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

该高中生物学课件聚焦微生物的选择培养原理、计数方法（稀释涂布平板法、显微镜直接计数法）及土壤中分解尿素细菌的分离计数实验。通过热泉耐热菌实例导入，以问题驱动引导学生分析筛选机制，结合尿素分解菌脲酶作用的资料，构建选择培养基设计思路，形成从现象到原理再到应用的知识脉络，辅以资料分析、归纳表格等学习支架。 其亮点在于以真实情境（土壤尿素分解、农业菌剂制备）为载体，体现生命观念中的适应观；通过对比表格归纳培养科学思维，明晰不同计数方法的优缺点；设计完整探究实践（从实验方案到酚红指示剂鉴定），落实科学探究与社会责任。学生能提升实验设计与操作能力，教师可获得结构化任务链与评价素材，提高教学效率。

第2节 微生物的培养技术及应用　 第1章 发酵工程 生物 二 微生物的选择培养和计数 学习目标 ①运用生物与环境相适应的观点，分析不同培养基对特定微生物的选择机制，解释培养基配方设计的科学依据（生命观念）  ②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，提升科学探究能力与创新意识。（科学思维、科学探究） ③通过实施设计的方案，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通过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） 学习重难点 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。 导入新课 问题思考 科学家在美国黄石国家公园的一个热泉中发现了耐热的水生栖热菌，并分离得到耐高温的DNA聚合酶。 美国黄石国家公园 筛选原因：水生栖热菌能在70~80℃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。 那么，如何从众多的微生物中筛选出单一菌种？ 选择培养基 新课讲授 任务一 新课讲授 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1g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。 [任务一]选择培养基 结合材料思考 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？ 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。 新课讲授 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1g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。 [任务一]选择培养基 结合材料思考 2.该培养基与普通培养基有哪些共同点和不同点？ 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。 新课讲授 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1g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。 [任务一]选择培养基 结合材料思考 3.怎么证明一个选择培养基具有选择性呢？ 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。 新课讲授 [任务一]选择培养基 【归纳总结】 1.选择培养基的概念 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。 新课讲授 [任务一]选择培养基 【归纳总结】 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 新课讲授 [任务一]选择培养基 【迁移应用】 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。 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。 微生物的选择培养与数量测定 新课讲授 任务二 梯度稀释 涂布平板 1×10 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1×102 1×103 1×104 1×105 1×106 1×107 9 mL 无菌水 90 mL无菌水 10 g 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无菌水的试管中，依次等比稀释。 稀释涂布平板法的操作过程： （1）梯度稀释 新课讲授 [任务二]微生物的选择培养与数量测定 ①铲取土样，将样品装入纸袋中。 微量 移液器 ③取0.1 mL菌液，滴加到培养基表面。 ④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。 ⑤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。 ⑥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。 待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，培养。 （2）涂布平板 梯度稀释 涂布平板 稀释涂布平板法的操作过程： 新课讲授 [任务二]微生物的选择培养与数量测定 土壤中含有能分解尿素的细菌，每克土壤样品中含有多少这样的细菌？如图A、B分别是平板划线法和稀释涂布平板法获得的平板，请结合教材P17~18相关内容，回答下列问题。 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？ 不能；平板划线法最开始的划线很可能菌类会长成一片，导致无法计数，此外灼烧接种环的时候也会杀死一部分菌类。 利用稀释涂布平板法在合适的稀释倍数下，均匀涂布得到的菌落互不接触，可以确定菌落的数目，再通过计算可以得知原液的菌落数。 新课讲授 [任务二]微生物的选择培养与数量测定 土壤中含有能分解尿素的细菌，每克土壤样品中含有多少这样的细菌？如图A、B分别是平板划线法和稀释涂布平板法获得的平板，请结合教材P17~18相关内容，回答下列问题。 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？ 不相同，统计的菌落数往往比活菌实际数目少。 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。 新课讲授 [任务二]微生物的选择培养与数量测定 土壤中含有能分解尿素的细菌，每克土壤样品中含有多少这样的细菌？如图A、B分别是平板划线法和稀释涂布平板法获得的平板，请结合教材P17~18相关内容，回答下列问题。 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？ ①一般选择菌落数为30~300的平板进行计数。 ②在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。 新课讲授 [任务二]微生物的选择培养与数量测定 【归纳总结】 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 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 接种环 涂布器 ①分离纯化菌种，获得单菌落； ②用于计数 新课讲授 [任务二]微生物的选择培养与数量测定 【归纳总结】 项目 平板划线法 稀释涂布平板法 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 常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。 利用特定的____________或 ______________在________下观察、计数，然后再计算 __________的样品中微生物的数量。 ①原理： 血细胞计数板 细菌计数板 显微镜 一定体积 ②优点： ③缺点： 快速、直观。 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。 台盼蓝染液染色，可以通过统计无色细胞的个数来对活菌进行计数。 ——直接计数法 显微镜直接计数法 对细菌等较小的细胞进行观察和计数。 [任务二]微生物的选择培养与数量测定 新课讲授 [任务二]微生物的选择培养与数量测定 【归纳总结】 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、____________________ 等 计数依据 培养基上的 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 请完善表格中稀释涂布平板法和显微镜直接计数法的比较 血细胞计数板或细菌 菌落 计数板 死菌、活菌都计数在内 【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？ 均不正确。 甲：没有进行重复实验（至少涂布3个平板）。为增加实验的说服力与准确性，应设置重复实验，在同一稀释度下至少涂布3个平板，统计结果后计算平均值。 乙：其中一个平板计数结果与其他两个相差太大，操作过程可能出现了错误。微生物计数时，如果实验中出现重复实验的结果差别很大的情况，应分析实验过程中可能的影响因素，找出差异的原因，而不能简单地将结果舍弃后进行计数。 探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 新课讲授 任务三 新课讲授 [任务三]探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 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。 【合作交流】 1.提出问题： （1）土壤中含有能分解尿素的细菌，我们如何分离它们？ （2）每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌？ 利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以分离土壤中分解尿素的细菌。 2.作出假设： 3.实验原理： 土壤 取样 制备 培养基 样品稀释 与涂布平板 微生物的 培养与观察 菌落计数 4.实验步骤： 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。 [任务三]探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 新课讲授 [任务三]探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 结合实验过程，回答下列问题。 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？ 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。 新课讲授 [任务三]探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 结合实验过程，回答下列问题。 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？ 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。 新课讲授 [任务三]探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 结合实验过程，回答下列问题。 3.本实验中培养基的制备是怎样的？ 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.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。 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。 新课讲授 [任务三]探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 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。 新课讲授 [任务三]探究实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 【拓展延伸】 资料：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。 思考：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？ 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。 【迁移应用】如何将实验室中学到的分离尿素分解菌的方法应用到农业生产中，提升化肥的利用率？ 1.筛选高效尿素分解菌 在实验室中，通过选择培养基（以尿素为唯一氮源）分离出能够分解尿素的细菌。这些菌株可以进一步筛选和鉴定，选出分解尿素能力最强的菌株用于农业生产。 2.制备微生物菌剂 将筛选出的高效尿素分解菌制成微生物菌剂。这种菌剂可以与尿素肥料混合后施用于农田。研究表明，配施微生物菌剂可以显著提高氮素利用率。 3.优化施肥方式 在农业生产中，将尿素分解菌与尿素肥料结合使用，可以优化施肥效果。例如，通过深施尿素并配合菌剂，可以减少氮素的挥发和流失，提高氮肥利用率。此外，分次施肥也可以进一步提高肥料利用效率。 到社会中去 活菌计数技术广泛应用于食品卫生、水源污染度的检验和土壤含菌量的测定等方面。如果你感兴趣，可以从下列项目中选做一个，并走访相关部门或企业，了解它们是如何进行检测的。 1.空气中微生物总数的检测； 2.水中细菌总数的检测； 3.牛奶中细菌的分离与计数； 4.土壤中真菌(或放线菌)的分离与计数。 【练习1】 当堂训练 研究人员利用无机盐、琼脂和石油配制培养基，欲培养出石油降解菌，以修复被石油污染的土壤。下列相关叙述错误的是(　　) A.这种培养基是一种选择培养基 B.这种培养基的唯一碳源是石油 C.能在该培养基上生长的微生物可能是石油降解菌 D.石油降解菌在未被石油污染的土壤中含量较高 D 【练习2】 下列关于统计菌落数目的方法的叙述，错误的是(　　) A.采用稀释涂布平板法统计的菌落数往往少于实际的活菌数目 B.当样品的稀释度足够高时，一个活菌会形成一个菌落 C.为了保证结果准确，一般选用密度较大的平板进行计数 D.显微镜直接计数法也是测定微生物数量的常用方法 C 当堂训练 【练习3】 （不定项）在做“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”的实验时，甲同学从对应稀释倍数为106的培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只筛选出大约50个菌落。下列有关叙述正确的是（ ） A.甲同学出现这种结果的原因可能是土样不同，也可能是操作过程出了问题 B.将甲同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养作为空白对照，可以证明培养基是否受到污染 C.让其他同学用与甲同学一样的土壤进行实验，如果结果与甲同学一致，则可以证明甲同学操作无误 D.B、C选项的实验思路都遵循了实验的对照原则 ABC 当堂训练 【练习4】 某种广泛被使用的除草剂(含氮有机化合物)在土壤中不易降解，长期使用可污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤，可按下面程序选育能降解该除草剂的细菌(已知该除草剂在水中溶解度一定，该除草剂的培养基不透明，培养皿中会残留少量无菌空气)。 当堂训练 (1)制备土壤浸出液时，为避免菌体浓度过高，需将浸出液进行_______处理。 稀释 【练习4】 当堂训练 (2)要从长期使用该除草剂的土壤中分离目的菌，从物理性质、营养成分的角度要求上述培养基具备的特点是____________________________________。若需要调节培养基pH，应该在各种成分都溶化且分装________(填“前”或“后”)进行。对培养基进行灭菌，常采用的方法是_________________。 以该除草剂为唯一氮源的固体培养基 前 高压蒸汽灭菌法 【练习4】 当堂训练 （3）图中形成的菌落中，无透明带菌落利用的氮源可能是__________，有透明带菌落利用的氮源主要是该除草剂，据此可筛选出目的菌。 (4)若对活菌进行计数，常用的接种方法为________________。为了计数微生物的数量，一位同学在4个平板培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1 mL，培养后菌落数分别为155、160、176、149个，则每毫升原土壤样液中上述微生物数量为____________个。 N2 稀释涂布平板法 1.6×109 课堂小结 谢谢大家 $$