在分離、轉(zhuǎn)接及培養(yǎng)純培養(yǎng)物時防止其被其他微生物污染,其自身也不污染操作環(huán)境的技術(shù)被稱為無菌技術(shù)。 最常用的滅菌方法是高壓蒸汽滅菌,它可以殺死所有的微生物,包括最耐熱的某些微生物的休眠體,同時可以基本保持培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分不被破壞。 培養(yǎng)皿是由正反兩平面板互扣而成,這種器具是專為防止空氣中微生物的污染而設計的。 無菌操作轉(zhuǎn)接培養(yǎng)物 接種針一般采用易于迅速加熱和冷卻的鎳鉻合金等金屬制備。 移取液體培養(yǎng)物可采用無菌吸管或移液槍。 菌落(colony):分散的微生物在適宜的固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長、繁殖到一定程度可以形成肉眼可見的、有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細胞生長群體,稱為菌落。 菌苔(lawn):當固體培養(yǎng)基表面眾多菌落連成一片時,便成為菌苔。 大多數(shù)細菌、酵母菌以及許多真菌和單細胞藻類都能很方便地通過平板分離法獲得純培養(yǎng)。 各種微生物形成的菌落特征 目前實驗室用固體培養(yǎng)基獲得微生物純培養(yǎng)的幾種常用方法:
先將待分離的材料用無菌水作一系列的稀釋(如1:10、1:100、1:1000、1:10000…),然后分別取不同稀釋液少許,與已熔化并冷卻至50℃左右的瓊脂培養(yǎng)基混合,搖勻后,傾入滅過菌的培養(yǎng)皿中,待瓊脂凝固后,制成可能含菌的瓊脂平板,保溫培養(yǎng)一定時間即可出現(xiàn)菌落。如果稀釋得當,在平板表面或瓊脂培養(yǎng)基中就可出現(xiàn)分散的單個菌落,這個菌落可能就是由一個微生物細胞繁殖形成的。隨后挑取該單個菌落,或重復以上操作數(shù)次,便可得到純培養(yǎng)。
平板劃線法
用固體培養(yǎng)基分離嚴格厭氧菌有它特殊的地方。如果該微生物暴露于空氣中不立即死亡,可以采用通常的方法制備平板,然后放置在封閉的容器中培養(yǎng),容器中的氧氣可采用化學、物理或生物的方法清除。對于那些對氧氣更為敏感的厭氧性微生物,純培養(yǎng)的分離則可采用稀釋播管培養(yǎng)法進行,它是稀釋倒平板法的一種變通形式。先將一系列盛無菌瓊脂培養(yǎng)基的試管加熱,使瓊脂熔化后冷卻并保持在50℃左右,將待分離的材料用這些試管進行梯度稀釋,試管迅速搖動均勻,冷凝后,在瓊脂柱表面傾倒一層滅菌液體石蠟和固體石蠟的混合物,將培養(yǎng)基和空氣隔開。培養(yǎng)后,菌落形成在瓊脂柱的中間。進行單菌落的挑取和移植,需先用一只滅菌針將液體石蠟-石蠟蓋取出,再用一只毛細管插入瓊脂和管壁之間,吹入無菌無氧氣體,將瓊脂柱吸出,置放在培養(yǎng)皿中,用無菌刀將瓊脂柱切成薄片進行觀察和菌落的移植。 用液體培養(yǎng)基獲得純培養(yǎng) 對于大多數(shù)細菌和真菌,用平板法分離通常是滿意的,因為它們的大多數(shù)種類在固體培養(yǎng)基上長得很好。然而并不是所有的微生物都能在固體培養(yǎng)基上生長,例如,一些個體大的細菌、許多原生動物和藻類等,這些微生物仍需要用液體培養(yǎng)基分離來獲得純培養(yǎng)。 通常采用的液體培養(yǎng)基分離純化法是稀釋法。接種物在液體培養(yǎng)基中進行順序稀釋,以得到高度稀釋的效果,使一支試管中分配不到一個微生物。如果經(jīng)稀釋后的大多數(shù)試管中沒有微生物生長,那么有微生物生長的試管得到的培養(yǎng)物可能就是純培養(yǎng)物。如果經(jīng)稀釋后的試管中有微生物生長的比例提高了,得到純培養(yǎng)物的概率就會急劇下降。