從混雜微生物群體中獲得只含有某一種或某一株微生物的過(gu¨°)程稱(ch¨¥ng)為微生物分離與純化¡£在分子生物學(xu¨¦)的研究及應用中£¬不僅需要通過(gu¨°)分離純化技術(sh¨´)從混雜的天然微生物群中分離出特定的微生物£¬而且還必須隨時(sh¨ª)注意保持微生物純培養物的“純潔”£¬防止其他微生物的混入¡£
1¡¢用固體培養基分離和純化
單個(g¨¨)微生物在適宜的固體培養基表面或內部生長(ch¨¢ng)¡¢繁殖到一定程度可以形成肉眼可見(ji¨¤n)的¡¢有一定形態(t¨¤i)結構的子細胞生長(ch¨¢ng)群體£¬稱(ch¨¥ng)為菌落¡£當固體培養基表面眾多菌落連成一片時(sh¨ª)£¬便成為菌苔¡£不同微生物在特定培養基上生長(ch¨¢ng)形成的菌落或菌苔一般都具有穩定的特征£¬可以成為對該微生物進(j¨¬n)行分類(l¨¨i)¡¢鑒定的重要依據¡£大多數細菌¡¢酵母菌¡¢以及許多真菌和單細胞藻類(l¨¨i)能在固體培養基上形成孤立的菌落£¬采用適宜的平板分離法很容易得到純培養¡£所謂平板£¬即培養平板的簡(ji¨£n)稱(ch¨¥ng)£¬它是指固體培養基倒入無(w¨²)菌平皿£¬冷卻凝固后£¬盛固體培養基的平皿¡£這方法包括將單個(g¨¨)微生物分離和固定在固體培養基表面或里面¡£固體培養基用瓊脂或其它凝膠物質(zh¨¬)固化的培養基£¬每個(g¨¨)孤立的活微生物體生長(ch¨¢ng)¡¢繁殖形成菌落£¬形成的菌落便于移植¡£最常用的分離¡¢培養微生物的固體培養基是瓊脂固體培養基平板¡£這種由Kock建立的采用平板分離微生物純培養的技術(sh¨´)簡(ji¨£n)便易行£¬100多年來(l¨¢i)一直是各種菌種分離的最常用手段¡£
1.1 稀釋倒平板法
首先把微生物懸液作一系列的稀?#23560;(zhu¨¡n)?#22914;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¡æ左右的瓊脂培養基混合£¬搖勻后£¬傾入滅過(gu¨°)菌的培養皿中£¬待瓊脂凝固后£¬制成可能含菌的瓊脂平板£¬保溫培養一定時(sh¨ª)間即可出現菌落¡£如果稀釋得當£¬在平板表面或瓊脂培養基中就可出現分散的單個(g¨¨)菌落£¬這個(g¨¨)菌落可能就是由一個(g¨¨)細菌細胞繁殖形成的¡£隨后挑取該單個(g¨¨)菌落£¬或重復以上操作數次£¬便可得到純培養¡£
1.2 涂布平板法
?#39511;?#23559;微生物懸?#21512;?#21152;到較燙的培養基中再倒平板易造成某些熱敏感菌的死亡£¬且采用稀釋倒平板法也會(hu¨¬ )使一些嚴格好氧菌因被固定在瓊脂中間缺乏氧氣而影響其生長(ch¨¢ng)£¬因此在微生物學(xu¨¦)研究中常用的純種分離方法是涂布平板法¡£其做法是先將已熔化的培養基倒入無(w¨²)菌平皿£¬制成無(w¨²)菌平板£¬冷卻凝固后£¬將一定量的微生物懸液滴加在平板表面£¬再用無(w¨²)菌玻璃涂棒將菌液均勻分散至整個(g¨¨)平板表面£¬經(j¨©ng)培養后挑取單個(g¨¨)菌落£¨圖1£©¡£
圖1 涂布平板法
1.3 平板劃線(xi¨¤n)法
