2024-2025学年高中生物专题2微生物的培养与应用课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教案新人教版选修1

PAGE10-课题2土壤中分解尿素的细菌的分别与计数学习目标：1.明确用培育基对微生物进行选择的原理。(重点)2.学会统计微生物数量的方法。(重点)3.能进行试验设计与操作，并对试验结果进行分析和评价。(难点)1．探讨思路(1)筛选菌株的思路①自然界中目的菌株的筛选ⅰ依据：依据它对生存环境的要求，到相应的环境中去找寻。ⅱ实例：PCR技术过程中用到的耐高温的TaqDNA聚合酶，就是从热泉中筛选出来的Taq细菌中提取出来的。②试验室中目的菌株的筛选ⅰ原理：人为供应有利于目的菌株生长的条件(包括养分、温度、pH等)，同时抑制或阻挡其他微生物的生长。ⅱ方法：利用选择培育基分别。a．选择培育基：允许特定种类的微生物生长，同时阻挡或抑制其他种类微生物生长的培育基。b．实例：选择分解尿素的细菌的培育基，以尿素作为唯一氮源，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。(2)统计菌落数目①常用方法：稀释涂布平板法。ⅰ原理eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(a.当样品的稀释度足够高时，培育基表面,生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的,一个活菌,b.通过统计平板上的菌落数来推想样品中,大约含有的活菌数))ⅱ计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M。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(mL)。M：代表稀释倍数。ⅲ留意事项a．为了保证结果精确，一般设置三个平板，选择菌落数在30～300的平板进行计数，并取平均值。b．统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。缘由是当两个或多个细胞连在一起时，平板上视察到的只是一个菌落。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。c．设置比照：主要目的是解除试验组中非测试因素对试验结果的影响，提高试验结果的可信度。②其他方法：利用显微镜干脆计数。2．试验设计及操作提示(1)试验设计①土壤取样从富含有机质、酸碱度接近中性且潮湿的土壤取样。先铲去表层土，在距地表约3～8cm的土壤层取样。②样品的稀释ⅰ稀释缘由：样品的稀释度干脆影响平板上生长的菌落数目。ⅱ稀释标准：选用肯定稀释范围的样品液进行培育，保证获得菌落数在30～300之间，便于计数。ⅲ微生物的培育与视察a．培育：不同种类的微生物，往往须要不同的培育温度和培育时间。b．视察：每隔24h统计一次菌落数目，最终选取菌落数目稳定时的记录作为结果。(2)操作提示①无菌操作ⅰ取土样的用具在运用前都须要灭菌。ⅱ应在火焰旁称取土壤，并在火焰旁边将称好的土样倒入锥形瓶中，塞好棉塞。ⅲ在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁操作。②做好标记：本试验运用的平板和试管比较多。为避开混淆，最好运用前就做好标记。③制定安排：对于耗时较长的生物试验，要事先制定安排，以便提高工作效率。(3)菌种鉴定①原理：分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，使培育基的碱性增加。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细菌，若指示剂变红，可初步鉴定该种细菌能够分解尿素。1．推断对错(1)因为土壤中各类微生物的数量不同，所以，为获得不同类型的微生物要按不同的稀释倍数进行分别。 ()(2)测定土壤中细菌的总量和测定土壤中能分解尿素的细菌的数量，选用的稀释范围不同。 ()(3)假如得到了两个或两个以上菌落数目在30～300的平板，则说明稀释操作比较胜利，并能够进行菌落的计数。 ()(4)牛肉膏蛋白胨培育基上的菌落数目明显少于选择培育基上的菌落数目，说明选择培育基已筛选出一些菌种。 ()提示：(1)√(2)√(3)√(4)×牛肉膏蛋白胨培育基上的菌落数目明显大于选择培育基上的菌落数目，才说明选择培育基具有筛选作用。2．产生每个标准菌落的细菌的最初数目和培育基分别是()A．一个细菌，液体培育基B．很多细菌，液体培育基C．一个细菌，固体培育基D．很多细菌，固体培育基C[在微生物的培育中产生每个标准菌落的细菌的最初数目是一个细菌，运用的培育基为固体培育基。]微生物的筛选与计算[合作沟通]1．依据选择培育基的原理，如何筛选出耐酸菌？提示：可将培育基的pH调至酸性，再接种培育。2．如何从平板上的菌落数推想出每克样品中的菌落数？提示：统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个平板，计算出平板上菌落数的平均值，然后依据公式进行计算。3．稀释涂布平板法和显微计数法对微生物计数产生的试验误差如何？试分析缘由。提示：稀释涂布平板法计数的值比实际值偏小，缘由是当两个或多个细胞连在一起时，平板上视察到的只是一个菌落；显微计数法计数的结果比实际值偏大，缘由是显微镜下无法区分细胞的死活，计数时包括了死细胞。[归纳总结]1．