因此,采用液體培養(yǎng)基稀釋法,同一個稀釋度應有較多的平行試管,而有可能獲得純培養(yǎng)的那個稀釋度的大多數(shù)試管(一般應超過95%)應表現(xiàn)為沒有細菌生長。 單細胞(孢子)分離稀釋法有一個重要缺點,它只能分離出混雜微生物群體中占數(shù)量優(yōu)勢的種類,而在自然界,很多微生物在混雜群體中都是少數(shù)。這時,可以采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個細胞或單個個體進行培養(yǎng)以獲得純培養(yǎng)稱為單細胞(或單孢子)分離法。單細胞分離法的難度與細胞或個體的大小成反比,較大的微生物如藻類、原生動物較容易,個體很小的細菌則較難。 對于較大的微生物,可采用毛細管提取單個個體,并在大量的滅菌培養(yǎng)基中轉(zhuǎn)移清洗幾次,除去較小微生物的污染。 選擇培養(yǎng)要分離這種微生物,必須根據(jù)該微生物的特點,包括營養(yǎng)、生理、生長條件等,采用選擇培養(yǎng)分離的方法,或抑制大多數(shù)其他微生物的發(fā)展,或造成有利于該菌生長的環(huán)境,經(jīng)過一定時間培養(yǎng)后使該菌在菌群中的數(shù)量上升,再通過平板稀釋等方法對它進行純培養(yǎng)分離。 選擇平板培養(yǎng)——比如:要分離高溫菌,可在高溫條件進行培養(yǎng)。 富集培養(yǎng)富集培養(yǎng)主要是指利用不同微生物間生命活動特點的不同,制定特定的環(huán)境條件,使僅適應于該條件的微生物旺盛生長,從而使其在群落中的數(shù)量大大增加,使人們能夠更容易地從自然界中分離到這種所需的特定微生物。富集條件可根據(jù)所需分離的微生物的特點從物理、化學、生物及綜合多個方面進行選擇,如溫度、pH、紫外線、高壓、光照、氧氣、營養(yǎng)等方面。 如果培養(yǎng)物中只含有二種微生物,而且是有意識地保持二者之間的特定關(guān)系的培養(yǎng)物稱為二元培養(yǎng)物。 微生物的保藏技術(shù)
常用的有瓊脂斜面、半固體瓊脂柱及液體培養(yǎng)等。采用傳代法保藏微生物應注意針對不同的菌種而選擇適宜的培養(yǎng)基,并在規(guī)定的時間內(nèi)進行移種,以免由于菌株接種后不生長或超過時間不能接活,喪失微生物菌種。在瓊脂斜面上保藏微生物的時間因菌種的不同而有較大差異,有些可保存數(shù)年,而有些僅數(shù)周。一般來說,通過降低培養(yǎng)物的代謝或防止培養(yǎng)基干燥,可延長傳代保藏的保存時間。例如,在菌株生長良好后,改用橡皮塞封口或在培養(yǎng)基表面覆蓋液體石蠟,并放置低溫保存;將一些菌的菌苔直接刮入蒸餾水或其他緩沖液后,密封置4℃保存,也可以大大提高某些菌的保藏時間及保藏效果,這種方法有時也被稱為懸液保藏法。
將微生物處于冷凍狀態(tài)使其代謝作用停止,可達到保藏的目的。大多數(shù)微生物都能通過冷凍進行存,細胞體積大的要比小的對低溫更敏感,而無細胞壁的則比有細胞壁的敏感。其原因與低溫會使細內(nèi)的水分形成冰晶,從而引起細胞,尤其是細胞膜的損傷。進行冷凍時,適當采取速凍的方法,可因產(chǎn)生的冰晶小而減少對細胞的損傷。當從低溫下移出并開始升溫時,冰晶又會長大,故快速升溫可減少對細胞的損傷。冷凍時的介質(zhì)對細胞的損傷也有顯著的影響。例如0.5m0/L左右的甘油或二甲亞楓可透入細胞,并通過降低強烈的脫水作用而保護細胞;大分子物質(zhì)如糊精、血清蛋白、脫脂牛奶或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)雖不能透入細胞但可通過與細胞表面結(jié)合的方式而防止細胞膜凍傷。因此在采用冷凍法保藏菌種時,一般應加入各種保護劑以提高培養(yǎng)物的存活率。 一般來說,保藏溫度越低,保藏效果越好。在常用氮保藏可達到-196℃。