最簡(ji¨£n)單的分離微生物的方法是平板劃線(xi¨¤n)法£¬即用接種環(hu¨¢n)以無(w¨²)菌操作沾取少許待分離的材料£¬在無(w¨²)菌平板表面進(j¨¬n)行連續劃線(xi¨¤n)£¨圖2£©£¬微生物細胞數量將隨著(zh¨´)劃線(xi¨¤n)次數的增加而減少£¬并逐步分散開(k¨¡i)來(l¨¢i)£¬如果劃線(xi¨¤n)適宜的話(hu¨¤)£¬微生物能一一分散£¬經(j¨©ng)培養后£¬可在平板表面得到單菌落¡£有時(sh¨ª)這種單菌落并非都由單個(g¨¨)細胞繁殖而來(l¨¢i)的£¬故必須反復分離多次才可得到純種¡£其原理是將微生物樣品在固體培養基表面多次作“由點(di¨£n)到線(xi¨¤n)”稀釋而達到分離目的的¡£劃線(xi¨¤n)的方法很多£¬常見(ji¨¤n)的?#23481;^容易出現單個(g¨¨)菌落的劃線(xi¨¤n)方法有斜線(xi¨¤n)法¡¢曲線(xi¨¤n)法¡¢方格法¡¢放射法¡¢四格法?#21462;?/div>
圖2 平板劃線(xi¨¤n)法
1.4 稀釋搖管法
用固體培養基分離嚴格厭氧菌有特殊性£¬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£¬然后置放在封閉的容器中培養£¬容器中的氧氣可采用化學(xu¨¦)¡¢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£¬純培養的分離則可采用稀釋搖管培養法進(j¨¬n)行£¬它是稀釋倒平板法的一種變通形式¡£先將一系列盛無(w¨²)菌瓊脂培養基的試管加熱使瓊脂熔化后冷卻并保持在50¡æ左右£¬將待分離的材料用這些試管進(j¨¬n)行梯度稀?#23560;(zhu¨¡n)?#35430;管?#26438;?#25622;動(d¨°ng)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£¬將培養基和空氣隔開(k¨¡i)¡£培養后£¬菌落形成在瓊脂柱的中間¡£進(j¨¬n)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(w¨²)菌無(w¨²)氧氣體£¬將瓊脂柱吸出£¬置放在培養皿中£¬用無(w¨²)菌刀將瓊脂柱切成薄片進(j¨¬n)行觀(gu¨¡n)察和菌落的移植¡£
2¡¢用液體培養基分離和純化
大多數細菌和真菌£¬用平板法分離通常是滿(m¨£n)意的£¬?#39511;?#23427;們的大多數種類(l¨¨i)在固體培養基上長(ch¨¢ng)得很好¡£然而迄今為止并不是所有的微生物都能在固體培養基上生長(ch¨¢ng)£¬例如一些細胞大的細菌¡¢許多原生動(d¨°ng)物和藻類(l¨¨i)等£¬這些微生物仍需要用液體培養基分離來(l¨¢i)獲得純培養¡£
稀釋法?#19988;?#39636;培養基分離純化常用的方法¡£接種物在液體培養基中進(j¨¬n)行順序稀?#23560;(zhu¨¡n)?#20197;得到高度稀釋的效果£¬使一Ö§試管中分配不到一個(g¨¨)微生物¡£如果經(j¨©ng)稀釋后的大多數試管中沒(m¨¦i)有微生物生長(ch¨¢ng)£¬那么有微生物生長(ch¨¢ng)的試管得到的培養物可能就是純培養物¡£如果經(j¨©ng)稀釋后的試管中有微生物生長(ch¨¢ng)的比例提高了£¬得到純培養物的機?#31034;?#26371;(hu¨¬ )急劇下降¡£因此£¬采用稀釋法進(j¨¬n)行液體分離£¬必須在同一個(g¨¨)稀釋度的許多平行試管中£¬大多數£¨一般應超過(gu¨°)95%£©表現為不生長(ch¨¢ng)¡£
