微生物学与细胞培养

《微生物学》课程学习指南微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构，生理生化、遗传变异及其微生物的进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。

由于微生物（包括病毒）是最简单的生命体而又具有高等生物的基本生命过程，是研究生命现象的基本模式生物，并在人类的生存和社会发展中起着不可替代的作用，生命科学中的许多重大发现、重大理论和技术的突破和证实大多来自对微生物的研究，因此微生物学已经成为几乎所有生命科学研究的基础。

今天的学生，如果不懂得、不熟悉微生物学，不掌握微生物学的基本技能，想要学好其它生命科学专业课程是不可想象的。

微生物学课程也因此成为综合性大学和师范院校生物学系及医、药、农、林、食品等有关专业的必修专业基础课。

本课程由54学时的理论教学和54学时的实验教学二个相对独立的部分组成。

其中理论教学将指定教材中15章的内容融汇为12讲，使学生通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性，在工、农、医等方面的应用，了解该学科的发展前沿、热点和问题，牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识，了解微生物的基本特性及其生命活动规律，为今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。

微生物学实验的主要任务是使学生在理论课学习的基础上，将理性知识与感性认识实现有机结合，牢固掌握研究与应用微生物的主要方法与技术，包括经典的、常规的、以及现代的方法与技术。

使学生在学习结束后具有适应于从事相关学科的基础理论研究与实际生产应用的微生物学实验技能，并使他们综合能力与创新意识有全面的提高。

这里只介绍理论课教学的重点和学习要求理论课教学一共54学时，由12章组成，每章的学习重点或者学习要求用蓝色字体标注第一章绪论（4个学时）一、武汉大学“微生物学”课程的建设与发展二、本学期的教学安排三、微生物与我们（简要了解微生物与人类生活的关系）四、微生物的发现和微生物学的建立与发展（重点掌握巴斯德、柯赫对微生物学建立与发展的贡献，同时了解其他著名科学家的工作）（一）微生物的发现（二）微生物学的奠基1.巴斯德2.柯赫（三）微生物学发展过程中的重大事件（四）20世纪的微生物学（五）微生物学在生命科学发展中的重要地位（重点）1．微生物是生物学基本理论研究中的理想实验对象2．对生命科学研究技术的贡献3．微生物与“人类基因组计划”（五)我国微生物学的发展（六）21世纪微生物学展望五、微生物的类群及特点（简要了解微生物的基本特征）第二章纯培养和显微技术（3－4个学时）第一节微生物的分离和纯培养（整个课程学习的最重要内容之一，重点掌握在各种条件下分离并获得微生物的纯培养的方法及原理、为什么说无菌技术和纯培养技术是微生物学研究与应用的基础）一、无菌技术（重点，结合实验课相关内容学习）1. 微生物培养的常用器具及其灭菌2. 接种操作二、用固体培养基分离纯培养（重点）1. 稀释倒平板法2. 涂布平板法3. 平板划线法4. 厌氧微生物的分离三、用液体培养基分离纯培养（了解）四、单细胞（孢子）分离（了解）五、选择培养分离（重点）1. 利用选择平板进行直接分离2. 富集培养六、二元培养物（了解二元培养物的概念，它虽然由二种生物构成，但也是微生物纯培养的一种形式）第二节显微镜和显微技术（结合实验课内容掌握各种显微镜的基本原理和样品制备技术）一、显微镜的种类及原理1. 普通光学显微镜2. 暗视野显微镜3. 相差显微镜4. 荧光显微镜5. 透射电子显微镜6. 扫描电子显微镜7. 扫描隧道显微镜二，显微观察样品的制备（结合实验课内容及显微镜的原理，这部分内容在理论课上可以省略不讲）第3章微生物类群与形态结构（10－11个学时）本章由教材上的第二章第三节、第三章第一节，以及第十三章的部分内容组成第一节细菌一、一般形态及细胞结构（一）个体形态与排列（细了解菌的形态有哪些，如何通过实验区分细菌的正常和异常形态）（二）大小（三）细胞的结构（）1、细胞壁（重点）2、细胞膜（重点）3、细胞质和内含物（应知道有哪些内含物及其最基本的生物学意义，比如说，贮藏物，能够举例就可以，不必将所有的全部背下来）1）概念2）贮藏物3）磁小体4）羧酶体5）气泡6）载色体7）核糖体8）质粒4、核区（nuclear region or area）5、特殊的休眠构造——芽胞（重点掌握芽胞的基本特性和耐热机制，为什么可以利用伴胞晶体作为生物杀虫剂。

