实验一光学显微镜的操作以及微生物的形态观察一、实验目的（一）了解光学显微镜的结构、原理，学习显微镜的操作方法和保养。
（二）观察细菌的个体形态，学会生物图的绘制。
（三）掌握压滴法制作标本的方法。
（四）通过显微镜观察，认识细菌的基本形态及特殊结构。
二、实验仪器、材料光学显微镜，目测微计、物测微计，香柏油、二甲苯，擦镜纸、吸水纸，细菌、示范片，活性污泥混合液等。
三、显微镜的结构、光学原理及其操作方法（一）显微镜的结构（图1）和光学原理显微镜分机械装置和光学系统两部分。
1．机械装置（1）镜筒：镜筒上端装目镜，下端接转换器。
镜筒有单筒和双筒两种。
双筒全是倾斜式的，其中一个筒有屈光度调节装置，以备两眼视力不同者调节使用。
两筒之间可调距离，以适应两眼宽度不同者调节使用。
（2）转换器：转换器装在镜筒的下方，其上有3个孔，有的有4个或5个孔。
不同规格的物镜分别安装在各孔上。
（3）载物台：载物台为方形（多数）和圆形的平台，中央有一光孔，孔的两侧各装1个夹片，载物台上还有移动器（其上有刻度标尺），可纵向和横向移动，移动器的作用是夹住和移动标本用。
（4）镜臂：镜臂支撑镜筒、载物台、聚光器和调节器。
镜臂有固定式和活动式（可改变倾斜度）两种。
（5）镜座：镜座为马蹄形，支撑整台显微镜，其上有反光镜。
（6）调节器：调节器包括大、小螺旋调节器（调焦距）各一个。
可调节物镜和所需观察的物体之间的距离。
调节器有装在镜臂上方或下方的两种，装在镜臂上方的是通过升降镜臂来调焦距，装在镜臂下方的是通过升降载物台来调焦距，新式显微镜多半装在镜臂的下方。
物镜的性能由数值孔径（NumericfLlAperture，N．A．）决定，数值孔径=n.sinα/2，其意为玻片和物镜之间的折射率乘上光线投射到物镜上的最大夹角的一半的正弦。
光线投射到物镜的角度越大，显微镜的效能越大，该角度的大小决定于物镜的直径和焦距。
增大数值孔径，缩短波长可提高显微镜的分辨率，使目的物的细微结构更清晰可见。
事实上可见光的波长（0.38～0.7μm）是不可能缩短的，只有靠增大数值孔径来提高分辨率。
“OI”表示油镜，（即OilImmersion），0.16为工作距离。
显微镜的总放大倍数为物镜放大倍数和目镜放大倍数的乘积。
（3）聚光器：聚光器安装在载物台的下面，反光镜反射来的光线通过聚光器被聚集成光锥照射到标本上，可增强照明度，提高物镜的分辨率。
聚光器可上、下调节，它中间装有光圈可调节光亮度，在看高倍镜和油镜时需调节聚光器，合理调节聚光器的高度和光圈的大小，可得到适当的光照和清晰的图像。
（4）反光镜：反光镜装在镜座上，有平、凹两面，光源为自然光时用平面镜，光源为灯光时用凹面镜。
它可自由转动方向。
反光镜可反射光线到聚光器上。
（5）滤光片：自然光由各种波长的光组成，如只需某一波长的光线，可选用合适的滤光片，以提高分辨率，增加反差和清晰度。
滤光片有紫、青、蓝、绿、黄、橙、红等颜色。
根据标本颜色，在聚光器下加相应的滤光片。
（二）显微镜的操作方法1．低倍镜的操作（1）置显微镜于固定的桌上。
窗外不宜有障碍视线之物。
（2）旋动转换器，将低倍镜移到镜筒正下方，和镜简对直。
（3）转动反光镜向着光源处，同时用眼对准目镜（选用适当放大倍数的目镜）仔细观察，使视野亮度均匀。
（4）将标本片放在载物台上，使观察的目的物置于圆孔的正中央。
