《显微镜下的微生物》案例

《显微镜下的微生物》教学案例【教学内容】上海市高级中学课本生命科学拓展型课程（试用本）高三年级第一学期第一章微生物第2节Ⅰ：教案一、【教学目标】1．知识与技能(1)认识各类群微生物，知道真细菌、古细菌、真菌和原生生物等类群微生物的主要特征。(2)知道微生物的共同特性。(3)认识微生物各类群与人类及自然界的关系。2．过程与方法(1)通过用显微镜观察口腔细菌实验和探究蘑菇为什么是真菌（微生物）等活动、提高微生物实验操作、活动设计等实践能力和探索精神。(2)通过对图片及教材中各类群微生物的观察、对比和联系中学会归纳微生物的共同特性，提高识图分析、归纳梳理能力。(3)联系身边的实际，通过查阅资料，关注各类群微生物与人类及自然界的关系，尝试思考对微生物用益防弊解决生活实际问题，体验自主学习获取信息的过程及科学知识与生活实际的密切关系。3．情感态度与价值观(1)通过各类群微生物主要特征学习，树立结构与功能相统一的生物学观点。(2)从古细菌的发现和研究，体验人类对微生物等科学的探究是无止境的。(3)从微生物与人类及自然界的关系，感悟微生物和微生物研究的价值，提高养成良好的卫生习惯、保护健康的社会责任感，自觉纠正微生物都有害的片面认识。(4)通过了解人类对“太岁”等微生物的认识过程，学会用辩证唯物主义观点分析客观事物。二、【教学重点与难点】【教学重点】(1)微生物的共同特性(2)微生物与人类及自然界的关系【教学难点】古细菌的认识及其与真细菌的异同三、【教学准备】师：课件；蕈类，腐烂的蔬菜水果，霉变的衣物、橘子、面包等实物标本生：查询资料及思考题：1.原核生物都是微生物吗？微生物都是原核生物吗？自然界中什么样的生物属于微生物？2.微生物是无处不在的，你如何向别人说明或通过实验证明这一点?你身体内有细菌吗？3.微生物个体都是个体微小的吗？你如何观察到微生物?4.微生物都是有害的吗？你如何向别人说明你的观点?微生物与人类、自然界有何关系?四、【教学过程】第一课时导入：“神舟七号”从太空返回地球着陆后，需要对航天员进行一段“密闭”环境的医学隔离；采用分餐制用餐；手术室要严格消毒等都是为了预防微生物传播传染。我们学过的原核生物、病毒都属于微生物。你还知道哪些微生物？你知道微生物是一类什么样的生物吗？微生物是生物的分类单位吗？你是否“亲眼见过”微生物？微生物通常是指所有形体微小、结构简单、要用光学或电子显微镜才能看清楚的生物的统称。按流行的生物分类六界说，微生物包括的生物类群如下所示：植物界（真核，多细胞分化，光合自养）动物界（真核，多细胞分化，异养）六界说原生生物界（真核，单或多细胞群体，自养或异养）真菌界（真核，腐生异养）微生物原核生物界（原核，单细胞）病毒界（非细胞生物）微生物家族庞杂，占生物六界中的四界，在生物界地位举足轻重，与人类和自然界关系也及其密切，与遗传学、生物化学等主流学科汇合后愈发体现出其在生命科学中的地位，是近些年高考的热点和整合点。我们知道，在陆地、水域和空中等地球的各种生态环境乃至生物体中都有微生物的存在，实际上微生物几乎无处不在。在微生物各类群中，除我们过去学过的病毒和细菌外，在显微镜下还能看到哪些微生物?微生物包括哪些类群，各有什么特点？它们有什么共同特性?与人类及自然界又有什么关系?今天开始重点学习光学显微镜下能看到的微生物。第2节显微镜下的微生物本节的教学内容主要有真细菌和古细菌、真菌和原生生物的特点及微生物的共同特性。实验1．1口腔细菌的显微观察(选做)实验目的：1.学会细菌涂片制作2.