21　微生物的利用　教学组织

1、2.1微生物的利用教学组织人民教育出版社课程教材研究所吴成军“微生物的利用”包括“进行微生物的分离和培养”、“测定某种微生物的数量”、“研究培养基对微生物的选择作用”和“尝试利用微生物进行发酵来生产特定的产物”四项具体内容标准，按照相关内容标准的要求，结合人教版教材所对应的实验课题，本文将谈谈对本专题的教学组织。1 习得微生物培养的基础知识和基本技能本专题涉及三个实验课题，它们的关系及学习要求如下图所示。在下图中，课题1涉及微生物培养的基础知识和基本的操作技能，是其他两个课题的基础，课题2和课题3涉及特定的微生物的分离、计数和鉴定，难度较大，课题2强调选择性培养基的配制和作用，课题3是在选择性

2、培养基的基础上，又相应地增加了鉴别性培养基的知识及其应用。1.1 配制微生物培养基 配制培养基的基础知识是培养、观察和研究微生物的基础。教学时，可以先展示有菌落生长的培养基平板，给学生以视觉刺激，让他们体会到要观察和研究微生物，必须创设一定的条件让微生物大量快速地繁殖起来，只有形成具有一定特征的菌落，才能更好地研究微生物。进而向学生提供几种微生物培养基的配方，让学生通过比较分析各种配养基配方，明确微生物培养基的基本成分包括：碳源、氮源、无机盐和水，有些微生物还需要某些特殊的生长因子。然后，依次阐明固体、半固体和液体培养基的用途和配制方法，并结合下面的流程图概述培养基配制的操作步骤：组织学生配制

3、微生物培养基时，要向他们讲清下列注意事项：（1）溶化琼脂时要控制火力的大小并不断搅拌，以免培养基溢出或烧焦；（2）加热过程中部分水分蒸发，待琼脂完全溶化后应补加蒸馏水，以保持溶液的浓度；（3）分装至试管时培养基的高度不要超过试管高度的1/5；（4）一般是培养基先灭菌再倒平板，也可先倒平板,课间再灭菌；（5）冷却后的平板要倒置，以确保拿放方便，同时避免水分蒸发，以利微生物生长。1.2 无菌技术操作无菌技术是培养、分离和纯化微生物的重要技术手段，也是植物组织培养的关键性操作。教学时，要先让学生正确区分消毒和灭菌这两个概念，并充分认识无菌操作的重要性；然后，在教师的组织和指导下进行规范、熟练地操作，

4、以便顺利完成微生物的培养、分离和纯化等实验。下表是消毒和灭菌的一些常用方法及使用范围。定义常用方法微生物培养和组培的应用消毒使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分菌体,但不伤及活组织煮沸玻璃仪器紫外线实验室、操作台、衣物等酒精溶液手、外植体等次氯酸钠溶液等外植体灭菌使用强烈的理化因素杀死物体内外所有菌体、芽孢和孢子高压蒸汽培养基、玻璃仪器、棉塞、牛皮纸等灼烧接种环、涂布器等干热玻璃仪器 1.2.1接种的方法及作用 微生物接种方法有两种，一是划线接种，即用接种环划线将菌体沾在斜面培养基或平板培养基上。微生物的生长和繁殖迅速，一段时间后，就会在培养基表面形成长满菌落的细线。划线法的作

5、用是纯化微生物，通过划线将微生物单个地分离，并最终形成标准的菌落；二是涂布接种，即用涂布器将稀释菌液均匀地涂布在平板上。一个菌体在培养基平板上形成一个菌落，通过统计菌落数可以计算样品中的菌体数目。1.2.2规范实验操作接种过程的无菌操作是微生物实验的关键环节，右图为划线接种的操作示意图，下表列出划线接种的基本步骤和说明。教学中，要求学生认真领会无菌接种的技术原理，反复练习操步骤作。通过练习达到熟练程度，并培养严谨认真的科学精神和一丝不苟的实验态度。序列 操作步骤分析说明1将接种环放在火焰上灼烧，直到接种环烧红将接种环灭菌，避免污染菌种2在火焰旁冷却接种环，拔除盛有菌液的试管棉塞避免杂菌污染菌种

6、3将试管口通过火焰灼烧灭菌，防止试管口菌体污染培养基4将已冷却的接种环伸入菌液中，沾取菌液冷却接种环可避免杀死菌种5将试管口通过火焰，并塞上棉塞避免试管口杂菌污染菌种6左手将皿盖打开一条缝隙，右手将沾有菌种的接种环迅速伸入平板内，划三至五条平行线，盖上皿盖。注意不要划破培养基初步接种。划破培养基不利于后续的继续划线，长出的菌落不标准7灼烧接种环，冷却后从第一区划线的末端向第二区划线。重复以上操作，在第三、四、五区划线。注意不要将最后一区的划线与第一区相连从上个区域的末端向下个区域划线,可逐步分离出单个菌体，从而实现微生物的纯化8将平板倒置，放入培养箱中培养倒置平板防止水分蒸发，也方便拿放1.3

