《纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得》第2课时示范课教学设计

#/9第二节纯净的目标微生物可通过分离和纯化获得（第2课时）♦教学目标1．能运用生物与环境相适应的观点，解释选择培养基筛选微生物的原理。2．认识稀释涂布平板法和显微镜计数法是测定微生物数量的重要方法。3．学会用多种方法测定微生物的数量。教学重难点【教学重点】1．微生物选择培养的原理。2．多种方法测定微生物的数量。【教学难点】用稀释涂布平板法和显微镜计数法测定微生物数量。教学过程【新课引入】【教师活动】展示资料：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，能分解尿素的细菌是其中一部分。当菌液稀释倍数足够高时，培养基表面生长的一个单菌落来源于一个活菌。引导学生思考：1．可否直接制备土壤溶液接种到选择培养基上进行培养？（不可，细菌数量太多，菌落会聚集在一起）2．平板划线法能否达到对细菌进行计数的目的？为什么？（不能，因为平板划线开始的几个区域菌落数密集，没有形成单菌落，无法计数）【新知讲解】一、微生物的数量测定【教师活动】1．用稀释涂布平板法计数微生物的方法（1）选择可用于计数的平板：选择菌落数在30〜300的平板（相同稀释度的平板均符合该

特点）进行计数，然后取平均值。（2）稀释涂布平板操作要求：按照平行重复原则，每一稀释度的菌液涂布3个或3个以上的平板。（3）特点：统计的菌落数往往比活菌的实际数目少，这是为什么呢？提示：因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上只得到一个菌落。因此，统计结果一般用菌落数而不用活菌数来表示。（4）计算公式：通过具体稀释涂布平板法的实例来总结计算公式。【教师活动】通过具体稀释涂布平板法的实例来总结计算公式。S歯搭Q一17書个菌落10g90mL十样无曲水）—167个菌落10g90mL十样无曲水引导学生思考根据5号试管的结果能否计算出每克土壤中的菌株数为多少个？教师分步骤讲解：求菌落的平均值一单位换算一稀释倍数换算结果：（168+175+167）三320.1X106=1.7X109（个）总结计算公式:每克样品中的菌株数=某一稀释度下平板上生长的平均菌落数三涂布平板时所用的稀释液的体积X稀释倍数。易错辨析】（1）为什么一般选择菌落数为30〜300的平板进行计数？若平板上菌落数过多，说明稀释度过低，菌体的密度大，就会出现更多的两个或两个以上的菌体形成的菌落，结果不准确，且计数较困难。若平板上菌落数过少，菌落形成的偶然性大，结果也不准确。（2）在稀释涂布平板法中，为何需要涂布3个平板？作为重复实验，统计时取平均值，以减少偶然因素对实验结果的影响，增强实验结果的说服力。

