實驗——微生物生理生化反應觀察

一.實驗目的：初步了解微生物生化鑒定與分類的原理與方法；掌握澱粉水解實驗、明膠水解實驗和糖發酵實驗的原理和方法。 

二.實驗原理： 

本實驗通過不同微生物對大分子物質的水解、糖發酵實驗等幾個實驗，來讓同學們了解不同微生物的生化功能的多樣性。 

1. 微生物對澱粉的水解：由於微生物對澱粉這種大分子物質不能直接利用，必須靠產生的胞外酶將大分子物質分解才能被微生物吸收利用.胞外酶主要為水解酶,通過加水裂解大的物質為較小的化合物,使其能被運輸至細胞內.如澱粉酶水解澱粉為小分子的糊精,雙糖和單糖；而澱粉遇碘液會產生藍色，因此能產澱粉酶的微生物在澱粉培養基上培養用碘處理會產生無色區域，據此可分辨微生物能否產生澱粉酶。

2. 微生物對明膠的水解：

微生物可以利用各種蛋白質和氨基酸作為氮源外,當缺乏糖類物質時,亦可用它們作為碳源和能源.明膠是由膠原蛋白經水解產生的蛋白質,在25℃以下可維持凝膠狀態,以固體形式存在.而在25℃以上明膠就會液化.有些微生物可產生一種稱作明膠酶的胞外酶,水解這種蛋白質,而使明膠液化,甚至在4℃仍能保持液化狀態.

3. 糖發酵試驗：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作為碳源和能源,但是它們在分解糖類物質的能力上有很大的差異.有些細菌能分解某種糖產生有機酸(如乳酸,醋酸,丙酸等)和氣體(如氫氣,甲烷,二氧化碳等);有些細菌隻產酸不產氣.例如大腸杆菌能分解乳糖和葡萄糖產酸並產氣; 金黃色葡萄球菌可分解葡萄糖、麥芽糖、乳糖、蔗糖，產酸不產氣。傷寒杆菌分解葡萄糖產酸不產氣,不能分解乳糖;普通變形杆菌分解葡萄糖產酸產氣,不能分解乳糖.發酵培養基含有蛋白腖,指示劑(溴甲酚紫),和不同的糖類.當發酵產酸時,溴甲酚紫指示劑可由紫色(pH6.8)變為黃色(pH5.2).氣體的產生可由生化試管中有無氣泡來證明.

三. 實驗用品：參考實驗教材上的實驗用品。

四.實驗內容（三人一組）：

1.澱粉水解實驗：每組接種三支澱粉生化管（分別接種大腸杆菌、枯草芽孢杆菌和金黃色葡萄球菌），37℃培養2天，加盧革氏碘液觀察和記錄每管顏色變化，得出結論。

2.明膠水解實驗：每組接種三支明膠生化管（分別接種大腸杆菌、枯草芽孢杆菌和金黃色葡萄球菌），20℃培養2天，[明膠在25度以上就會液化]，從20℃取出即觀察和記錄各管的明膠水解情況，得出結論。

3.葡萄糖發酵試驗：每組接種二支葡萄糖生化管（一支接種大腸杆菌、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，觀察和記錄每管培養前後顏色變化，得出結論。

4、乳糖發酵試驗：每組接種二支乳糖生化管（一支接種大腸杆菌、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，觀察和記錄每管培養前後顏色變化，得出結論。

五、實驗注意事項：

1.   澱粉水解實驗，在觀察時需要加盧革氏碘液以便觀察澱粉的水解情況；

2.   接種均在無菌條件下操作，接種完畢以後用滅菌好的棉花塞住管口防止汙染；

3.   生化管用砂輪切割玻璃後接種。

引子：在所有生活細胞中存在的化學反應稱之為代謝。代謝過程主要是酶促反應過程。微生物產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型上表現很大的差異，如表現在對大分子糖類和蛋白質的分解能力，以及分解代謝的最終產物的不同，反映出它們具有不同的酶係。

  微生物生理生化反應的多樣性在自然界產生了兩種結果：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得基礎。例如,一種微生物能利用另一種微生物所分解的產物，或者一種微生物的產物可以抑製或者殺死另一種微生物。由於微生物代謝類型多樣性,使得微生物在自然界的物質循環中起著重要作用,同時也為人類開發利用微生物資源提供更多的機會與途徑.。此外,微生物代謝類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鑒定工作中,常利用其生化反應作為重要依據.

常用於微生物分類鑒定的生理生化特征

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