（5）将粗调节器向下旋转（或载物台向上旋转），眼睛注视物镜，以防物镜和载玻片相碰。
当物镜的尖端距载玻片约0.5cm处时停止旋转。
（6）左眼向目镜里观察，将粗调节器向上旋转，如果见到目的物，但不十分清楚，可用细调节器调节，至目的物清晰为止。
（7）如果粗调节器旋得太快，使超过焦点，必须从第（5）步重调，不应正视目镜情况下调粗调节器，以防没把握的旋转使物镜与载玻片相碰撞坏。
3（8）观察时两眼同时睁开（双眼不感疲劳）。
单筒显微镜应习惯用左眼观察，以便于绘图。
2．高倍镜的操作（1）使用高倍镜前，先用低倍镜观察，发现目的物后将它移至视野正中处。
（2）旋动转换器换高倍镜，如果高倍镜触及载玻片立即停止旋动，说明原来低倍镜就没有调准焦距，目的物并没有找到，要用低倍镜重调。
如果调对了，换高倍镜时基本可以看到目的物。
若有点模糊，用细调节器调就清晰可见。
3．油镜的操作（1）如果用高倍镜目的物未能看清，可用油镜。
先用低倍镜和高倍镜检查标本片，将目的物移到视野正中。
（2）在载玻片上滴一滴香柏油（或液体石蜡），将油镜移至正中使油镜头浸没在油中，刚好贴近载玻片。
用细调节器微微向上调（切记不用粗调节器）即可。
（3）油镜观察完毕，用擦镜纸将镜头上的油揩净，另用擦镜纸蘸少许二甲苯揩拭镜头，再用擦镜纸揩干。
（三）显微镜的保养1．显微镜的透镜与透镜之间，透镜与玻璃之间是用树脂或亚麻油黏合起来的。
树脂受高热会熔化，而且金属和透镜的膨胀系数不同，曝晒会造成透镜的脱落，所以应避免强光直射和热源。
2．显微镜不得随意拆卸，以防尘埃等污染部件内部，对显微镜造成损伤。
3．使用完毕，应先将目镜和物镜拆下与镜架一起放入镜箱内，箱内要有干燥剂以防受潮。
此外，显微镜应放于专门的橱柜内，特别是不能与酒精、乙酸、3种强酸、碘等挥发性或腐蚀性药品放在一起，以防对显微镜造成腐蚀及损害。
四、微生物的个体形态观察（一）按显微镜的操作要求，根据微生物的大小选择不同的放大倍数观察示范片并绘图。
（二）采用压滴法制作微生物样品（细菌纯种或活性污泥样）的标本片。
方法如下。
在干净的载玻片的中央用滴管滴一滴霉菌培养液，接着取一片干净的盖玻片，盖于液滴上（放盖玻片时，应使其中央先接触到水滴后放下，以防有气泡产生），即为标本片（图3）。
藻类压滴标本片的制作与此相同。
活性污泥标本片的制备是取一滴活性泥曝气池混合液，用低倍镜及高倍镜观察。
图图3压滴法五、菌体形态的描述注意细菌的几种见形状（杆状、球状、螺旋状）的分类，并学会用图示的方法来描述所观察到的结果。
六、实验报告内容1、观察样的标本片的制作。
2、显微镜观察细胞的正确操作步骤和注意事项。
3、描述观察到的微生物的形态，并图示表示。
思考题1、使用油镜时为何加香柏油？2、观察标本时，为何要按低倍→高倍→油镜的次序进行？3、使用油镜时，你是怎样迅速而准确地找到标本的？5实验二微生物的染色技术一、实验目的（一）了解微生物的染色原理。
（二）学习微生物涂片染色操作技术。
（三）掌握微生物的一般染色法和革兰氏染色法。
二、染色原理微生物（尤其是细菌）的机体是无色透明的，在显微镜下，由于光源是自然光，使微生物体与其背景反差小，不易看清微生物的形态和结构，若增加其反差，微生物的形态就可看得清楚。
通常用染料将菌体染上颜色以增加反差，便于观察。
革兰氏染色法（复染色法或鉴别染色法）用两种或多种染料染细菌，目的是为了鉴别不同性质的细菌，所以又叫鉴别染色法。