7、 稀释菌液的意义和操作方法 在单位体积的菌体培养液内，含有的微生物个体数目很多。要对微生物进行分离和计数必须将菌液稀释，只有在稀释度足够高的菌液里，聚集的微生物才能分散成单个细胞。一般将菌液稀释到10-310-7时，接种后可能在培养基平板上形成30300个左右的菌落，统计的菌落数也比较准确可信。用移液管和无菌水稀释微生物菌液是一件要求较高的操作技术，学生需要经过多次练习才能做到尽量地减少误差。 以土壤为样品进行稀释操作的注意事项是：（1）初次称量的土壤样品，稀释后的菌液浓度较大，移液时极容易堵塞移液管或吸入较多的土壤颗粒，应静置一段时间后再移液，或者用低速离心机离心1分钟后进行移液；（2）当稀

8、释倍数大时，在稀释前一定要震荡试管，充分混合菌液，保证移液操作的准确性；（3）每次移液前一定要注意用无菌水（或蒸馏水）清洗移液管并用气球吹干，以保证移走菌液的浓度与试管中的一致。2.实验设计能力的训练2.1选择性培养基的实验设计根据功能的不同，培养基分为选择性 培养基和鉴别性培养基，在“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”的实验中，先让学生通过分析和判断下面的三个培养基配方，真正理解选择性培养基的含义。然后，启发学生设计一组用于分离尿素细菌的探究实验，帮助学生理解选择性培养基的特性及作用。组别培养基类型是否涂布接种目的实验组以尿素为唯一氮源的培养基是分离尿素细菌对照组牛肉膏、蛋白胨培养基是判断该

9、培养基有无选择性2.2 鉴别性培养基的实验设计 在“分解纤维素的微生物的分离”实验中，要鉴别筛选出来的微生物是不是分解纤维素的微生物，就必须用鉴别性培养基。刚果红与纤维素等多糖类物质反应形成红色复合物，添加刚果红的培养基呈红色，接种的微生物若能够分解纤维素，就会在其菌落的周围形成透明圈。值得注意的，培养基的琼脂中含有淀粉类物质，产生淀粉酶的微生物在培养基上也会形成透明圈；也有些微生物具有降解刚果红的能力，培养时间过长，也会在菌落周围出现透明圈。与分解纤维素形成的透明圈相比，这两种透明圈小而模糊，因此，本实验最好先用选择性培养基筛选分解纤维素的微生物，再配制鉴别性培养基进行“分解纤维素的微生物的

10、分离”的实验。3 教学实施的前期准备3.1提前准备好实验仪器、设备和药品 为方便大家提前做好准备，现以人教版教材为例，将本专题所需要的仪器、设备和药品列表如下： 课题名称实验仪器和设备 实验试剂或药品说明微生物的实验室培养培养皿、试管、锥形瓶、量筒、酒精灯、电子天秤、高压蒸汽灭菌锅、移液管、接种环、涂布器、恒温箱、干热灭菌箱、小铁铲等牛肉膏、蛋白胨、氯化钠、盐酸、氢氧化钠、琼脂等干热灭菌箱能够迅速地将洗干净的培养皿和试管烘干，小铁铲用于铲土土壤中分解尿素的细菌的分离与计数除配制牛肉膏蛋白胨培养基所需物质外，增加KH2PO4 、NaHPO4、MgSO47H2O、葡萄糖、尿素、酚红等分解纤维素的微

11、生物的分离除配制牛肉膏蛋白胨培养基所需物质外，增加纤维素、NaNO3、Na2HPO47H2O、KH2PO4、KCl、酵母膏、水解酪素、CMC-Na(羧甲基纤维素钠)、土豆汁、刚果红等 3.2 做好课时安排及计划以下为本专题的三个课题的课题数及其说明。课题名称课时数说明微生物的实验室培养4配养基的基本知识及配制方法1；配制培养基及倒平板1；纯化大肠杆菌和涂布接种1，观察分析1分离土壤中分解尿素的细菌3基本原理及实验设计1；样品稀释及涂布接种1；对菌落进行统计及实验的分析与讨论1；在第二和第三课时之间需要间隔2天时间分解纤维素的微生物的分离3基本原理及实验设计1；样品稀释及涂布接种1；对菌落进行统

12、计及实验的分析与讨论1；在第二和第三课时之间需要间隔2天时间 3.3 安排好教学班的实验顺序微生物实验涉及较多的实验仪器，而且实验时需要课内和课外相结合，如实验室培养需要学生在课堂上完成两项重要的操作步骤，一是配制培养基并倒平板；二是接种操作。平板灭菌工作由于需要较长的时间，因此只能由教师在课间完成。为保证每位学生都能亲手操作，保证各个教学班能在有限时间内完成实验任务，教师可采取如下的教学流程和教学安排。3.4 做好课后的观察与记录配制培养基和接种操作可以在课堂上完成，但接种后的平板放入培养箱中需要培养23天，这期间可安排生物科代表或部分小组长进行定期观察，并做好计录，以便及时让其他学生观察到自己的实验成果。特别需要说明的是，如果学生不能及时观察，培养的时间过长，很多菌落就会联成一