1.2.2微生物的选择培养和计数教案-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 教学分析 · 教学目标 1.学生能够列出选择培养基的三种主要类型，分析不同培养基对特定微生物的选择机制，运用生物与环境相适应的原理解释培养基配方设计的科学依据。（生命观念）  2.学生能够通过应用稀释涂布平板法和显微镜直接计数法，设计从土壤样本中分离和计数分解尿素的细菌的实验方案，明确实验步骤、实验变量和数据收集方法。（科学思维、科学探究） 3.实施设计的方案，使学生能够运用无菌操作技术和微生物分离、培养的方法初步分离出目标菌。（科学思维、科学探究） 4.学生能够运用所学知识解决生产、生活中与微生物选择培养、计数等有关的实际问题。 （社会责任） · 教学重难点 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与计数。 难点:土壤中分解尿素的细菌的分离与计数。 · 教学方法 直观教学法、实验法、讨论法、任务驱动法。 · 课时安排 1课时 · 教学准备 多媒体，白板，学案，PPT等。 教学设计 导入新课 同学们，在美国黄石国家公园的热泉中，科学家发现了一种神奇的微生物——水生栖热菌，这种菌能在70～80℃的极端环境中生存，而其他大多数微生物都无法生长。那么，在实验室中，我们如何设计一种“选择培养基”，精准筛选出这种独特的微生物呢？今天我们就一起来揭开选择培养基的奥秘，探讨微生物的选择培养技术！ (设计意图：由具体情境导入，激发学生的学习兴趣，引发学生思考，教师通过引导学生将自然环境、实验室中对微生物的筛选进行类比，引出本节课选择培养的内容。） 新课讲授 任务一、选择培养基 呈现资料：尿素施入土壤后，会被某些细菌分解成NH3，再被转化为NO3-、NH4+等被植物吸收。这些细菌能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，再被转化为NO3-、NH4+等被植物吸收。通常1 g土壤中有几亿到几百亿个土壤微生物，其中细菌的数量最多，能分解尿素的细菌只是其中的一部分。 【师】结合材料思考回答问题。 思考：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？ 2.该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？ 3.怎么证明一个选择培养基具有选择性呢？ 【生】学生通过教材知识及思考，回答相关问题。 1.在选择培养基中以尿素作为唯一氮源，只有能合成脲酶的细菌才能生长、发育、繁殖。 2.除以尿素作为唯一氮源外，该培养基的其他营养成分与普通培养基基本相同。 3.应该设置基础培养基（如牛肉膏蛋白胨培养基）或完全培养基作为对照，若对照培养基中生长的菌落数多于该选择培养基，则该选择培养基具有选择性。 (设计意图：学生结合上节课所学内容与资料内容，分析选择培养基的组成，与普通培养基进行比较，理解选择培养基的原理，培养学生的迁移应用知识的能力。） 【师】归纳总结 1.选择培养基的概念 2.选择培养基的类型 类型 条件 分离得到的菌种 改变培养条件 70～80 ℃的高温 水生栖热菌 添加某种化学物质 加入青霉素 酵母菌、霉菌等真菌 高浓度食盐 金黄色葡萄球菌 特殊碳源、氮源 石油是唯一碳源 能消除石油污染的微生物 营养缺陷 不加碳源 自养型微生物 不加氮源 固氮菌 (设计意图：通过实例分析，由学生总结选择培养基的概念，教师对选择培养基的类型作补充分析，深化学生对选择培养的进一步理解并拓宽学生视野。) 【师】设置问题：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。请同学们设计一个实验，从瘤胃中分离出能够分解尿素的微生物。 【生】设计一种选择培养基，以尿素作为唯一氮源，可以将能分解尿素的细菌分离出来。