观察人口腔中的细菌材料选择：人的牙缝碎屑仪器和试剂：显微镜、载玻片、盖玻片、酒精灯、烧杯、牙签、％亚甲基蓝溶液实验方法：取样、制涂片、染色，观察口腔中细菌的形态。1.取材：消毒牙签挑取自己牙缝里嚼烂的碎屑2.制作涂片：取洁净（尤其不能有油，目的是使口腔细菌牢固粘附在载玻片上）载玻片一块，在一侧滴加一滴清水，将碎屑放在水滴中搅拌均匀，另取一块清洁的载玻片(推片)，让其—端接触水滴1／3处，两片呈300～450角，将2／3水滴向前轻推使水滴推成均匀涂层(仍未均匀可往回刮推片)，并使其自然干燥。把已自然干燥的涂片在火焰上徐徐移动数次，烘烤使细菌牢固粘附在载玻片上（以载玻片不烫手、载玻片上薄层呈灰白色为适度）。3．染色：待载玻片冷却后，加1滴%亚甲基蓝溶液染色l～2min，，然后把其放在清水中浸一下，洗去多余染液（不可用自来水直接冲洗哦！）4.观察：干燥后，先在低倍镜下选择观察薄涂层（不加盖玻片），再换高倍镜。5.进一步探究：也可换油镜（涂片上滴一滴香柏油，增加放大倍率）观察，分辨更清晰。实验结果：一般能看到杆菌、球菌、螺菌(不易看清楚)以及双球菌和四联球菌。解释：双球菌是细菌细胞在一个平面上分裂，两个球菌一直连接着；而四联球菌是细胞朝两个方向分裂成4个连结在一起的细菌。第二课时一、原核微生物——真细菌和古细菌（一）真细菌1．生活环境：常温、常压等通常环境条件。2．范畴：包括球菌、杆菌、螺菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌。3.形态、结构及功能：个体微小，细胞细短、直径大多在0．2～2µm，高倍镜才可见。结构简单、多以二分裂繁殖和水生性较强的原核生物。（1）细胞壁：绝大多数细菌有坚韧的细胞壁。a.成分：肽聚糖。b.作用：保护细菌、维持细胞形状，是细菌特定的抗原性、致病性及对抗生素和噬菌体的敏感性的物质基础。（2）细胞膜：成分、结构功能似真核细胞的选择透过性细胞膜。（3）细胞质：主要成分核糖体、贮藏物、多种酶和质粒a.核糖体:原核细胞唯一细胞器,数量多，合成蛋白质。b.质粒:独立于核区外的双链小型环状DNA分子，相对分子量小，一般有几千个碱基对，其上含有几个到几百个基因，控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素生成等性状。质粒可通过细胞间的结合而转移，并可以独立复制，也可以整合到其他细胞的染色体上随染色体的复制而复制，所以可以用作基因工程中基因的运载工具。（4）核区（拟核）：“三无”无核膜、无核仁、无染色质。是无固定形态的原始细胞核，实质是一条环状裸露的DNA分子，控制着细菌的主要遗传性状。（5）某些真细菌的特殊结构：a.荚膜：（多糖和蛋白质，保护）；鞭毛（蛋白质，运动），菌毛（附着）b．芽孢：①概念：某些细菌（如杆菌）抵抗十分恶劣环境（干燥、高温、酸碱、辐射、溶菌酶等）条件时细胞内形成的球形、圆柱形或椭圆形的休眠体（壁外形成很厚多糖荚膜，使其渗透性差，含水量极少）。②生命活动特点：含水量低、酶活性代谢活力极低，是整个生物界中抗逆性最强的生命体。100℃的高温都不能杀死它，一般情况下芽孢可以生存十多年。

芽孢又小又轻，可随气流传播到各处。在适宜的条件下(水、营养物、温度和O2)，芽孢在几分钟内便可萌发重新转变成为营养态细菌细胞；讨论：芽抱的形成是细菌的繁殖方式吗？（不是。一个细菌只能生成一个芽孢，在适宜条件下，一个芽抱萌发形成一个菌体。期间生物个体数量没有增多。）③杀灭芽孢最有效的方法是高压蒸气灭菌法，121℃、15分钟以上。

衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标——是否能消灭芽孢。（6）生殖：直接二分裂，简单。快速，属于无性生殖。（7）对自然界的意义和与人类的关系：学生举例。a．腐生细菌是分解者，对自然界中物质循环（碳循环、氮循环）起重要作用。b.光合细菌、蓝细菌是生产者，增加水体氧含量。c.与人类关系：①多数细菌对人类有益。人体口腔、胃肠道中的正常共生菌群；许多细菌或其代谢产物对人类有应用价值；如乳酸杆菌（制酸奶）；地衣芽孢杆菌发酵生产蛋白酶；谷氨酸棒杆菌可用于生产味精，有些可以用于分子遗传学、基因工程、制药业、生物防治环境保护如：苏云金杆菌和日本甲虫杆菌等产生的副芽孢体（有些芽孢杆菌形成芽孢的同时，产生的晶体内含物）对某些昆虫有强烈毒性，用苏云金杆菌等细菌作为杀虫剂又称生物农药，既能消灭害虫又不污染环境。②少数种类是有害的病原菌。（8）放线菌：一类具有菌丝(分菌丝基内营养菌丝和气生菌丝)，以孢子进行繁殖的生物。在自然界分布很广，尤其在土壤中种类和数量很多，能降解各类有机物，产生抗生素。放线菌可发酵生产许多医用抗生素。（9）支原体：

在长期进化过程中的适应自然生活条件形成的无细胞壁的原核生物。(10)衣原体:（二）古细菌：如生活在发酵的粪池、含有机物质丰富的池塘等严格缺氧、甚至高温条件下的产甲烷细菌，能释放沼气，（冒出气泡，主要成分甲烷能燃烧)，就是一类古细菌。这类细菌虽然叫做“古”细菌，但它成为和真细菌、真核生物并驾齐驱的三大类微生物之一，却是30年前的事。自学教材11页－12页,思考讨论：1．为什么称它们为古细菌？古细菌和真细菌概念如何产生？（古细菌生活的极端环境条件与早期原始地球环境相似）。2.细菌的生活环境、结构特征、生理特性与通常的细菌有哪些共同特征和明显的不同？完成下表。真细菌和古细菌共同特征和不同特征比法表比较项目真细菌古细菌共同特性生活环境最适温度通常环境常温82－110℃极端环境微小单细胞结构简单无成形的细胞核生长繁殖快的原核生物压力常压高压含氧量大气缺氧pH中性（盐分）渗透压低盐高盐3－4mol/L细胞壁肽聚糖青霉素抑制不含真正的肽聚糖青霉素不抑制细胞膜成分不同蛋白质、核酸利福平抑制利福平不抑制，似真核细胞营养类型自养（光合，化能），异养（腐生，寄生）多种，包括化解有机型和化解无机型等。3．细菌生活在极端环境条件下，可能有哪些适应极端环境的结构和组成？（酶，结构与功能相适应）4．古细菌的发现为什么会引起人类高度关注?a.古细菌生活的极端环境与早期地球环境很相像，它们在生物进化上有重要地位，是研究生物进化上的好材料。b.古细菌耐热、耐酸、耐高渗透压，可能在生物工程等科学研究及新产业上有潜在的实用价值。如：从嗜热菌水生栖热菌分离纯出耐高温的TaqDNA聚合酶，解决了一般DNA聚合酶不耐热的问题，在PCR技术中得到广泛应用。用于生物工程，反应温度高，缩短反应时间，降低污染危险；降低冷却费用，用于污水处理还能杀死病原菌。c.反映出人类对微生物探究的无止境，体现了生命科学的价值。（三）真细菌和古细菌与人类和自然界的关系13页表格。（四）真细菌和古细菌在自然界氮循环中的作用看书13页图总结。1．细菌固氮。2．氨(铵)的同化和氨化作用。3．硝化作用。4．反硝化作用。小结：第三课时二、真菌提问：酿酒、制作面包和馒头用到哪种微生物？导入：酵母菌是人类的第一种“家养微生物”。千百年来，酵母菌及其发酵产品大大改善和丰富了人类的生活。酵母菌也姓“菌”，是否属于细菌呢？为什么不是？又属于哪类微生物呢？