2024年高中生物新教材同步选择性必修第二册 第1章 第2节 第2课时　培养液中酵母菌种群数量的变化

第2课时培养液中酵母菌种群数量的变化[学习目标]1.学会利用血细胞计数板对酵母菌计数。2.探究培养液中酵母菌种群数量的变化。1．实验目的：探究培养液中酵母菌种群数量的变化并总结影响种群数量变化的因素。2．实验原理：酵母菌是单细胞真核生物，生长周期短，增殖速度快，可以用液体培养基来培养。3．提出问题：培养液中酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？4．作出假设：培养液中的酵母菌数量一开始呈“J”形增长；随着时间的推移，由于营养物质的消耗、有害代谢产物的积累、pH的改变，酵母菌数量呈“S”形增长。5．实验设计(1)变量分析：自变量为时间；因变量为酵母菌数量；无关变量为培养液的体积等。(2)怎样对酵母菌进行计数？①方法：抽样检测法。②用具：试管、滴管、血细胞计数板、显微镜等。③步骤：先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上→用吸管吸取培养液→滴于盖玻片边缘→让培养液自行渗入→用滤纸吸去多余的培养液→酵母菌全部沉降到计数室底部→显微镜计数一个小方格内的酵母菌数量→估算试管中酵母菌的总数。6．实施计划：首先通过显微镜观察，估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量(N0)，在此之后连续观察7天，分别记录下这7天的数值。判断正误(1)可用抽样检测的方法监测酵母菌数量()(2)应先向计数室滴加样液，再盖盖玻片()(3)待酵母菌全部沉降到计数室底部再开始计数()答案(1)√(2)×(3)√任务一：如何利用血细胞计数板对酵母菌进行计数资料1血细胞计数板是一块比普通载玻片厚的特制玻片。它由四条下凹的槽构成三个平台。中间的平台较宽，它的中间被一个短横槽隔为两半，每个半边上刻有一个方格网(如图A)。每个方格网上有9个大方格，其中只有中间的一个大方格为计数室，供计数用。1．计数室的长和宽各为1mm，深度为0.1mm，容积为0.1mm3。计数室通常有两种规格，一种是大方格分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格；另一种是大方格分为16个中方格，每个中方格又分为25个小方格。这两种规格的计数室，每个大方格都由400个小方格组成。2．盖盖玻片和滴加培养液哪个步骤在前？提示先盖盖玻片，再滴加培养液于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，用滤纸吸去多余的培养液。3．从试管中吸出培养液进行计数之前，建议将试管轻轻振荡几次。这是为什么？提示使培养液中的酵母菌分布均匀，以减少误差。4．滴加培养液后要稍等片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数。请分析原因。提示如果酵母菌未能全部沉降到计数室底部，通过显微镜观察时，就可能出现以下现象：要么能看清酵母菌但看不清格线，要么能看清格线但看不清酵母菌。5．如果一个小方格内酵母菌过多，难以数清，应当采取什么措施？提示当小方格中的酵母菌过多时，可以增大稀释倍数然后再计数，即计数前应摇匀→取样→稀释→计数。6．计数的酵母菌都是活的吗？怎样分辨是否为活菌？提示不都是，计数的酵母菌包括活菌和死菌。可以用台盼蓝染液对菌体进行染色，被染成蓝色的是死菌，没有染色的是活菌。7．对于压在计数方格界线上的酵母菌，应当怎样计数？提示对于压在计数方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其夹角(一般是左上边界及其夹角)的酵母菌。8．若使用的血细胞计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm)每个计数室分为25个中方格，每个中方格又分为16个小方格，将样液稀释100倍后计数，发现计数室四个角及中央共5个中方格内的酵母菌总数为20个，则培养液中酵母菌的密度为20×(25÷5)×100×10000＝1×108个/mL。任务二：实验设计及结果分析1．探究本实验需要设置对照实验吗？