由于瘤胃中的微生物多为厌氧细菌，接触空气后便会死亡，因此分离其中能分解尿素的微生物除了需要准备选择培养基，还应该参照厌氧细菌的培养方法进行实验设计。 (设计意图：设计评价任务，从知识理解维度和知识应用维度设置问题，对学生任务一所学知识的掌握情况进行检测。) 评价设计： 评价要素 等级A 等级B 等级C 教师评价 内容要求 准确清晰地说明设置的选择培养基的要求，并考虑到瘤胃中无氧环境的特殊性 准确清晰地说明设置的选择培养基的要求 不能准确说明设置的选择培养基的要求，考虑不到瘤胃中无氧环境的特殊性 任务二、微生物的选择培养与数量测定 【师】讲授分离土壤中分解尿素的细菌的原理及稀释涂布平板法的基本步骤。 【生】阅读教材并跟随教师的讲授学习稀释涂布平板法的基本操作流程。 【师】结合两张分离纯化细菌的图片（平板划线法和稀释涂布平板法），提出相关问题。 思考：1.平板划线法能否达到对细菌进行计数的目的？为什么？与平板划线法相比，为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数？ 2.通过稀释涂布平板法统计的菌落数目与它的实际数目相同吗？为什么？ 3.为了保证稀释涂布平板法的计数准确，一般选择怎样的计数标准？ 【生】回忆上节课所学知识，分析平板划线法的优缺点。 (设计意图：基于客观事实，分析平板划线法是不能用于计数的，使学生形成认知冲突和学习新技术的内在需求。) 【生】两种纯化方法的比较 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 主要步骤 接种环在固体培养基表面连续划线 等比稀释操作和涂布平板操作 接种工具 接种环 涂布器 单菌落的获得 从最后划线的区域挑取 稀释度合适，整个平板上都可找到单菌落 用途 分离纯化菌种，获得单菌落 ①分离纯化菌种，获得单菌落； ②用于计数 菌落分布 共同点 都能将微生物分散到固体培养基表面，以获得单细胞菌落，达到分离纯化微生物的目的，也可用于观察菌落特征 【师】讲授显微镜直接计数法的原理及优缺点。 【生】完善表格中稀释涂布平板法和显微镜直接计数法的比较。 项目 稀释涂布平板法 显微镜直接计数法 主要用具 培养基等 显微镜、血细胞计数板或细菌计数板等 计数依据 培养基上的菌落数 菌株本身 优点 计数的都是活菌 计数方便，操作简单 缺点 操作复杂，有一定误差 死菌、活菌都计数在内 (设计意图：通过列表的形式对比稀释涂布平板法在分离纯化及计数方面与平板划线法和显微镜直接计数法的区别及优缺点，进一步理解各自的原理，以便学生在实践中准确地应用技术，为任务三分解尿素的细菌的分离与计数打好理论基础。) 【迁移应用】 两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。从对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。 ①甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230。 ②乙同学在该浓度下涂布了A、B、C三个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，该同学以这三个平板上菌落数的平均值163作为统计结果。 你认为这两位同学的做法正确吗？如果有问题，错在哪？ 如何改进？ (设计意图：设计评价任务，从具体情境出发，从知识理解维度和知识应用维度设置问题，对学生任务二所学知识的掌握情况进行检测。) 评价设计： 评价要素 等级A 等级B 等级C 学生互评 内容要求 能正确分析出甲、乙两位同学在操作时存在的问题并提出改进措施 能大致说出存在的问题并能提出一个同学的解决措施 不能说出存在的问题，不能提出解决问题的措施 任务三、探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 【师】结合教材P18~19实验内容，小组合作，对预习内容中设计的“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”的探究方案进行修订与完善。 