新教材同步备课2024春高中生物第1章发酵工程第2节微生物的培养技术及应用1.2.2微生物的选择培养与计数教案新人教版选择性必修3

1.2微生物的培育技术及应用二微生物的选择培育与计数一、教学目标1.说明选择培育基筛选微生物的原理。2.土壤中分解尿素的细菌的分别和计数。3.运用无菌操作技术和微生物分别、培育的方法初步分别出目标菌。4.尝试解决生产、生活中与微生物选择培育、计数等有关的实际问题。二、教学重难点1.教学重点（1）微生物选择培育的原理。（2）土壤中分解尿素的细菌的分别和计数。2.教学难点（1）土壤中分解尿素的细菌的分别和计数。三、教学设计思路老师接受课上课下相结合的方式，提前打算好教学工具，并在教学过程中充分利用视频，让学生在观看视频操作的同时进行同步思索，熬炼学生的试验设计实力，独立思索实力，提升科学探究实力四、教学过程【新课导入】生物界中微生物数量繁多，种类庞杂，要想从中分别出须要的特定微生物并不简洁，尤其当要分别的微生物在混合的菌群中不是优势种群时，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？那么，如何从众多的微生物中筛选出单一菌种？【新课讲授】（一）选择培育基老师组织学生阅读教材第16页，并回答老师提出的问题：1.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”？2.试验室中微生物筛选的基本原理？通过分析得出水生栖热菌能适应高温环境，因此被筛选出来了。进而推理得出，在试验室中可以创建适应特定微生物生长的条件用于微生物的筛选老师通过引导学生将自然环境对试验室中对微生物的筛选进行类比，从而领悟选择培育基的概念和原理。归纳梳理：1.概念：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻挡其他种类微生物生长的培育基。2.类型：（1）利用变更培育条件进行选择培育。70～80℃的高温→分别耐高温的水生栖热菌。（2）利用添加某种化学物质进行选择培育。加入青霉素→分别酵母菌、霉菌等真菌。加高浓度食盐→金黄色葡萄球菌。（3）利用养分缺陷进行选择培育。不加碳源（含碳有机物）的培育基→分别出自养型微生物。不加氮源的培育基→分别出固氮菌。老师利用课件展示教材第16页的“思索·探讨”，并回答探讨中的问题：尿素［CO(NH2)2］含氮量高，化学性质稳定，是现代农业生产中一种重要的氮肥。尿素施入土壤后，会被土壤中的某些细菌分解成NH3，再被转化为NO3-、NH4+等被植物吸取。而这些细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可以作为细菌生长的氮源。1.假如让你配制一种培育基，将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分别出来，培育基的配方该如何设计？提示答案：设计一种选择培育基,用尿素作为唯一氮源，可以将分解尿素的细菌分别出来。2.该培育基与一般培育基有哪些共同点和不同点？提示答案：这种培育基与一般培育基相比，只是用尿素作为唯一氮源，培育基的其他养分成分基本相同。展示选择培育基的配方，思索探讨，并回答探讨中的问题：探讨：1.从物理性质看两种培育基属于哪类？依据是什么？培育基的主要用途是什么？答案提示：都属于固体培育基。依据是添加了凝固剂琼脂，且比例为1.5%-2%。培育基的主要用途是分别、鉴定、计数。2.从用途上来讲，哪个属于选择培育基？将得到何种细菌？答案提示：培育基二属于选择培育基；其可获得能分解尿素的微生物。3.两种培育基中共有哪些成分？哪些作为碳源、氮源？答案提示：通过探讨选择培育基的配方的设计思路，培育学生的迁移应用学问的实力。通过列表对选择培育基和鉴别培育基进行比较二、微生物的选择培育1.稀释涂布平板法老师利用PPT展示稀释涂布平板法的操作过程，并让学生阅读教材第17页，自己总结稀释涂布平板法的概念。稀释涂布平板法：将菌液进行一系列梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培育基的表面，进行培育。留意：稀释度足够高时，能在培育基表面形成单个菌落。包括系列稀释（梯度稀释）和涂布平板两个步骤基本操作：（1）梯度稀释（2）涂布平板老师利用课件展示一个拓展学问“梯度稀释操作”（1）将分别盛有9mL水的6支试管灭菌，并按102～107的依次编号。