 少时,仅采用一般的平板稀释方法几乎不可能分离到该种微生 物,故需采用选择培养分离法。
选择培养分离是群落中数量占少数的微生物分离纯化方法。
根据分离微生物的特点,或抑制大多数微生物生长,或造 成有利于目的菌株的生长环境,培养后目的菌株在群落中数量 上升,再通过稀释方法获得纯培养。
接种物在液体培养基中进行顺序稀释,得到高度稀释效果,使 一只试管中分配不到一个微生物细胞。如果稀释后某个稀释度的大 多数试管中没有微生物生长,那么有微生物生长的试管中可能就是 纯培养物。
稀释法进行液体培养基分离必须在同一个稀释度的许多平行试 管中,大多数 (一般应超过95%)表现为不生长。
四 单细胞(孢子)分离
冷冻真空保藏
将加有保护剂的菌体预先冷冻,然后在真空下通过升华除去水 分。干燥密封的样品可以置于低温保存,菌种处于干燥、缺氧及低 温条件,生命活动处于休眠状态,可以长期保藏。
菌种一般密封于安瓿管中,保存、邮寄、使用都很方便。
第2节 显微镜和显微技术
微生物个体微小, 必须借助显微镜放大系统的作用才能观察 微生物的个体形态和内部构造。
培养平板(culture plate) 最常用的固体培养基形式,是冷却凝固后的固体培养基
在无菌培养皿中形成的固体培养基平面,简称平板(plate)。
不同微生物在特定平板培养
基上生长,形成的菌落或菌苔一 般具有稳定的特征,如形状、颜 色等,可以成为对某种微生物进 行分类、鉴定的重要依据。
同一种细菌在不同培养平板上形成不同特征菌落
缺点:需专门设备,适合专业保藏机构。
冰箱保藏
一般推荐在-70℃低温冰箱中保存处于特殊生理状态 (如添加甘 油20%(v/v) 做保护剂)菌株。
也可以使用 -20~-30℃ 的普通冰箱,但是普通 冰箱的微小温度变化可能引起培养物的反复融化和 再结晶,对菌体造成强烈损伤,保藏效果远低于低 温冰箱。
冰箱保藏是使用更为普遍的菌种保藏方法。
一定 稀释 度的 含菌 材料
预先准备琼脂平 板,取一定稀释 度样品涂布均匀
细菌的菌落 一般只在平 板表面生长
使用较多的常
规方法,但有时涂 布不均匀!
如果含菌材料稀释得当,在 平板表面或内部就可能出现有一 个微生物细胞繁殖形成的分散单 个菌落纯培养物。
将含菌材料加到温度较高的 培养基中倒平板容易造成某些热 敏感菌的死亡。
㈢ 干燥保藏 基于水分对生命活动的重要性,深度干燥是菌种保藏技术中的
常用手段。
沙土管保藏
将干燥砂粒与细土混合后灭菌制成砂土管。一般将菌种接种斜面, 培养后长出大量孢子,洗下制成孢子悬液。加入无菌沙土管中,减压 干燥,抽干水份。用石蜡、胶塞封闭管口,置冰箱保存。
优点:简便易行,可以将微生物保藏较长时间。适 用于放线菌、芽孢菌和某些真菌保藏。
㈠ 传代保藏
方法:针对不同菌种,选择琼脂斜面、半固体琼脂柱、液 体培养基或者蒸馏水、缓冲液等在一定时间内接种。置于 4 ℃ 冰箱保藏,定时传代。
保藏时间由于菌种的不同而有很大差异,有些可以保藏数年, 有些菌种仅可保藏几周。
原理: 在4℃低温下,微生物代谢强度明显下降。
优点:适用于各种微生物,简便易行、易于观察,是进行 微生物保藏的基本方法。
菌种保藏的任务,是避免菌种:1 衰退;2 污染;3 死亡。
中国普通微生物菌种保藏中心 (CGMCC)、中国典型培养物 保藏中心 (CCTCC),及其美国典型菌种保藏中心(ATCC)等。 菌种保藏的基本原理:
根据菌种特性和保藏目的的不同,为菌种提供特定的保藏条 件, 如干燥、低温、缺氧、避光、缺乏营养等, 降低微生物代谢 强度和水平, 从而限制微生物生长和繁殖速度,使其处于半休眠 或完全休眠状态。