主要的复染色法有革兰氏染色法和抗酸性染色法。
抗酸性染色法多在医学上采用。
此处介绍革兰氏染色法。
革兰氏染色法是细菌学中很重要的一种鉴别染色法，它可将细菌区别为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两大类。
革兰染色结果是由细菌的细胞壁决定的。
革兰阳性细菌的细胞壁肽聚糖含量高且呈网状结构，细胞壁较厚，类脂质含量低；革兰阴性细菌的细胞壁肽聚糖含量低，细胞壁薄，类脂质含量高。
前者用酒精脱色时，细胞壁因脱水肽聚糖层网孔变小，其通透性降低，使结晶紫-碘的复合物不易被抽取而继续留在细胞内，经脱色和复染后仍保留着初染剂结晶紫的颜色（紫色）；后者用酒精脱色时，类脂质被酒精溶解，细胞壁通透性增大，使结晶紫-碘的复合物易被抽取出来，紫色褪去，用复染剂复染后，细胞的颜色即呈复剂的颜色（红色）。
革兰染色最关键的步骤是酒精脱色。
事实上，用结晶紫进行初染时所有的细菌都被染成紫色。
碘是一种媒染剂，能与结晶紫结合成结晶紫-碘的复合物，以增强染料与细菌的结合力。
只有经过酒精处理，再经复染，不同的细菌才会显现出不同的染色结果。
三、实验仪器、材料（一）显微镜、香柏油（或液体石蜡）、二甲苯、擦镜纸、吸水纸、接种环、载玻片、酒精灯（或煤气灯）。
（二）石炭酸复红（品红）染液、草酸铵结晶紫染液、革氏碘液、95％乙醇、蕃红染液（三）菌种：枯草杆菌、大肠杆菌、活性污泥等7四、实验内容和步骤革兰氏染色步骤（图4）1．取大肠杆菌和枯草杆菌（均以无菌操作）分别做涂片、干燥、固定。
方法均与简单染色的相同。
2．初染用草酸铵结晶紫染液染1min，水洗。
3．媒染加革氏碘液媒染1min，水洗。
4．酒精脱色斜置载玻片于一烧杯之上，滴加95％乙醇脱色，至流出的乙醇不现紫色即可，随即水洗。
（注：为了节约乙醇，可将乙醇滴在涂片上静置30s至45s，水洗。
）染色关键：必须严格掌握乙醇脱色程度，如果脱色过度，阳性菌被误染为阴性菌；若脱色不够时，阴性菌被误染为阳性菌。
5．复染用蕃红染液复染1min，水洗。
染色结果见图5。
6．镜检用吸水纸吸掉水滴，待标本片干后置显微镜下，用低倍镜观察，发现目的物后用油镜观察，注意细菌细胞的颜色。
绘出细菌的形态图并说明革兰氏染色的结果。
（a）加结晶紫染1min；（b）水洗；（c）加碘液媒染1min；（d）水洗；（e）酒精脱色；（f）水洗；（g）番红染液复染2min；（h）水洗；（i）用吸水纸吸干图4革兰氏染色过程G+紫色，为革兰氏阳性菌，G-红色，为革兰氏阴性菌图5革兰氏染色结果五、实验报告内容1、微生物的染色原理是什么2、写出革兰氏染色的步骤和注意事项3、绘出菌体形态，并给出革兰染色结果。
思考题1、革兰氏染色法中若只做1～4的步骤而不用蕃红染液复染，能否区分G+菌和G-菌？为什么2、微生物经固定后是死的还是活的？3、通过革兰氏染色，你认为它在微生物学中有何实践意义？实验三培养基的制备和灭菌技术一、实验目的（一）熟悉灭菌前的准备工作。
（二）掌握培养基和无菌水的制备方法。
（三）掌握高压蒸气灭菌技术。
（二）纱布、棉花、牛皮纸（或报纸）。
（三）精密pH试纸6.4～8.4、10％HCl、10％NaOH。
（四）牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、琼脂、或市售营养琼脂培养基、蒸馏水。
