1.2.2 微生物的选择培养和计数（教学设计）-【上好课】高二生物同步高效课堂（人教版2019选择性必修3）

1．2．2 微生物的选择培养和计数 一、教学目标： 1．生命观念：各类微生物都能适应其生活环境。 2．科学思维：根据微生物的代谢类型配制选择培养基。 3．科学探究：讨论土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的方法。 二、教学重点和难点： 1．教学重点： （1）微生物选择培养的原理。 （2）土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。 2．教学难点：土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。 三、教学设计思路 教师以“稀释涂布平板法呈现的杂菌群”来引起学生的兴趣→了解选择培养基及微生物的选择培养→并通“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”以学生小组为单位→培养学生的小组合作意识。 四、教学过程 【新课导入】 展示图片，引入课题。 图文情境导入：自然界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分离出需要的特定微生物并不容易，尤其当要分离的微生物在混合菌群中不是优势种群时，仅通过一般的平板划线法或稀释涂布平板法很难实现。 科学实例：寻找耐高温的DNA聚合酶。 PPT展示：1973年，科学家从美国黄石国家公园的热泉中筛选出水生栖热菌，进而从这种菌中提取出耐高温的DNA聚合酶。 聚合酶链式反应（PCR）是一种在体外扩增DNA片段的技术，此项技术要求使用耐高温的DNA聚合酶。 分析筛选原因：热泉的高温淘汰了绝大多数微生物，而水生栖热菌能生存。 【新课学习】 学习目标一、选择培养基 1．概念：在微生物学中，允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。 合作探究一：请同学们自主学习教材P16页，小组合作完成思考讨论。 尿素［CO(NH2)2］含氮量高，是一种重要的农业氮肥，而尿素在土壤中不能直接被农作物吸收；尿素会被土壤中的一些细菌分泌的脲酶分解成NH3，再经转化被植物吸收。 细菌利用尿素的原因：因为他们能合成脲酶。 1．如果让你配制一种培养基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方该如何设计？ 设计一种选择培养基,用尿素作为唯一氮源,可以将分解尿素的细菌分离出来。 2． 该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？ 这种培养基与普通培养基相比，只是用尿素作为唯一氮源，培养基的其他营养成分基本相同。 学习目标二、微生物的选择培养 1．概念：将菌液进行一系列梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到固体培养基的表面，进行培养。 2．主要过程： 合作探究二：请同学们自主学习教材P17-18页，观看稀释涂布平板法操作视频，小组合作思考讨论稀释涂布平板法的具体操作过程。 3． 操作过程 （1）梯度稀释： 将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。 （2）涂布平板 ①取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。 ②将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。 ③将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。 ④用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀。 待涂布的菌液被吸收后，将平板倒置，放入30-37℃的恒温培养箱中培养1-2d。 4．稀释涂布平板法和平板划线法的比较 【课堂练习】 1． 为培养和分离出酵母菌并淘汰杂菌，常在培养基中加入 A. 较多的氮源物质 B. 较多的碳源物质 C. 青霉素类药物 D. 高浓度食盐 2． 能合成脲酶的微生物所需要的碳源和氮源分别是（ ） A. CO2和N2 B. 葡萄糖和N2　　 C. CO2和尿素 D. 葡萄糖和尿素 3．如图为“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中样品稀释示意图。请据图分析，下列说法错误的是(　　) A.③号试管的稀释倍数为103 B.