1.2.2微生物的选择培养和计数导学案-2024-2025学年高二下学期生物人教版选择性必修3

第1章 发酵工程 第2节 微生物的培养技术及应用 二 微生物的选择培养和计数 学习目标 1.通过分析生物与环境相适应的实例，理解选择培养基在特定微生物筛选中的应用及原理，归纳选择培养基的概念。（生命观念、科学思维） 2.通过进行筛选土壤中分离分解尿素的细菌实验操作，掌握稀释涂布平板法的原理、操作步骤及计数方法，提升动手能力和科学探究精神。（科学思维、科学探究） 3.通过尝试解决生产中与微生物选择培养、计数等有关的实际问题，培养科学严谨的态度。（社会责任） 自主预习 一、选择培养基 1.实验室中微生物的筛选 人为提供　　　　　　目的菌生长的条件(包括营养、温度和pH等),同时抑制或阻止其他微生物的生长。  在微生物学中,将允许　　　　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,称为　　　　　　　　　　。  2.拓展延伸 （1）加入青霉素的培养基→分离酵母菌、霉菌等真菌。 （2）不加氮源的无氮培养基→分离固氮菌。 （3）不加含碳有机物的无碳培养基→分离自养型微生物。 （4）加高浓度食盐→分离金黄色葡萄球菌。 （5）石油作为唯一碳源→分离能消除石油污染的微生物。 二、微生物的选择培养 分离土壤中分解尿素的细菌的原理：绝大多数微生物都能利用葡萄糖,但是只有能合成 　　　　的微生物才能分解尿素。利用以　　　　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。通过对土样进行充分　　　　,再将　　　　涂布到制备好的选择培养基上,即可得到能分解尿素的细菌的　　　　。  稀释涂布平板法：将菌液进行一系列　　　　稀释,然后将不同稀释度的菌液分别涂布到　　　　　　　　的　　　　,进行培养。  1.稀释涂布平板法的操作过程 ①铲取土样,将样品装入纸袋中(取土样用的小铁铲和盛土样的纸袋在使用前都要　　　　)。②将10 g土样加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中,充分摇匀。取1 mL上清液加入盛有9 mL　　　　的试管中,依次　　　　稀释。③取0.1 mL菌液,滴加到　　　　　　。④将　　　　浸在盛有酒精的烧杯中。⑤将涂布器放在火焰上　　　　,待酒精燃尽、涂布器冷却后,再进行涂布。⑥用涂布器将　　　　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。  2.菌种培养 待涂布的菌液被培养基吸收后,将平板　 ，放入30~37 ℃的恒温培养箱中培养1~2 d。  3.菌种观察 在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的　　　　。  三、微生物的数量测定 1.计数方法 稀释涂布平板法：统计结果一般用　　　　　而不是用　　　　　来表示。  一般统计的菌落数比活菌的实际数目　　　,因为当两个或多个细胞连在一起时,平板上观察到的只是　　　　　。  计算公式：每毫升样品中的菌落数=(C÷V)×M,其中C代表某一稀释度下平板上生长的　　　　　　,V代表涂布平板时所用　　　　　　　　　(mL),M代表　　　　　　　　。  2.探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 (1)土壤取样 细菌适宜在　　　　　　接近中性的潮湿土壤中生长,绝大多数分布在距地表3~8 cm的土壤层。因此,取样时一般要铲去　　　　　　。  (2)制备培养基 用　　　　培养基作为　　　　　,用以　　　　为　　　　氮源的培养基作为实验组,用来判断　　　　　　是否具有选择作用。  (3)样品的稀释 在酒精灯火焰旁称取10 g土壤,放入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中,振荡使土壤与水充分混合,将细菌分散,制成10倍土壤稀释液。用无菌吸管从中吸取1 mL土壤悬液注入盛有9 mL无菌水的试管中,吹吸三次,充分混匀,制成102倍的土壤稀释液。依次类推,制成103、104、　　　　、　　　　、107倍的土壤稀释液。  (4)培养与观察 将平板倒置于　　　　　　的温度下培养1~2 d,每隔24 h统计一次菌落数目。  (5)菌落计数 当菌落数目稳定时,选取菌落数为　　　　　　　的平板进行计数,同一稀释度下至少计数3个平板,求出　　　　　　,并根据所对应的稀释度计算出样品中　　　　　　。 【预习自测】 1.