需要做重复实验吗？提示酵母菌在不同时间内的数量可以相互对照，不需另设对照实验。需要做分组重复实验获取平均值，以保证计数的准确性(对每个样品可计数三次，再取平均值)。2．设计记录表记录结果。提示如表所示时间/天次数1234567123平均值3.根据实验结果绘制的曲线图如图所示，请分析回答下列问题：(1)增长曲线的总趋势是先增加再降低，原因是在开始时培养液的营养充足、空间充裕、条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗、pH变化、有害产物积累等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。(2)根据酵母菌数量的变化曲线，作出对应增长速率的曲线图。提示如图所示4．进一步探究：其他因素对酵母菌种群数量的影响。资料2实验设计如表所示：试管编号培养液/mL无菌水/mL酵母菌母液/mL温度(℃)110－0.128210－0.153－100.128每天同一时间，各组取出试管，用血细胞计数板分别计数酵母菌个数并记录，连续观察7天种群的密度变化如曲线图所示：(1)本实验的自变量是温度、营养物质。(2)A曲线对应的培养条件是什么？提示10mL培养液中28℃下培养(试管1)。(3)由实验结果可以得出结论：温度和营养物质均会对酵母菌种群数量产生影响，温度较低时种群增长缓慢，营养缺乏时种群几乎不增长。1．实验注意事项及误差分析(1)先将盖玻片放在计数室上，再用移液器或吸管将培养液滴在盖玻片边缘，让培养液自行渗入，用镊子轻压盖玻片，避免因菌液过多顶起盖玻片而改变计数室的容积。稍等片刻，待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数。①如果先加培养液再盖盖玻片，那么盖玻片可能由于已加入液滴的表面张力而不能严密地盖到计数板表面，使计数室内部液体增多，导致计数结果偏高。此外，先盖盖玻片再滴加培养液，还能避免因直接滴加培养液时，在计数室内产生气泡，导致计数室相对体积减小而造成误差。②如果酵母菌未能全部沉降到计数室底部，通过显微镜观察时，就可能出现以下现象：要么能看清酵母菌但看不清格线，要么能看清格线但看不清酵母菌。(2)从试管中吸出培养液进行计数前要振荡试管。如果未振荡试管就吸取培养液，可能出现两种情况：一是从试管下部吸取的培养液浓度偏大；二是从试管上部吸出的培养液浓度偏小。另外，酵母菌常出现“抱团”现象，因此取样前需要将培养液充分振荡、摇匀，最好用移液器来回吹吸若干次，以确保样品被混匀。(3)本实验的目的是研究一定时间内酵母菌活细胞数量的动态变化，但实际上显微镜直接计数的是总的菌体(包括死菌和活菌)，可以通过台盼蓝染色法区别活细胞与死细胞。活的酵母菌将呈无色，死的酵母菌将呈蓝色，然后分别计数，算出两者比例，从而进一步换算出总菌体数中的活菌数。需要注意的是，加入的台盼蓝的体积应折算在稀释倍数中。2．计算公式(以计数酵母菌为例)1．在进行酵母菌计数时，先将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上，然后用吸管吸取摇匀的培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入，多余的培养液用滤纸吸去。稍待片刻，将计数板放在显微镜的载物台中央进行观察。下列相关叙述错误的是()A．稍等片刻再观察，是为了使酵母菌全部沉降到计数室底部便于观察计数B．对培养液中的酵母菌逐个计数非常困难，可用抽样检测的方法进行估算C．计数时，计数方格内酵母菌过多难以计数，可将培养液适当稀释后再计数D．实验中没有对酵母菌细胞进行染色，会导致活菌计数值小于活菌实际值答案D解析未对酵母菌染色会将死酵母菌计数在内，导致活菌计数值比实际值偏大，D错误。2．某课题小组利用无菌培养液培养酵母菌，探究不同条件下酵母菌种群数量的变化规律。实验人员抽取每种条件下的酵母菌培养液各1mL，分别稀释10倍后，用血细胞计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm，计数室为25×16型)进行计数，测得不同条件下每毫升培养液中酵母菌的数量，实验结果如图(单位：×107个/mL)。下列相关叙述正确的是()A．