微生物生物技术及应用共140页PPT资料课件.ppt
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- 微生物 生物技术 应用 140 PPT 资料 课件
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1、微生物生物技术及应用微生物生物技术及应用张张 松松 华南师范大学生命科学学院华南师范大学生命科学学院 教材及参考书:教材及参考书:(1)(1)黄秀梨、辛明秀黄秀梨、辛明秀.微生物学,高等教育出版社,微生物学,高等教育出版社,2009 2009 (2)(2)张张 松松. .微生物学多媒体教学软件(网络版)微生物学多媒体教学软件(网络版). .北京:高等教育北京:高等教育出版社出版社.2019.2019.(3)(3)黄文芳,张黄文芳,张 松松. .微生物学实验指导微生物学实验指导. .广州:暨南大学出版广州:暨南大学出版社社.2019.2019.(4)(4)黄秀梨、辛明秀黄秀梨、辛明秀.微生物学实
2、验指导微生物学实验指导.高等教育出版社,高等教育出版社,2019 .(5)(5)张张 松松. .食用菌学食用菌学. .广州:广州:华南理工大学出版社广州:广州:华南理工大学出版社,2000,2000。(6)(6)周德庆,微生物学教程,高等教育出版社,周德庆,微生物学教程,高等教育出版社,20192019(7)沈萍,微生物学,高等教育出版社,沈萍,微生物学,高等教育出版社,20192019(8)Lansing M. Prescott, Microbiology 5th ed (8)Lansing M. Prescott, Microbiology 5th ed 影印版,高等影印版,高等教育出版社
3、,教育出版社,20002000(9)Madigan M T (9)Madigan M T et alet al.BrockBiology of .BrockBiology of Microorganism,10/e,Prentice Hall,2019Microorganism,10/e,Prentice Hall,2019微生物与我们的生活微生物与我们的生活微生物类型微生物类型1 1、原核微生物:细菌、放线菌、衣原体、原核微生物:细菌、放线菌、衣原体2 2、真核微生物:酵母菌、霉菌、真核微生物:酵母菌、霉菌3 3、非细胞型微生物:病毒、亚病毒因子、非细胞型微生物:病毒、亚病毒因子病毒 古代酿
4、酒古代酿酒酵母菌兼性厌氧微生物(有氧、无氧)酵母菌兼性厌氧微生物(有氧、无氧)乙醇发酵:乙醇发酵: 酵母菌酵母菌C6H12O6- 2CH3CH2OH+2CO2+2ATPC6H12O6- 2CH3CH2OH+2CO2+2ATP果酒果酒果醋:醋酸菌:好氧(果醋:醋酸菌:好氧(O2O2)毛霉形态:菌丝无隔膜孢囊孢子接合孢子应用:酿造腐乳应用:酿造腐乳1 1、前发酵:毛霉的生长,、前发酵:毛霉的生长,15-2015-20,菌膜形成;,菌膜形成; 毛霉(蛋白酶等)毛霉(蛋白酶等) 蛋白质蛋白质-氨基酸氨基酸2 2、后发酵:风味形成。、后发酵:风味形成。乳酸发酵乳酸发酵泡菜、酸奶泡菜、酸奶t 家居环境家居
5、环境(菜板、抹布等)(菜板、抹布等);t 人体体表及体内人体体表及体内(口腔、皮肤、肠道等)(口腔、皮肤、肠道等) :微生物无处不在,我们无时不生活在微生物无处不在,我们无时不生活在“微生物的海洋微生物的海洋”中。中。t土壤;土壤;t纸币纸币(成都制造出抗菌人民币,(成都制造出抗菌人民币,2019);t 空气空气(每个喷嚏的飞沫含每个喷嚏的飞沫含4500-150000个细菌,重感冒患者为个细菌,重感冒患者为8500万万);微生物既是人类的敌人,更是人类的朋友!微生物既是人类的敌人,更是人类的朋友!时时刻刻与微生物时时刻刻与微生物“共舞共舞” 是是 祸祸?是是 福福?t 物质循环;物质循环;微生
