2019-2020年高中生物 2.2土壤中分解尿素的細菌的分離與計數教案 新人教版選修1(1)課題目標（一）知識與技能利用選擇培養(yǎng)基分離細菌，運用相關技術解決生產生活中有關微生物的計數（二）過程與方法 分析研究思路的形成過程，找出共性和差異性（三）情感、態(tài)度與價值觀 形成無菌不在的概念，養(yǎng)成講究衛(wèi)生的習慣課題重點對土樣的選取和選擇培養(yǎng)基的配制課題難點 對分解尿素的細菌的計數教學方法 啟發(fā)式教學教學工具 多媒體課件教學過程（一）引入新課上節(jié)課我們學習了培養(yǎng)基的配置以及接種技術。下面我們來學習如何進行細菌的分離，獲得所需要的目的微生物。（二）進行新課1基礎知識11 尿素是一種重要的氮肥，農作物不能（能，不能）直接吸收利用，而是首先通過土壤中的細菌將尿素分解為 氨和CO2 ，這是因為細菌能合成 脲酶 。12 科學家能從熱泉中把耐熱細菌篩選出來是因為 熱泉的高溫條件淘汰了絕大多數微生物 ，這樣也適用于實驗室中微生物的篩選，原理是 人為提供有利于目的菌株生長的條件（包括營養(yǎng)、溫度、PH等），同時抑制或阻止其他微生物生長 。點評：生物適應一定環(huán)境，環(huán)境對生物具有選擇作用。所以通過配制選擇培養(yǎng)基、控制培養(yǎng)條件等選擇目的微生物。思考1在該培養(yǎng)基配方中，為微生物的生長提供碳源的是 葡萄糖 ，提供氮源的的是 尿素 ，瓊脂的作用是 凝固劑 。思考2該培養(yǎng)基對微生物 具有 （具有，不具有）選擇作用。如果具有，其選擇機制是 只有能夠以尿素作為氮源的微生物才能在該培養(yǎng)基上生長 。13在統(tǒng)計菌落數目時，常用來統(tǒng)計樣品中活菌數目的方法是 稀釋涂布平板法 。除此之外， 顯微鏡直接計數 也是測定微生物數量的常用方法。【補充】顯微鏡直接計數是測定微生物的方法。公式：觀察到的紅細胞平均數觀察到的細菌平均數紅細胞含量細菌含量14 采用稀釋涂布平板法統(tǒng)計菌落數目時，培養(yǎng)基表面生長的一個菌落，來源于 樣品稀釋液中一個活菌 。通過統(tǒng)計 平板上的菌落數 ，就能推測出樣品中大約含有多少活菌。為了保證結果準確，一般選擇菌落數在 30300 的平板進行計數。思考3從平板上的菌落數推測出每克樣品中的菌落數的計算方法是 （平均菌落數涂布的稀釋液體積）稀釋倍數 。思考4利用稀釋涂布平板法成功統(tǒng)計菌落數目的關鍵是 恰當的稀釋度 。思考5第 二 位同學的結果接近真實值。你認為這兩位同學的實驗需要改進的操作是第一位同學需設置重復實驗組；第二位同學統(tǒng)計的三個菌落數相差太大，說明操作有誤，需重新實驗。15統(tǒng)計的菌落數比活菌的實際數目 低 。這是因為當兩個或多個細胞在一起時，平板上觀察到的只是 一個 菌落。因此，統(tǒng)計結果一般用 菌落數 來表示。16設置對照的主要目的是排除實驗組中非測試因素對實驗結果的影響，提高實驗結果的可信度。17對照實驗是指除了 被測試 的條件外，其他條件都 相同 的實驗。滿足該條件的稱為 對照組，未滿足該條件的稱為 實驗 組。思考6請設計本實驗的對照實驗組：方案1：其他同學用A同學的土樣進行實驗。方案2：A同學以不接種的培養(yǎng)基作為空白對照。2實驗設計21 實驗設計的內容包括實驗方案、材料用具、實施步驟和時間安排等。