在使用显微镜直接计数法时，由于微生物细胞可能重叠或聚集，计数结果往往比实际值偏小。（ ） 2.在微生物的选择培养过程中，培养基的成分和条件都是为了促进目标微生物的生长，同时抑制或阻止其他非目标微生物的生长。（ ） 【我的疑问】 课堂探究 情境：你开设的“家庭发酵小作坊”进行泡菜发酵时所用的原料常来自农田，而近期发现发酵产品质量不稳定。经研究，怀疑是土壤中微生物的变化影响了原料品质，尤其是土壤中分解尿素的细菌数量的波动，可能导致土壤肥力及原料成分改变，进而影响发酵效果。作为作坊厂的厂长，你需要从土壤中分离出分解尿素的细菌并计数，以分析其对发酵的影响。今天这节课让我们一起来解决这个问题吧！ 任务一、分离特定种类的微生物 资料1.随着微生物学研究的深入，科学家尝试以尿素为唯一氮源的培养基来筛选尿素分解菌。这种培养基的设计原理是只有能够分解尿素的微生物才能利用尿素作为氮源进行生长繁殖。通过这种方法，科学家成功地分离出了多种具有尿素分解能力的微生物。 资料2.1973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，这种菌能够在70~75℃的高温下生长。从这种嗜热菌中，科学家成功分离并纯化出了一种耐热的DNA聚合酶，即Taq DNA聚合酶。 根据以上资料和教材P16相关内容，回答下列问题： 1.为什么水生栖热菌能从热泉中被筛选出来？ 2.资料1和资料2中分别是什么条件影响了微生物的生存？你还知道哪些条件可以影响微生物的生存？  3.这对在实验室中选择培养特定的微生物有什么启示？ 归纳总结：选择培养基的概念 实验活动：配制筛选土壤中分解尿素的细菌的培养基 小组成员分工合作，小组长完成实验操作评价量表。 （小组长填写：合格打√，不合格打×） 步骤 正确操作 完成情况 1 根据教材P18培养基配方，使用电子天平称量各种成分 2 将称量好的成分加入蒸馏水定容至1 000 mL，加入少量酚酞 3 将上述培养基分装至多个锥形瓶中，用牛皮纸包裹。另配制500 mL完全培养基、1000 mL无菌水，同时放入高压蒸汽灭菌锅中，接通电源，设置121℃，30 min，进行灭菌 任务二、对细菌进行计数 资料3.通常1 g土壤中有几亿至几百亿的微生物，能分解尿素的细菌仅是其中的一部分。 资料4.当菌液稀释倍数足够高时，培养基表面生长的一个单菌落来源于菌液中的一个活菌。 资料5.微生物的数量测定方法主要包括直接计数法和间接计数法两种。直接计数法中显微镜直接计数法最常用，即利用血细胞计数板或细菌计数板在显微镜下直接计数微生物细胞。间接计数法中稀释涂布平板法最常用，即将微生物样品稀释一定倍数后涂布在固体培养基上，培养一段时间后，计数培养基上形成的菌落数。 资料6.稀释涂布平板法操作视频。 结合提供的资料和教材P19资料卡的内容，回答下列问题： 1.可否直接将制备的土壤溶液接种至选择培养基上进行尿素分解菌的筛选？ 2.补充稀释涂布平板法操作过程。适宜条件培养后计数 等梯度系列_____ _____平板 3.比较显微镜直接计数法和稀释涂布平板法。 方法 显微镜直接计数法 稀释涂布平板法 主要用具 显微镜、细菌计数板或血细胞计数板 　　　  计数依据 　　　  培养基上　　　　数  优点 计数方便、操作简单 计数的是　　　  缺点 不能区分　　　  操作较复杂且有一定误差 计算公式 每毫升原液含菌落数=400×104×每小格平均菌落数×稀释倍数 实验活动：体验稀释涂布平板法操作过程 小组成员分工合作，小组长完成实验操作评价量表。 （小组长填写：合格打√，不合格打×） 步骤 正确操作 完成情况 1 从高压蒸汽灭菌锅中取出选择培养基和完全培养基进行倒平板操作。选择培养基倒16个平板，完全培养基倒6个平板 2 用电子天平称取10 g土壤加入90 mL无菌水中。利用微量移液器对土壤上清液进行等梯度稀释，获得102~107土壤稀释液 3 利用微量移液器取103~107倍稀释的稀释液0.1 mL分别涂布到平板上，每个稀释浓度下涂3个选择培养基平板，1个完全培养基平板 4 将完成涂布的平板和1个空白选择培养基一起放入35℃恒温培养箱中 实验结果分析与讨论： 1.在每个稀释倍数下，为什么要涂布3个平板？ 2.每个稀释倍数下为什么要涂布1个完全培养基？ 3.设置空白培养基的目的是什么？ 4.进行稀释涂布操作时应注意什么？ 1.若要通过稀释涂布平板法分离纯化土壤中的微生物,正确的操作顺序是(　　) ①土壤取样　②称取10 g土壤加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中,制备10倍稀释的土壤稀释液　③吸取0.1 mL土壤稀释液进行平板涂布　④依次将土壤稀释液稀释为1×102、1×103、1×104、1×105、1×106、1×107倍稀释的溶液 A.