（五）高压蒸气灭菌锅、烘箱、煤气灯或酒精灯。
三、实验内容（一）玻璃器皿的洗涤和包装1．洗涤玻璃器皿在使用前必须洗涤干净。
培养皿、试管、锥形瓶等可用洗衣粉加去污粉洗刷并用自来水冲净。
移液管先用洗液浸泡，再用水冲洗干净。
洗刷干净的玻璃器皿自然晾干或放入烘箱中烘干、备用。
2．包装（1）移液管的吸端用细铁丝将少许棉花塞入构成l～1.5cm长的棉塞（以防细菌吸入口中，并避免将口中细菌吹人管内）。
棉塞要塞得松紧适宜，吸时既能通气，又不致使棉花滑人管内。
按实验需要，可单支包装或多支包装，待灭菌。
（2）用棉塞将试管管口和锥形瓶瓶口部塞住棉塞的制作：按试管口或锥形瓶口大小估计用棉量，将棉花铺成中心厚，周围逐渐变薄的圆形，对折后卷成卷，一手握粗端，将细端塞入试管或锥形瓶的口内，棉塞不宜过松或过紧，用手提棉塞，以管、瓶不掉下为准。
棉塞四周应紧贴管壁和瓶壁，9不能有皱折，以防空气微生物沿棉塞皱折侵入。
棉塞插入2／3，其余留在管口（或瓶口）外，便于拔塞。
试管、锥形瓶塞好棉塞后，用牛皮纸包并用细绳或橡皮筋捆扎好（图8B）放在铁丝或铜丝篓内待灭菌。
（3）培养皿由一底一盖组成一套，用牛皮纸或报纸将10套培养皿（皿底朝里，皿盖朝外，5套、5套相对）包好。
（二）制备培养基的一般过程图7A.移液管B．试管、锥形瓶c．培养皿培养基是微生物的繁殖基地。
通常根据微生物生长繁殖所需要的各种营养物配制而成。
其中含水分、碳化合物、氮化合物、无机盐等，这些营养物可提供微生物碳源、能源、氮源等，组成细胞及调节代谢活动。
按培养目的不同，或培养不同种类微生物可配成各种培养基。
通常培养细菌是用肉膏蛋白胨培养基，培养放线菌常用淀粉培养基，用豆芽汁培养霉菌，用麦芽汁培养酵母菌。
培养微生物除了满足它们各自营养物要求外，还要给予适宜的pH、渗透压和温度等。
根据研究目的的不同，可配制成固体、半固体和液体的培养基。
固体培养基的成分与液体相同，仅在液体培养基中加入凝固剂使呈固态。
通常加入15g/L～30g/L的琼脂为固体培养基；加入3g/L～5/L的琼脂为半固体培养基。
有的细菌还需用明胶或硅胶。
培养基的制备一般过程如下：1．配制溶液取一定容量的烧杯盛入定量蒸馏水，按培养基配方逐一称取各种成分，依次加入水中溶解。
蛋白胨、肉膏等可加热促进溶解，待全部溶解后，加水补足因加热蒸发的水量。
注意：在制备固体培养基加热融化琼脂时要不断搅拌，避免琼脂糊底烧焦。
2.调节pH用精密pH试纸测培养基的pH，按pH的要求用质量浓度100g/LNaOH或体积百分数10%HCl调整至所需的pH。
3．过滤用纱布或滤纸或棉花过滤均可。
如果培养基杂质很少或实验要求不高，可不过滤。
4．分装按图8-9所示，将培养基分装于试管中或锥形瓶中（注意防止培养基玷污管口或瓶口，避免浸湿棉塞引起杂菌污染），装入试管的培养基量视试管的大小及需要而定，一般制斜面培养基时，每支试管装的量为试管高度的，1/4～1/3。
图8培养基的分装图9置放成斜面的试管5．斜面培养基的制作将已灭菌的装有琼脂培养基的试管取出，趁热斜置在木棒（或橡皮管）上，使试管内的培养基斜面长度为试管长度的1/3～1/2之间，待培养基凝固后即成斜面（如图10。
（三）本实验用培养基的制备肉膏蛋白胨琼脂培养基（供测定细菌总数用及细菌纯种分离培养用）。