22 根據圖示27填寫以下實驗流程：菌落計數配制土壤溶液系列稀釋涂布平板與培養(yǎng)23 土壤微生物主要分布在距地表38cm的近中性土壤中，約7080為細菌。24 分離不同的微生物采用不同的稀釋度，其原因是不同微生物在土壤中含量不同，其目的是保證獲得菌落數在30300之間、適于計數的平板。細菌稀釋度為104、105、106，放線菌稀釋度為103、104、105，真菌稀釋度為102、103、104。25 培養(yǎng)不同微生物往往需要不同培養(yǎng)溫度。細菌一般在3037培養(yǎng)12d，放線菌一般在2528培養(yǎng)57d，霉菌一般在2528的溫度下培養(yǎng)34d。26 在菌落計數時，每隔24h統(tǒng)計一次菌落數目。選取菌落數目穩(wěn)定時的記錄作為結果，以防止因培養(yǎng)時間不足而導致遺漏菌落的數目。點評：菌種中有些菌體增殖快，有些菌體增值慢，所以培養(yǎng)時間要充足，使得每個菌體都能形成肉眼可觀察到的菌落。27菌落的特征包括 形狀、大小、隆起程度、顏色 等方面。思考8土壤微生物種類最多、數量最大的原因是什么？土壤中營養(yǎng)物質含量豐富，環(huán)境條件適宜等。29 實驗過程1）取土樣用的小鐵鏟和盛土樣的的信封在使用前都要滅菌。2）應在火焰旁稱取土壤 10 g。將稱好的土樣倒入盛有90mL無菌水的錐形瓶中，塞好棉塞。3）在稀釋土壤溶液的過程中，每一步都要在火焰旁進行。4）實驗時要對培養(yǎng)皿作好標記。注明培養(yǎng)基類型、培養(yǎng)時間、稀釋度、培養(yǎng)物等。5）為了提高效率，在操作時更加有條不紊，應當事先規(guī)劃時間。思考9在研究未知微生物時務必規(guī)范操作，以防被致病微生物感染，實驗后一定要洗手。3結果分析與評價31對分離的菌種作進一步的鑒定，還需要借助 生物化學 的方法。32在細菌分解尿素的化學反應中，細菌合成的 脲酶 將尿素分解成了 氨 。氨會使培養(yǎng)基的堿性 增強 ，PH 升高 。因此，我們可以通過檢測培養(yǎng)基 pH 變化來判斷該化學反應是否發(fā)生。33在以 尿素 為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入 酚紅 指示劑。培養(yǎng)某種細菌后，如果PH升高，指示劑將變 紅 ，說明該細菌能夠 分解尿素 。思考10測定飲水中大腸桿菌數量的方法是將一定體積的水用細菌過濾器過濾后，將濾膜放到 伊紅美藍 培養(yǎng)基上培養(yǎng)，大腸桿菌菌落呈現 黑 色，通過記述得出水樣中大腸桿菌的數量。你認為在該實驗中至少應取 三 個水樣。（三）課堂總結、點評實驗方案土壤中尿素分解菌的分離與計數分離篩選微生物的原理有利于目的菌株生長抑制或阻止其他微生物生長人為條件微生物計數方法與原理稀釋涂布平板法顯微鏡直接計數對照設置與重復設置實驗設計實驗操作結果與分析（四）實例探究例1對細菌群體生長規(guī)律測定的正確的表述是A在液體培養(yǎng)基上進行 B至少接種一種細菌 C接種一個細菌 D及時補充消耗的營養(yǎng)物質解析：細菌群體生長規(guī)律的測定是人們在一定條件下進行的。這些條件是：一種細菌、恒定容積的培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基、定時測定細菌總數。在這些條件下，才能測定出細菌的生長規(guī)律。