细菌生长曲线的测定的实验步骤
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细菌⽣长曲线的测定的实验步骤
细菌⽣长曲线的测定的实验步骤
⼀、
实验⽬的1. 了解细菌⽣长曲线特征,测定细菌繁殖的代时;
2. 学习液体培养基的配制以及接种⽅法;
3. 反复练习⽆菌操作技术;
4. 了解不同细菌,不同接种⽅法在同⼀培养基上⽣长速度的不同;
5. 掌握利⽤细菌悬液混浊度间接测定细菌⽣长的⽅法
⼆、 实验原理
将⼀定量的细菌接种在液体培养基内,在⼀定条件下培养,可观察到细菌的⽣长繁殖有⼀定的规律性,如以细菌的活菌数的对数作纵坐标,以培养时间作横坐标,可绘成⼀条曲线,成为⽣长曲线(如图⼀)。
图⼀ 微⽣物⽣长曲线⽰意图
单细胞微⽣物的发酵具有四个阶段,即Ⅰ调整期(延滞期)、Ⅱ对数期(⽣长旺盛期)、Ⅲ平衡期(稳定期)、Ⅳ死亡期(衰亡期)。
⽣长曲线可表⽰细菌从开始⽣长到死亡的全过程的动态。不同的微⽣物有不同的⽣长曲线,同⼀种微⽣物在不同的培养条件下,其⽣长曲线也不⼀样。因此,测定微⽣物的⽣长曲线对于了解和掌握微⽣物的⽣长规律是很有帮助的。
测定微⽣物⽣长曲线的⽅法很多,有⾎球计数板法、平板菌落计数法、称重法和⽐浊法等。本实验采⽤⽐浊法测定,由于细菌悬液的浓度与混浊度成正⽐,因此,可利⽤分光光度计测定细菌悬液的光密度来推知菌液的浓度。将所测得的光密度值(OD600)与其对应的培养时间作图,即可绘出该菌在⼀定条件下的⽣长曲线。注意,由于光密度表⽰的是培养液中的总菌数,包括活菌与死菌,因此所测定的⽣长曲线的衰亡期不明显。
从⽣长曲线我们可以算出细胞每分裂⼀次所需要的时间,即代时,以G 表⽰。其计算公式为:2
lg /)lg (lg 121
2W W t t G --=
式中t1和t2为所取对数期两点的时间;W1和W2分别为相应时间测得的细胞含量(g/L )或OD 。 三、 实验仪器、材料和⽤具
1.实验材料:⼤肠杆菌,枯草杆菌菌液及平板;
2.培养基:⽜⾁膏蛋⽩胨葡萄糖培养基
3.实验仪器:取液器(5000ul, 1000ul 各⼀⽀);培养箱, 摇床,722s分光光度计;
4.实验⽤具:⽆菌1000ul吸头80个;⽆菌5000ul吸头2个;⽐⾊⽫9个+共⽤参⽐杯⼀个.
四、实验步骤1.准备菌种:将细菌接种到⽜⾁膏蛋⽩胨葡萄糖三⾓瓶培养基中,37℃振荡培养18h,另
外准备单菌落平板各1块2.分为三个⼩组:
第(1)⼩组
取1.0ml⼤肠杆菌菌液接种到100ml培养基, 37 ℃ 200rpm
取3.0ml⼤肠杆菌菌液接种到100ml培养基,37 ℃ 200rpm
取5.0ml⼤肠杆菌菌液接种到100ml培养基,37 ℃ 200rpm
第(2)⼩组
取⼀个⼤肠杆菌菌落接种到100ml培养基, 37 ℃ 200rpm
取1.0ml⼤肠杆菌菌液接种到100ml培养基,37 ℃ 110rpm
取1.0ml⼤肠杆菌接种到100ml培养基, 30 ℃ 200rpm
第(3)⼩组
取1.0ml枯草杆菌接种到100ml培养基, 37 ℃ 200rpm
取1.0ml枯草杆菌接种到100ml培养基, 30 ℃ 200rpm
取1.0ml枯草杆菌接种到100ml培养基, 37 ℃ 110rpm
每培养⼀⼩时取样⼀次(2.5h,3.5h加测1次). 对照组测量起始pH,所有瓶⼦测量发酵9h结束测pH.3.测量:选⽤600nm波长,以蒸馏⽔作为参⽐,开始培养前测定每组培养液的OD值作
为起始点。开始培养后,每⼩时吸取测定⼀次OD值。
五、实验结果及分析1.实验数据:
表⼀三个⼩组时间-OD数据
2.作图、简要分析及代时计算:
1)取⼀个⼤肠杆菌菌落接种到100ml培养基, 37 ℃ 200rpm
图⼀单菌落⼤肠杆菌⽣长曲线
这条曲线属于⽐较标准的“S ”形曲线,很容易看出调整期和对数期,由于单菌落菌较少,⽽且从固体培养基转移⾄液体培养基环境变化较⼤,所以出现了长达4⼩时的调整期,但可以看出,调整期之后这瓶菌都⽣长良好。
计算代时:取培养4⼩时到5⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=1h W 1=0.061 W2=0.263 代时 2lg /)lg (lg 1212W W t t G --=
h h
474.02lg /)061
.0lg 263.0(lg 1=-=2) 取1.0ml ⼤肠杆菌菌液接种到100ml 培养基,37 ℃ 110rpm
图⼆ ⼤肠杆菌菌⽣长曲线(取1.0ml ⼤肠杆菌接种到100ml 培养基,37 ℃110rpm )
接种后⼏乎没有调整期出现,⼤肠杆菌很快适应了新的环境并开始呈指数增长,估计是新的培养环境和原有环境较⼀致,⽽且在培养最初的时候溶氧和酸碱度都较为适宜,但是这瓶菌是稳定期OD 最⼩的,估计是培养基最初分装不均产⽣的。 计算代时:取培养2⼩时到2.5⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=0.5h W 1=0.174 W 2=0.265代时 2lg /)lg (lg 1212W W t t G --=h h
824.02
lg /)174.0lg 265.0(lg 5.0=-=
3) 取1.0ml ⼤肠杆菌菌液接种到100ml 培养基,30 ℃ 200rpm