①②③④ B.①③②④ C.①②④③ D.①④②③ 2.下列关于分离培养某种微生物的实验的叙述,正确的是(　　) A.倒平板时为防止培养基溅到皿盖上,应打开培养皿将皿盖放到一边 B.接种时为防止杂菌污染,接种前将涂布器在酒精中浸泡灭菌 C.若菌液浓度过高无法得到单菌落,则需要稀释后再进行涂布 D.接种后,将涂布器灼烧灭菌后,立即放入盛有酒精的烧杯中 3.(不定项)为了降解废水中的苯酚,研究人员从土壤中筛选获得了只能降解、利用苯酚的细菌菌株,筛选的主要步骤如下图所示,其中①为土壤样品。下列相关叙述错误的是(　　) A.使用平板划线法可以在⑥上获得单个菌落 B.如果要测定②中的活菌数量,常采用稀释涂布平板法 C.图中②培养目的菌株的选择培养基中应加入葡萄糖作为碳源 D.微生物培养前,需对培养基和培养皿进行消毒处理 4.聚乙烯醇(PVA)是一种人工合成的水溶性的高分子聚合物,广泛用于纺织、印染、化纤等领域。PVA的降解周期长,会给环境造成严重的污染。筛选出PVA降解菌,对于含PVA废水土壤的处理具有十分重要的意义。请回答下列问题。 (1)实验室分离PVA降解菌时应当以　　　　　　　作为唯一碳源,除此之外还需要加入的营养成分包括　　　　　　　　　　　。PVA降解菌主要是一些细菌类生物,因此制备培养基时应将培养基的pH调节至　　　　　　　　　　。   (2)从含有PVA废水的土壤取样后,一般要先进行选择培养,其目的是　 。  (3)采用显微镜直接计数法对微生物进行计数时需要用到的工具是　　　　　　 　　　 　　　　,利用稀释涂布平板法计数测得的微生物的数量往往比实际值　　　　　　(填“偏大”或“偏小”),这两种微生物计数方法的区别是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 [课堂小结]请根据本节课学到的内容形成思维导图。 参考答案 · 自主预习 一、1.有利于　特定　选择培养基　 二、脲酶　尿素　稀释　菌液　纯培养物　梯度　琼脂固体培养基　表面 1.①灭菌　②无菌水　等比　③培养基表面　④涂布器　⑤灼烧　⑥菌液 2.倒置 3.单菌落 三、1.菌落数　活菌数　少　一个菌落　平均菌落数　稀释液的体积　稀释倍数 2.(1)酸碱度　表层土　(2)普通　对照组　尿素　唯一　选择培养基　(3)105　106　(4)30~37 ℃　(5)30~300　平均值　菌落数 【预习自测】1.对 2.对 · 课堂探究 任务一 1.水生栖热菌能在70~75 ℃的高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。 2.营养物质、温度；pH等。 3.人为提供有利于目的菌生长的条件（包括营养、温度和pH等），同时抑制或阻止其他微生物的生长。 归纳总结：在微生物学中，将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，称为选择培养基。 任务二 1.否。 2.稀释 涂布 3. 方法 显微镜直接计数法 稀释涂布平板法 主要用具 显微镜、细菌计数板或血细胞计数板 涂布器 计数依据 细菌个数 培养基上菌落数 优点 计数方便、操作简单 计数的是活菌 缺点 不能区分死菌与活菌 操作较复杂且有一定误差 计算公式 每毫升原液含菌落数=400×104×每小格平均菌落数×稀释倍数 每毫升原液含菌落数=(平均菌落数÷所用涂布液体积)×稀释倍数 实验结果分析与讨论： 1.对多个平板进行重复计数，取平均值，使计数更加准确。 2.作为对照，验证选择培养基的选择作用。 3.作为对照，验证培养基及操作过程无杂菌污染。 4.无菌操作：整个过程需要保证在无菌条件下进行，以防止杂菌污染。操作时应避免手或其他物品接触培养基或菌液。 防止污染：设置对照实验以排除操作过程中可能的污染。对照实验可以使用未接种的空白培养基进行培养，以观察是否有微生物生长。 安全措施：使用酒精灯等加热设备时，要注意防火安全。操作过程中要佩戴适当的防护用品，如手套、口罩等。 准确记录：准确记录实验过程中的各项数据，包括稀释倍数、涂布量、培养条件等，以便后续分析和复现实验。 · 当堂训练 1.C 2.C 3.CD 4.(1)PVA　氮源、水和无机盐　中性或弱碱性　(2)获得数量较多的PVA降解菌　(3)血细胞计数板或细菌计数板　偏小　显微镜直接计数法统计的是全部微生物的数量,而稀释涂布平板法只统计活菌的数量 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$