測定時只能用一種細菌的子細胞群體的變化規(guī)律表達微生物的生長；恒定容積是給微生物提供一定的生存環(huán)境；液體培養(yǎng)基才能通過樣品推測細菌總數。若接種多種細菌，則會發(fā)生種間斗爭而不能測定一種微生物的生長規(guī)律。在接種時，要保證一定的接種量。答案：A例2在微生物群體生長規(guī)律的測定中，種內斗爭最顯著最激烈的時期是A調整期 B對數期 C穩(wěn)定期 D衰亡期解析：種內斗爭是一種生態(tài)因素。種內斗爭反應了種內生物對生存空間和生活資源的爭奪。在生活空間充裕，營養(yǎng)充足的時候，種內斗爭的程度是比較低的。隨著微生物個體數目的增加，每個個體的生存空間越來越少，營養(yǎng)物質也越來越少，每個個體對生存空間和資源的爭奪也越來越激烈，種內斗爭就越來越激烈。由此可知，在穩(wěn)定期的種內斗爭最激烈。在衰亡期，微生物的數目已經開始減少，pH已經極度不適于微生物的生存，次級代謝產物積累到很高的程度，這時的微生物的生存斗爭主要是與無機環(huán)境的斗爭。答案：C綜合應用例3（xx年江蘇）抗生素作為治療細菌感染的藥物，其高效性和巨大的經濟價值使抗生素工業(yè)經久不衰。其中青霉素的發(fā)現和應用具有劃時代的意義。青霉素發(fā)酵產生青霉素。青霉菌的新陳代謝類型是 ，青霉素是青霉菌的 代謝產物。在生產和科研中，常選用處于 期的青霉菌作為菌種或研究材料，因為此時的青霉菌代謝旺盛， 和 比較穩(wěn)定。對青霉菌菌體生長情況的測定：取一定體積的發(fā)酵液，經離心分離、反復洗滌后， ，再計算發(fā)酵罐中菌體的總重量。解析：青霉菌屬于真菌，其代謝類型應為異養(yǎng)需氧型，而青霉素作為它的代謝產物，并不是它生長、繁殖所必需的，所以青霉素應屬于次級代謝產物。在測定培養(yǎng)基上青霉菌菌體的生長情況時，常用的方法有兩種：一種是測量青霉菌的細胞數目，另一種是測重量，取一定體積的發(fā)酵液，經離心分離、反復洗滌后，稱菌體的濕重，或烘干后稱干重，再由此計算出其中的細胞總重量。在細菌生長的四個主要時期中，因為處于對數期的細菌代謝旺盛，個體的形態(tài)和生理特性比較穩(wěn)定，常作為生產用的菌種和科研的材料。答案：異養(yǎng)需氧型 次級 對數 個體的形態(tài)生理特性 稱菌體的濕重（稱烘干后的重量）（五）鞏固練習1在一個“淀粉瓊脂”培養(yǎng)基的5個圓點位置，分別用不同方法處理，將此實驗裝置放在37恒溫箱中，保溫處理24h后，將碘液滴在培養(yǎng)基的5個圓點上，其實驗結果記錄于下表：（C）淀粉圓點實驗處理方法碘液處理后的顏色反應新鮮唾液與鹽酸混合藍黑色經過煮沸的新鮮唾液藍黑色接種面包霉棕黃色只有新鮮的唾液？只有一定濃度的蔗糖溶液？請指出和所發(fā)生的顏色反應，以及接種的面包霉的分泌物分別是A棕黃色、棕黃色、淀粉酶B.藍黑色、棕黃色、麥芽糖酶C棕黃色、藍黑色、淀粉酶D.棕黃色、藍黑色、麥芽糖酶2實驗測定鏈霉素對3種細菌的抗生素效應，用3種細菌在事先準備好的瓊脂塊平板上畫3條等長的平行線（3條線均與下圖中的鏈霉素帶接觸），將平板置于37條件下恒溫培養(yǎng)3天，結果如圖所示。從實驗結果分析以下敘述，不正確的是 （ ）A鏈霉素能阻止結核菌的生長 B鏈霉素對結核菌比對霍亂菌更有效C鏈霉素對結核菌比對傷寒菌更有效 D鏈霉素可以用于治療傷寒病人3.