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2019-2020年高中生物 2.2《土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)》教案 新人教版選修1 教學(xué)目標(biāo)： （一）知識(shí)與技能 利用選擇培養(yǎng)基分離細(xì)菌，運(yùn)用相關(guān)技術(shù)解決生產(chǎn)生活中有關(guān)微生物的計(jì)數(shù) （二）過(guò)程與方法 分析研究思路的形成過(guò)程，找出共性和差異性 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 形成無(wú)菌不在的概念，養(yǎng)成講究衛(wèi)生的習(xí)慣 教學(xué)重點(diǎn)：對(duì)土樣的選取和選擇培養(yǎng)基的配制 教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)分解尿素的細(xì)菌的計(jì)數(shù) 教學(xué)過(guò)程： （一）引入新課 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了培養(yǎng)基的配置以及接種技術(shù)。下面我們來(lái)學(xué)習(xí)如何進(jìn)行細(xì)菌的分離，獲得所需要的目的微生物。 （二）進(jìn)行新課 1．基礎(chǔ)知識(shí) 1．1 尿素是一種重要的氮肥，農(nóng)作物不能（能，不能）直接吸收利用，而是首先通過(guò)土壤中的細(xì)菌將尿素分解為 氨和CO2 ，這是因?yàn)榧?xì)菌能合成 脲酶 。 1．2 科學(xué)家能從熱泉中把耐熱細(xì)菌篩選出來(lái)是因?yàn)?熱泉的高溫條件淘汰了絕大多數(shù)微生物 ，這樣也適用于實(shí)驗(yàn)室中微生物的篩選，原理是 人為提供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件（包括營(yíng)養(yǎng)、溫度、PH等），同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng) 。 點(diǎn)評(píng)：生物適應(yīng)一定環(huán)境，環(huán)境對(duì)生物具有選擇作用。所以通過(guò)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(zhǎng)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(duì)微生物 具有 （具有，不具有）選擇作用。如果具有，其選擇機(jī)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(zhǎng) 。 1．3在統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目時(shí)，常用來(lái)統(tǒng)計(jì)樣品中活菌數(shù)目的方法是 稀釋涂布平板法 。除此之外， 顯微鏡直接計(jì)數(shù) 也是測(cè)定微生物數(shù)量的常用方法。 【補(bǔ)充】顯微鏡直接計(jì)數(shù)是測(cè)定微生物的方法。 公式：觀察到的紅細(xì)胞平均數(shù)∶觀察到的細(xì)菌平均數(shù)＝紅細(xì)胞含量∶細(xì)菌含量 1．4 采用稀釋涂布平板法統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來(lái)源于 樣品稀釋液中一個(gè)活菌 。通過(guò)統(tǒng)計(jì) 平板上的菌落數(shù) ，就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，一般選擇菌落數(shù)在 30～300 的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。 〖思考3〗從平板上的菌落數(shù)推測(cè)出每克樣品中的菌落數(shù)的計(jì)算方法是 （平均菌落數(shù)涂布的稀釋液體積）稀釋倍數(shù) 。 〖思考4〗利用稀釋涂布平板法成功統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的關(guān)鍵是 恰當(dāng)?shù)南♂尪?。 〖思考5〗第 二 位同學(xué)的結(jié)果接近真實(shí)值。你認(rèn)為這兩位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)需要改進(jìn)的操作是第一位同學(xué)需設(shè)置重復(fù)實(shí)驗(yàn)組；第二位同學(xué)統(tǒng)計(jì)的三個(gè)菌落數(shù)相差太大，說(shuō)明操作有誤，需重新實(shí)驗(yàn)。 1．5統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)比活菌的實(shí)際數(shù)目 低 。