1．培养基配方牛肉膏1.5g，蛋白胨3.0g，氯化钠1.5g，琼脂6g，蒸馏水300mL，pH=7.6灭菌：1.05kg/cm2，20min。
2．操作（1）取一个500mL的烧杯，装300mL蒸馏水。
（2）在药物天平上依次称取配方中各成分，放入水中溶解，待琼脂完全融化后停止加热，补足蒸发损失的水量。
用10％NaOH调整pH至7.6，本实验省略过滤。
将培养基分装5支试管中，其余的全部倒入250mL的锥形瓶中，分别塞上棉塞，包扎好待11灭菌。
（四）无菌稀释水的制备1．取一个250mL的锥形瓶装90（或99）mL蒸馏水，放30颗玻璃珠（用于打碎活性污泥、菌块或土壤颗粒）于锥形瓶内，塞棉塞、包扎，待灭菌。
（五）灭菌灭菌是用物理、化学因素杀死全部微生物的营养细胞和它们的芽孢（或孢子）。
消毒和灭菌有些不同，它是用物理、化学因素杀死致病微生物或杀死全部微生物的营养细胞及一部分芽孢。
1．灭菌方法灭菌方法很多，有过滤除菌法；化学药品消毒和灭菌法，利用酚、含汞药物及甲醛等使细菌蛋白质凝固变性以达灭菌目的；还有利用物理因素，例如高温、紫外线和超声波等灭菌的。
加热灭菌是最主要的，加热灭菌法有两种：干热灭菌和高压蒸气灭菌。
高压蒸气灭菌比干热灭菌优越，因为湿热的穿透力和热传导都比干热的强，湿热时微生物吸收高温水分，菌体蛋白很易凝固变性，所以湿热灭菌效果好。
湿热灭菌的温度一般是在121℃，灭菌15～30min；而干热灭菌的温度则是160℃，灭菌2h，才能达到湿热灭菌121℃的同样效果。
（1）干热灭菌法：培养皿、移液管及其他玻璃器皿可用干热灭菌。
先将已包装好的上述物品放入恒温箱中，将温度调至160℃后维持2h，把恒温箱的调节旋扭调回零处，待温度降到50℃左右，才可将物品取出。
请注意：灭菌时温度不得超过170℃，以免包装纸烧焦。
灭菌好的器皿应保存好，切勿弄破包装纸，否则会染菌。
（2）高压蒸气灭菌法：该法使用高压灭菌锅（图10），微生物实验所需的一切器皿、器具、培养基（不耐高温者除外）等都可用此法灭菌。
高压蒸气灭菌锅是能耐一定压力的密闭金属锅，有立式和卧式两种。
灭菌锅上附有压力表、排气阀、安全阀、加水口、排水口等。
卧式灭菌锅还附有温度计。
有的还有蒸气入口。
灭菌锅的加热源有电、煤气和蒸气三种。
2．灭菌的操作过程（1）加水：立式锅是直接加水至锅内底部隔板以下1/3处。
有加水口者由加水口加入至止水线处。
13（2）装锅：把需灭菌的器物放入锅内（请注意：器物不要装得太满，否则灭菌不彻底），关严锅盖（对角式均匀拧紧螺旋），打开排气阀。
（3）点火：用电源的则启动开关。
热源为蒸气的则慢慢打开蒸气进口，避免蒸气过猛冲入锅内。
（4）关闭排气阀：待锅内水沸腾后，蒸气将锅内冷空气驱净，当温度计指针指向100℃时，证明锅内已充满蒸气，则关排气阀。
如果没有温度计，则视排气阀排出蒸气相当猛烈且微带蓝色时，可关闭排气阀。
（5）升压、升温：关闭排气阀以后，锅内成为密闭系统，蒸气不断增多，压力计和温度计的指针上升，当压力达到1.05kg/cm2（温度为121℃）即灭菌开始，这时调整火力大小使压力维持在1.05kg/cm215～30min。
除含糖培养基用0.56kg/cm2压力外，一般都用1.05kg/cm2压力。
（7）揭开锅盖，取出器物，排掉锅内剩余水。
（8）待培养基冷却后置于37℃恒温箱内培养24h，若无菌生长则放入冰箱或阴凉处保存备用。
湿热灭菌除加压的以外，还有在常压下灭菌的，这叫间歇灭菌。