6、物是人类的朋友!微生物是人类的朋友!t 体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证;体内的正常菌群是人及动物健康的基本保证; t 有用物质的生产;有用物质的生产;t 基因工程为代表的现代生物技术;基因工程为代表的现代生物技术;少数微生物也是人类的敌人少数微生物也是人类的敌人!天花;天花;鼠疫;鼠疫;艾滋病;艾滋病;疯牛病;疯牛病;埃博拉病毒;埃博拉病毒;SARS;禽流感;禽流感;“在近代科学中,对人类福利最大的一门科学,在近代科学中,对人类福利最大的一门科学,要算是微生物学了。要算是微生物学了。”微生物生物技术微生物生物技术 微生物学基本操作技术微生物学基本操作技术 基本操作技术基本操作技术1 1
7、:培养基的制备:培养基的制备 培养基培养基为人工培养微生物而制备、提供微生为人工培养微生物而制备、提供微生物以合适营养条件的基质。物以合适营养条件的基质。 培养基成分培养基成分 微生物的生长需要有微生物的生长需要有碳源、氮源碳源、氮源、无机盐、无机盐、生长因子等营养物质。生长因子等营养物质。 碳源为微生物营养提供所需的碳架和能源来碳源为微生物营养提供所需的碳架和能源来源,主要有源,主要有葡萄糖葡萄糖、淀粉、淀粉、CO2CO2等。等。 氮源为微生物提供所需氮素的营养来源,主氮源为微生物提供所需氮素的营养来源,主要有要有蛋白胨蛋白胨、硝酸盐、铵盐、分子态氮等。、硝酸盐、铵盐、分子态氮等。 无机盐为
8、微生物提供除碳、氮源以外的各种无机盐为微生物提供除碳、氮源以外的各种元素,主要有元素,主要有KH2PO4 KH2PO4 、MgSO4MgSO4、NaClNaCl、CaCl2CaCl2等。等。 生长因子为微生物生长提供不可缺少的微量生长因子为微生物生长提供不可缺少的微量有机物质,主要有维生素等。有机物质,主要有维生素等。 配制培养基的原则配制培养基的原则1.1.根据不同微生物类型配制不同的培养基。根据不同微生物类型配制不同的培养基。 培养细菌、放线菌、酵母菌和霉菌的培养基是不同的。培养细菌、放线菌、酵母菌和霉菌的培养基是不同的。细菌细菌 采用牛肉膏蛋白胨培养基采用牛肉膏蛋白胨培养基 牛肉膏牛肉膏
9、 3 g; 3 g; 蛋白胨蛋白胨 5 g; 5 g; 水水 1 000 mL; pH 7.21 000 mL; pH 7.27.4 7.4 放线菌放线菌 采用高氏采用高氏1 1号培养基号培养基 可溶性淀粉可溶性淀粉 20 g; KNO3 1 g; K2HPO4 1 g; 20 g; KNO3 1 g; K2HPO4 1 g; MgSO47H2O 0.5 g; NaCl 1 g; FeSO4H2O 0.01 g; MgSO47H2O 0.5 g; NaCl 1 g; FeSO4H2O 0.01 g; 水水 1 000 mL; pH 7.21 000 mL; pH 7.27.4 7.4 酵母和霉
10、菌酵母和霉菌 采用察氏培养基采用察氏培养基蔗糖蔗糖 30 g; NaNO3 3 g; KCl 0.5 g; K2HPO4 1 g; 30 g; NaNO3 3 g; KCl 0.5 g; K2HPO4 1 g; FeSO4H2O 0.01 g; FeSO4H2O 0.01 g; MgSO47H2O 0.5 g; MgSO47H2O 0.5 g; 水水 1 000 mL; pH 6.01 000 mL; pH 6.0培养不同营养类型的微生物也各有不同的培养基。培养不同营养类型的微生物也各有不同的培养基。2.2.注意各种营养物质的浓度与配比注意各种营养物质的浓度与配比。 3.3.控制培养基的条件控