這是因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞在一起時(shí)，平板上觀察到的只是 一個(gè) 菌落。因此，統(tǒng)計(jì)結(jié)果一般用 菌落數(shù) 來(lái)表示。 1．6設(shè)置對(duì)照的主要目的是排除實(shí)驗(yàn)組中非測(cè)試因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度。 1．7對(duì)照實(shí)驗(yàn)是指除了 被測(cè)試 的條件外，其他條件都 相同 的實(shí)驗(yàn)。滿足該條件的稱為 對(duì)照組，未滿足該條件的稱為 實(shí)驗(yàn) 組。 〖思考6〗請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)組： 方案1：其他同學(xué)用A同學(xué)的土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 方案2：A同學(xué)以不接種的培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。 2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 2．1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)方案、材料用具、實(shí)施步驟和時(shí)間安排等。 2．2 根據(jù)圖示2－7填寫以下實(shí)驗(yàn)流程： 菌落計(jì)數(shù) 配制土壤溶液 系列稀釋 涂布平板與培養(yǎng) 2．3 土壤微生物主要分布在距地表3～8cm的近中性土壤中，約70％～80％為細(xì)菌。 2．4 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(shù)在30～300之間、適于計(jì)數(shù)的平板。細(xì)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。 2．5 培養(yǎng)不同微生物往往需要不同培養(yǎng)溫度。細(xì)菌一般在30～37℃培養(yǎng)1～2d，放線菌一般在25～28℃培養(yǎng)5～7d，霉菌一般在25～28℃的溫度下培養(yǎng)3～4d。 2．6 在菌落計(jì)數(shù)時(shí)，每隔24h統(tǒng)計(jì)一次菌落數(shù)目。選取菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)的記錄作為結(jié)果，以防止因培養(yǎng)時(shí)間不足而導(dǎo)致遺漏菌落的數(shù)目。 點(diǎn)評(píng)：菌種中有些菌體增殖快，有些菌體增值慢，所以培養(yǎng)時(shí)間要充足，使得每個(gè)菌體都能形成肉眼可觀察到的菌落。 2．7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(shù)量最大的原因是什么？土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量豐富，環(huán)境條件適宜等。 2．9 實(shí)驗(yàn)過(guò)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(yīng)在火焰旁稱取土壤 10 g。將稱好的土樣倒入盛有90mL無(wú)菌水的錐形瓶中，塞好棉塞。 3）在稀釋土壤溶液的過(guò)程中，每一步都要在火焰旁進(jìn)行。 4）實(shí)驗(yàn)時(shí)要對(duì)培養(yǎng)皿作好標(biāo)記。注明培養(yǎng)基類型、培養(yǎng)時(shí)間、稀釋度、培養(yǎng)物等。 5）為了提高效率，在操作時(shí)更加有條不紊，應(yīng)當(dāng)事先規(guī)劃時(shí)間。 〖思考9〗在研究未知微生物時(shí)務(wù)必規(guī)范操作，以防被致病微生物感染，實(shí)驗(yàn)后一定要洗手。 3．結(jié)果分析與評(píng)價(jià) 3．1　對(duì)分離的菌種作進(jìn)一步的鑒定，還需要借助 生物化學(xué) 的方法。 3．2　在細(xì)菌分解尿素的化學(xué)反應(yīng)中，細(xì)菌合成的 脲酶 將尿素分解成了 氨 。氨會(huì)使培養(yǎng)基的堿性 增強(qiáng) ，PH 升高 。因此，我們可以通過(guò)檢測(cè)培養(yǎng)基 pH 變化來(lái)判斷該化學(xué)反應(yīng)是否發(fā)生。 3．3　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(xì)菌后，如果PH升高，指示劑將變 紅 ，說(shuō)明該細(xì)菌能夠 分解尿素 。 〖思考10〗測(cè)定飲水中大腸桿菌數(shù)量的方法是將一定體積的水用細(xì)菌過(guò)濾器過(guò)濾后，將濾膜放到 伊紅美藍(lán) 培養(yǎng)基上培養(yǎng)，大腸桿菌菌落呈現(xiàn) 黑 色，通過(guò)記述得出水樣中大腸桿菌的數(shù)量。