3¡¢單細胞£¨孢子£©分離
只能分離出混雜微生物群體中占數量?j¨¬)?y¨u)勢的種類(l¨¨i)是稀釋法的一個(g¨¨)重要缺點(di¨£n)¡£在自然界£¬很多微生物在混雜群體中都是少數¡£這時(sh¨ª)£¬可以采取顯微分離法從混雜群體中直接分離單個(g¨¨)細胞或單個(g¨¨)個(g¨¨)體進(j¨¬n)行培養以獲得純培養£¬稱(ch¨¥ng)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(g¨¨)體的大小成反比£¬較大的微生物如藻類(l¨¨i)¡¢原生動(d¨°ng)物較容易£¬個(g¨¨)體很小的細菌則較難¡£
較大的微生物£¬可采用毛細管提取單個(g¨¨)個(g¨¨)體£¬并在大量的滅菌培養基中轉移清洗幾次£¬除去較小微生物的污染¡£這項操作可在低倍顯微鏡£¬如解剖顯微鏡下進(j¨¬n)行¡£對于個(g¨¨)體相對較小的微生物£¬需采用顯微操作儀£¬在顯微鏡下用毛細管或顯微針¡¢鉤¡¢環(hu¨¢n)等挑取單個(g¨¨)微生物細胞或孢子以獲得純培養¡£在沒(m¨¦i)有顯微操作儀時(sh¨ª)£¬也可采用一些變通的方法在顯微鏡下進(j¨¬n)行單細胞分離£¬例如將經(j¨©ng)適當稀釋后的樣?#20998;?#20633;成小液滴在顯微鏡下觀(gu¨¡n)察£¬選取只含一個(g¨¨)細胞的液體來(l¨¢i)進(j¨¬n)行純培養物的分離¡£單細胞分離法對操作技術(sh¨´)有?#23481;^高的要求£¬多限于高度專(zhu¨¡n)業(y¨¨)化的科學(xu¨¦)研究中采用¡£
4¡¢選擇培養分離
沒(m¨¦i)有一種培養基或一種培養條件能夠滿(m¨£n)足一切微生物生長(ch¨¢ng)的需要£¬在一定程度上所有的培養基都是選擇性的¡£如果某種微生物的生長(ch¨¢ng)需要?#19988;?#30693;的£¬也可以設計特定環(hu¨¢n)境使之適合這種微生物的生長(ch¨¢ng)£¬因而能夠從混雜的微生物群體中把這種微生物選擇培養出來(l¨¢i)£¬盡管在混雜的微生物群體中這種微生物可能只占少數¡£這種通過(gu¨°)選擇培養進(j¨¬n)行微生物純培養分離的技術(sh¨´)稱(ch¨¥ng)為選擇培養分離£¬特別適用于從自然界中分離¡¢尋找有用的微生物¡£自然界中£¬在大多數場(ch¨£ng)合微生物群落是由多種微生物組成的£¬從中分離出所需的特定微生物是十分困難的£¬尤其當某一種微生物所存在的數量與其它微生物相比非常少時(sh¨ª)£¬單采用一般的平板稀釋法幾乎是不可能的¡£要分離這種微生物£¬必須根據該微生物的特點(di¨£n)£¬包括營(y¨ªng)養¡¢生理¡¢生長(ch¨¢ng)條件等£¬采用選擇培養分離的方法¡£或抑制使大多數微生物不能生長(ch¨¢ng)£¬或造成有利于該菌生長(ch¨¢ng)的環(hu¨¢n)?#24120;?#32147;(j¨©ng)過(gu¨°)一定時(sh¨ª)間培養后使該菌在群落中的數量上升£¬再通過(gu¨°)平板稀釋等方法對它進(j¨¬n)行純培養分離¡£
4.1 利用選擇平板進(j¨¬n)行直接分離