采用稀释平板方法会使一些 严格好氧菌被固定在琼脂中间因 缺乏氧气而影响生长。
因此更常用的纯种分离方法 是涂布平板法。
3 平板划线法(streak plate method)
平板划线方法是使用接种环,通过 无菌操作蘸取少量要分离材料,在平板 表面划线,微生物细胞数量随划线次数 的增加而减少。
如果划线适宜,分散后的微生物细 胞经过培养后,可以在平板表面得到单 个ห้องสมุดไป่ตู้落。
划线法与平板法的比较
4 厌氧微生物的分离 分子氧对厌氧微生物有毒害作用,必须在无氧条件下生长。
厌氧罐:采用化 学方法清除容器
内的氧气
如果某种厌氧微生物暴露于空气中不立即死亡,可以采用 通常的方法制备平板,然后置于缺氧的密闭容器中培养。
用于分离严格厌氧菌:
先将一系列盛有无菌琼脂培养基的试管加热,使琼脂熔化后 冷却并保持在50℃左右。
显微技术包括显微标本的制作、观察、测定、分析和记 录等一系列内容。
显微技术是进行微生物学研究的基础! 实际上,正是由于显微技术和培养技术的建立,才使我 们得以认识丰富多彩的微生物世界,真正使微生物学研究发 展成为一门科学。
第1节 微生物的分离和纯培养
微生物通常是肉眼看不到的微小生物,从混杂的群体中 分离特定的某一种微生物,是研究和利用微生物的第一步。
火焰灼烧灭菌。
接种操作:在无菌箱或无菌室内的无菌环境下进行。无菌 箱或无菌室的空气在使用前通过紫外灯或化学药剂灭菌。
二 用固体培养基获得纯培养
培养基:
培养微生物 的营养物质
液体培养基 半固体培养基 固体培养基
琼脂
最早用来培养微生物的培养基是液体状态,固体培养技术 首先是由德国细菌学家柯赫建立。
柯赫助手W. Hesse与夫人
1882年,柯赫助手的妻 子F. Hesse 具有丰富的厨房 经验,听说荷兰用琼脂制作 果冻和果酱,就建议使用琼 脂作为凝固剂。
菌落(colony): 分散的微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁
殖到一定程度,可以形成肉眼可见的、 有一定形态结构的子 细胞生长群体。
众多菌落连成一片
菌苔(lawn) 当固体培养基表面上的众多菌落连成一片时,称为菌苔。
稀释摇管培养法 (shake tube method)
将待分离的材料用这些试
管进行梯度稀释,试管迅速摇 动均匀,冷凝后,在琼脂柱表 面倾倒一层灭菌液体石蜡和固 体石蜡的混合物,将培养基与 空气隔开。
培养后在琼脂柱中央有厌 氧菌菌落形成。
三 用液体培养基分离纯培养
主要用于原生动物和藻类等较大个体微生物的纯化分离,采用 液体培养基分离纯培养的方法——稀释法。
混合培养物:含有多种微生物的培养物。 纯种培养物:只有一种微生物的培养物(pure culture)。
通常情况下只有纯培养物才能提供可以重复的结果,纯培 养技术是进行微生物学研究的基础!
小! 微生物的基本特点:
微生物个体微小的特点也决定了显微技术是进行 微生物研究的另一项重要技术。
因为绝大多数微生物的个体都远远低于肉眼的观 察极限,形态及其内部结构只能通过显微镜才能进行 观察和研究。
微生物学
Microbiology
生命科学学院
第2章 微生物的纯培养和
显微技术
小! 微生物的基本特点:
在多数情况下都是利用微生物群体来研究其属性;微 生物 (菌株)一般是以群体形式进行繁衍、保存。
培养技术在微生物学研究中具有重要意义!