你認(rèn)為在該實(shí)驗(yàn)中至少應(yīng)取 三 個(gè)水樣。 （三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)方案 土壤中尿素分解菌的分離與計(jì)數(shù) 分離篩選微生物的原理 有利于目的菌株生長(zhǎng) 抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng) 人為 條件 微生物計(jì)數(shù)方法與原理 稀釋涂布平板法 顯微鏡直接計(jì)數(shù) 對(duì)照設(shè)置與重復(fù)設(shè)置 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)操作 結(jié)果與分析 （四）實(shí)例探究 例1．對(duì)細(xì)菌群體生長(zhǎng)規(guī)律測(cè)定的正確的表述是 A．在液體培養(yǎng)基上進(jìn)行 B．至少接種一種細(xì)菌 C．接種一個(gè)細(xì)菌 D．及時(shí)補(bǔ)充消耗的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 解析：細(xì)菌群體生長(zhǎng)規(guī)律的測(cè)定是人們?cè)谝欢l件下進(jìn)行的。這些條件是：一種細(xì)菌、恒定容積的培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基、定時(shí)測(cè)定細(xì)菌總數(shù)。在這些條件下，才能測(cè)定出細(xì)菌的生長(zhǎng)規(guī)律。測(cè)定時(shí)只能用一種細(xì)菌的子細(xì)胞群體的變化規(guī)律表達(dá)微生物的生長(zhǎng)；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(guò)樣品推測(cè)細(xì)菌總數(shù)。若接種多種細(xì)菌，則會(huì)發(fā)生種間斗爭(zhēng)而不能測(cè)定一種微生物的生長(zhǎng)規(guī)律。在接種時(shí)，要保證一定的接種量。 答案：A 例2．在微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律的測(cè)定中，種內(nèi)斗爭(zhēng)最顯著最激烈的時(shí)期是 A．調(diào)整期 B．對(duì)數(shù)期 C．穩(wěn)定期 D．衰亡期 解析：種內(nèi)斗爭(zhēng)是一種生態(tài)因素。種內(nèi)斗爭(zhēng)反應(yīng)了種內(nèi)生物對(duì)生存空間和生活資源的爭(zhēng)奪。在生活空間充裕，營(yíng)養(yǎng)充足的時(shí)候，種內(nèi)斗爭(zhēng)的程度是比較低的。隨著微生物個(gè)體數(shù)目的增加，每個(gè)個(gè)體的生存空間越來(lái)越少，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)也越來(lái)越少，每個(gè)個(gè)體對(duì)生存空間和資源的爭(zhēng)奪也越來(lái)越激烈，種內(nèi)斗爭(zhēng)就越來(lái)越激烈。由此可知，在穩(wěn)定期的種內(nèi)斗爭(zhēng)最激烈。在衰亡期，微生物的數(shù)目已經(jīng)開(kāi)始減少，pH已經(jīng)極度不適于微生物的生存，次級(jí)代謝產(chǎn)物積累到很高的程度，這時(shí)的微生物的生存斗爭(zhēng)主要是與無(wú)機(jī)環(huán)境的斗爭(zhēng)。 答案：C 綜合應(yīng)用 例3．（xx年江蘇）抗生素作為治療細(xì)菌感染的藥物，其高效性和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值使抗生素工業(yè)經(jīng)久不衰。其中青霉素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用具有劃時(shí)代的意義。 ⑴青霉素發(fā)酵產(chǎn)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(chǎn)物。 ⑵在生產(chǎn)和科研中，常選用處于 期的青霉菌作為菌種或研究材料，因?yàn)榇藭r(shí)的青霉菌代謝旺盛， 和 比較穩(wěn)定。 ⑶對(duì)青霉菌菌體生長(zhǎng)情況的測(cè)定：取一定體積的發(fā)酵液，經(jīng)離心分離、反復(fù)洗滌后， ，再計(jì)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(yīng)為異養(yǎng)需氧型，而青霉素作為它的代謝產(chǎn)物，并不是它生長(zhǎng)、繁殖所必需的，所以青霉素應(yīng)屬于次級(jí)代謝產(chǎn)物。在測(cè)定培養(yǎng)基上青霉菌菌體的生長(zhǎng)情況時(shí)，常用的方法有兩種：一種是測(cè)量青霉菌的細(xì)胞數(shù)目，另一種是測(cè)重量，取一定體積的發(fā)酵液，經(jīng)離心分離、反復(fù)洗滌后，稱菌體的濕重，或烘干后稱干重，再由此計(jì)算出其中的細(xì)胞總重量。