【生】小组合作，交流预习内容中的设计方案，结合教材和本节课所学，充分讨论后对方案进行修订。 (设计意图：通过交流实验方案→修订实验方案的过程，发展学生的语言表达能力和实验设计能力。) 【师】结合实验过程，提出下列问题。 思考：1.测定土壤中细菌的总量和能分解尿素的细菌的数量，选用的稀释范围相同吗？ 2.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为30～300的平板进行计数？ 3.本实验中培养基的制备是怎样的？ 4.利用尿素作为唯一氮源的培养基分离出的微生物都是能分解尿素的微生物吗？并说明理由。 【生】结合实验方案和步骤，思考回答问题。 思考：1.不同微生物在土壤中的含量不同，分离不同的微生物采用不同的稀释度，以保证获得菌落数为30～300的适于计数的平板。 2.在初次实验中，对于稀释的范围没有把握，应选择一个比较宽的范围， 1×103 ~1×107倍稀释的稀释液分别涂布到平板上培养，以保证能从中选择出菌落数为30～300的平板进行计数。 3.实验组：以尿素为唯一氮源的培养基。对照组：牛肉膏蛋白胨培养基。 4.不一定；因为有些微生物可以利用能分解尿素的细菌的代谢物进行生长繁殖。 (设计意图：通过对实验过程中具体问题的分析，让学生关注到具体操作中的重要环节，为后续实验操作打好基础。） 【师】实验操作：结合实验方案，以小组为单位，选择合适的实验材料在超净工作台上开展实验，并将平板置于恒温培养箱中培养。 实验目的及要求： ①进行规范的无菌操作； ②学会通过稀释涂布平板法完成分解尿素的细菌的分离与计数； ③注意酒精灯的安全使用。 评价设计： 评价内容 等级A 等级B 等级C 教师评价 稀释过程严谨，量取规范，时刻注重无菌操作 平板涂布操作规范，时刻注重无菌操作 注意超净工作台上的操作安全 平板倒置并作标记，与未接种的平板一同培养 实验报告撰写完整，数据结果分析准确 小组合作分工明确，积极交流展示 (设计意图：利用演示实验强调规范操作的要求和重要性，帮助学生加深对无菌操作的理解。真正动手实践可以培养学生严谨、认真的态度和规范操作水平，提升学生的科学探究能力。) 【师】拓展延伸：细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高，因此可以通过检测培养基pH的变化来判断是否发生了该化学反应，进而判断该菌是否为尿素分解菌。 提出问题：依据以上原理，如何对分离得到的微生物是不是分解尿素的细菌作进一步鉴定？ 【生】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。 【师】展示教材P20“到生活中去”内容 (设计意图:分组讨论，发散思维，将所学知识应用于社会实践，提高学生学习的积极性，激发学生学习的兴趣。） 【师】回顾、梳理和总结本节课所学知识。让学生就教材“思维训练”中提出的问题，发表自己的观点，并在课后进一步搜集支持自己观点的可靠的证据。 (设计意图：帮助学生构建本节课的知识网络。通过评估论点的可信程度，使学生能够根据所学知识给予相关论点科学的判断，训练学生的批判性思维。) 评价反馈 完成学案中的当堂训练。 课堂小结 布置作业 完成课后作业（30分钟）。 教学反思 本节内容是在第一小节微生物的基本培养技术的基础上进行的选择培养、分离和计数。通过选择培养基筛选，再通过稀释涂布平板法分离细菌并计数。在学习过程中，通过对选择培养基的比较分析，促进了学生对培养基概念的理解；通过学习稀释涂布平板法，学生掌握了微生物数量测定的常用方法。学生参与实验方案的设计与修正，动手实验操作，提升了学生的科学思维和科学探究能力。 不足之处：课程内容很丰富，但是课堂时间较为紧张。