【学生活动】阅读第15-18页的文字了解显微镜、血细胞计数板进行计数的原理，操作步骤【教师活动】讲解血细胞计数板及其计算。2．显微镜直接计数(1)血细胞计数板(如图所示25X16方格网类型)计数网格加样虹计数网格加样虹血细胞计数板由一块厚玻璃特制而成，其中央有2个计数室。0.1mm为盖玻片下培养液的厚度，400代表的是共有400个小方格，25代表的是该血细胞计数板的规格是25个中方格。I■■■■imiIHH1I»■■MillI■■■■imiIHH1I»■■Mill“■■■匚■■4IIM每个计数室划分成了9个大方格，每个大方格的面积为1mm2,加盖玻片后的深度为0.1mm。因此每个大方格的容积为0.1mm3。另外，中央大方格以双线等分为25个中方格，每个中方格又等分为16个小方格，供细胞计数使用。(2)计算公式在计数时，先统计5个中方格中的总菌数，求得每个中方格的平均值再乘以25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1mL菌液的总菌数。【学生活动】设5个中方格中总菌数为A,菌液稀释倍数为B,则0.1mm3菌液中的总菌数为(A/5)X25XB。已知1mL=1cm3=1000mm3,1mL菌液的总菌数=(A/5)X25X10000XB=50000AXBO【设计意图】由于学生对血细胞计数板的构造原理比较陌生，因此教师采用教授法进行讲解。学生理解了原理，计算仍属于难点。尤其是没有选化学的学生，对稀释倍数的理解有难度，因此对于计算公式的学习采用师生在课堂上共同推导。【教师活动】学生理解了如何对酵母菌进行计数，教师再引导学生思考实验过程中的一些注意事项。①用显微镜进行酵母细胞计数时，应先将专用的盖玻片盖在计数区，再用吸管在中央平台盖玻片边缘滴加摇匀的酵母菌悬液，让菌液渗入盖玻片下直至充满计数区。滴加菌液时，一方面要避免菌液滴到盖玻片上，另一方面要注意防止产生气泡，以免影响计数结果。十盖玻片迪趣诸iiii:甫液:十盖玻片迪趣诸iiii:甫液:oqy何|：i・H盖璇片I'HIfjr101*1从试管中吸出培养液进行计数之前，为什么要轻轻震荡几次试管?提示：目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，以减小误差。如果一个小方格中的酵母菌过多，难以数清，应当采取什么措施?提示：应当稀释培养液重新计数，以每个小方格含有4~5个酵母菌细胞为宜。④统计酵母菌的细胞数时怎样选取样本？提示：对有25个中方格的红细胞计数区可采用“五点取样”，即选取四个角和正中央的五个中方格（总计80个小方格）进行细胞计数。注：采用“五点取样”时，虽然事先确定了计数的区域，但酵母细胞在中间和四个角上的方格中出现的概率是随机的，所以仍能满足随机取样的要求。⑤对于压在小方格界线上的酵母菌，应当怎么计数？提示：应当只计数每一小方格上方和左侧线条上的细胞数（即“数上不数下”“数左不数右”）【易错辨析】稀释涂布平板法和显微计数法对微生物计数产生的实验误差如何？试分析原因。稀释涂布平板法计数的值比实际值小，原因是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；显微计数法计数的结果比实际值大，原因是显微镜下无法区分细胞的死活，计数时包括了死细胞。二、选择培养基【教师活动】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失优势种群时，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？展示筛选具有四环素抗性的细菌的流程。在培养基中加入四环素，配制成选择培养基，具有抗性的细菌可以存活，不具有抗性的细菌死亡，因此在培养基上存活的细菌皆为具备抗四环素能力的细菌。设计意图】通过简单的实例让学生初步了解微生物选择培养的原理和依据。1．自然界中目的菌株的筛选(1)原理：不同自然环境中生活着的微生物代谢类型不尽相同。根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中区寻找。(2)实例：耐高温的DNA聚合酶。【教师活动】展示“耐高温的DNA聚合酶”筛选实例。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(Thermusaquaticu)s，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)。【学生活动】阅读材料，根据课件提示思考问题：筛选水生栖热菌的条件是什么？为什么这个条件能让水生栖热菌脱颖而出？提示：条件是70〜80□的高温；水生栖热菌能适应高温环境，而绝大多数微生物在此条件被淘汰，因此被筛选出来。你还知道哪些条件能影响微生物的生存？(营养、盐浓度、pH等)这对实验室中选择培养特定的微生物有什么启示？提示：在实验室中可以创造适应特定微生物生长的条件，用于微生物的筛选。2．实验室中目的菌株的筛选(1)原理：许多微生物的代谢方式并不唯一；培养基中营养物质的浓度及比例都会影响微生物的生长。人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养，温度和pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。（2）方法：利用选择培养基分离。选择培养基：在培养基中添加（或减去）某种化学成分，使得只有某些特定的微生物能够生长，其他微生物均不能生长，这样的培养基称为选择培养基。选择培养基的设计原理:根据某种微生物对某种营养物质的特殊要求或者对某些特殊理化因素的抗性进行设计。（3）典例设计原理具体处理分离菌种依据吕养需求不添加碳源自养微生物不添加氮源固氮微生物以尿素为唯一氮源分解尿素的微生物以石油为唯一碳源分解石油的微生物加入特殊的化学物质加入青霉素、四环素或链霉素抑制细菌和放线菌的生长，分离酵母菌、霉菌利用特殊环境置于无氧环境乳酸菌、酵母菌等置于高盐环境金黄色匍萄球菌置于高温环境耐高温微生物【设计意图】通过具体的例子，让学生理解生物与环境相适应的观点，形成选择培养基的概念。【教师活动】资料：尿素是一种重要的农业氮肥。但尿素不能直接被农作物吸收。只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨后才能被植物利用。土壤中有能合成脲酶的细菌：CO（NH2）2十腺酶*2NI1?tC03nh3不能直接吸收，在水中形成nh4+；土壤里的微生物如硝化细菌把nh3氧化为no3-，以no3-的形式被植物吸收。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，培养基的配方将如何设计？提示：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。2．该培养基与普通培养基相比有哪些相同点和不同点？提示：相同点：都含有碳源、氮源、水和无机盐；不同点：选择培养基只是用尿素作为唯一氮源。拓展1鉴别培养基：是用于鉴别不同类型微生物的培养基。通过在培养基中加入某种特殊化学物质，使其与目的菌的某种代谢产物产生特殊反应，产生明显的特征性变化，据此可将目的菌与其他微生物区分开来。例如，添加伊红亚甲蓝的培养基可用于鉴别大肠杆菌，在该培养基上大肠杆菌菌落呈紫色，并带有金属光泽。【课堂小结】显微镜直接计数法稀释涂布平板法原理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，计算一定体积的样品中微生物的数量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。通过统计菌落数,推测样品中大约含有多少活菌用具显微镜、血细胞计数板咖氓甘培养基计数对象菌体本身培养基上菌落数优点计数方便、操作简单计数的是活菌缺点死菌、活菌都计算在内操作较复杂，有一定误差公式每mL原液含菌数一每小格平均菌体数X400X10000X稀释倍数每g样品中的菌落数-某一稀释度下平板上生长的平均菌落数三涂布平板时所用的稀释液的体积X稀释倍数结果比实际偏大比实际偏小学生活动】学生根据表格中的项目填写两种计数方法的区别。【课堂检测】1．有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染，某同学打算从受原油污染的土壤中筛选高效降解原油的菌株，下列有关做法错误的是（A）纯化菌种时，为了得到单菌落，只能采用平板划线法无菌技术要求实验操作应在酒精灯火焰附近进行，以避免周围环境中微生物的污染在筛选过程中应选用选择培养基，即将土壤样品稀释液接种到以原油为唯一碳源的固体培养基上在微生物培养过程中，实验室常用灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌2．利用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌，经培养后发现培养基上出现了多种菌落，不可能的原因是（D）培养基制备过程中被杂菌污染接种过程中，无菌操作不符合要求系列稀释时，无菌操作不符合要求使用涂布器时，涂布不均匀3．用稀释涂布平板法测定某一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种