依据15℃、24h条件下酵母菌种群数量值，可推算所用血细胞计数板每一个中方格中酵母菌的数量平均为12个B．温度是该实验的自变量，酵母菌菌种、酵母菌数量、培养液成分等为无关变量C．培养液中酵母菌种群数量呈“S”形变化D．酵母菌在15℃环境中存活的时间最长，15℃是酵母菌种群数量增长的最适温度答案A解析依据15℃、24h条件下酵母菌种群数量值为3×107个/mL，设一个中方格中的酵母菌数量为x，则25x÷10－4×10＝3×107，可得x＝12，即所用血细胞计数板每一个中方格中酵母菌的数量平均为12个，A正确；温度和培养时间是该实验的自变量，酵母菌菌种、培养液成分等为无关变量，B错误；酵母菌种群数量变化过程中出现了“S”形增长，但最终酵母菌的数量会下降，C错误；通过柱形图可知，酵母菌在15℃环境中存活的时间最长，实验温度中，25℃是酵母菌种群数量增长的最适温度，D错误。题组一实验原理及实验设计1．(2023·河北秦皇岛高二期中)血细胞计数板是对细胞进行计数的重要工具，下列叙述正确的是()A．每块血细胞计数板的正中央有1个计数室B．计数室的容积为1mm×1mm×0.1mmC．盖盖玻片之前，应用吸管直接向计数室滴加培养液D．计数时，不应统计压在小方格角上的细胞答案B解析每块血细胞计数板的正中央有2个计数室，A错误；每个计数室的容积为1mm×1mm×0.1mm，B正确；向血细胞计数板中滴加培养液前应先盖上盖玻片，让培养液自行渗入计数室，C错误；计数时，需统计小方格内以及小方格相邻两边及其夹角上的细胞，D错误。2.如图是在显微镜下观察到的一个中方格的酵母菌分布情况，下列叙述正确的是()A．对酵母菌计数用样方法B．该计数板的一个计数室中有16个中方格C．未对酵母菌染色会导致计数值比实际值偏大D．用该法只能得到酵母菌的种群数量，无法计算种群密度答案C解析对酵母菌计数时用抽样检测法，A错误；该计数板的一个计数室中有25个中方格，每个中方格有16个小方格，B错误；未对酵母菌染色会将死酵母菌计数在内，导致计数值比实际值偏大，C正确；用该法既能得到酵母菌的种群数量，也能计算种群密度，但图中酵母菌较密集，所以需要对该酵母菌培养液稀释后再重新计数，D错误。3．(2023·福建三明高二期中)在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，观察到血细胞计数板(图1，规格为1mm×1mm×0.1mm)计数室的某一个方格中酵母菌如图2分布。下列有关叙述不正确的是()A．如果一个方格内的酵母菌过多，可以采用稀释后再计数的办法B．实验过程中，时间是自变量，酵母菌数量是因变量C．本实验不需要设置对照实验，因不同时间取样已形成前后对照D．采取抽样检测的方法计数，该方格中酵母菌的数量应计为9个答案D解析该方格中酵母菌的数量应计为7个，只计数内部和相邻两边及其夹角上的酵母菌，D错误。4．酵母菌是探究种群数量变化的理想材料，血细胞计数板是酵母菌计数的常用工具。如图表示一个计数室(1mm×1mm×0.1mm)及显微镜下一个中方格菌体分布情况(培养液未稀释)。下列有关叙述错误的是()A．培养液中酵母菌主要进行有氧呼吸和出芽生殖B．每天定时取样前要摇匀培养液C．每次选取计数室四个角和中央的五个中方格计数，目的是重复实验以减小误差D．若五个中方格酵母菌平均数如图乙所示，则估算1mL培养液中酵母菌数共有6×106个答案C解析酵母菌在适宜条件下主要进行无性繁殖来快速地增加数目，即出芽生殖，而在不良条件下也可以进行有性繁殖，由于培养液中含有氧气，所以酵母菌主要进行有氧呼吸和出芽生殖，A正确；每天计数酵母菌数量的时间要固定，从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差，B正确；每次选取计数室四个角和中央的五个中方格计数，目的是取样计数并求平均值，以减小误差，C错误；对酵母菌进行计数时，计数原则为“计上不计下，计左不计右”，因此计数相邻两边及夹角上的个体，据图计数的中方格酵母菌平均数为24个，则1mL培养液中酵母菌的总数为24÷16×400×104＝6×106(个)，D正确。题组二实验结果分析5．(2023·贵州遵义高二月考)下列有关探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的叙述，错误的是()A．