④号试管中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数可能为⑤号试管的10倍 C.⑤号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7×109 D.将涂布器在酒精灯火焰上灼烧冷却后，再进行涂布 既然稀释涂布平板法可以计算活菌数目，那么是怎么通过稀释涂布平板法统计活菌的数目呢？还有哪些统计活菌的方法呢？ 学习目标三、微生物的数量测定 思考： （1）为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数呢？ 提示：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。 （2）统计菌落数目时，要选择菌落数范围为多少的平板？ 提示：为了保证结果准确，一般选择菌落数为30-300的平板进行计数。 （3）在同一稀释度下，至少对3个平板进行重复计数求平均值的原因是什么？ 提示：重复实验。 （4）通过此方法统计的细菌的数目与它的实际数目相同吗？ 提示：往往比活菌的实际数目少，这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。 （5）甲同学做此实验在稀释倍数105获得3个平板，菌落数分别是80、90、100，涂布平板时均使用0.1ml菌液，试计算每克土壤中可以分离尿素的细菌数目？ 2． 直接计数 —计数板计数法 （1）原理：利用细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积样品中微生物的数量。 血细胞计数板：常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。 细菌计数板：对细菌等较小的细胞进行观察和计数。 血细胞计数板 （2）优缺点： 优点：快速、直观 缺点： ①不能区分死菌和活菌→偏大 ②不适于对运动细菌的计数。 ③个体小的细菌在显微镜下难以观察。 思考：为了避免上述缺点，我们该如何做？ 可以染色（如使用台盼蓝，死细胞会被染成蓝色）后再进行显微镜计数。 3．两种计数方法的比较 【课堂练习】 土壤是微生物的天然培养基，下面是有关土壤中分解尿素的细菌的分离和计数的实验过程，请根据下图回答相关问题。 （1）为分离出土壤中分解尿素的细菌，应该用 　以尿素为唯一氮源　　的选择培养基进行分离。 （2）若取土样5 g，应加入　45 mL无菌水 中配制成1×101倍稀释的土壤溶液。因土壤中细菌密度很大，需要不断加以稀释，配制成如上图所示的不同浓度的土壤溶液。取样稀释前，一定要　摇匀（振荡、混匀） 以减少误差。 （3）从1×103~107倍稀释的稀释液中分别吸取0.1mL加到固体培养基上，用 涂布器 将其分散，每个浓度稀释液至少接种 3 个平板，以减少实验误差。 （4）将接种的培养皿 倒置 在30-37℃的 恒温培养 箱中培养1-2 d，观察并统计 菌落数 ，结果如上表所示。找出合适浓度，推测出每克土样中的菌落数为 2.48×108 。 学习目标四、探究·实践：土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1．实验原理：绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。 2．提出问题：土壤中含有能分解尿素的细菌，我们如何分离它们？ 每克土壤样品究竟含有多少这样的细菌？ 3．做出假设：利用以“尿素作为唯一氮源”的选择培养基，可以分离。 4．操作步骤： （1）土壤取样 ①取样地点要求：酸碱度接近中性的潮湿土壤。细菌适宜在该环境中生长。 ②取样过程：铲去表层土（一般3cm左右）。细菌绝大部分分布在距地表3～8cm的土壤层。将样品装入事先准备好的信封中。 ③注意事项：取土样时用的铁铲和取样袋在使用前都需要灭菌。操作完成后，一定要洗手。 （2）制备培养基 ①选择培养基：以尿素为唯一氮源。 ②牛肉膏蛋白胨培养基：作为对照组，来判断选择培养基是否具有选择作用。 配方： （3）样品的稀释与涂布平板 不同微生物在土壤中含量不同，分离不同的微生物采用不同的稀释度，以保证获得菌落数在30～300之间，适于计数的平板。 测细菌数：一般用104、105、106稀释液 测放线菌：一般用103、104、105稀释液 测真菌数：一般用102、103、104稀释液 思考：在初次实验中，对于稀释的范围没有把握，怎样做才能保证从中选择出菌落数在30～300的平板进行计数？ ①每个浓度至少设置4个平板 ②如何验证培养基中是否含有杂菌？ 提示：不涂布稀释液的选择培养基和牛肉膏蛋白胨培养基，以验证培养基中是否含有杂菌。 （4）微生物的培养和观察 ①培养条件：不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。