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鞭毛染色法是“间接观察纤细结构”的经典微生物技术!

2026-01-07 15:02阅读:
鞭毛染色法是“间接观察纤细结构”的经典微生物技术!


百欧博伟生物:鞭毛是细菌的运动器官,由于其直径极细(通常仅 10-30nm),远低于光学显微镜的分辨率(约 200nm),无法直接观察。鞭毛染色法的核心原理是通过特殊染色技术,将染料(如结晶紫、硝酸银)沉积在鞭毛表面,使其直径“放大”至光学显微镜可见的范围(通常可达 0.5-1μm),从而观察鞭毛的有无、数量及着生方式 —— 这些特征是细菌分类鉴定(如区分沙门氏菌大肠杆菌等)的重要依据。

一、鞭毛染色的核心原理

鞭毛本身结构纤细,且表面带负电荷,普通染色剂难以直接附着。鞭毛染色通过两步关键操作实现“放大”与显色:

媒染剂预处理:先使用含金属盐(如单宁酸、硫酸亚铁铵)的媒染剂,其带正电荷的金属离子会与鞭毛表面的负电荷结合,形成一层“金属膜”(媒染层),既增加鞭毛直径,又为后续染料附着提供位点;

染料着色:再用碱性染料(如结晶紫、硝酸银)染色,染料分子与媒染层结合,进一步加粗鞭毛并显色,最终在光学显微镜下呈现出深色的鞭毛形态。

二、常见的鞭毛染色方法

根据所用染料和操作细节,鞭毛染色法主要分为结晶紫法和硝酸银法两类,二者在试剂、步骤和结果上略有差异,适用于不同类型的细菌(如革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌)。

对比维度 结晶紫法(Leifson 法) 硝酸银法(West 法)

核心试剂 媒染剂、结晶紫染液 媒染剂、硝酸银染液

染色特点 操作相对简单,鞭毛呈紫色,背景较浅 鞭毛显色更清晰,但对操作精度要求高

适用范围 大多数革兰氏阴性菌、部分革兰氏阳性菌 鞭毛较细或数量较少的细菌(如假单胞菌)

关键注意点 媒染时间需控制,避免过度染色 硝酸银染液需现配,染色时需避光,防止银离子分解

三、标准操作步骤(以硝酸银法为例)

鞭毛染色对细菌培养状态、玻片清洁度要求极高,任何环节失误都可能导致染色失败,需严格遵循以下步骤:

1、前期准备:确保“无干扰”

细菌培养:选择对数生长期的细菌(培养 12-18 小时,此时鞭毛最发达),避免使用老龄菌(鞭毛易脱落);培养基需为“低营养培养基”(如半固体培养基),高营养会抑制鞭毛生长。

玻片处理:使用无划痕的洁净玻片,先用洗衣粉煮沸 30 分钟,再用蒸馏水冲洗 3 次,最后用无水乙醇浸泡灭菌(去除玻片表面的油脂和杂质,防止细菌附着不均)。

试剂配制:

媒染剂:10% 单宁酸溶液与 5% 氯化铁溶液按 1:1 混合(现配现用,避免变质);

硝酸银染液:2% 硝酸银溶液中滴加氨水,至沉淀完全溶解,再滴加 1 滴 2% 硝酸银溶液(溶液呈淡黄色,需避光保存)。

2、制片:轻柔操作,避免鞭毛脱落

菌液制备:用无菌生理盐水冲洗培养基表面的细菌,制成浓度极低的菌悬液(肉眼观察呈轻度浑浊即可,浓度过高会导致背景污染)。

涂片:取 1 滴菌悬液滴在玻片一端,轻轻倾斜玻片(约 15°),让菌液自然流向另一端(避免用接种环涂抹,防止鞭毛被刮断),然后置于 37恒温箱中自然干燥(禁止用酒精灯烘烤,高温会破坏鞭毛)。

固定:待玻片完全干燥后,用甲醇轻轻覆盖涂片,固定 30 秒,自然挥发(甲醇固定可保持细菌形态,且不破坏鞭毛结构)。

3、染色:控制时间与温度

媒染:将玻片水平放置,滴加媒染剂覆盖整个涂片,室温放置 5-8 分钟(媒染时间不足会导致鞭毛加粗不够,过长会导致背景染色过深),然后用蒸馏水轻轻冲洗(水流需平缓,避免冲掉鞭毛),吸干水分。

染色:滴加硝酸银染液覆盖涂片,置于 45-50水浴锅中加热(或室温放置 10-15 分钟),直至涂片呈棕褐色,立即用蒸馏水冲洗,吸干水分。

4、镜检:选择合适的显微镜倍数

先用低倍镜(10×)找到清晰的视野,再切换至高倍镜(40×),最后用油镜(100×,需滴加香柏油)观察;

镜下可见:细菌菌体呈棕褐色或黑色,鞭毛呈细长的棕褐色丝状物,可清晰分辨鞭毛的着生方式(如单端鞭毛、周生鞭毛)。

四、常见问题与解决方案

鞭毛染色失败率较高,常见问题及原因如下:

1、无鞭毛观察到:

可能原因:使用老龄菌(鞭毛脱落)、涂片时用力擦拭(鞭毛断裂)、媒染时间不足(未加粗);

解决方案:更换对数生长期菌液,轻柔制片,延长媒染时间至 8-10 分钟。

2、背景染色过深:

可能原因:菌液浓度过高、媒染剂未冲洗干净、硝酸银染液过量;

解决方案:稀释菌悬液至轻度浑浊,染色后用蒸馏水缓慢冲洗 3 次,控制染液用量(仅覆盖涂片即可)。

3、鞭毛模糊不清:

可能原因:玻片不干净(有油脂残留)、硝酸银染液变质(银离子分解);

解决方案:重新清洗玻片并灭菌,使用现配的硝酸银染液。

五、应用场景

鞭毛染色法是微生物学研究和实际检测中的关键技术,主要应用于:

细菌分类鉴定:鞭毛的着生方式(如大肠杆菌为周生鞭毛、霍乱弧菌为单端鞭毛)是细菌属、种级分类的重要形态学依据;

临床诊断:通过检测致病性细菌的鞭毛(如沙门氏菌、变形杆菌),辅助判断感染类型;

环境微生物研究:分析污染环境中功能细菌(如石油降解菌)的鞭毛特征,评估其运动能力与污染修复效率。

综上,鞭毛染色法是“间接观察纤细结构”的经典微生物技术,其核心在于通过“媒染 - 染色”实现鞭毛的放大与显色,操作中需严格控制培养条件、制片手法和染色时间,才能获得清晰的观察结果。

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