2020-2021学年高中生物人教版选修1配套学案：专题二课题2-土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

2020-2021学年高中生物人教版选修1配套学案：专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数Word版含解析2020-2021学年高中生物人教版选修1配套学案：专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数Word版含解析2020-2021学年高中生物人教版选修1配套学案：专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数Word版含解析2020-2021学年高中生物人教版选修1配套学案：专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数Word版含解析2020-2021学年高中生物人教版选修1配套学案：专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数Word版含解析(可编辑)姓名，年级：时间：课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数学习目标课程标准1．研究培养基对微生物的选择作用。2．利用选择培养基从土壤中分离分解尿素的细菌。(重点）3．利用稀释涂布平板法进行细菌数目的测定.(难点)1．用土壤浸出液进行细菌培养.2．以尿素为氮源，测定能生长细菌的数量。自主学习·预习热身一、筛选菌株1．自然界中目的菌株筛选的依据：根据它对__生存环境__的要求，到相应的环境中去寻找.2．实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于__目的菌株__生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时__抑制__或__阻止__其他微生物生长.3．筛选分解尿素的细菌：在选择培养基的配方中，把尿素作为培养基中的唯一__氮源__，原则上只有能够利用__尿素__的微生物才能够生长。二、统计菌落数目的方法1．常用方法：__间接计数(活菌计数)__法。2．统计依据：当样品的__稀释度__足够高时，培养基表面生长的一个菌落，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,就能推测出样品中大约含有多少活菌。3．操作:(1)设置重复组，增强实验的说服力与准确性。(2)为保证结果准确，一般选择菌落数在__30～300__的平板进行计数。4．计算公式：每克样品中的菌株数＝（C÷V)×M，其中C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__，M代表__稀释倍数__。三、设置对照1．对照实验:是指除了__被测试条件__以外,其他条件都相同的实验.2．主要目的：排除实验组中__非测试因素__对实验结果的影响，提高实验结果的可信度.例如，为了确认培养基是否被杂菌污染，需以不进行接种的培养基培养作为空白对照.四、实验设计1．土壤取样：（1）取样原因:土壤有“微生物的__天然培养基__"之称，同其他生物环境相比，土壤中的微生物数量__最大__，种类__最多__。(2)土壤要求:富含__有机质__，pH接近__中性__且潮湿。(3）取样部位:距地表约__3～8_cm__的土壤层。2．样品稀释：(1)稀释原因：样品的__稀释程度__直接影响平板上生长的__菌落数目__。（2）稀释标准:选用一定稀释范围的样品液进行培养，保证获得菌落数在__30～300之间__，便于计数。3．微生物的培养与观察：（1）培养：根据不同微生物的需要，控制适宜的培养__温度__和培养时间。(2)观察：①观察方法:每隔24h统计一次菌落数目,最后选取菌落数目稳定时的记录作为结果.②菌落的特征：包括菌落的__形状__、__大小__、隆起程度和__颜色__等。五、操作提示1．无菌操作：（1）取土样的用具在使用前都需要__灭菌 __。（2）实验操作均应在__火焰旁__进行。2．做好标记:本实验使用的平板和试管比较多，为避免混淆，使用前应标明培养基的__种类__、__培养日期__以及平板上培养样品的__稀释度__等。3．制定计划：对于耗时较长的生物实验，要事先制定计划，以便提高__工作效率__。4．菌种鉴定:细菌合成的__脲酶__将尿素分解成氨，使培养基的__碱性__增强。在以尿素为唯一氮源的培养基中加入__酚红__指示剂，培养某种细菌后，若指示剂变__红__，可初步鉴定该种细菌能够分解尿素.思考土壤微生物种类最多、数量最大的原因是什么？提示：土壤中营养物质含量丰富，环境条件适宜等.┃┃活学巧练__■判断题1．选择分解尿素的细菌的培养基为液体培养基.(×）分析:选择分解尿素的细菌的培养基为固体培养基，固体培养基具有分离、鉴定作用。2．统计菌落数目时为保证结果准确,一般选择菌落数目最多的平板进行统计。(×)分析:统计菌落数目时为保证结果准确，一般选择菌落数在30~300的平板进行统计.3．统计菌落数目时,统计的菌落数就是活菌的实际数目。(×)分析：由于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,所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。4．