（细菌一般在30-37℃的温度下培养1-2d） ②观察：每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。 ③结果：一般来说，在相同的培养条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如形状、大小和颜色等。 (5）鉴定培养基 原理：脲酶催化尿素分解成氨→培养基碱性增强→ 酚红变红→脲酶阳性。 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂。培养某种细菌后，如果PH升高，指示剂将变红，说明该细菌能够分解尿素。 ①液体培养基可以直接看液体的变色情况； ②固体培养基上可以观察菌落周围是否出现红色环带，红色环带直径与菌落直径比值越大，说明分解能力越强。 拓展：鉴别培养基 【课堂练习】 1．金黄色葡萄球菌是一种具有高度耐盐性的微生物，可引起人类肺炎、肠炎等疾病。金黄色葡萄球菌在血平板（培养基中添加适量血液）上生长时，可破坏菌落周围的红细胞，使其褪色。下图为定性检测鲜牛奶中是否存在金黄色葡萄球菌的操作流程，请回答相关问题。 （1）7.5%NaCl肉汤培养基为微生物提供的营养成分包括      碳源、氮源、水和无机盐 ，用7.5%NaCl肉汤培养基进行选择培养的主要目的是 增加金黄色葡萄球菌的数量 。 （2）操作中在血平板上的接种方法是 平板划线法　 ，接种操作前后需要对接种工具进行灼烧灭菌。 （3）在制备血平板时，待培养基 冷却 后，再加入适量血液．按培养基功能分类，血平板属于 鉴别 培养基． （4）经多次规范操作、重复实验，血平板上均出现 周围存在透明圈 的菌落，初步证明鲜牛奶中存在金黄色葡萄球菌，但鲜牛奶供应商仍认为此菌并非鲜牛奶所携带，因此，要对本操作进行完善，完善的方案是 设置不加鲜牛奶但其他操作均相同的对照组 。 【课堂总结】 【练习与应用】 一、概念检测 1．研究人员用无机盐、琼脂和石油配制的培养基从被石油污染的土壤中筛选出了一种石油降解菌。判断下列相关表述是否正确。 （1）这种培养基是一种选择培养基。（ √ ） （2）利用这种石油降解菌可以降解石油。修复土壤。（ √ ） （3）相对于未被污染的土壤,从被石油污染的土壤中更容易分离到石油降解菌（ √ ） 2．用稀释涂布平板法来统计样品中的活菌数时，通过统计平板上的菌落数就能推测出样品中的活菌数,原因是( D ) A. 菌落中的细菌数目是固定的 B. 平板上的一个菌落就是一个细菌 C. 通过此方法统计的菌落数与活菌的实际数目相同 D. 平板上的一个菌落一般来源于样品稀释液中的一个活菌 二、拓展应用 1．反刍动物，如牛和羊，具有特殊的器官——瘤胃。在瘤胃中生活着多种微生物，其中许多微生物能分解尿素。请你设计一个实验，从瘤胃中分离出能够分解尿素的微生物。 提示：反刍动物的瘤胃中有大量的微生物，其中就有分解尿素的微生物。由于瘤胃中的微生物多为厌氧菌，接触空气后会死亡。 ①用“尿素为唯一氮源”的选择培养基进行培养； ②创造无氧环境进行培养。 2．地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%～ 60%能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。已知刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不与水解后的纤维二糖、葡萄糖等发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红与纤维素形成红色复合物；而当纤维素被纤维素分解菌分解后，复合物就无法形成，培养基中会出现以这些菌为中心的透明圈（如下图所示）。请回答下列问题。 （1）现在要从土壤中分离纤维素分解菌，请你给出详细的实验方案。 （2）你打算到什么环境中去寻找纤维素分解菌？为什么？ 纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，采集土样时，可以选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土等。 （3）有同学说，可以把滤纸埋在土壤中，经过一段时间后，再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。请你评价这一做法。 这是人工设置适合纤维素分解菌生存的环境，腐烂的滤纸上很可能有纤维素分解菌。 【板书设计】 1．选择培养基 2．微生物的选择培养 3．微生物的数量测定 4．土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 / 学科网（北京）股份有限公司 $$