适当提高培养液的浓度，培养液中酵母菌种群的环境容纳量将增大B．取适量培养液滴于普通载玻片后对酵母菌进行计数C．其他条件不变，若接种量增加一倍，种群数量达到K值的时间将缩短D．温度、培养液成分和含氧量都是影响酵母菌种群数量增长的因素答案B解析适当提高培养液的浓度，营养物质增加，培养液中酵母菌种群的环境容纳量将增大，A正确；应用血细胞计数板对培养液中的酵母菌进行计数，B错误；若其他条件不变，接种量增加一倍，种群起始数量增大，种群增长速率加快，达到K值的时间会缩短，C正确。6.在放有5mL培养液的培养瓶中放入少量酵母菌菌种，然后每隔一天统计一次酵母菌的数量。经过反复实验，得出如图所示的结果。下列有关这一结果的分析，不正确的是()A．酵母菌增长呈现出“S”形的原因可能与营养液浓度有关B．酵母菌种群数量达到200时，种内竞争达到最大C．在第4天至第6天中，种群的出生率与死亡率相当D．该培养瓶内酵母菌种群的环境容纳量约为400答案B解析据图分析可知，该培养瓶中酵母菌的环境容纳量约为400，当酵母菌的数量为200，即K/2时，种群增长速率最快，种内竞争没有达到最大，B错误。7.某同学对培养液中酵母菌种群数量的变化实验进行了相关的操作，得到了如图所示的结果。在该实验中下列操作或结果分析不正确的是()A．培养酵母菌前，不应加热去除培养液中的溶解氧B．用吸管从振荡后的试管中吸取一定量的培养液进行计数C．图中C点和D点相比，D点的生存环境更恶劣D．E点和F点种群数量相同，两点对应的出生率和死亡率均相同答案D解析酵母菌在有氧条件下繁殖快，不应去除培养液中的溶解氧，A正确；振荡可使培养液中酵母菌分布均匀，应用吸管从振荡后的试管中吸取一定量的培养液进行计数，B正确；图中D点与C点相比，营养物质消耗更多，所以D点的生存环境更恶劣，C正确；E点和F点种群数量相同，但增长速率不同，E点种群数量下降，出生率小于死亡率，F点种群数量增长，出生率大于死亡率，两点对应的出生率和死亡率不相同，D错误。8．(2022·江苏海安高二期末)为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某研究性学习小组完成了有关实验：若吸取酵母菌培养液1mL并稀释100倍，采用血细胞计数板(规格为1mm×1mm×0.1mm，由400个小格组成)计数，如图表示一个中方格中酵母菌的分布情况，以该中方格为一个样方，计数结果是酵母菌有多少个？如果计数的中方格中酵母菌平均数为18个，则1mL培养液中酵母菌的总数为多少个()A．182.88×108 B．154.5×108C．162.8×108 D．152.88×108答案D解析估算培养液中酵母菌种群密度的常用方法为抽样检测法。酵母菌在计数时，计数原则为“计上不计下，计左不计右”，因此计数结果是酵母菌有15个。如果计数的中方格酵母菌平均数为18个，则1mL培养液中酵母菌的总数＝18÷25×400×104×100＝2.88×108(个)。9．某同学在进行“培养液中酵母菌种群数量的变化”的探究实验时，设置了两组实验，这两组实验的试管中含有等量的酵母菌培养液，种群数量变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是()A．a组酵母菌的最大数量多于b组的，可能是起始时a组酵母菌数量多于b组所致B．第0～3天内，a组的酵母菌种群数量增长曲线呈“S”形C．继续延长培养时间，b组酵母菌数量将保持相对稳定D．检测酵母菌数量时，振荡试管的目的是增加样液中氧气的含量答案B解析由题图可知，a、b两组酵母菌初始量几乎相等，A错误；由题图可知，在第0～3天内，a组的酵母菌种群数量先增加后趋于稳定，种群数量增长曲线呈“S”形，B正确；继续延长培养时间，由于营养物质的消耗，有害代谢废物的积累，b组酵母菌数量将减少，不会保持相对稳定，C错误；检测酵母菌数量时，振荡试管的目的是使酵母菌混合均匀，减小计数的误差，D错误。10．某小组开展酵母菌培养实验，如图是摇瓶培养中酵母菌种群变化曲线。下列相关叙述正确的是()A．培养初期，酵母菌因种内斗争强而增殖缓慢B．不同转速进行振荡培养影响的主要是营养物质的浓度C．培养后期，被台盼蓝染液染成蓝色的细胞数目将会增多D．