第1章 第2节 第2课时 培养液中酵母菌种群数量的变化-【大鹏生物】2024-2025学年高中生物同步课讲义选择性必修2 生物与环境

第2课时　培养液中酵母菌种群数量的变化 [ 学习目标 ]　 1.利用血细胞计数板进行微生物的计数。 2.探究培养液中酵母菌种群数量的变化。 3.总结影响种群数量变化的因素。 [ 教材梳理 ] 1．实验目的：探究培养液中酵母菌种群数量的变化并总结影响种群数量变化的因素。 2．实验原理：酵母菌是单细胞真核生物，生长周期短，增殖速度快，可以用液体培养基来培养。 3．提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？ 4．作出假设：培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变，酵母菌数量呈“S”形增长。 5．实验设计 (1)变量分析：自变量为时间；因变量为酵母菌数量； 无关变量为培养液的体积等。 (2)怎样对酵母菌进行计数？ ①方法：抽样检测法。 ②用具：试管、滴管、血细胞计数板、显微镜等。 ③步骤：先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上→用吸管吸取培养液→滴于盖玻片边缘→让培养液自行渗入→用滤纸吸去多余的培养液→酵母菌全部沉降到计数室底部→显微计数一个小方格内的酵母菌数量→估算试管中酵母菌的总数。 6．实施计划：首先通过显微镜观察，估算出10 mL培养液中酵母菌的初始数量(N0)，在此之后连续观察7天，分别记录下这7天的数值。 7．实验结果：酵母菌增长曲线图(如图1)及酵母菌增长速率曲线图(如图2)如下： 增长曲线的总趋势是先增加再降低，原因是在开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗、pH变化、有害产物积累等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。 [ 核心探讨 ] 酵母菌的计数 1．从试管中吸出培养液进行计数之前，需将试管轻轻振荡几次，试分析其原因。 提示　使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。 2．若一个小方格内酵母菌过多，难以数清，采取的措施是什么？ 提示　当小方格中的酵母菌过多时，可以增大稀释倍数然后再计数，即计数前应摇匀→取样→稀释→计数。 3．对于压在小方格界线上的酵母菌，怎样计数？ 提示　对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其夹角(一般是左上边界及其夹角)的酵母菌。 4．探究本实验需要设置对照实验吗？需要做重复实验吗？ 提示　酵母菌在不同时间内的数量可以相互对照，不需另设对照实验，但需要做分组重复实验获取平均值，以保证计数的准确性。 5．怎么分辨死亡细胞和有活性的细胞？ 提示　可以借助台盼蓝染液进行染色(死亡细胞呈蓝色)。 6．设计记录表记录结果。 提示　如表所示 时间/天 次数 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 平均 7.若使用的血细胞计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发现计数室四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为20×(25÷5)×100×10 000＝1×108个/mL。 [ 核心归纳 ] 1．实验注意事项及误差分析 (1)先将盖玻片放在计数室上，再用移液器或吸管将培养液滴在盖玻片边缘，让培养液自行渗入，用镊子轻压盖玻片，避免因菌液过多顶起盖玻片而改变计数室的容积。稍等片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数。 ①如果先加培养液再盖盖玻片，那么盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密地盖到计数板表面，使计数室内部液体增多，导致计数结果偏高。此外，先盖盖玻片再滴加培养液，还能避免因直接滴加培养液时，在计数室内产生气泡，导致计数室相对体积减小而造成误差。 ②如果酵母菌未能全部沉降到计数室底部，通过显微镜观察时，就可能出现以下现象：要么能看清酵母菌但看不清格线，要么能看清格线但看不清酵母菌。 (2)从试管中吸出培养液进行计数前要振荡试管。如果未振荡试管就吸取培养液，可能出现两种情况： 一是从试管下部吸取的培养液浓度偏大； 二是从试管上部吸出的培养液浓度偏小。 另外，酵母菌常出现“抱团”现象，因此，取样前需要将培养液充分振荡、摇匀，最好用移液器来回吹吸若干次，以确保样品被混匀。 (3)本实验的目的是研究一定时间内酵母菌活细胞数量的动态变化，但实际上显微镜直接计数的是总的菌体(包括死菌和活菌)，可以通过台盼蓝染色法区别活细胞与死细胞。活的酵母菌将呈无色，死的酵母菌将呈蓝色，然后分别计数，算出两者比例，从而进一步换算出总菌体数中的活菌数。需要注意的是，加入的台盼蓝的体积应折算在稀释倍数中。 第一次 第二次 第三次 未染色酵母菌 20 17 23 蓝色酵母菌 4 3 5 2．单细胞的计数方法——血细胞计数板计数法 (1)血细胞计数板 血细胞计数板是一块比普通载玻片厚的特制玻片。它由四条下凹的槽构成三个平台。中间的平台较宽，它的中间被一个短横槽隔为两半，每个半边上刻有一个方格网(如图A)。每个方格网上有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供计数用。这个大方格长和宽各为1 mm，深度为0.1 mm，容积为0.1 mm3。 计数室通常有两种规格，一种是大方格分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格；另一种是大方格分为16个中方格，每个中方格又分为25个小方格。这两种规格的计数室，每个大方格都由400个小方格组成。 (2)计数规则(以计数酵母菌为例) ①如图B所示，25中格×16小格的计数板，需要对四个顶角及中央5个中格中的酵母菌进行计数；如图C所示，16中格×25小格的计数板，则只需对四个顶角中格中的酵母菌进行计数。随后估算出每个小方格中的酵母菌数。 ②对于压在中方格边线上的酵母菌，只计数相邻两边(记上不记下、记左不记右)及其夹角上的个体。 ③若一个小方格中酵母菌数量过多，可先对样品进行适当稀释后，再重新制片，观察计数。 ④每个样品应计数三次，取平均值。 (3)计算公式(以计数酵母菌为例) 题组一　实验原理及实验设计 1．下列关于酵母菌的叙述，错误的是(　　) A．酵母菌既含有核基因，又含有线粒体基因 B．葡萄糖充足和不充足的培养液中酵母菌种群的K值是相同的 C．酵母菌无氧呼吸的终产物经自由扩散运到细胞外 D．培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”形增长 2．有关“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”的表述，不正确的是(　　) A．如果一个方格内的酵母菌过多，可以采用稀释后再计数的办法 B．实验过程中，时间是自变量，酵母菌数量是因变量 C．制片时，让培养液自行渗入计数室后，盖上盖玻片 D．计数时，应将试管轻轻振荡使酵母菌分布均匀 3．酵母菌是探究种群数量变化的理想材料，血细胞计数板是酵母菌计数的常用工具。如图表示一个计数室(1 mm×1 mm×0.1 mm)及显微镜下一个中方格菌体分布情况(培养液未稀释)。下列有关叙述错误的是(　　) A．培养液中酵母菌主要进行有氧呼吸和出芽生殖 B．每天定时取样前要摇匀培养液 C．每次选取计数室四个角和中央的五个中方格计数，目的是重复实验以减小误差 D．若五个中方格酵母菌平均数如图乙所示，则估算1 mL培养液中酵母菌数共有6×106个 题组二　实验结果分析 1.在放有5 mL培养液的培养瓶中放入少量酵母菌菌种，然后每隔一天统计一次酵母菌的数量。经过反复实验，得出如图所示的结果。对这一结果的分析，不正确的是(　　) A．酵母菌增长呈现出“S”形的原因可能与营养液浓度有关 B．酵母菌种群数量达到200时，种内竞争达到最大 C．在第4天至第6天中，种群的出生率与死亡率相当 D．该培养瓶内酵母菌种群的环境容纳量约为400 2.某同学对培养液中酵母菌种群数量的变化实验进行了相关的操作，得到了如图所示的结果。在该实验中下列操作或结果分析不科学的是(　　) A．培养酵母菌前，不应加热去除培养液中的溶解氧 B．用吸管从振荡后的试管中吸取一定量的培养液进行计数 C．图中C点和D点相比，D点的生存环境更恶劣 D．E点和F点种群数量相同，两点对应的出生率和死亡率均相同 [ 综合强化 ] 1．为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某研究性学习小组完成了有关实验：若吸取酵母菌培养液1 mL并稀释100倍，采用血细胞计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm，由400个小格组成)计数，下图表示一个中方格中酵母菌的分布情况，以该中方格为一个样方，计数结果是酵母菌有多少个？如果计数的中方格中酵母菌平均数为18个，则1 mL培养液中酵母菌的总数为多少个(　　) A．18　2.88×108 B．15　4.5×108 C．16　2.8×108 D．15　2.88×108 2．某小组开展酵母菌培养实验，下图是摇瓶培养中酵母菌种群变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　) A．培养初期，酵母菌因种内斗争强而增殖缓慢 B．不同转速进行振荡培养影响的主要是营养物质的浓度 C．培养后期，被台盼蓝染液染成蓝色的细胞数目将会增多 D．对酵母菌进行计数时应先滴加酵母菌培养液，再盖上盖玻片 3．某小组在探究培养液中酵母菌种群数量的变化时，同样实验条件下分别在4个锥形瓶中进行如图所示的培养，均获得了“S”形增长曲线。下列叙述错误的是(　　) A．4个锥形瓶中酵母菌种群数量达到K值的时间一般不同 B．可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数 C．Ⅳ内的种群数量先于Ⅱ内的达到最大值 D．4个锥形瓶中酵母菌种群的K值均相同 4．在培养后期对培养液稀释100倍后，用血细胞计数板（规格为1 mm×1 mm×0.1 mm，25×16）计数，显微观察时，甲同学在调焦至清楚后，统计其中的5个中方格中共有120个酵母菌。同时兴趣小组的同学另取定量培养液用台盼蓝（正常的活细胞，细胞膜结构完整，能够排斥台盼蓝使之不能够进人细胞内；而丧失活性或细胞膜不完整的细胞，细胞膜的通透性增大，可被台盼蓝染成蓝色）对酵母菌进行染色，多次镜检获得结果如下： 第一次 第二次 第三次 未染色酵母菌 20 17 23 蓝色酵母菌 4 3 5 则培养液中活酵母菌的密度为_________个/mL。 5．用4种不同方式培养酵母菌，其他培养条件相同，酵母菌种群数量增长曲线分别为a、b、c、d，如图所示。 请回答下列问题： (1)对酵母菌进行计数时，下列哪些操作会使计数结果偏小？               (填编号)。 ①从静置的培养液上部取样 ②使用未干燥的血细胞计数板 ③计数前未对酵母菌进行台盼蓝染色 ④仅对计数室内的酵母菌进行计数 (2)曲线a的增长呈“        ”形，其种群数量增长最快的主要原因是                        。曲线d为对照组，对照组的培养方式是                      。 (3)酵母菌种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，此时的种群数量称为                          。限制种群数量不再增长的环境因素有                                                                         (答出2点)。 (4)某小区蟑螂肆虐，居民深受其害。结合种群数量变化规律，请你为小区居民提出一条具体的防治建议并阐述原理： [ 本讲小结 ] 学科网（北京）股份有限公司 $$