11、制培养基的条件(pHpH、O2O2和和CO2CO2、螯合剂等)培养、螯合剂等)培养基。基。 pH pH 控制在一定的范围之内,通常在培养基里加控制在一定的范围之内,通常在培养基里加一些缓冲剂,如一些缓冲剂,如K2HPO4K2HPO4、 KH2PO4KH2PO4等。等。 4.4.选择培养材料选择培养材料注意经济节约注意经济节约, ,价廉物美。价廉物美。 培养基的类型和应用培养基的类型和应用 按培养基的成分按培养基的成分 合成培养基合成培养基: : 顺序加入准确称量的高纯化学试剂与顺序加入准确称量的高纯化学试剂与蒸馏水配制而成,组成成分精确,重复性强。蒸馏水配制而成,组成成分精确,重复性强。 天然
12、培养基天然培养基: : 采用动植物组织或微生物细胞或它们采用动植物组织或微生物细胞或它们的提取物或粗消化产物配制成的,其所用物质的成分的提取物或粗消化产物配制成的,其所用物质的成分不稳定,因而营养成分难控制,重复性差。不稳定,因而营养成分难控制,重复性差。 半合成培养基半合成培养基: : 用纯化学试剂和天然物质配成。用纯化学试剂和天然物质配成。 按培养基的物理状态按培养基的物理状态 固体培养基固体培养基: : 加了凝固剂后制成的呈固体状态的加了凝固剂后制成的呈固体状态的培养基。常见的凝固剂是琼脂培养基。常见的凝固剂是琼脂( (约约2%)2%)或明胶或明胶(5%(5%12%)12%)。 液体培养
13、基液体培养基: : 呈液态的培养基。呈液态的培养基。 半固体培养基半固体培养基: : 液体培养基中加液体培养基中加0.5%0.5%或更低浓度或更低浓度的琼脂就制成柔软的浆糊状半固体培养基。的琼脂就制成柔软的浆糊状半固体培养基。 按培养基的用途分为按培养基的用途分为 加富培养基加富培养基: : 在普通培养基里加进血、血清、动物在普通培养基里加进血、血清、动物( (或植物或植物) )组织液或其他营养物质组织液或其他营养物质( (或生长因子或生长因子) )的一类营养丰富的培养基的一类营养丰富的培养基, , 用以培养某种或某类营养要求苛刻的异养微生物。用以培养某种或某类营养要求苛刻的异养微生物。 选择
14、培养基选择培养基: : 根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要或根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要或对某种化合物的敏感性不同而设计出来的培养基,可以将某种或对某种化合物的敏感性不同而设计出来的培养基,可以将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来。某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来。 鉴别培养基鉴别培养基: : 在培养基中添加某种营养物质或化学物质在培养基中添加某种营养物质或化学物质( (指示指示剂或抑制剂剂或抑制剂) )而将目的或对象微生物的菌落与同一平板上的其他而将目的或对象微生物的菌落与同一平板上的其他微生物菌落区别开来的培养基。如伊红美蓝培养基微生物菌落区别开来的培养基。如
15、伊红美蓝培养基(EMB(EMB培养基培养基) ) 可鉴别肠道杆菌中的某些细菌。大肠杆菌在此培养基上形成有绿可鉴别肠道杆菌中的某些细菌。大肠杆菌在此培养基上形成有绿色金属闪光的深紫色菌落。其培养基成分为色金属闪光的深紫色菌落。其培养基成分为: : 蛋白胨蛋白胨 10 g10 g,伊,伊红红Y 0.4 gY 0.4 g,乳糖,乳糖 5 g5 g,美蓝,美蓝 0.065 g0.065 g,蔗糖,蔗糖 5 g5 g,K2HPO4 2 gK2HPO4 2 g,水水 1 000 mL1 000 mL,pH 7.2 pH 7.2 常用培养基配方常用培养基配方1 1、牛肉膏蛋白胨培养基牛肉膏蛋白胨培养基:牛肉