在微生物学中，在人为规定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体称为培养物(culture)，而只有一种微生物的培养物称为纯培养物(pure culture)。

由于在通常情况下纯培养物能较好地被研究、利用和重复结果，因此把特定的微生物从自然界混杂存在的状态中分离、纯化出来的纯培养技术是进行微生物学研究的基础。

一、无菌技术微生物通常是肉眼看不到的微小生物，而且无处不在。

因此，在微生物的研究及应用中，不仅需要通过分离纯化技术从混杂的天然微生物群中分离出特定的微生物，而且还必须随时注意保持微生物纯培养物的“纯洁”，防止其他微生物的混入。

在分离、转接及培养纯培养物时防止其被其他微生物污染的技术被称为无菌技术(aseptic technique)，它是保证微生物学研究正常进行的关键。

1、微生物培养的常用器具及其灭菌试管、玻璃烧瓶、平皿(culture dish，petri dish)等是最为常用的培养微生物的器具，在使用前必须先行灭菌，使容器中不合任何生物。

培养微生物的营养物质[称为培养基(culture medium)]可以加到器皿中后一起灭菌，也可在单独灭菌后加到无菌的器具中。

最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏。

有些玻璃器皿也可采用高温干热灭菌。

为了防止杂菌，特别是空气中的杂菌污染，试管及玻璃烧瓶都需采用适宜的塞子塞口，通常采用棉花塞，也可采用各种金属、塑料及硅胶帽，它们只可让空气通过，而空气中的其他微生物不能通过。

而平皿是由正反两平面板互扣而成，这种器具是专为防止空气中微生物的污染而设计的。

2、接种操作用接种环或接种针分离微生物，或在无菌条件下把微生物由一个培养器皿转接到另一个培养容器进行培养，是微生物学研究中最常用的基本操作。

由于打开器皿就可能引起器皿内部被环境中的其他微生物污染，因此微生物实验的所有操作均应在无菌条件下进行，其要点是在火焰附近进行熟练的无菌操作，或在无菌箱或操作室内无菌的环境下进行操作。

