4.1 微生物的利用
（一）微生物的分离和培养
培养基：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质，是
进行微生物培养的物质基础。
·培养基按照物理性质可分为液体培养基半固体培养基和固体培养基。在液体培养基中加入凝固剂琼脂（是从红藻中提取的一种多糖，在配制培养基中用作凝固剂）后，制成琼脂固体培养基。微生物在固体培养基表面生长，可以形成肉眼可见的菌落。根据菌落的特征可以判断是哪一种菌。液体培养基应用于工业或生活生产，固体培养基应用于微生物的分离和鉴定，半固体培养基则常用于观察微生物的运动及菌种保藏等。
·按照成分培养基可分为人工合成培养基和天然培养基。合成培养基是用成分已知的化学物质配制而成，其中成分的种类比例明确，常用于微生物的分离鉴定。天然培养基是用化学成分不明的天然物质配制而成，常用于实际工业生产。
·按照培养基的用途，可将培养基分为选择培养基和鉴定培养基。选择培养基是指在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物生长，促进所需要的微生物的生长。鉴别培养基是根据微生物的特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品配制而成的，用以鉴别不同类别的微生物。
·培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源、生长因子等。
·碳源：能为微生物的代谢提供碳元素的物质。如CO2、NaHCO3等无机碳源；糖类、石油、花生粉饼等有机碳源。异养微生物只能利用有机碳源。单质碳不能作为碳源。
·氮源：能为微生物的代谢提供氮元素的物质。如N2、NH3、NO3-、NH4+（无机氮源）蛋白质、氨基酸、尿素、牛肉膏、蛋白胨（有机氮源）等。只有固氮微生物才能利用N2。
·培养基还要满足微生物生长对PH、特殊营养物质以及氧气的要求。例如，培养乳酸杆菌时需要在培养基中添加维生素，培养霉菌时须将培养基的pH调至酸性，培养细菌是需要将pH调至中性或微碱性，培养厌氧型微生物是则需要提供无氧的条件
无菌技术：获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵，要注意以下几个方面：
①对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。
②将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌。
③为避免周围环境中微生物的污染，实验操作应在酒精灯火焰附近进行。
④实验操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触。
无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？
答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
消毒指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生
物（不包括芽孢和孢子）。消毒方法常用煮沸消毒法，巴氏消毒法（对于一些不耐高温的液体）还有化学药剂（如酒精、氯气、石炭酸等）消毒、紫外线消毒。
灭菌则是指使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。灭菌方
法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌。
灭菌方法：
①接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；
②玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱；
③培养基、无菌水等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。
④表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯。
平板划线法：平板划线分离法是指把混杂在一起的微生物或同一微生物群体中的不同细胞用接种环在平板培养基表点击此处添加图片说明面通过分区划线稀释而得到较多独
立分布的单个细胞，经培养后生长繁殖成单菌落，通常把这种单菌落当作待分离微生物的纯种。有时这种单菌落并非都由单个细胞繁殖而来的，故必须反复分离多次才可得到纯种。其原理是将微生物样品在固体培养基表面多次作“由点到线”稀释而达到分离目的的。
菌落：菌落（colony）由单个细菌（或其他微生物）细胞或一堆同种细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度；形成肉眼可见有一定形态结构等特征的子细胞的群
落。
在固体培养基上（内）以母细胞为中心的一团肉眼可见的、有一定形态、构造等特征的子细胞的集团。
生长在固体培养基上，由单个细胞繁殖形成的、肉眼可见的细菌群体。将分散的细胞或孢子接种到培养基上，在适宜条件，使其生长繁殖。由于细胞受到固体培养基表面或深层的限制，子代菌体常以母细胞为中心聚集在一起，形成具有一定形态结构的子细胞群体。各种微生物在一定条件下形成的菌落特征（如大小、形状、边缘、表面、质地、颜色等）具有一定的稳定性，是衡量菌种纯度、辨认和鉴定菌种的重要依据。菌落特征与微生物的菌体形态结构特征密切相关。例如细菌、酵母菌不形成菌丝，其菌落仅生长在固体培养基表面，可用接种工具将其全部挑起，即与培养基结合不紧密；而放线菌、霉菌的菌体大多分化为营养菌丝与繁殖菌丝，其营养菌丝深入培养基中吸取营养，故具有与培养基结合较紧，不易挑起等特征。
·菌种的保存
（1）对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏的方法。
①临时保藏方法：将菌种接种到试管的固体斜面培养基上，在合适的温度下培养。当菌落长
成后，将试管放入4℃的冰箱中保藏。以后每3～6个月，都要重新将菌种从旧的培养基上转移到新鲜的培养基上。
②缺点：这种方法保存的时间不长，菌种容易被污染或产生变异。
（2）对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏的方法。
在3mL的甘油瓶中，装入1mL甘油后灭菌。将1mL培养的菌液转移到甘油瓶中，与甘油充分混匀后，放在－20℃的冷冻箱中保存。
（二）微生物的分离与计数
1、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
·尿素：是一种重要的农业氮肥，尿素并不能直接被农作物吸收。只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为他们能合成脲酶。尿素最初是从人的尿液中发现的
2、分解纤维素的微生物的分离
·纤维素与纤维素酶
纤维素与淀粉都是由葡萄糖组成的，但组成两者的葡萄糖的连接方式不同，因而使两者的形态完全不同。纤维素是由葡萄糖分子按β-1,4糖苷键连接而成的，淀粉是由葡萄糖分子按α-1,4糖苷键连接而成的。
人类以淀粉为主要能量来源，但完全不能消化纤维素，而反刍动物和大量的微生物则主要以纤维素为能量来源。这是因为，在反刍动物的瘤胃中生活着大量的可以分解纤维素的微生物。微生物产生的纤维素酶是一种复合酶，包括内切酶（Cx酶）、外切酶（C1酶）和葡萄糖苷酶。内切酶作用于无定型的纤维素区域，使纤维素断裂成片段；外切酶又叫纤维二糖水解酶，它可以作用于纤维素的结晶区或小片段纤维素，从糖链末端开始切掉两个葡萄糖分子，产生纤维二糖；葡萄糖苷酶则将纤维二糖分解成葡萄糖。
4.2 酶的应用
·酶活力：酶活力（enzyme activity）也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高，反之活力愈低。测定酶活力实际就是测定酶促反应的速度。酶促反应速度可用单位时间内、单位体积中底物的减少量或产物的增加量来表示。在一般的酶促反应体系中，底物往往是过量的，测定初速度时，底物减少量占总量的极少部分，不易准确检测，而产物则是从无到有，只要测定方法灵敏，就可准确测定。因此一般以测定产物的增量来表示酶促反应速度较为合适.
2.单位在特定条件下，1分钟内转化1微摩尔底物所需的酶量为一个活力单位(U)。温度规定为25度，其他条件取反应的最适条件。
比活：每毫克酶蛋白所具有的酶活力。单位是u/mg。比活越高则酶越纯。
转化数：每分子酶或每个酶活性中心在单位时间内能催化的底物分子数(TN)。相当于酶反应的速度常数kp。也称为催化常数（Kcat）。1/kp称为催化周期。碳酸酐酶是已知转换数最高的酶之一，高达36×106每分，催化周期为1.7微秒。
3.测定一般采用测定酶促反应初速度的方法来测定活力，因为此时干扰因素较少，速度保
