1.2微生物的培养技术及应用第二课时《微生物的选择培养和计数》课件-2025-2026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和计数，涵盖选择培养基原理、设计及微生物数量测定方法。通过“如何分离特定微生物”的问题导入，结合黄石热泉筛选水生栖热菌案例，联系生物与环境适应观，以“思考·讨论”设计尿素分解菌培养基，搭建从原理到实践的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过设计选择培养基（如尿素为唯一氮源）培养逻辑推理能力，结合土壤中分解尿素细菌的分离计数实验（含操作提示、结果分析）提升探究能力。联系食品卫生检测等社会应用，体现态度责任，助力学生构建生命观念，教师可高效开展实验教学。

第二课时微生物的选择培养和计数 1.2微生物的培养技术及应用 二本节聚焦 怎样运用生物与环境相适应的观点来理解选择培养的原理 ●如何通过调整培养基的配方来有目的地培养某种微生物 ●测定微生物数量的常用方法有哪些 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的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。该怎么办呢 选择培养基 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(Thermusaquaticus),进而从这种菌中提取出耐高温的DNA聚合酶。这种酶目前已被广泛用于体外扩增DNA片段的聚合酶链式反应(PCR)。为什么水生栖热菌能从热泉中被筛选出来呢?这是因为水生栖热菌能在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。实验室中微生物的筛选，也可以应用同样的原理，即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 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(selectivemedium) 16第1章发酵工程 1.2.2微生物的选择培养和计数——选择培养基 选择培养 的意义 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的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。因此需要进行选择培养，从众多微生物中分离出需要的特定微生物。 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。 选择培养基 的定义 从美国黄石国家公园的热泉中筛选出水生栖热菌:这是因为水生栖热菌能在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。实验室中微生物的筛选，也可以应用同样的原理，即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。 选择培养基 的例子 1.2.2微生物的选择培养和计数——选择培养基 思考 ·讨论选择培养基配方的设计 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? 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。 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。 尿素[CO(NH₂)2]  含氮量高，化学性质相对稳定，是现代农业生产中一种重要 的氮肥。尿素施人土壤后，会被土壤中的某些细菌分解成NH₃,NH₃再转化为NO3、NH₄等被植物吸收。而这些细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH₃,NH₃可作为细菌生长的氮源。 1.2.2微生物的选择培养和计数——选择培养基习题演练 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。( ) P20概念检测  √  √  √ 1.2.2微生物的选择培养和计数——选择培养基习题演练 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 P20拓展应用 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，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，还应该参照厌氧菌的培养方法进行实验设计。 由于土壤中细菌的数量庞大，要想得到能分解尿素的细菌的纯培养物，必须要对土样进行充分稀释，然后再将菌液涂布到制备好的选择培养基上，也就是要采用稀释涂布平板法，其操作如图所示： 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的选择培养 ②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； ③取0.1mL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 ①铲取土样，将样品装入纸袋中； ⑦待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37℃的恒温培养箱中培养1～2d。在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的单菌落(图1-8) 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的选择培养 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 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定 稀释涂布平板法作用 除可以用于分离微生物外,也常用来统计样品中活菌的数目 原理 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。 原则 ①一般选择菌落数为30~300的平板进行计数; ②同一稀释度下,至少对3个平板进行重复计数,求出平均值。 特点 统计的菌落数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。因此,统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。 稀释涂布平板统计活菌数的原理、原则及特点 利用显微镜进行直接计数,也是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。该方法利用特定的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的样品中微生物的数量,统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。 其他测定微生物数量的方法 相关信息 细菌计数板和血细胞计数板的计数原理相同。血细胞计数板比细菌计数板厚，常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的计数。用细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行观察和计数 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的选择培养 1、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? 2、基础知识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，该选择培养基的配方见右栏。 探究·实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定 组分 含量 KH₂PO₄ 1.4g Na₂HPO₄ 2.1g MgSO₄·7H₂O 0.2g 葡萄糖 10.0g 尿素 1.0g 琼脂 15.0g H₂O 定容至1000mL 探究·实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定 3、实验设计 请你根据前面学过的微生物的选择培养、数量测定的知识以及下面的资料，思考有关问题，然后进行实验设计，并写出详细的实验方案【资料一】土壤取样细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，绝大多数分布在距地表3～8cm的土壤层。因此，取样时一般要铲去表层土。在城市，常见的是公园里、街道旁、花盆中的土壤；在农村，则容易收集到农田或菜园里的土壤。你打算选择什么样的土壤做实验呢 探究·实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定 【资料二】样品的稀释测定土壤中细菌的数量，一般选用1×10⁴、1×10⁵和1×10°倍稀释的稀释液进行平板培养。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?如果不同，你打算选用多大的稀释范围当你第一次做这个实验的时候，可以将稀释的范围放宽一点。例如，可以将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【资料三】微生物的培养与观察不同种类的微生物，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。本实验中，我们可以每隔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。请仔细观察你所分离到的菌落，最好以表格的形式将不同菌落的特征(如形状、大小和颜色等)记录下来 探究·实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定 操作提示1.将涂布器从酒精中取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧。不要将过热的涂布器放在盛有酒精的烧杯中，以免引燃酒精2.要按照前面学习过的无菌操作的方法，进行规范操作。取土样时用的铁铲和取样纸袋在使用前都需要灭菌。操作完成后，一定要洗手3.本实验使用的平板和试管较多，为了避免混淆，最好在使用前做好标记。例如，在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的稀释度等4.本实验耗时较长，需要事先规划时间以便提高实验效率，在操作时有条不紊。 探究·实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定 结果分析与评价 1.结合对照组，分析培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出一些菌落 2.你是否获得了某一稀释度下菌落数为30～300的平板?在这一稀释度下，是否至少有2个平板的菌落数接近 3.你统计的每克土样中能分解尿素的细菌的菌落数是多少?与其他同学统计的结果接近吗?如果差异很大，可能是什么原因引起的  如果没有接种的培养基上没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染。如果接种后的完全 培养基上的菌落数明显多于选择培养基上的菌落数，说明选择培养基筛选出了一些尿素分解菌。 如果得到了两个或多个菌落数为30~300的平板，说明稀释度合适，操作比较成功，能够进行菌落的计数。 如果是用同一土样进行的操作，数据应该比较接近。如果差异很大，就需要从操 作是否规范、培养基配制是否合理等方面查找原因。 探究·实践——土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定 进一步探究 本活动只是初步筛选了能分解尿素的细菌，对分离的菌种进行鉴定还需要借助生物化学的方法。你可以查阅相关资料，进一步设计实验来鉴定自己分离的菌种 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( ) 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 P20概念检测 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定习题演练 D 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定习题演练 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 P20拓展应用 几种纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明圈  可以参考本节“探究 ·实践”中的设计思路进行设计。 1.2.2微生物的选择培养和计数——微生物的数量测定习题演练 (2)你打算到什么环境中去寻找纤维素分解菌?为什么？ (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 P20拓展应用 2 几种纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明圈 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。 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。 1.2.2微生物的选择培养和计数 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 $