细胞培养方法
细胞培养是生物学实验中常用的一种技术手段，它可以提供大量的细胞用于实验研究。

正确的细胞培养方法对于细胞的生长、增殖和实验结果的准确性都至关重要。

下面将介绍一些常用的细胞培养方法及注意事项。

首先，准备培养基。

培养基是细胞生长所必需的营养物质和生长因子的混合物。

常用的培养基有DMEM、RPMI-1640等，根据不同细胞类型的要求选择适当的培养基。

在制备培养基时，需要注意无菌操作，避免细菌和真菌的污染。

其次，处理细胞。

从细胞库中取出细胞后，需要进行细胞的处理和传代。

处理细胞时，要注意细胞的密度和活性，避免细胞凝集和死亡。

传代时，要根据细胞的生长状态和密度进行适当的稀释，以保证细胞的健康生长。

接着，进行细胞的接种和培养。

将处理好的细胞按照一定的比例接种到预先涂有培养基的培养皿中，然后将培养皿放入培养箱中进行培养。

在培养过程中，需要定期观察细胞的生长状态，及时更换培养基，避免细胞过度生长或死亡。

最后，进行实验。

当细胞达到所需的数量和状态后，就可以进行相关的实验。

在实验过程中，需要注意培养皿的无菌操作，避免细菌和真菌的污染。

同时，要注意细胞的处理和操作方法，避免对细胞造成损伤。

总之，正确的细胞培养方法对于细胞的生长和实验结果至关重要。

只有严格遵守操作规程，做好无菌操作，才能得到可靠的实验结果。

希望本文介绍的细胞培养方法能够对大家有所帮助。

生物工程学中细胞培养和细菌发酵技术现状及发展趋势在生物工程学领域中，细胞培养和细菌发酵技术是非常重要的研究方向。

细胞培养技术涉及到细胞的培养、繁殖和生长，而细菌发酵技术则包括利用细菌进行产物生产和代谢调控的过程。

这两种技术不仅在医药领域有广泛应用，还在食品工业、环境保护等方面发挥着重要作用。

细胞培养技术主要用于生产细胞外产品，如蛋白质和抗生素等。

目前，细胞培养技术已经取得了很大的进展，例如通过合适的培养基和细胞培养条件的优化，可以实现高产量和高纯度的蛋白质制备。

此外，细胞培养技术还广泛应用于药物研发、疫苗生产以及干细胞研究等领域。

细菌发酵技术则主要用于产生细胞内产物，如有机酸、酶和多肽等。

目前，细菌发酵技术已经成为生物制药和食品工业中的重要手段。

通过调控细菌的代谢途径和生理功能，可以实现对目标产物的高效生产。

此外，利用基因工程技术对细菌进行改造，不仅可以提高产物的产量和纯度，还可以使其具有新的生理功能，如产生抗生素的细菌株。

然而，当前细胞培养和细菌发酵技术仍面临一些挑战和限制。

首先，技术的规模化和工业化应用仍然存在一定的困难。

细胞培养的规模化需要解决大规模培养设备、细胞生长和代谢的控制等问题。

而细菌发酵的规模化则需要解决发酵条件的优化、产物提取和分离等问题。

其次，目前的细胞培养和细菌发酵技术还无法完全满足多样化和个性化的需求。

在药物研发方面，很多药物需要通过细胞培养和细菌发酵技术来生产，但这些技术仍然存在一定的局限性。

因此，如何改进和创新细胞培养和细菌发酵技术，是当前亟待解决的问题。

针对上述挑战和限制，生物工程学中细胞培养和细菌发酵技术的发展趋势可以总结为以下几个方面：1. 自动化和高通量技术的应用：随着自动化和高通量技术的不断发展，细胞培养和细菌发酵的过程将更加高效和精确。

自动化技术可以实现对生物反应器的实时监控和控制，从而提高产物的产量和质量。

而高通量技术可以加快新菌株的筛选和优化速度，节省时间和成本。

1、微生物学（Microbiology）：是一门在细胞、分子或群体水平上研究微生物的形态构造、生理代谢、遗传变异、生态分布和分类进化等生命活动基本规律，并将其应用于工、农、以及环境保护等实践领域的科学。

2、灭菌（sterilization）：采用强烈的理化因素使任何物体内外部的一切微生物永远丧失其生长繁殖能力的措施。

3、消毒（disinfection）：采用较温和的理化因素仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌，而对被消毒的物体基本无害的措施。

4、菌落（colony）：单个（或聚集在一起的一团）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。

5、菌苔（lawn）：众多菌落连成一片形成。

6、平板（plate）：被用于获得微生物纯培养的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培养基固体平面。