二、真菌：真菌包括三个类群，即酵母菌、霉菌和蕈。1.酵母菌：（1）形态：通常有球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形、柠檬形或藕节形等。比细菌的单细胞个体大得多，一般为1-5微米×5-30微米。不能游动。（2）结构：典型的真核单细胞结构，有细胞壁、细胞膜、细胞核、细胞质、液泡、线粒体等。（3）生理：腐生，兼性厌氧呼吸。（4）繁殖方式：主要无性繁殖，出芽或孢子生殖，也可有性生殖。（5）应用价值：a.发酵：啤酒酵母酿酒；用葡萄酒酵母酿制葡萄酒；面包酵母用于制面包；饲料酵母用于制饲料。b.啤酒酵母菌体内有丰富的维生素和蛋白质，可食用、药用和做饲料，也可用于提取核酸、生产甘油、甘露醇等。2.霉菌：绿色、黑色的腐烂水果果皮或霉变的食品衣物表面是由于霉菌在其表面生长繁殖的缘故。主要包括青霉、根霉、曲霉。（1）形态：细丝状，直径一般为3-10微米，比细菌和放线菌的细胞约粗几倍到几十倍。（2）结构：多细胞真菌，构成霉菌营养体的基本单位是细长分枝状的丝状细胞组成的菌丝，许多菌丝集合纠缠在一起成团块状的菌丝体。（3）生理：异养腐生或寄生。根霉为匍枝根霉，其菌丝在基物上呈弓形匍匐蔓延，并向下生出假根伸入基质中吸取营养。（4）繁殖：繁殖能力极强，方式多种多样，主要形形色色的无性孢子（直接由生殖菌丝产生分化而形成的有节孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢子），有时也产生有性孢子（接合孢子）。无性孢子：a.根霉:菌丝向上产生几条直立的孢囊梗菌丝，其顶端形成膨大孢子囊，产生许多孢囊孢子，孢子囊破裂后，孢子散出，在适宜的条件下萌发成新的菌丝体。b.青霉:菌丝体能产生帚状分枝的分生孢子梗，分生孢子梗顶端长出成串的分生孢子，分生孢子散落在适宜的地方可长出新的青霉菌丝体。c.曲霉：营养菌丝上向上生出一根分生孢子梗，其顶端膨大呈球形或棒形物，其上着生成串的分生孢子，散落的孢子在适宜的条件下形成新的曲霉菌丝体。（5）与人类关系：a.经济意义：青霉生产青霉素。曲霉是发酵工业和食品加工业重要的菌种，常用于制酱油、酿酒等。匍枝根霉能产生果胶酶，常用来发酵豆类和谷类食品。有的曲霉、根霉还能产生淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、脂肪酶等，用于制酶制剂。b.不利：某些真菌会引起动植物、人的疾病。青霉可引起淀粉类食品、水果、蔬菜、皮革和光学仪器霉腐。根霉常使食物、瓜果、蔬菜、甘薯等霉腐。曲霉可引起谷物、水果、蔬菜的霉腐，黄曲霉生长在谷物和花生上产生的黄曲霉毒素B，可诱发肝癌。阅读视窗：弗莱明和青霉素的发现启示我们：生活中具有科学发现精神、敏锐洞察力及科学思维智慧并潜心研究。3.蕈（菌菇）：美味的蘑菇、香菇、平菇、及木耳、灵芝都是蕈，个体大，肉眼可见，也是微生物吗?解剖活动：探究蘑菇是真菌地上部分：子实体菌盖：厚实，直径7～12cm，最初呈扁半球形。后平展为伞状，白色或灰白色，菌盖的下部许多放射状排列的薄片为菌褶，最初为淡红色，后变紫褐色。（1）蘑菇菌柄：圆柱形，与菌盖同色。地下部分：丝状，与菌柄相连。探究蘑菇为什么是真菌取不同发育阶段的新鲜蘑菇子实体几个，分别进行以下观察，与霉菌的形态进行比较。(1)地下部分菌柄末端残存丝状物清水封片显微观察(2)解剖针挑取菌柄内部组织——菌丝(3)纵切挑取不同发育阶段子实体菌盖(4)纵切菌褶(5)切下菌盖，菌褶向下平放在白纸上，扣上玻璃杯。