本节课稀释涂布平板法实验操作学生以前并没有接触过，该操作具有一定的技术含量，仅凭一节课部分学生不能很好地掌握，所以还需要课下增加实验室实操时间，由学生自己进行训练，熟练掌握操作技巧。可以在课堂上通过“实验操作演示视频”缩短示范时间，同时采用“小组任务卡”明确学生分工，提升课堂效率。在实验过程中引入“实验操作评价量表”，教师实时观察并给予反馈，帮助学生及时纠正操作中的问题。 板书设计 二　微生物的选择培养和计数 一、选择培养基 概念：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。 二、微生物的选择培养和数量测定 1.间接计数——稀释涂布平板法 2.直接计数——显微镜计数法 三、分解尿素的细菌的分离与计数 1.基本原理 2.过程分析 3.结果分析 4.拓展延伸 备课资源 一、配制培养基应遵循的几个原则 1.目的明确:培养不同的微生物必须采用不同的培养条件;培养目的不同，原料的选择和配比不同。 2.营养协调:微生物细胞组成元素的调查或分析是设计培养基时的重要参考依据，微生物细胞内各种成分间有一较稳定的比例。 3.理化适宜:指培养基的pH、渗透压、水活度和氧化还原电势等物理、化学条件较为适宜。 4.经济节约:配制培养基时应尽量利用廉价且易于获得的原料作为培养基的成分，以降低生产成本。 二、选择培养基和鉴别培养基的区别 1.定义不同 选择培养基是指一类根据特定微生物的特殊营养要求或其对某理化因素的抗性的原理而设计的培养基。 鉴别培养基是指一类在成分中加有能与目的菌的无色代谢物发生显色反应的指示剂，从而只需用肉眼辨别颜色就能方便地从近似菌落中找到目的菌菌落的培养基。 2.用途不同 选择培养基用于抑制大多数其他微生物的生长，或者制造有利于该菌生长的环境，培养一段时间后使得该菌成为优势菌。 鉴别培养基用于鉴定不同的微生物。 三、培养基注意事项 确认所用培养基及其添加成分(如小牛血清、NaHCO3等)是否被污染，均可用细菌、真菌及支原体无菌实验来确认并排除，同时要对无菌实验培养基的灵敏度进行验证。实际生产中，可以取少量配制好的培养液加入营养琼脂置于恒温培养箱内培养，48小时后即可观察有无污染。 另外，应将有毒区与无毒区严格分开，并有各自独立的空气净化系统及培养室，有毒区对无毒区应保持相对负压，防止病毒对培养细胞(尤其是细胞库)的污染。 四、直接计数法与间接计数法 测定样品中所含细菌或酵母菌等单细胞微生物的数量，可采用直接计数法或间接计数法。 用计数板计数是常用的直接计数法之一。测定时，取定量稀释的单细胞培养物悬液放置在血细胞计数板或细菌计数板上，然后在显微镜下计数一定体积中的平均细胞数，最后换算出样品中的细胞数。细菌计数板与血细胞计数板的计数原理相同，两者的区别是计数室的高度不同，细菌计数板计数室的高度是0.02 mm，而血细胞计数板计数室的高度是0.1 mm，前者适用于细胞形态较小的微生物的计数，后者适用于酵母菌等细胞形态较大的微生物的计数。 比浊法也是一种直接计数法，能快速地测定菌悬液中的细胞数量。由于菌悬液中的单细胞微生物的细胞浓度与光密度成正比，与透光度成反比，因此可借助分光光度计，在一定波长下，测定菌悬液的光密度，进而将未知细胞数的菌悬液的光密度与已知细胞数的菌悬液的光密度相比，就可以换算出未知菌悬液所含的细胞数。以上两种直接计数的方法都无法区分死菌与活菌。 间接计数法即活菌计数法，测得的仅是活菌数，因此这类方法所测得的数值往往比直接计数法测得的数值小。教材中介绍的稀释涂布平板法属于间接计数法的一种，这种方法可以用来测定土壤、水、食品等样品中的细菌、酵母菌、芽孢和孢子等的数量，但不适于测定样品中的放线菌、丝状真菌等丝状体微生物的数量。操作时，应注意避免污染，控制培养基的温度，以保证结果的准确性。在测定水、空气中的微生物数量时，由于微生物浓度较低，可以先将待测样品通过微孔滤膜过滤浓缩，然后将滤膜放在适当的培养基上培养，待长出菌落后再进行计数。 第1页 共1页 学科网（北京）股份有限公司 $$