7、糖被（glycocalyx）：包被在某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。

根据其有无固定层，层的厚度又可以分为荚膜（capsule）微荚膜（microcapsule）、粘液层和菌胶团。

8、趋化性（Chemotaxis）：单细胞或多细胞生物在它们所处的环境中的某些化学物质的指令下，进行定向运动的特征。

9、肽聚糖（peptidoglycan）：是真细菌细胞壁中特有的成分，由肽聚糖单体聚合而成。

10、原生质体(protoplast)：人为条件下用溶菌酶除尽原有的细胞壁或者用青霉素抑制新生细胞壁合成所得到的仅有细胞膜包裹着的圆球状渗透敏感细胞。

11、L型细菌（L-form of bacteria)：实验室诱发或者在宿主体内形成的无细胞壁的细菌。

12、芽孢（endospore）：某些种类的细菌在一定的时期，其细胞内产生特殊休眠结构。

13、真菌（fungi）：是一类单细胞或者能形成丝状分枝的营养体，有细胞壁和细胞核，不含有叶绿素和其他光合色素，有性生殖和无性生殖产生孢子的生物群。

1、芽孢：是指某些细菌在生长发育后期于细胞内部形成的一个圆形、椭圆形或圆柱形的抗逆性休眠体。

2、糖被：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的透明胶状物质, 成分是多糖或多肽。

3、菌落：单个（或聚集在的一团）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。

4、基内菌丝：当孢子落在固体基质表面并发芽后，就不断伸长、分枝并以放射状向基质表面和内层扩展，形成大量色浅、较细的具有吸收营养和排泄代谢废物功能的基内菌丝。

5、孢囊：指固氮菌尤其是棕色固氮菌等少数细菌在缺乏营养的条件下，由营养细胞的外壁加厚、细胞失水而形成的一种抗干旱但不抗热的圆形休眠体，一个营养细胞仅形成一个孢囊。