（2）用移液管吸取1mL锥形瓶中稀释10倍的菌液，注入102倍稀释的试管中。用手指轻压移液管的橡皮头，吹吸三次，使菌液与水充分混匀。（3）从102倍稀释的试管中吸取1mL稀释液，注入103倍稀释的试管中，重复第（2）步的混匀操作。依次类推，直至完成最终一支试管的操作。通过拓展学问，让学生加深对试验过程的理解。试验操作流程①铲取土样，将样品装入纸袋中。②将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，制成菌液。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。③取0.1mL菌液，滴加到培育基表面。④将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中。⑤将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。⑥用涂布器将菌液匀整地涂布在培育基表面。涂布时可转动培育皿，使涂布匀整，待涂布的菌液被培育基吸取后，将平板倒置，放入30～37℃的恒温培育箱中培育1～2d，在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以视察到分别的单菌落。最终老师让学生尝试完成“平板划线法和稀释涂布平板法的比较”的表格，然后老师给出正确答案。（三）微生物的数量测定老师让学生阅读教材第18-19页的内容，组织学生自己总结稀释涂布平板法计数的原理并小组探讨统计菌落数目的方法，在课件中展示并提问：1.与平板划线法相比，为什么稀释涂布平板法可以用于细菌的计数？2.通过此方法统计的细菌数目与它实际的数目相同吗？学问梳理：1.间接计数法——稀释涂布平板法稀释涂布平板法除可以用于分别微生物外，也常用来统计样品中活菌的数目。（1）原理：当样品的稀释度足够高时，培育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。通过统计平板上的菌落数，就能推想出样品中大约含有多少活菌。（2）计数原则①一般选择菌落数为30～300的平板计数。②在同一稀释度下，应至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值。（分析试验结果时，要考虑重复组结果是否接近，假如相差太大，意味着操作有误，需重新试验）③统计的菌落往往比活菌的实际数目低；（当两个或多个细胞连在一起时，繁殖后形成的还是一个菌落）④统计的结果一般用菌落数而不是活菌数来表示；⑤适当的稀释度、涂布是否匀整是胜利统计菌落数目的关键。恰当的稀释度、涂布是否匀整是胜利统计菌落数目的关键。（3）计算公式：每g样品中的菌落数＝（C÷V）×MC代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数；V代表涂布平板时所用的稀释液的体积（mL）；M代表稀释倍数。2.干脆计数法——显微镜干脆计数是一种常用的、快速直观的测定微生物数量的方法。（1）原理：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板在显微镜下视察、计数，然后再计算确定体积的样品中微生物的数量。统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。细菌计数板可对细菌等较小的细胞进行视察和计数，血细胞计数板常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的视察和计数。酵母菌是属于真核生物，可以用血细胞计数板对其进行种群数量的计数。血细胞计数板只适用于真核细胞的计数。要对细菌（原核细胞）进行计数则须要细菌计数板。提问：血细胞计数板和细菌计数板有没有区分？它们的区分就是计数室的高度不同，细菌计数板计数室的高度是0.02mm2。故细菌计数板计数细菌的计算是：（2）缺点：①统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和，不能区分死菌与活菌。②个体小的细菌在显微镜下难以视察。老师组织学生小组尝试设计“土壤中红分解尿素的细菌的分别与计数”的试验过程，在设计结束后各个小组进行沟通补充，然后老师利用课件展示“土壤中红分解尿素的细菌的分别与计数”的试验视频，并在课件中展示提示的试验设计流程，学生在老师给的流程中找出自己设计的优缺点，并进行反思总结。