培养物(culture): 在一定的人为条件下,培养、繁殖得到的微生物群体。
即富集培养条件, 如温度、pH、紫外 线、高压、光照、氧气、营养等,环境条 件的选择可以考虑物理、化学、生物等各 个方面的因素。
仅适应于该条件的微生物旺盛生长
待分离微生物在群落中的数量大大增加
从自然界中分离到所需要的特定微生物
富集培养是微生物学家最强有力的技术手段之一。营养和生理 条件的不同组合形式,可满足从自然界选择特定微生物的需要。
轻链球菌
颜色反应:分离特定的菌株。
待分离微生物的生长特征明显不同于其它微生物。
㈡ 富集培养
是利用不同微生物间生命活动特点的不同,制定特定的环境
条件,适应于该条件的微生物旺盛生长而且在群落中的数量大大 增加,使人们可以更容易的分离到需要的特定微生物,这种分离 目的微生物的技术称为富集培养。
特定的环境条件
㈠ 选择培养
高温下培养:分离嗜热细菌; 培养基中不含N: 分离固氮菌; 培养基加抗生素:分离抗性菌。 待分离的微生物生长,其它微生物的生长被抑制。
牛奶平板:分离蛋白酶产生菌株。
利用特定细菌的滑动特点进 行分离纯化。
如螺旋菌、粘细菌、蓝细菌 等,能在琼脂平板表面滑行,这 唾液链球菌 种滑行可以把它们与其它微生物 分开。
通常使用棉花塞,也可用塑料帽或硅胶塞等。
㈡ 接种
在无菌条件下,用接种环或接种针挑取微生物,把它 由一个培养器皿转接到另一个培养器皿中进行培养,是微 生物学研究中最常用的基本操作。
火焰附近 (酒精灯、煤气灯)进行,防止培养器皿被环 境中的其它微生物污染。
接种环 (针):镍铬合金,易于迅速加热 和冷却。
1887年,R. J. Petri 发明
Petri dish
试管、烧瓶、培养皿是最常用的微生物培养器具,在使用
前必须进行灭菌,使容器中不含任何生物。为了防止杂菌,试 管和烧瓶用塞子塞口,空气可以通过,但是空气中的微生物不 能进入。
最常用的灭菌方法: 高压蒸汽灭菌。有的玻璃器皿也可以采用高温干热灭
菌方法。
缺点:保藏时间短、传代频、易 退化、易污染、工作量大。
改良:例如硅胶塞取代棉塞,液 体石蜡封存。改良原则是降低培养物 代谢、防止培养基干燥。
㈡ 冷冻保藏
原理:微生物处于冷冻状态,代谢作用停止,可以达到保藏 目的。
微生物通过冷冻进行保存,在降温或升温过程中细胞内的水 分形成冰晶,可能引起细胞尤其是细胞膜的损伤。为了减少冷冻 过程对细胞的影响,宜采用“速冻速融”的方法,可以因为形成 的冰晶小而减少对细胞或细胞膜的损伤。
液体培养基稀释法的缺点是只能分离混杂微生物群体中占 数量优势的种类。
采取显微分离技术从混杂群体中直接分离单个细胞或单个 个体,经过培养后获得微生物纯培养物,这项技术称为单细胞 (孢子)分离。
一般采用显微操作仪在显微镜下进行。
操作难度与细胞或个体的大小成反 比,较大的微生物如藻类、原生动物易 于操作,而细菌则较难。
富集培养 技术用途
根据微生物特殊要求,从自然界分离出特定微 生物种类。
分离培养在特定环境中生长的微生物
以对羟基 培养基变混 重复几次 苯甲酸为 浊说明大量 目的微生 唯一碳源 微生物生长 物占优势
例如:利用富集培养从土壤中分离能降解对羟基苯甲酸的微生物
七 微生物的保藏技术
通过分离纯化得到微生物纯培养,能够保持性状稳定是微生 物学工作最重要的基本要求,否则生产或科研都无法正常进行。
冷冻时介质的保护作用可以显著减少细胞损伤。
甘油或二甲亚砜等可以透入细胞,通过降低强烈的脱水作用 而保护细胞;大分子物质如糊精、血清蛋白、脱脂牛奶或聚乙烯 吡咯烷酮等虽不能透入细胞,但是可以通过与细胞表面的结合而 防止细胞膜冻伤,所以冷冻保藏菌种时加入保护剂可以提高培养 物存活率。
液氮保藏
一般来说,保藏温度越低,保藏效果越好。液氮保藏可以达到 -196℃,从适用范围、存活期限、性状稳定等方面来看,是微生物 保藏方法中比较理想的一种。
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