6、质粒：指细菌细胞质内存在于染色体外或附加于染色体上的遗传物质，绝大多数由共价闭合环状双螺旋DNA分子构成。

7、微生物：是指肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称。

包括细菌、放线菌、霉菌、酵母菌和病毒等大类群。

8、鞭毛：某些细菌长在体表的长丝状、波曲状的附属物，称为鞭毛，其数目一至十根，具运动功能。

9、放线菌：是具有菌丝、以孢子进行繁殖、革兰氏染色阳性的一类原核微生物，属于真细菌范畴。

10、荚膜：有些细菌在生命过程中在其表面分泌一层松散透明的粘液物质，这些粘液物质具有一定外形，相对稳定地附于细胞壁外面，称为荚膜。

11.假根：是根霉属等低等真菌匍匐菌丝与固体基质接触处分化出来的根状结构，具有固着和吸取养料等功能。

12.假菌丝：当酵母菌进行一连串的芽殖后，如果长大的子细胞与母细胞不立即分离，其间仅以狭小的面积相连，则这种藕节状的细胞串就称为假菌丝。

13.气生菌丝：伸展到空间的菌丝体，颜色较深、直径较粗的分枝菌丝，其成熟后分化成孢子丝。

14.子囊果：能产生有性孢子的、结构复杂的子实体称为子囊果。

15.生活史：又称生命周期，指上一代生物经一系列生长、发育阶段而产生下一代个体的全部过程为生活史。

培养细胞的流程
细胞培养是生物学实验中非常重要的一项技术，它可以用于细胞生物学研究、药物筛选、疾病模型建立等多个领域。

下面将介绍一般细胞培养的流程。

首先，准备工作。

在进行细胞培养前，需要准备培养皿、培养基、细胞传代所需的胰酶等材料。

同时需要消毒工作台和培养箱，确保实验环境的无菌。

接着，解冻细胞。

如果是从冷冻状态中取出细胞进行培养，首先需要将冻存管放入37摄氏度的水浴中迅速解冻，解冻后将细胞转移到预先加热的培养基中。

然后，传代细胞。

当细胞生长到一定密度时，需要进行传代操作，以保证细胞的健康生长。

传代操作需要用到胰酶等酶类物质，可以将细胞从培养皿中剥离出来，然后转移到新的培养皿中。

接下来，细胞培养。

将细胞悬浮在培养基中，放入培养箱中进行培养。

培养箱中需要保持适宜的温度、湿度和二氧化碳浓度，以提供良好的生长环境。

最后，细胞观察和实验。

在细胞培养的过程中，需要定期观察细胞的形态和生长状态，确保细胞的健康生长。

同时可以进行相关的实验，如药物处理、基因转染等。

综上所述，细胞培养是一个复杂而又重要的实验技术，需要严格控制实验条件，确保细胞的健康生长。

通过以上流程，可以有效地进行细胞培养，并为后续的实验提供可靠的细胞基础。

微生物培养方法微生物培养是微生物学实验中的基础技术之一，它是研究微生物生长、代谢、遗传和生理等方面的重要手段。

在微生物学实验中，正确的微生物培养方法对于获得准确的实验结果至关重要。

本文将介绍常见的微生物培养方法，希望能够为微生物学实验的进行提供一些帮助。

首先，选择合适的培养基是微生物培养的关键。

培养基的选择应根据所要培养的微生物种类及其生长特性来确定。

常见的培养基包括富集培养基、选择性培养基和差异培养基。

富集培养基适用于微生物总数较少的情况，选择性培养基可以选择性地培养某些特定的微生物，而差异培养基则可以根据微生物的代谢特性来选择。

在选择培养基时，还需要考虑到微生物的生长温度、氧气需求、酸碱度等因素。

其次，无菌操作是微生物培养过程中必不可少的环节。

无菌操作的目的是防止外源微生物的污染，保证培养物的纯度。

在无菌操作中，需要使用无菌培养器具和无菌操作台，并且要注意消毒操作的正确性和有效性。

此外，还需要注意个人卫生和实验环境的清洁，以免微生物的交叉污染。

然后，培养条件的控制也是微生物培养中需要重视的问题。

微生物的生长受到温度、pH值、氧气浓度等因素的影响，因此在培养过程中需要对这些条件进行合理的控制。

一般来说，微生物的培养温度和pH值会根据不同的微生物种类而有所差异，需要根据具体情况来确定。

此外，还需要注意培养容器的通气情况，以保证微生物的正常生长。

最后，对于不同类型的微生物，还需要采取不同的培养方法。

比如，对于厌氧微生物，需要使用无氧培养方法来提供适宜的生长条件；对于一些特殊的微生物，可能需要采用特殊的培养技术来进行培养。

因此，在进行微生物培养时，需要根据微生物的特性来选择合适的培养方法。

综上所述，微生物培养是微生物学实验中的重要环节，正确的培养方法对于实验结果的准确性至关重要。

选择合适的培养基、进行无菌操作、控制培养条件以及采取不同的培养方法都是保证微生物培养成功的关键。

希望本文所介绍的内容能够对微生物学实验工作者有所帮助，使他们能够获得准确可靠的实验结果。

一．发展概况组织培养(Tissue culture)是在体外模拟体内生理环境，在无菌、适当温度和一定营养条件下。

使从体内取出的组织生存、生长繁殖和传代，并维持原有的结构和功能特性。

广义的组织培养与体外培养同义。

体外培养(Invitro)包括所有结构层次的培养，即：组织培养、细胞培养和器官培养。

所谓细胞培养(Cell culture)是指细胞包括单个细胞在体外条件的生长。

组织培养的发展史已有近百年，最初的组织培养是胚胎学和微生物学的引申，建立于无菌原则上，用天然体液（如胎汁、血浆）来维持从整体切下的组织块，对细胞进行形态和功能的观察。

通过许多学者大的改进和革新，培养基由天然动物血浆改为合成培养基，促进细胞生长物质从胎汁改为动物血清。

现在全世界贮存的细胞约有万种以上。

组织培养不仅是细胞生物学必需的技术，也是分子生物学、肿瘤学、遗传学和免疫学等学科必要的方法。

二．基本原理和方法体外培养细胞的生存条件：(一)营养。

体外培养细胞所需的营养物质与体内相同，主要有糖、氨基酸和维生素三大类。

目前市面上销售的合成培养基如1640、199等所含的氨基酸已足够，但在使用合成培养基时，仍需加入一些天然成份，如人或动物的血清、血浆和胎汁等。

目前主要使用血清，以牛血清为主。

血清的生物效应早已证明，它含有多种促细胞生长因子、促贴附因子及其它活性物质等。

不仅能促进细胞增长且能帮助细胞贴壁。

不同血清对细胞作用不同。

以小牛血清最好，成年牛和马血清次之。

合成培养基中不加血清也能维持细胞生存，但不能很好生长，加入5%的血清，对大多数细胞来说，能维持细胞不死和缓慢生长，要使细胞正常生长，一般需加10～15%的小牛血清。

每个批号血清使用前要加热处理，一般灭活于56℃水浴中30分钟，每个批号血清使用前要加热处理，一般灭活于56℃水浴中30分钟，每5分钟摇一次。

10%血清营养液能促进细胞增殖称为生长液，2～5%血清培养液不能使细胞增殖而只能维持其生存称为维持液。