16、膏:牛肉膏3g3g,蛋白胨,蛋白胨10g10g,NaCl 5g,NaCl 5g,琼脂琼脂20g, 20g, 水水1 000mL1 000mL,pH7.0pH7.07.27.2。常用于培养细菌。常用于培养细菌。2 2、高氏、高氏1 1号培养基:可溶性淀粉号培养基:可溶性淀粉20g20g,KNO3 1gKNO3 1g,NaC1 0.5gNaC1 0.5g, K2HPO43H2O 0.5gK2HPO43H2O 0.5g,MgSO47H2O 0.5gMgSO47H2O 0.5g,FeSO47H2O 0.01gFeSO47H2O 0.01g,琼脂,琼脂20g20g,水,水1 000mL1 000mL,p
17、H7.2pH7.27.47.4。常用于培养放线菌。常用于培养放线菌。3 3、察氏培养基:蔗糖、察氏培养基:蔗糖30g30g,NaNO3 2NaNO3 2,K2HPO4 1gK2HPO4 1g,KC1 0.5KC1 0.5MgSO47H2O 0.5gMgSO47H2O 0.5g,FeSO47H2O 0.01gFeSO47H2O 0.01g,琼脂,琼脂 20g20g,水,水1 000mL 1 000mL pH6.7pH6.7。常用于培养霉菌。常用于培养霉菌。4 4、马铃薯培养基(马铃薯培养基(PDAPDA) :马铃薯:马铃薯200200,蔗糖(或葡萄糖),蔗糖(或葡萄糖)2020,琼,琼脂脂202
18、0,水,水1 000mL1 000mL, pH 6.5pH 6.5(或自然)。常用于培养酵母菌、霉菌、(或自然)。常用于培养酵母菌、霉菌、食药用菌。食药用菌。牛肉膏蛋白胨培养基制作流程:牛肉膏蛋白胨培养基制作流程: 计算用量称量溶解调计算用量称量溶解调pHpH过滤分装三角瓶包扎灭过滤分装三角瓶包扎灭菌(菌( 121 121 0 0C, 30minC, 30min)倒平板。)倒平板。马铃薯葡萄糖培养基(马铃薯葡萄糖培养基(PDAPDA)制作流程:)制作流程: 马铃薯去皮、切粒马铃薯去皮、切粒煮煮8-108-10分钟后取分钟后取汁使用汁使用加药品溶化加药品溶化琼脂溶化琼脂溶化混合定混合定容容调节调
19、节pHpH值值分装分装灭菌灭菌倒平板。倒平板。 高压蒸汽锅法是实验室及生产中最常用的灭菌方高压蒸汽锅法是实验室及生产中最常用的灭菌方法。使用高压锅时,要注意完全排除锅内的冷空气,法。使用高压锅时,要注意完全排除锅内的冷空气,使之充满饱和蒸汽,否则会因蒸汽中混有空气而比相使之充满饱和蒸汽,否则会因蒸汽中混有空气而比相应纯蒸汽的温度降低,影响灭菌效果。应纯蒸汽的温度降低,影响灭菌效果。高压蒸汽锅的高压蒸汽锅的使用使用基本操作技术基本操作技术2 2:无菌操作:无菌操作 无菌操作无菌操作 为了防止其他微生物进入机体或物体造成为了防止其他微生物进入机体或物体造成污染,在制备培养基、使用接种箱及无菌室、污
20、染,在制备培养基、使用接种箱及无菌室、接种、分离和培养微生物时,都要进行无菌操接种、分离和培养微生物时,都要进行无菌操作。作。 无菌操作技术主要有:培养基用高压蒸汽无菌操作技术主要有:培养基用高压蒸汽灭菌(灭菌(0.1MPa0.1MPa,121121,15-30min15-30min);无菌室、);无菌室、接种箱、超净工作台等用紫外线灭菌(照射接种箱、超净工作台等用紫外线灭菌(照射30min30min);接种环、接种针用火焰灼烧灭菌;);接种环、接种针用火焰灼烧灭菌;接种需在酒精灯火焰旁的无菌区进行,接种过接种需在酒精灯火焰旁的无菌区进行,接种过程中的无菌操作。程中的无菌操作。 高温灭菌方法高