设置对照的目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。(√)5．统计菌落数目的理论依据是一个菌落来源于样品稀释液中的一个活菌.（√）6．统计菌落数目时应选取菌落数目稳定时的记录作为结果。（√）新知解读·互动探究知识点筛选菌株的原理与方法┃┃要点归纳__■1．原理人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。2。实例从热泉中筛选出Taq细菌。热泉70～80℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物,而使耐热的Taq细菌脱颖而出.知识贴士科学家从该细菌中分离到的TaqDNA聚合酶能够忍受933．选择培养基（1）概念：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称做选择培养基。（2)原理：根据不同微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性不同而制备培养基。例如：用培养基选择能分解尿素的微生物的原理培养基的氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素,以尿素作为氮源。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源，而不能生长、繁殖，所以用此培养基就能够选择出能分解尿素的微生物.（3）方法①在培养基中加入某种化学物质.例如，加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌.这里的“加入”是在培养成分的基础上加入。②改变培养基中的营养成分。例如，缺乏氮源时可以分离固氮微生物；石油作为唯一碳源时，可以分离出能消除石油污染的微生物。③改变微生物的培养条件。例如，将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物.┃┃典例评析__■典例1下列有关微生物筛选的叙述中,不正确的是(A）A．用全营养牛肉膏蛋白胨培养基筛选大肠杆菌B．用高NaCl的培养基筛选抗盐突变菌株C．含酚红的尿素培养基筛选鉴别出分解尿素的菌株D．利用高温条件筛选耐热的Taq细菌［解析]在全营养牛肉膏蛋白胨培养基上多种微生物都能生长，不能筛选出大肠杆菌,A错误；用高浓度NaCl的培养基可筛选耐盐突变菌株，其他不耐盐的菌株在此培养基上不能生长，B正确；尿素分解菌可以将尿素分解成氨使酚红指示剂呈红色，因此用含酚红的尿素培养基可筛选鉴别出能分解尿素的菌株,C正确；利用高温培养条件可筛选出耐热的Taq细菌，其他不耐热的菌体无法在此环境下生存，D正确。故选A。┃┃变式训练__■1．下面是某一课题将用到的培养基配方，请根据下表回答下面的问题：编号成分含量①KH2PO41。4②Na2HPO42.1③MgSO4·7H2O0.2④葡萄糖1。0⑤尿素1。0⑥琼脂15。0将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL（1）在该培养基的配方中,为微生物提供碳源的是__葡萄糖__，提供氮源的是__尿素__。(2)绝大多数微生物能利用__葡萄糖__，但是，只有能合成脲酶的微生物才能分解__尿素__。(3)分析该培养基的配方，该培养基对微生物是否具有选择作用？如果具有，又是如何进行选择的？__具有.以尿素为唯一氮源的培养基可以分离到产生脲酶的微生物(即分解尿素的微生物)。__［解析]（1)碳源是提供碳元素的物质,氮源是提供氮元素的物质。所以该培养基中碳源是葡萄糖，氮源是尿素。(2)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，所以这种培养基对微生物有选择作用.(3)选择的原理是只有能够利用尿素的微生物才能够生长.知识点统计菌落数目的方法及设置对照┃┃要点归纳__■1．统计菌落数目的方法微生物生长量的测定有计数法、重量法、生理指标法等方法，一般使用计数法。计数法可分为直接计数法和间接计数法，两者的比较如下表所示。项目直接计数法间接计数法原理利用特定细菌计数板或血细胞计数板,在显微镜下计算一定容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，就能推测出样品中大约含有多少活菌主要用具显微镜、细菌计数板或血细胞计数板培养基计数依据菌体本身培养基上的菌落数优点计数方便、操作简单计数的活菌缺点死菌、活菌都计算在内操作较复杂,且有一定误差计算公式每毫升原液含菌数＝（每格平均菌体数×400）÷计数室容积×稀释倍数①注：①400是常数。每克样品中的菌株数＝（C÷V）×M。其中，C表示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代表稀释倍数知识贴士(1)间接计数法统计的菌落数往往比活菌的实际数目低,原因有两个：①当两个或多个细菌连在一起繁殖时，平板上观察到的只是一个菌落；②统计结果只是活细菌产生的菌落数，而不包括死细菌数目.(2)为使结果接近真实值，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数；要设置重复组，取其平均值.2。设置对照（1)对照实验：是指除了被测试的条件外，其他条件都相同的实验。(2）主要目的：排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度.3．