转速为150r/min时，预测种群增长曲线为“J”形答案C解析培养初期，酵母菌因基数小而增殖缓慢，此时种内斗争较弱，A错误；不同转速进行振荡培养影响的主要是培养液中溶氧量，也会影响酵母菌获得营养物质的机会，B错误；培养后期，死亡的酵母菌数目增多，所以被台盼蓝染液染成蓝色的细胞数目将会增多，C正确；在一定时间范围内，转速为150r/min时，种群密度不断增大，但由于营养物质和空间有限且代谢产物不断积累，预测后期种群数量增长曲线不会呈“J”形，D错误。11．在探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，某同学将10mL酵母菌培养液放在适宜的条件下培养，并间隔相同时间分别等量均匀取样4次，测定样液的pH和酵母菌数量如表所示。据表分析，下列有关说法错误的是()样品酵母菌数量(个/mm3)pH112104.828205.4312103.7410005.0A.取样的先后次序为2、4、1、3B．10mL培养液的K值可能为1.21×107个C．培养过程中酵母菌的出生率始终大于死亡率D．若再次取样测定，10mL培养液中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个答案C解析酵母菌细胞呼吸会产生二氧化碳，二氧化碳溶于培养液使培养液的pH下降，根据pH确定取样的先后次序为2、4、1、3，A正确；1mL＝1000mm3，据表中数据可知，酵母菌的数量在样品1和样品3中相等且达到最大值，10mL培养液的K值可能为1210×1000×10＝1.21×107(个)，B正确；从表中数据可知，酵母菌的数量在样品1和样品3中相等，说明对应的培养过程中酵母菌的出生率等于死亡率，C错误；随着培养时间的延长，营养物质逐渐减少，有害代谢产物大量积累，培养液pH的剧烈改变，会导致酵母菌数量减少，若再次取样测定，10mL培养液中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个，D正确。12．某小组在探究培养液中酵母菌种群数量的变化时，同样实验条件下分别在4个锥形瓶中进行如图所示的培养，均获得了“S”形增长曲线。下列叙述错误的是()A．4个锥形瓶中酵母菌种群数量达到K值的时间一般不同B．可采用抽样检测的方法对酵母菌进行计数C．Ⅳ内的种群数量先于Ⅱ内的达到最大值D．4个锥形瓶中酵母菌种群的K值均相同答案D解析由于培养液的体积不同，起始酵母菌数不同，因此4个锥形瓶内的酵母菌种群数量达到K值的时间一般不同，A正确；由于4个锥形瓶中培养液的体积不都相同，因此培养的酵母菌种群的K值不都相同，D错误。13．用4种不同方式培养酵母菌，其他培养条件相同，酵母菌种群数量增长曲线分别为a、b、c、d，如图所示。请回答下列问题：(1)对酵母菌进行计数时，下列哪些操作会使计数结果偏小？________(填序号，多选)。①从静置的培养液上部取样②使用未干燥的血细胞计数板③计数前未对酵母菌进行台盼蓝染色④仅对计数室内的酵母菌进行计数(2)曲线a的增长呈“________________”形，其种群数量增长最快的主要原因是________________________________。曲线d为对照组，对照组的培养方式是____________________________。(3)酵母菌种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定，此时的种群数量称为____________________。限制种群数量不再增长的环境因素有____________________________________________________________________________________________(答出2点)。答案(1)①②④(2)J营养物质充足不更换培养液(3)环境容纳量(或K值)营养物质不足、空间有限、有害物质积累增加14．某小组通过资料查找发现：在15～35℃范围内，酵母菌种群数量增长较快。为探究酵母菌种群增长的最适温度，他们设置了5组实验，每隔24h取样检测一次，连续观察7天。如表是他们进行相关探究实验所得到的结果(单位：×106个/mL)。温度(℃)第1次第2次第3次第4次第5次第6次第7次第8次0h24h48h72h96h120