21、温灭菌方法1 1、干热灭菌、干热灭菌 (1)1)焚烧灭菌法(焚烧灭菌法(incinerationincineration):用火焰焚烧。):用火焰焚烧。 (2)2)烘箱热空气法:常用烘箱烘箱热空气法:常用烘箱160160处理处理2 2小时以上。小时以上。2 2、湿热灭菌、湿热灭菌(1)1)水煮沸法:水煮沸水煮沸法:水煮沸100100,1515分钟以上。分钟以上。 (2)2)高压蒸汽锅法(高压蒸汽锅法(autoclavingautoclaving):高压锅):高压锅(0.1013MPa0.1013MPa或或1.051.05/cm/cm2 2 或或1515磅磅/ /英寸英寸2 2 )121121处
22、理处理15153030分钟分钟 。 (3)3)间歇灭菌法间歇灭菌法(tyndallization) : 100(tyndallization) : 100处理处理15-3015-30分钟,再置于分钟,再置于28283737下,如此反复三次。下,如此反复三次。 (4)4)巴斯德消毒法(巴斯德消毒法(pasteurization)pasteurization):71.671.6处理处理1515分钟或分钟或62.962.9处理处理3030分钟。分钟。接种类型:斜面菌种;液体接种;穿刺接种接种类型:斜面菌种;液体接种;穿刺接种基本操作技术基本操作技术3 3: 微生物分离培养技术微生物分离培养技术 微生
23、物分离纯化微生物分离纯化在自然界,各种微生物常常混生在一起。为了在自然界,各种微生物常常混生在一起。为了利用某种微生物,必须将这种微生物从混杂群利用某种微生物,必须将这种微生物从混杂群体中分离出来,在适合的营养和生长条件下培体中分离出来,在适合的营养和生长条件下培养,产生大量的个体。养,产生大量的个体。 微生物的观察微生物的观察微生物个体微小,其个体形态一般需用显微镜才能看到。微生物个体微小,其个体形态一般需用显微镜才能看到。单个微生物细胞在适宜的固体培养基表面或内部生长繁殖,会单个微生物细胞在适宜的固体培养基表面或内部生长繁殖,会形成一个肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体,称为形成一个
24、肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体,称为菌落(菌落(colonycolony)。)。当固体培养基表面众多菌落连成一片时,则称为菌苔(当固体培养基表面众多菌落连成一片时,则称为菌苔(lawnlawn)。)。不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔在大小、形不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔在大小、形状、光泽度、颜色、质地、硬度、边缘情况、透明度等方面具状、光泽度、颜色、质地、硬度、边缘情况、透明度等方面具有不同的特征,是微生物分类鉴定的重要依据。如细菌菌落具有不同的特征,是微生物分类鉴定的重要依据。如细菌菌落具有湿润、较光滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀和颜色有湿润、较光
25、滑、较透明、较粘稠、易挑取、质地均匀和颜色一致等特征,霉菌、放线菌等微生物的菌落也具有各自相应的一致等特征,霉菌、放线菌等微生物的菌落也具有各自相应的特征。特征。在生产中,我们往往只需要某一种微生物,可采用涂布平板、在生产中,我们往往只需要某一种微生物,可采用涂布平板、平板划线等方法获得这种微生物的菌落。平板划线等方法获得这种微生物的菌落。 用固体培养基分离方法:用固体培养基分离方法:1. 1. 涂布平板法涂布平板法2. 2. 平板划线法平板划线法3. 3. 稀释倒平板法稀释倒平板法分离纯化操作步骤:分离纯化操作步骤:1.1.用涂布平板法从土壤中分离细菌:制土壤菌悬液用涂布平板法从土壤中分离细
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