利用生物工程生產啤酒、味精、胰島素、酸奶的常用菌種分別是A酵母菌、枯草桿菌、大腸桿菌、乳酸菌 B酵母菌、大腸桿菌、青霉菌、乳酸菌 C酵母菌、谷氨酸棒狀桿菌、大腸桿菌、乳酸菌 D黃色短桿菌、酵母菌、大腸桿菌、乳酸菌4下列操作不屬于微生物的分離步驟的是A稀釋 B劃線或涂布 C接斜面 D培養(yǎng)5影響微生物生長的主要環(huán)境因素是A陽光、溫度、水分 B溫度、水分、PH C水分、PH、氧 D溫度、PH、氧6.下列微生物的產物中沒有菌種特異性的一組是A氨基酸、核苷酸、多糖、色素 B. 多糖、脂類、維生素、抗生素、氨基酸C核苷酸、多糖、維生素、毒素、抗生素 D核苷酸、維生素、多糖、脂類、氨基酸7微生物代謝的人工控制是指A.改變微生物的遺傳特性 B.控制發(fā)酵時的溫度C.調節(jié)發(fā)酵過程中的pH，氧氣通入量 D.包括A、B、C三項8在微生物群體生長規(guī)律的測定中，不可能發(fā)生的是A.繁殖 B.生存斗爭 C.種間斗爭 D.種內斗爭9與調整期長短有關的因素中，可縮短調整期的一組是用與菌種相同的培養(yǎng)基 營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基 穩(wěn)定期獲得的菌種 對數期獲得的菌種 接種時間提前 接種量加大 接種量減小 接種種類加大A、 B、 C、 D、10微生物群體生長善的測定方法可以是測定樣品的細胞數目 測定次級代謝產物的總產量測定培養(yǎng)基中細菌的體積 測定樣品的細胞重量測定初級代謝產物的總產量A. B. C. D.答案：15 CDCCD 610 DDCCB課余作業(yè)某生物小組以空氣中細菌含量為指標，調查校園內不同區(qū)域（教室、草場、校長室、衛(wèi)生間）的空氣質量狀況。請你寫出完整的實驗調查方案。教學體會本節(jié)課可以從尿素在農業(yè)上的重要應用切入，介紹能分解尿素的細菌，進而說明這種細菌的作用是能夠合成分解尿素的酶。在教學過程中，可以聯系生產生活實際，使學生對尿素以及分解尿素的細菌形成一定的感性認識。同時通過課題背景的介紹，可以進行STS教育。對于實驗中的對照原則，可以指導學生分組討論，在掌握微生物分離技術的同時鞏固實驗設計的基本原則。資料袋選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基的含義是：在培養(yǎng)基中加入某種化學物質，以抑制不需要的微生物的生長，促進需要的微生物的生長。目的是從眾多微生物中分離所需要的微生物。在培養(yǎng)基中加入某種化學物質可以做到這一點，如加入青霉素可以分離出酵母菌和霉菌。加入高濃度的食鹽可得到金黃色葡萄球菌。這里的加入是在培養(yǎng)的培養(yǎng)成分的基礎上加入的。培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分的改變也可達到分離微生物的目的。如培養(yǎng)基中缺乏氮源時，可以分離固氮微生物，因為非固氮微生物不能在此培養(yǎng)基上生存。當培養(yǎng)基的某種營養(yǎng)成分為特定化學成分時，也具有分離效果。如石油是唯一碳源時，可以抑制不能利用石油的微生物的生長，使能夠利用石油的微生物生存，達到分離能消除石油污染的微生物的目的。改變微生物的培養(yǎng)條件， 也可以達到分離微生物的目的，如將培養(yǎng)基放在高溫環(huán)境中培養(yǎng)只能得到耐高溫的微生物。