此法用于易受高温破坏的培养基的灭菌。
它是在连续的3d内，每天蒸煮一次，100℃煮30～60min后冷却，置于37℃培养24h，次日又蒸煮一次，重复前一天的工作，第三天蒸煮后基本无菌了，为确保无菌仍要置于37℃培养24h，确无菌方可使用。
四、实验报告内容1、写出本试验所用的培养剂的配方。
2、培养基的制备步骤和注意事项，你所做的培养基有无异常现象出现？请分析原因。
3、高压灭菌锅的使用步骤和注意事项。
思考题1、培养基根据什么原理配制成？肉膏蛋白胨琼脂培养基中不同成分各起什么作用？该培养基适于培养哪类微生物？2、为什么湿热比干热灭菌优越？3、培养不同种类的微生物能否用同一种培养基？请说明理由。
实验四土壤（水）中细菌的接种和培养技术一、实验目的1、学习并掌握水样的采取方法；2、掌握倒平板的方法；3、掌握微生物的稀释涂平板接种技术；4、掌握微生物的培养技术二、实验原理在土壤、活性污泥及生物膜等构筑物中，微生物都是以群体形式混杂在一起的，要了解其微生物间的相互关系、降解机理及优势类群，需要进行纯接种技术和培养技术。
纯接种技术工作对污染控制也具有特别重要的意义。
将从自然环境中分离到的有着特殊降解能力的高效菌种投放到处理系统中，可强化系统处理能力，提高其处理效果。
要想得到某微生物的纯种，通常是根据其对营养、温度、pH值、溶解氧等条件的要求选择不同的培养基（如培养霉菌用查氏培养基或马铃薯培养基；酵母菌用麦芽汁培养基；放线菌用高氏1号培养基；腐生细菌用牛肉琼脂培养基等），在一定的条件下进行培养，在用划线分离法或稀释分离法分离、纯化，直至得到纯菌体。
三、实验仪器、材料（一）无菌培养皿（直径90mm）10套、无菌移液管lmL2支、10mLl支。
（二）营养完全培养基1瓶、活性污泥或土壤或湖水1瓶、无菌稀释水90mLl瓶、9mL的5管。
（三）接种环、酒精灯或煤气灯、恒温箱。
四、实验内容1．取样用无菌锥形瓶到现场取一定量的湖水或土壤或活性污泥，迅速带回实验室。
2．稀释水样将1瓶90mL和5管9mL的无菌水排列好，按10-1、10-2、10-3、10-4、10-5及10-6依次编号。
在无菌操作条件下，用10mL的无菌移液管吸取10mL水样15图16样品稀释过程（或其他样品10g）置于第一瓶90mL无菌水（内含玻璃珠）中，将移液管吹洗三次，用手摇10min将颗粒状样品打散，即为10-1浓度的菌液。
用1mL无菌移液管吸取1mL10-1浓度的菌液于一管9mL无菌水中，将移液管吹洗三次，摇匀即为10-2浓度菌液。
同样方法，依次稀释到10-6。
稀释过程如图16。
3．平板的制作取10套无菌培养皿编号，10-4、10-5、10-6各3个（三个平行样品），另1个为空气对照。
取1支1mL无菌移液管从浓度小的10-6菌液开始，以10-6、10-5、10-4为序分别吸取0.5mL菌液于相应编号的培养皿内（注意：每次吸取前，用移液管在菌液中吹泡使菌液充分混匀，吹吸时不能产生气泡）。
加热融化培养基，当培养基冷至45℃左右时，右手拿装有培养基的锥形瓶，左手拿培养皿，以中指、无名指和小指托住皿底，拇指和食指夹住皿盖，靠近火焰，将皿盖掀开，倒入养基后将培养皿平放在桌上，顺时针和逆时针来回转动培养皿，使培养基和菌液充分混匀，冷凝后即成平板。
4.培养技术条件将稀释涂布好的平板倒置，于恒温养箱中，30-35℃培养24~48h，然后观察结果。