【提出问题】土壤中含有能分解尿素的细菌，我们如何分别它们？每克土壤样品原委含有多少这样的细菌？【做出假设】利用以尿素作为唯一碳源的选择培育基，可以分别。【试验设计】（1）试验思路（2）预料试验【进行试验】（1）试验目的①从土壤中分别出能够分解尿素的细菌。②统计每克土壤样品中原委含有多少这样的细菌。（2）试验原理绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作为唯一氮源的选择培育基，可以从土壤中分别出分别尿素的细菌。常见的分解尿素的微生物：芽孢杆菌、小球菌、棒状杆菌等细菌，某些真菌和放线菌也能分解尿素。（3）试验步骤①培育基的制备制备选择培育基（尿素为唯一氮源）制备牛肉膏蛋白胨培育基②土壤取样A.取样地点要求：酸碱度接近中性的潮湿土壤。细菌相宜在该环境中生长。B.取样过程：铲去表层土（一般3cm左右）。细菌绝大部分分布在距地表3～8cm的土壤层。留意事项：取土样时用的铁铲和取样袋在运用前都须要灭菌。操作完成后，确定要洗手。③样品的稀释与涂布平板不同微生物在土壤中含量不同，分别不同的微生物接受不同的稀释度，以保证获得菌落数在30～300之间适于计数的平板。为保证获得菌落数为_____30～300_____的平板进行计数，可将细菌稀释倍数为1×103～1×107的稀释液分别涂布到平板上培育。④微生物的培育与视察A.培育条件：不同种类的微生物，往往须要不同的培育温度和培育时间。细菌一般在30～37℃的温度下培育1～2d。B.视察：每隔24h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。防止因培育时间不足而导致遗漏菌落的数目。C.一般来说，在相同的培育条件下，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如形态、大小和颜色等。通过观看视频和设计试验流程，老师对学生进行提问：【结果分析与评价】1.培育基是否有杂菌污染？如何证明培育基未被污染？假如有杂菌污染，造成污染的缘由可能是什么？提示：假如没有接种的培育基上没有菌落生长，说明培育基没有被杂菌污染。假如接种后的完全培育基上的菌落数明显多于选择培育基上的菌落数，说明选择培育基筛选出了一些尿素分解菌。2.选择多大的稀释范围进行涂布平板操作？该稀释范围是如何确定的？测细菌数：一般用104、105、106稀释液。测放线菌：一般用103、104、105稀释液。测真菌数：一般用102、103、104稀释液。选用稀释范围更大的稀释液进行平板培育；例如可以将1×103-1×107倍稀释的稀释液分别涂布平板上培育，以保证能从中选择出菌落数为30-300的平板进行计算。3.在每个稀释倍数下，涂布了几个平板用于计数？为什么？每个浓度至少设置4个平板，1、2、3平板是选择培育基（试验组，三个重复），4为牛肉膏蛋白胨培育基（用以推断选择培育基是否具有选择作用）；整个试验还要设置2个平板：不涂布稀释液的选择培育基和牛肉膏蛋白胨培育基，以验证培育基中是否含有杂菌。4.你是否获得了某一稀释度下菌落数为30~300的平板？在这一稀释度下，是否至少有2个平板的菌落数接近？提示：假如得到了两个或多个菌落数为30～300的平板，说明稀释度合适，操作比较胜利，能够进行菌落的计数。5.你统计的每克土样中能分解尿素的细菌的菌落数是多少？与其他同学统计的结果接近吗？假如差异很大，可能是什么缘由引起的？提示：假如是用同一土样进行的操作，数据应当比较接近。假如差异很大，就须要从操作是否规范、培育基配制是否合理等方面查找缘由。学生小组之间相互探讨并回答问题。通过自己设计方案和回答问题，熬炼学生的试验设计实力，提升科学探究实力。【进一步探究】本活动只是初步筛选了能分解尿素的细菌,对分别的菌种进行鉴定还须要借助生物化学的方法。你可以查阅相关资料,进一步设计试验来鉴定自己分别的菌种。（1）原理：细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，氨会使培育基的碱性增加，pH上升，因此可以通过检测培育基pH的变更来推断是否发生了该化学反应，进而推断该菌是否为尿素分解细菌。（2）方法在以尿素为唯一氮源的培育基中加入酚红指示剂，培育某种细菌后，假如pH上升，指示剂将变红：①液体培育基可以干脆看