(完整word版)高中生物土壤中分解尿素的细菌的计数公式的思考

1、土壤中分解尿素的细菌的计数公式的思考关键词【教材缺陷误差分析 细菌计数m倍稀释法】在人民教育出版社出版的生物（选修一）中，讲解了计数土壤中菌落数I mL I mL I mL 1 thL祥都的稀糕和柿您液的双祥培养流程示意图的相关实验。右图为实验中样品的稀释和稀释液的取样培养流程示意图。在教材中，实验采用的结论为每克土壤中的菌株数-M ,其中“c”代表v某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，“V ”代表稀释平板时所用稀释液的体 积（mL , M代表稀释倍数教材中将10g 土样分散于90mL无菌水中，近似认为形成100mL菌液，细菌 均匀地分布在这100mL容液中，假论细菌总数为N,则在锥形瓶中1m

2、L菌液含有 的细菌数为-N-,从锥形瓶中取出1mL菌液加入到9mL无菌水中，则在“102”100N 1试管中，在理想条件下，1mL菌液含细菌数为 ;以此类推，在“ 10n”100 10试管中，1mL菌液中细菌数为：100 10 1010n 1个1. 一,._ 10 一Nc ,rr，即为上述公式中的,（每mL10n 1v释液中的细菌数）。按照公式计算每克土壤中的细菌数（在稀释浓度足够高的情 况下，平板上的一个菌落由一个活细菌生长繁殖成）为：c?M 4?10n N,计算结果与实际情况完全吻合，在忽略诸如移液管上残v10n110留细菌，细菌死亡等因素时，没有丝毫误差。然而，在这种理想条件下，10g

3、土壤的体积为10cm3,分散于90mL无菌水相当于10mL液体，即把土壤的密度当成 1g cm3;假设现在我们把土壤实际的密度代入计算，那又会怎么样呢？同上，设10g 土壤中细菌总数为N, 土壤中菌落分布均为的条件下，每克土壤中细菌数为N; 土壤的密度为 土（最后计算时取2.75g cm3,摘至百度）。10在锥形瓶中，菌液总体积为（90+10） mL （未考虑溶解对土壤体积的影响， 在教材中也忽略了这一因素，现推算的方法与教材中的方法唯一自变量是土壤的 密度是可以忽略，符合生物学实验中的单一变量原则）。1mL菌液中含细菌N7?1090土土 N土 N在 “102”式中，1mL菌液含细菌-10（9

4、 土 1）110土 N100（9 土 1）在 “10n”式中，1mL菌液含细菌-10（9 土 1）1110 10_1土 N10 10n（9 土 1）按照教材中的计算公式可得实验结果：每克土壤中细菌数为c土 N-?M-nv10n（9 土一?10n1）?N ,而实际每克土壤中含细菌数那9 土 110么误差会怎样？以每克样 品中 细 菌数结 论误90 土 10 10（9 土 1）()N9 土 1 101N10(土 1)N 1010(9 土1) N 9-( 土 =2.75g - cm3 )时。贝土 117%103以细菌总数作为计数结论:按照教材方法10g土样的细菌总数为?N;q 土 1实际为N,那么误

5、差10(9 土1)N7%N10371 ttT"，21037103是必然还是偶然?在10n试管中，1mL菌液含菌土 ? No 1x(91) 10n 1,每克土壤中细菌数为假设有xg 土壤按照教材所讲的“10倍稀释法”，设细菌数为N，同理可推知,610 土 m ?N0 , x(9 土 1)类似的算得工10371031,2可得出结论，误差只与实验材料的密度有关。同时1, 2,2符合均匀整体中部分与整体在某些量上全等性质，故实验结论无论是采用每克样品中细菌数作结还是以细菌总数作结都是等效的。教材在没有任何说明的情况下，在土 =2.75g cm3时计算存在约为7%勺误差,若土壤密度取其他值，也

6、必然存在误差。现假设1 0,或2 0可得一0,当且仅当1g/cm3时上式成立，即将泥土当作水处理，实际10（9 土 1）上是不可能的，教材中应给予误差提示：如“实际误差与土样的密度有关”并且 还会引起同学探究的兴趣。若实验材料不是土壤，那会“10倍稀释法”的误差又将走向何方？设实验材料的密度为土，运用函数的思想，用x代替土，可得10倍稀释法的误差其异函数f'()10(9 x 1)2-3 cm. , » " 、 - 、.可知f ()大于0,原函数为单调递增函数，误差将随着实验材料密度的增加而增大，其函数图象如右:综上所述“ 10倍稀释法”实验计数作结时，建议采用以下公

7、式：每克样品中含有的细菌数=(c v) M (1 -91、c?M 8 x2-)?1 v9 x 1(x为实验材料密度)对于其他的倍数稀释法称之为“ m倍稀释法”可进行下列推演:样品密度为x,样品质量为x g,样品中总细菌数为试管中1mL菌液含细菌数： N；(m 1)x m x同样可算得每克样品中含有的细菌数=mN x(m 1)x xm x? Nx x(m 1) 1计算误差"Ix 1x(m 1) 1，代入 m=10可知计算推理正确，则对于“ m倍稀释法”可采用以下公式做最后的数据处理:N(每克样品)=£!M?(m 2) x 2 (M为每克样中为稀释倍数，m为每一次稀 v x(m 1) 1释倍数)由本实验推知，在生