在細(xì)菌生長(zhǎng)的四個(gè)主要時(shí)期中，因?yàn)樘幱趯?duì)數(shù)期的細(xì)菌代謝旺盛，個(gè)體的形態(tài)和生理特性比較穩(wěn)定，常作為生產(chǎn)用的菌種和科研的材料。 答案：⑴異養(yǎng)需氧型 次級(jí) ⑵對(duì)數(shù) 個(gè)體的形態(tài)生理特性 ⑶稱菌體的濕重（稱烘干后的重量） （五）鞏固練習(xí) 1．在一個(gè)“淀粉—瓊脂”培養(yǎng)基的5個(gè)圓點(diǎn)位置，分別用不同方法處理，將此實(shí)驗(yàn)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(gè)圓點(diǎn)上，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄于下表：（C） 淀粉圓點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)處理方法 碘液處理后的顏色反應(yīng) ① 新鮮唾液與鹽酸混合 藍(lán)黑色 ② 經(jīng)過(guò)煮沸的新鮮唾液 藍(lán)黑色 ③ 接種面包霉 棕黃色 ④ 只有新鮮的唾液 ？ ⑤ 只有一定濃度的蔗糖溶液 ？ 請(qǐng)指出④和⑤所發(fā)生的顏色反應(yīng)，以及③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(lán)黑色、棕黃色、麥芽糖酶 C．棕黃色、藍(lán)黑色、淀粉酶 D.棕黃色、藍(lán)黑色、麥芽糖酶 2．實(shí)驗(yàn)測(cè)定鏈霉素對(duì)3種細(xì)菌的抗生素效應(yīng)，用3種細(xì)菌在事先準(zhǔn)備好的瓊脂塊平板上畫3條等長(zhǎng)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(jié)果如圖所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以下敘述，不正確的是 （ ） A．鏈霉素能阻止結(jié)核菌的生長(zhǎng) B．鏈霉素對(duì)結(jié)核菌比對(duì)霍亂菌更有效 C．鏈霉素對(duì)結(jié)核菌比對(duì)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(chǎn)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(zhǎng)的主要環(huán)境因素是 A．陽(yáng)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(chǎn)物中沒(méi)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(shí)的溫度 C.調(diào)節(jié)發(fā)酵過(guò)程中的pH，氧氣通入量 D.包括A、B、C三項(xiàng) 8．在微生物群體生長(zhǎng)規(guī)律的測(cè)定中，不可能發(fā)生的是 A.繁殖 B.生存斗爭(zhēng) C.種間斗爭(zhēng) D.種內(nèi)斗爭(zhēng) 9．與調(diào)整期長(zhǎng)短有關(guān)的因素中，可縮短調(diào)整期的一組是 ①用與菌種相同的培養(yǎng)基 ②營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基 ③穩(wěn)定期獲得的菌種 ④對(duì)數(shù)期獲得的菌種 ⑤接種時(shí)間提前 ⑥接種量加大 ⑦接種量減小 ⑧接種種類加大 A、①③⑤⑦ B、②③⑤⑦ C、①④⑥ D、②④⑤⑥⑧ 10．微生物群體生長(zhǎng)善的測(cè)定方法可以是 ①測(cè)定樣品的細(xì)胞數(shù)目 ②測(cè)定次級(jí)代謝產(chǎn)物的總產(chǎn)量 ③測(cè)定培養(yǎng)基中細(xì)菌的體積 ④測(cè)定樣品的細(xì)胞重量 ⑤測(cè)定初級(jí)代謝產(chǎn)物的總產(chǎn)量 A.②④ B.①④ C.①③⑤ D.②③④ 答案：1—5 CDCCD 6—10 DDCCB ★教學(xué)體會(huì) 本節(jié)課可以從尿素在農(nóng)業(yè)上的重要應(yīng)用切入，介紹能分解尿素的細(xì)菌，進(jìn)而說(shuō)明這種細(xì)菌的作用是能夠合成分解尿素的酶。在教學(xué)過(guò)程中，可以聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，使學(xué)生對(duì)尿素以及分解尿素的細(xì)菌形成一定的感性認(rèn)識(shí)。同時(shí)通過(guò)課題背景的介紹，可以進(jìn)行STS教育。對(duì)于實(shí)驗(yàn)中的對(duì)照原則，可以指導(dǎo)學(xué)生分組討論，在掌握微生物分離技術(shù)的同時(shí)鞏固實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則。