2～3d后，揭开玻璃杯，拿开菌盖，白纸上留下的呈放射状分布的褐色粉末—孢子。蕈的营养体与霉菌类似，是由许多微小的菌丝构成，因此它们还是属于微生物中的真菌！讨论：为何雨后树林草丛会迅速长出很多蘑菇？草丛有蘑菇的担孢子，雨后水分充足，能萌发，长出菌丝，形成蘑菇的营养体(菌丝体)，然后在其菌丝体上长出菌蕾，由菌蕾中长出由菌柄和菌盖组成的子实体。（2）与人类的关系：食用和药用。学生小结归纳：真菌的基本特征：A.有真正细胞核的真核生物B.大部分营腐生生活C.用孢子繁殖讨论真菌与人类及自然界的关系:16页表格真菌类群庞大多样，主要在自然界的物质循环（碳循环和氮循环）中起主要作用，它们是生态系统中的主要分解者。第四课时三、原生生物导入：夏天，常发现池塘、湖泊呈蓝绿色，这是由于水里长了许多藻类。水中除真细菌中的光合细菌和蓝细菌外，还有衣藻、伞藻等单细胞藻类和草履虫、变形虫等原生动物。三、原生生物：分单细胞藻类、原生动物和黏菌三个类型。其实它们的形态结构、生活习性差异很大，只是由于它们的祖先很可能是真菌、动植物的祖先而统称为原生生物。只有细胞中有细胞核，并有含有光合色素的细胞器的低等真核生物才是藻类。藻类分单细胞藻类和多细胞藻类。蓝细菌不是藻类。单细胞藻类属于原生生物。(1)单细胞藻类：绿色能运动的衣藻、不能运动的小球藻(直径仅数微米，无鞭毛，浮游生活。叶绿体呈杯状或弯板状，喜温暖，繁殖迅速可大量培养。细胞富含脂肪、蛋白质、糖类等，可作高蛋白质食物)；黄绿色的甲藻；粉红色的硅藻。硅藻细胞壁由两个套合的含丰富二氧化硅的半片组成，壳面形状不同，构成精细的斑纹，呈现独特美丽的图案。硅藻细胞有一个细胞核，内有板状或块状的叶绿体，含叶绿素、硅藻黄素等褐色素。硅藻有11000种，是鱼类等水生动物的饵料。硅藻死后遗留的细胞壁沉积成硅藻土，将其磨成粉，有极强的吸水性，是热、声、电的不良导体，可作耐火、绝热、填充、磨光等材料；在化学工业上可用作过滤剂、吸附剂等。听说过赤潮吗？单细胞藻类与人类、自然界的关系十分密切，有很多重要经济价值。a.水域生态系统的重要生产者，增加水体溶解氧含量，维护生态系统稳定性。b.是许多水生动物的饵料。c.过度繁殖，会形成水华、赤潮，危害水域生态系统中的消费者,会使海洋中贝类、虾类和鱼类死亡,间接影响人类。d.某些甲藻产生神经毒素，危害水生动物和人类。(2)原生动物：大多生活在水中的低等单细胞真核动物，有一个或多个细胞核，都能运动，异养。与人类关系：a.是水域生态系统的食物链和食物网的重要环节和组成成分(初级消费者)，是许多水生动物的重要饵料，对维护水域生态系统的稳定性有重要作用。b.少数原生动物会引起动物和人类的疾病，如疟原虫引起疟疾、阿米巴引起痢疾、锥虫引起脊椎动物的锥虫病等。（3）黏菌：听说过“太岁动土”吗？a.分布：土壤中、腐朽林木或粪便上等有机质丰富的潮湿环境中，能像变形虫那样运动。b.形态结构：单细胞真核生物，营养体分为细胞型和非细胞型两类，棒状，以黏性分泌液彼此结合成薄而可扩散的菌团，并能滑行。当营养生长结束时，细胞聚集成球状，颜色鲜艳；如营养缺乏，便形成休眠子实体。c.生理：异养，以吞噬方式摄食细菌和有机颗粒。d.繁殖：分裂繁殖，环境条件恶劣时形成的子实体可形成孢子进行繁殖。分析比较：一些典型高等动、植物与微生物的具体数据，讨论总结。四、微生物的共同特性比较项目高等动、植物微生物微生物的共同特性个体大小凤仙花：高O．45～m大熊猫：体长m，高mSARS冠状病毒：直径80～160nm大肠杆菌：～×～μm草履虫：长250μm个体微小结构拟南芥：由根、