一.實(shí)驗目的:初步了解微生物生化鑒定與分類(lèi)的原理與方法;掌握淀粉水解實(shí)驗、明膠水解實(shí)驗和糖發(fā)酵實(shí)驗的原理和方法。
二.實(shí)驗原理:
本實(shí)驗通過(guò)不同微生物對大分子物質(zhì)的水解、糖發(fā)酵實(shí)驗等幾個(gè)實(shí)驗,來(lái)讓同學(xué)們了解不同微生物的生化功能的多樣性。
1. 微生物對淀粉的水解:由于微生物對淀粉這種大分子物質(zhì)不能直接利用,必須靠產(chǎn)生的胞外酶將大分子物質(zhì)分解才能被微生物吸收利用.胞外酶主要為水解酶,通過(guò)加水裂解大的物質(zhì)為較小的化合物,使其能被運輸至細胞內.如淀粉酶水解淀粉為小分子的糊精,雙糖和單糖;而淀粉遇碘液會(huì )產(chǎn)生藍色,因此能產(chǎn)淀粉酶的微生物在淀粉培養基上培養用碘處理會(huì )產(chǎn)生無(wú)色區域,據此可分辨微生物能否產(chǎn)生淀粉酶。
2. 微生物對明膠的水解:
微生物可以利用各種蛋白質(zhì)和氨基酸作為氮源外,當缺乏糖類(lèi)物質(zhì)時(shí),亦可用它們作為碳源和能源.明膠是由膠原蛋白經(jīng)水解產(chǎn)生的蛋白質(zhì),在25℃以下可維持凝膠狀態(tài),以固體形式存在.而在25℃以上明膠就會(huì )液化.有些微生物可產(chǎn)生一種稱(chēng)作明膠酶的胞外酶,水解這種蛋白質(zhì),而使明膠液化,甚至在4℃仍能保持液化狀態(tài).
3. 糖發(fā)酵試驗:是常用的鑒別微生物的生化反應,在腸道細菌的鑒定上尤為重要.絕大多數細菌都能利用糖類(lèi)作為碳源和能源,但是它們在分解糖類(lèi)物質(zhì)的能力上有很大的差異.有些細菌能分解某種糖產(chǎn)生有機酸(如乳酸,醋酸,丙酸等)和氣體(如氫氣,甲烷,二氧化碳等);有些細菌只產(chǎn)酸不產(chǎn)氣.例如大腸桿菌能分解乳糖和葡萄糖產(chǎn)酸并產(chǎn)氣; 金黃色葡萄球菌可分解葡萄糖、麥芽糖、乳糖、蔗糖,產(chǎn)酸不產(chǎn)氣。傷寒桿菌分解葡萄糖產(chǎn)酸不產(chǎn)氣,不能分解乳糖;普通變形桿菌分解葡萄糖產(chǎn)酸產(chǎn)氣,不能分解乳糖.發(fā)酵培養基含有蛋白胨,指示劑(溴甲酚紫),和不同的糖類(lèi).當發(fā)酵產(chǎn)酸時(shí),溴甲酚紫指示劑可由紫色(pH6.8)變?yōu)辄S色(pH5.2).氣體的產(chǎn)生可由生化試管中有無(wú)氣泡來(lái)證明.
三. 實(shí)驗用品:參考實(shí)驗教材上的實(shí)驗用品。
四.實(shí)驗內容(三人一組):
1.淀粉水解實(shí)驗:每組接種三支淀粉生化管(分別接種大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌),37℃培養2天,加盧革氏碘液觀(guān)察和記錄每管顏色變化,得出結論。
2.明膠水解實(shí)驗:每組接種三支明膠生化管(分別接種大腸桿菌、枯草芽孢桿菌和金黃色葡萄球菌),20℃培養2天,[明膠在25度以上就會(huì )液化],從20℃取出即觀(guān)察和記錄各管的明膠水解情況,得出結論。
3.葡萄糖發(fā)酵試驗:每組接種二支葡萄糖生化管(一支接種大腸桿菌、一支接種金黃色葡萄球菌、每種生化管留下2支作為空白對照),37℃培養2天,觀(guān)察和記錄每管培養前后顏色變化,得出結論。
4、乳糖發(fā)酵試驗:每組接種二支乳糖生化管(一支接種大腸桿菌、一支接種金黃色葡萄球菌),每種生化管留下2支作為空白對照。37℃培養2天,觀(guān)察和記錄每管培養前后顏色變化,得出結論。
五、實(shí)驗注意事項:
1. 淀粉水解實(shí)驗,在觀(guān)察時(shí)需要加盧革氏碘液以便觀(guān)察淀粉的水解情況;
2. 接種均在無(wú)菌條件下操作,接種完畢以后用滅菌好的棉花塞住管口防止污染;
3. 生化管用砂輪切割玻璃后接種。
引子:在所有生活細胞中存在的化學(xué)反應稱(chēng)之為代謝。代謝過(guò)程主要是酶促反應過(guò)程。微生物產(chǎn)生的酶可能是在胞內也可能是在胞外。各種微生物在代謝類(lèi)型上表現很大的差異,如表現在對大分子糖類(lèi)和蛋白質(zhì)的分解能力,以及分解代謝的最終產(chǎn)物的不同,反映出它們具有不同的酶系。
微生物生理生化反應的多樣性在自然界產(chǎn)生了兩種結果:第一是使自然界的有機分子都有可能得到分解;第二是使不同微生物之間有了互相作用和互相依賴(lài)得基礎。例如,一種微生物能利用另一種微生物所分解的產(chǎn)物,或者一種微生物的產(chǎn)物可以抑制或者殺死另一種微生物。由于微生物代謝類(lèi)型多樣性,使得微生物在自然界的物質(zhì)循環(huán)中起著(zhù)重要作用,同時(shí)也為人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用微生物資源提供更多的機會(huì )與途徑.。此外,微生物代謝類(lèi)型多樣性具體表現在生化反應的多樣性,因此人們在微生物的分類(lèi)鑒定工作中,常利用其生化反應作為重要依據.
常用于微生物分類(lèi)鑒定的生理生化特征
特 征 |
不 同 類(lèi) 群 的 區 別 |
營(yíng)養類(lèi)型 |
光能自養、光能異養、化能自養、化能異養及兼性營(yíng)養型 |
對氮源的利用能力 |
對蛋白質(zhì)、蛋白胨、氨基酸、含氮無(wú)機鹽、N2等的利 用 |
對碳源的利用能力 |
對各種單糖、雙糖、多糖以及醇類(lèi)、有機酸等的利用 |
對生長(cháng)因子的需要 |
對特殊維生素、氨基酸、X因子、V因子等的依賴(lài)性 |
需氧性 |
好氧、微好氧、厭氧及兼性厭氧 |
對溫度的適應性 |
最適、最低及最高生長(cháng)溫度及致死溫度 |
對PH的適應性 |
在一定PH條件下的生長(cháng)能力及生長(cháng)的PH范圍 |
對滲透壓的適應性 |
對鹽濃度的耐受性或嗜鹽性 |
對抗生素及抑菌劑的敏感性 |
對抗生素、氰化鉀(鈉)、膽汁、弧菌抑制劑或某些染 料的敏感性 |
代謝產(chǎn)物 |
各種特征性代射產(chǎn)物 |
與宿主的關(guān)系 |
共生、寄生、致病性等 |
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