稀释涂布平板法常用来统计活菌数（1）原理当样品的稀释度足够高时,培养基表面生长的一个菌落，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，就能推测出样品中大约有多少活菌.（2）操作设置对照组,增强实验的说服力与准确性。将待测样品经一系列10倍稀释,然后选择三个稀释度的菌液，分别取0.1mL接种到已制备好的平板上，然后用无菌涂布器将菌液涂布于整个平板表面,放在适宜的温度下培养，计算菌落数。为使结果接近真实值，可将同一稀释度加到三个或三个以上的平板上，经涂布、培养、计算出菌落平均数.（3)计数规则为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数.（4)计算公式:每克样品中的菌株数＝eq\f（C，V）×M。┃┃典例评析__■典例2用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，正确的是(D）A．涂布了一个平板,统计的菌落数是230B．涂布了两个平板，统计的菌落数是215和260,取平均值238C．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是21、212和256,取平均值163D．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是210、240和250，取平均值233［解析］在设计实验时，一定要至少涂布3个平板，作为重复组，才能增强实验的说服力与准确性,所以A、B不正确。C项虽涂布了3个平板，但是，其中1个平板的计数结果与另两个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，因此，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。┃┃变式训练__■2．在做分离“分解尿素的细菌"实验时，A同学从对应106培养基中筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。下列有关叙述不正确的是(D）A．A同学出现这种结果的原因可能是土样不同B．可以将A同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养作为空白对照,以证明培养基是否受到污染C．让其他同学用与A同学一样的土壤进行实验，如果结果与A同学一样，则可证明A同学无误D．B选项的实验思路遵循了实验的对照原则，而C选项的没有[解析]甲同学获得的菌落远大于其他同学，可能是由于所取的土样不同，也可能操作过程被污染，A正确；A同学的实验结果可能是培养基污染造成的，可以将A同学配制的培养基在不加土样的情况下进行培养作为空白对照，以证明培养基是否受到污染，B正确;如果是A同学实验操作过程中土样不同造成的，让其他同学用与A同学一样的土壤进行实验,如果结果与A同学一样,则可证明A同学无误，C正确；B选项的实验思路遵循了实验的对照原则，而C选项的也为对照实验，D错误。知识点土壤中分解尿素的细菌的分离与计数过程┃┃要点归纳__■土壤取样从肥沃、湿润的土壤中，用无菌小铁铲铲去表层土，迅速取土壤并装入无菌信封密封制备培养基准备选择培养基,以尿素为唯一氮源制备9个平板培养基样品的稀释在火焰旁称取土壤10g，放入盛有90mL无菌水的三角烧瓶中，振摇使土样与水充分混合，将菌分散。制成101倍土壤稀释液,用一支1mL无菌吸管从中吸取1mL土壤悬液注入盛有9mL无菌水试管中,吹吸三次，使充分混匀，制成102倍土壤稀释液，以此类推制成103、104、105、10取样涂布在上述培养基的9个平板底面,每三个一组分别用记号笔写上104、105、106倍的三种稀释液，然后用三支1mL无菌吸管分别由104、105、106倍的三管土壤稀释液中吸取0。1mL对号放入已写好稀释度的平板中，用无菌涂布器在培养基表面轻轻地涂布均匀（如图)培养观察将培养基平板倒置于30～37℃温室中培养1~2天，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。菌落计数常用稀释涂布平板法，设计如下表格记录并计数稀释度104105106123平均值123平均值123平均值菌落数/平板菌数/克土壤┃┃典例评析__■典例3(2019·江苏盐城中学高二期末)下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，其中错误的是（D)A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板B．取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1mL，分别涂布于各组平板上C．将实验组和对照组平板倒置，37℃恒温培养24D．确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数[解析］用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，先经高温、高压灭菌，后倒平板，A正确；测定土壤中细菌总数利用稀释涂布平板法,即取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0。1mL,分别涂布于各组平板上，B正确；平板倒置后，将实验组和对照组在37┃┃变式训练__■3．