沙土管保存和冷凍真空保藏是最常用的兩項微生物干燥保藏技術(shù)。 前者主要適用于產(chǎn)包子的微生物,如芽孢桿菌、放線菌等。如芽孢桿菌、放線菌等。一般將菌種接種斜面,培養(yǎng)至長出大量的孢子后,洗下孢子制備孢子懸液加入無菌的沙土管中,減壓干燥,直至將水分抽干,最后用石蠟、膠塞等封閉管口,置冰箱保存。此法簡便易行,并可以將微生物保藏較長時間,適合一般實驗室及以放線菌等為菌種的發(fā)酵工廠采用。冷凍真空保藏是將加有保護劑的細胞樣品預先冷凍,使其凍結(jié),然后在真空下通過冰的升華作用除去水分。達到干燥的樣品可在真空或情性氣體的密閉環(huán)境中置低溫保存,從而使微生物處于干燥、缺氧及低溫的狀態(tài),生命活動處于休眠,可以達到長期保藏的目的。用冰升華的方式除去水分,手段比較溫和,細胞受損傷的程度相對較小,存活率及保藏效果均不錯,而且經(jīng)抽真空封閉的菌種安瓿管的保存、郵寄、使用均很方便。因此冷凍真空干燥保藏是目前使用最普遍、最重要的微生物保藏方法,大多數(shù)專業(yè)的菌種保藏機構(gòu)均采用此法作為主要的微生物保存手段。 除上述方法外,各種微生物菌種保藏的方法還有很多,如紙片保藏、薄膜保藏、寄主保藏等。由于微生物的多樣性,不同的微生物往往對不同的保藏方法有不同的適應性,迄今為止尚沒有一種方法能被證明對所有的微生物適宜。 微生物類群龐雜,種類繁多,包括細胞型和非細胞型兩類。 細菌的形態(tài)和排列基本形態(tài)可分為:球狀、桿狀與螺旋狀3種。 細菌的3種基本形態(tài)(左為模式圖,右為照片) 支原體由于只有細胞膜,沒有細胞壁,故細胞柔軟,形態(tài)多變,具有高度多形性。 根據(jù)菌絲的形態(tài)和功能又可分為營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲3種,其中孢子絲的形態(tài)特征是放線菌的重要鑒定指標。 一般處于幼齡階段和生長條件適宜時,細菌形態(tài)正常、整齊,表現(xiàn)出特定的形態(tài)。在較老的培養(yǎng)物中,或不正常的條件下,細胞常出現(xiàn)不正常形態(tài),尤其是桿菌,有的細胞膨大,有的出現(xiàn)梨形,有的產(chǎn)生分支,有時菌體顯著伸長以至呈絲狀等。這些不規(guī)則的形態(tài)統(tǒng)稱為異常形態(tài),若將它們轉(zhuǎn)移到新鮮培養(yǎng)基中或適宜的培養(yǎng)條件下又可恢復原來的形態(tài)。 不同細菌大小的比較 除少數(shù)例外,一般幼齡細菌比成熟的或老齡的細菌大得多。 培養(yǎng)基中滲透壓增加也會導致細胞變小。 一般細菌的直徑通常都在1μm以上。 真菌霉菌、酵母菌以及大型真菌如蘑菇等皆為真菌,均屬真核微生物。 霉菌霉菌(mold)是一些“絲狀真菌”的統(tǒng)稱,不是分類學上的名詞。霉菌菌體均由分支或不分支的菌絲(hypha)構(gòu)成。 菌絲直徑約為2——10μm 霉菌菌絲有兩類:
霉菌菌絲示意圖 酵母菌酵母菌(yeast)是一群單細胞的真核微生物。 大多數(shù)酵母菌為單細胞,一般呈卵圓形、圓形、圓柱形或檸檬形。 有些酵母菌細胞與其子代細胞連在一起成為鏈狀,稱為假絲酵母。 藻類藻類( algae)是指除苔蘚植物和維管束植物以外,基本上有葉綠素,可進行光合作用,并伴隨放出氧氣的一大類真核生物,它們大多屬于只有通過顯微鏡才能觀察到個體形態(tài)的微生物。但也有一些藻類個體很大,如大的海藻可長達若干米。 原生動物( prokaryote)是一類缺少真正細胞壁,細胞通常無色,具有運動能力,并進行吞噬營養(yǎng)的單細胞真核生物。 ![]()
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