根據待分離微生物的特點(di¨£n)選擇不同的培養條件£¬有多種方法可以采用¡£例如要分離高溫菌£¬可在高溫條件下進(j¨¬n)行培養£»要分離某種抗菌素抗性菌株£¬可在加有抗菌素的平板上進(j¨¬n)行分離£»有些微生物如螺旋體¡¢粘細菌¡¢藍細菌等能在瓊脂平板表面或里面滑行£¬可以利用它們的滑動(d¨°ng)特點(di¨£n)進(j¨¬n)行分離純化£¬?#39511;?#28369;行能使它們自己和其它不能移動(d¨°ng)的微生物分開(k¨¡i)¡£可將微生物群落點(di¨£n)種到平板上£¬讓微生物滑行£¬從滑行前沿挑取接種物接種£¬反復進(j¨¬n)行£¬得到純培養物¡£
4.2 富集培養
富集培養法原理和方法非常簡(ji¨£n)單£¬利用不同微生物間生命活動(d¨°ng)特點(di¨£n)的不同£¬制定特定的環(hu¨¢n)境條件£¬使僅適應于該條件的微生物旺盛生長(ch¨¢ng)£¬從而使其在群落中的數量大大增加£¬很容易地分離到所需的特定微生物¡£富集條件可根據所需分離的微生物的特點(di¨£n)從物理¡¢化學(xu¨¦)¡¢生物¡¢及綜合多個(g¨¨)方面進(j¨¬n)行選擇£¬如溫度¡¢pH¡¢紫外線(xi¨¤n)¡¢高壓¡¢光照¡¢氧氣¡¢營(y¨ªng)養等等許多方面¡£在相同的培養基和培養條件下£¬經(j¨©ng)過(gu¨°)多次重復移種£¬最后富集的菌株很容易在固體培養基上長(ch¨¢ng)出單菌落¡£如果要分離一些專(zhu¨¡n)性寄生菌£¬就必須把樣?#26041;?#31278;到相應敏感宿主細胞群體中£¬使其大量生長(ch¨¢ng)¡£通過(gu¨°)多次重復移種便可以得到純的寄生菌¡£
5¡¢二元培養物
分離的目的通常是要得到純培養¡£然而£¬在有些情況下這是很難做到的¡£但可用二元培養物作為純化培養的替代物¡£含有二種以上微生物的培養物稱(ch¨¥ng)為混合培養物£¬而如果培養物中只含有二種微生物£¬而且是有意識的保持二者之間的特定關(gu¨¡n)系的培養物稱(ch¨¥ng)為二元培養物¡£例如二元培養物是保存病毒的最有效途徑£¬?#39511;?#30149;毒是細胞生物的嚴格的細胞內寄生物¡£有一些具有細胞的微生物也是嚴格的其它生物的細胞內寄生物£¬或特殊的共生關(gu¨¡n)系¡£對于這些生物£¬二元培養物是在實(sh¨ª)驗室控制條件下可能達到的最接近于純培養的培養方法¡£另外£¬獵食細小微生物的原生動(d¨°ng)物也很容易用二元培養法在實(sh¨ª)驗室培養£¬培養物由原生動(d¨°ng)物和它獵食的微生物二者組成¡£例如£¬纖毛蟲(ch¨®ng)¡¢變形蟲(ch¨®ng)和粘菌¡£
在以上介紹的幾種方法中£¬平板分離法普遍用于實(sh¨ª)驗室微生物的分離與純化¡£微生物在固體培養基上生長(ch¨¢ng)形成的單個(g¨¨)菌落£¬通常是由一個(g¨¨)細胞繁殖而成的集合體¡£因此可通過(gu¨°)挑取單菌落而獲得一種純培養¡£獲取單個(g¨¨)菌落的方法可通過(gu¨°)稀釋涂布平板或平板劃線(xi¨¤n)等技術(sh¨´)完成¡£值得指出的是£¬從微生物群體中經(j¨©ng)分離生長(ch¨¢ng)在平板上的單個(g¨¨)菌落并不一定保證是純培養¡£因此£¬純培養的確定除觀(gu¨¡n)察其菌落特征外£¬還要結合顯微鏡檢測個(g¨¨)體形態(t¨¤i)特征后才能確定£¬有些微生物的純培養要經(j¨©ng)過(gu¨°)一系列分離與純化過(gu¨°)程和多種特征鑒定才能得到¡£
編輯£ºsongjiajie2010
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