关于从土壤中分离出分解尿素的细菌,相关描述正确的是（B）A．细菌适宜在酸碱度接近中性的潮湿土壤中生长，取样时要在酒精灯火焰旁铲去3～8B．取土样的小铁铲、盛土样的信封在使用前都要采取干热灭菌措施C．称取土样时不能在酒精灯火焰旁，因为会使分解尿素的细菌死亡D．某些细菌将尿素分解后产生氮气和二氧化碳[解析］细菌分布在距地表约3～8cm的土壤层，故要铲去表层土，大约3~指点迷津·拨云见日1．选择培养基与鉴别培养基的区别（规律方法）培养基种类特点用途选择培养基培养基中加入某种化学物质,以抑制不需要的微生物生长，促进所需要的微生物生长培养、分离出特定微生物(如培养酵母菌和霉菌,可在培养基中加入青霉素；用尿素作为唯一氮源的培养基可用于分离分解尿素的细菌）鉴别培养基根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品鉴别不同种类的微生物，如用伊红美蓝培养基鉴别饮用水中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈现紫黑色）典例4在培养基中加入尿素（唯一氮源)，以分离出能分解尿素的细菌，这种加入尿素的培养基在功能上属于(A）A．选择培养基 B．固体培养基C．液体培养基 D．鉴别培养基［解析]培养基按用途分类,分为选择培养基和鉴别培养基，按物理性质分类,分为液体培养基、固体培养基和半固体培养基。该培养基能分离出分解尿素的细菌,故是选择培养基.知识贴士不能正确区分选择培养基和鉴别培养基的特点和用途,是此类问题出错的主要原因。2．微生物的培养与分离技术微生物培养中所需的营养及功能、培养基的配制原则和类型、无菌操作技术等是进行微生物培养与分离必不可少的知识。（1）培养基的制备计算→称量→溶化→调pH→灭菌→倒平板。（2）无菌技术无菌技术主要指消毒、灭菌和无菌操作。实验室中常用紫外线或化学药剂消毒，如接种室的紫外线消毒及用酒精擦拭双手消毒。灭菌的方法主要有灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌，主要是针对培养器具、接种器具和培养基的灭菌.另外，还需注意操作过程中无菌环境的营造,一是可以在灭菌的接种箱中进行，二是在酒精灯火焰附近所形成的无菌区进行。（3）倒平板严格按照教材所示的操作步骤进行。倒平板时需待培养基冷却至50℃左右，在酒精灯火焰附近无菌区进行.平板冷却凝固后，将平板倒置，使皿盖在下、皿底在上，这样处理可防止蒸发的水分冷却后在皿盖上形成水珠落在培养基上，（4)平板划线操作通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面，可得到单个分离的菌落。（5）稀释涂布平板将菌液进行一系列的梯度稀释后再涂布平板，在稀释度足够高的菌液里,聚集在一起的微生物被分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个的菌落。(6）选择培养基用来分离某种特定的微生物在选择培养基配制过程中要注意起选择作用的成分，如分离分解尿素的细菌的选择培养基中的特定成分是尿素.典例5富集培养是微生物学中最强有力的技术手段之一，主要是指利用不同微生物的生命活动特点的不同，限定环境条件，使仅适应该条件的微生物旺盛生长，从而使其在群落中的数量大大增加，人们能够更容易地从自然界中分离到所需的特定微生物。富集条件可根据所需分离的微生物的特点，从物理、化学、生物等多个方面进行选择，如温度、pH、紫外线、压强、光照、氧气、营养等。下图描述了采用富集方法从土壤中分离能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物的实验过程。据图回答问题。(1)本实验所需培养基为__选择培养基__，碳源为__对羟基苯甲酸__.(2）实验原理是__利用以对羟基苯甲酸为唯一碳源的选择培养基，经富集培养，选择出能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物__.（3）①～③重复培养的目的是__增大分解对羟基苯甲酸的微生物的比例__。(4）⑤的菌落中大部分是能降解__对羟基苯甲酸__的微生物.（5)⑥为__对照__组,⑦为__实验__组,设置⑥的目的是__说明通过富集培养的确得到了欲分离的目的微生物__。(6）⑤→⑥采用__单菌落挑取__法。将单菌落接种到⑥的培养基中,在操作过程中为防止污染,应注意的事项是__接种环在火焰上灼烧灭菌，烧红的接种环在火焰旁冷却后，将培养皿盖打开一条缝隙,挑取菌落接种到试管中,并塞好棉塞，接种环在火焰上灼烧，杀灭残留物__。[解析］本实验所用培养基是以对羟基苯甲酸为唯一碳源的选择培养基，培养的微生物是能降解对羟基苯甲酸的微生物.经过①②③的重复培养，增大了分解对羟基苯甲酸的微生物的比例。最后通过设置对照及单菌落挑取法将培养基上的单菌落分别接种到含有对羟基苯甲酸及不含有该物质的培养基上，验证是否得到了目的微生物。接种过程中为防止污染，应注意进行一系列的无菌操作.核心素养·技能培优案例两位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中,第一位同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230；第二位同学在该浓度下涂布了三个平板，统计的菌落数分别为21、212和256，该同学以这三个平板上菌落数的平均值163作为统计结果。你认为这两位同学的实验应如何改进？给我们什么启示？__提示：第一位同学只涂布了一个平板，没有设置重