图三 ⼤肠杆菌⽣长曲线(取1.0ml ⼤肠杆菌接种到100ml 培养基,30 ℃ 200rpm ) 可以看出温度对⼤肠杆菌适应环境产⽣了⼀定的影响,使它在调整期滞留了较长的时间,且在对数期增长较慢,应该是酶活性对细胞复制的影响所致。 计算代时:取培养2.5⼩时到3.5⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=1h W 1=0.168 W 2=0.371 代时 2lg/)lg (lg 1212W W t t G
--=
h h
875.02
lg /)168.0lg 371.0(lg 1=-=
4) 取1.0ml ⼤肠杆菌菌液接种到100ml 培养基, 37 ℃ 200rpm
图四 ⼤肠杆菌⽣长曲线(取1.0ml ⼤肠杆菌接种到100ml 培养基, 37 ℃ 200rpm ) 这是⼤肠杆菌培养的最适调节,可以看出其⽣长良好,调整期较短,对数期较长。 计算代时:取培养2⼩时到3⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=1h W 1=0.148 W 2=0.362
代时 2lg /)lg (lg 1212W W t t G --=h h
775.02
lg /)148.0lg 362.0(lg 1=-=
5) 取3.0ml ⼤肠杆菌菌液接种到100ml 培养基,37 ℃ 200rpm
图五 ⼤肠杆菌⽣长曲线(取3.0ml ⼤肠杆菌接种到100ml 培养基,37 ℃ 200rpm ) 接种量的增加没有产⽣太⼤的影响,⽣长曲线没有太⼤变化。
计算代时:取培养2⼩时到2.5⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=0.5h W 1=0.218 W2=0.334
代时 2lg /)lg (lg 1212W W t t G --=h h
812.02
lg /)218.0lg 334.0(lg 5.0=-=
6) 取5.0ml ⼤肠杆菌菌液接种到100ml 培养基,37 ℃ 200rpm
图六 ⼤肠杆菌⽣长曲线(取5.0ml ⼤肠杆菌菌液接种到100ml 培养基,37 ℃200rpm )
3⼩时出现了⼀次明显的波动,应该是测量过程中没有摇匀的结果,忽略它之后,这条⽣长曲线属于正常形态,⽐较前两天⽣长曲线,发现5mL 得到的最⼤OD 反⽽减⼩了,说明在⼀定量的培养基下,初始接种量对最后结果影响不⼤。最⼤OD 应该是受到了最初添加培养基的影响。
计算代时:取培养1⼩时到2⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=1h W 1=0.067 W2=0.235 代时 2lg /)lg (lg 1212W W t t G
--=
h h
552.02
lg /)067.0lg 235.0(lg 1=-=
7) 取1.0ml 枯草杆菌接种到100ml 培养基, 37 ℃ 200rpm
图七 枯草杆菌⽣长曲线(取1.0ml 枯草杆菌接种到100ml 培养基, 37 ℃ 200rpm ) 枯草杆菌的⽣长曲线包含了调整期、对数期和很⼩⼀部分稳定期,虽然稳定期很短,但是已经可以看出停⽌⽣长的趋势,说明枯草杆菌的代时较长。 计算代时:取培养3⼩时到4⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=1h W 1=0.176 W 2=0.246 代时 2lg /)lg(lg 1212W W t t G
--=
h h
108.12
lg /)176.0lg 246.0(lg 1=-=
8) 取1.0ml 枯草杆菌接种到100ml 培养基, 30 ℃ 200rpm
图⼋ 枯草杆菌⽣长曲线(取1.0ml 枯草杆菌接种到100ml 培养基, 30 ℃ 200rpm ) 温度降低后,⽣长变得缓慢了,最后达到的最⼤OD 也更⼩了,代时加长。 计算代时:取培养4⼩时到5⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=1h W 1=0.158 W 2=0.248 代时 2lg /)lg (lg 1212W W t t G --=h h
537.12
lg /)158.0lg 248.0(lg 1=-=
9) 取1.0ml 枯草杆菌接种到100ml 培养基, 37 ℃ 110rpm
图九 枯草杆菌⽣长曲线(取1.0ml 枯草杆菌接种到100ml 培养基, 37 ℃ 110rpm ) 4⼩时时,似乎由对数期进⼊了稳定期,但是对⽐前两组数据,此时的OD 值明显偏⼩,所以分析,可能此时突然有外因影响,使细胞进⼊了调整期,可以看到后来7、8⼩时左右细菌⼜有增长趋势。
计算代时:取培养2.5⼩时到3⼩时之间的数据(对数⽣长期)来计算代时。 由代时计算公式,t 2-t 1=1h W 1=0.123 W2=0.223
代时 2lg /)lg (lg 1212W W t t G --=h h
582.02
lg /)123.0lg 223.0(lg 5.0=-=
3. 发酵结束pH 对照组pH=7.5
实验结束后所有瓶pH 均⼩于6.4pH 全部降低,说明⼤肠杆菌和枯草杆菌发酵均产⽣了酸。 4. 分析
表⼆ 不同环境和菌种⽣长⽐较