选择培育基的选择作用(1)原理：依据不同微生物的特殊养分要求或其对某化学、物理因素的抗性不同而制备培育基。(2)方法：①在培育基中加入某种化学物质。例如，加入青霉素可以分别出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。②变更培育基中的养分成分。例如，缺乏氮源时可以分别固氮微生物；石油作为唯一碳源时，可以分别出能消退石油污染的微生物；用含无机碳源的培育基分别自养型微生物。③变更微生物的培育条件。例如，将培育基放在高温环境中培育可以得到耐高温的微生物；用一般培育基在无氧条件下分别厌氧型和兼性厌氧型微生物。2．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，但是一般运用计数法，计数法可分为干脆计数法和间接计数法。二者的比较如下表所示：项目干脆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，在显微镜下计算肯定容积的样品中微生物的数量当样品的稀释度足够高时，培育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，就能推想出样品中大约含有多少活菌主要用具显微镜、细菌计数板培育基计数数据菌体本身培育基上菌落数优点计数便利、操作简洁计数的是活菌缺点死菌、活菌都计算在内操作较困难，有肯定误差计算公式每毫升原液含菌数＝每小格平均菌体数×400×10000×稀释倍数每毫升原液含菌数＝培育基上平均菌落数×稀释倍数÷涂布液体积特殊提示：能在选择培育基上生长的不肯定是所须要的目的菌原则上选择培育基只能允许特定种类的微生物生长，但事实上，微生物的培育是一个特别困难的问题，有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物生长繁殖，因此能在选择培育基上生长的微生物不肯定都是所需的微生物，还需进一步的鉴定。[典题通关]自然界中的微生物往往是混杂生长的。人们在探讨微生物时一般要将它们分别提纯，然后进行数量的测定。下面是对大肠杆菌进行数量测定的试验，请回答有关问题。步骤如下：①制备稀释倍数为102、103、104、105、106的系列稀释液。②为了得到更加精确的结果，应选用________法接种样品。③相宜温度下培育。结果分析：(1)测定大肠杆菌数时，在对应稀释倍数为106的培育基中，得到以下几种统计结果，与事实更加接近的是________。A．一个平板，统计的菌落数是230B．两个平板，统计的菌落数是220和260，取平均值240C．三个平板，统计的菌落数分别是400、212和256，取平均值289D．四个平板，统计的菌落数分别是210、260、240和250，取平均值240(2)一同学在稀释倍数为106的培育基上测得平板上菌落数的平均值为212，那么每毫升样品中的菌落数约是(涂布平板时所用的稀释液体积为0.2mL)________。(3)用这种方法测定菌体密度时，实际活菌数量要比测得的数量________(填“多”或“少”)，因为________________。[技巧点拨](1)因为题中操作的目的是对大肠杆菌进行数量的测定，所以接种的方法是稀释涂布平板法。(2)测定活菌数量时，选择的平板越多误差越小，且选择的平板要能形成30～300个菌落。(3)所做的多个平板中，假如其中一个平板中菌落的数目明显多于或少于其他几个平板，则说明该平板不符合要求，应重做或舍弃。[解析]若对大肠杆菌进行计数，则须要用稀释涂布平板法接种样品。(1)应选取多个菌落数相差不大的平板进行计数，取其平均值。(2)212÷0.2×106＝1.06×109(个)。(3)因为一个菌落可能由两个或多个细菌连在一起生长而成，所以实际活菌数量要比测得的数量多。[答案]稀释涂布平板(1)D(2)1.06×109个(3)多当两个或多个细菌连在一起时，平板上视察到的只是一个菌落(1)假如某同学的稀释倍数仅为104，则测定的数值要比题中操作的数值高还是低？为什么？(2)第(1)小题C项中菌落数为400的平板不符合要求，试分析该平板中菌落数目多于其他平板的可能的缘由。提示：(1)低，因为稀释倍数太低，则大部分菌落是多个细菌繁殖而成，所以视察到的菌落的数值要低于由单一细菌形成的菌落数值。(2)①培育基被污染，一些菌落是由杂菌繁殖而成的；②接种过程中由于操作不当感染了杂菌；③取菌液时没有摇摆，所取菌液中细菌个体浓度偏大等。1．分别土壤中分解尿素的细菌，对培育基的要求是()①加尿素②不加尿素③加琼脂④不加琼脂⑤加葡萄糖⑥不加葡萄糖⑦加硝酸盐⑧不加硝酸盐A．①③⑤⑦ B．②④⑥⑧C．①③⑤⑧ D．①④⑥⑦C[要分别土壤中分解尿素的细菌，培育基中尿素应是唯一的氮源，不能加硝酸盐；在固体培育基上形成菌落，要加琼脂作凝固剂；分解尿素的细菌是异养生物，要加有机碳源(如葡萄糖)。]2．某同学在稀释倍数为106的培育基上测得平板上的菌落数的平均值为234，那么每毫升样品中菌落数是(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1mL)()A．2.34×108个 B．2.34×109个C．234个 D．23.4个B[平板上菌落的平均数×稀释倍数÷体积＝每毫升样品中的菌落数，即234×10×106＝2.34×109(个)。]试验设计与操作[合作沟通]1．为什么分别不同的微生物要采纳不同的稀释度？当测定时为什么要将稀释的范围放宽一些？提示：这是因为土壤中各类微生物的数量(单位：株/kg)是不同的；为确保能从中选择出菌落数在30～300之间的平板进行计数。2．在稀释涂布平板法中，为何需涂布3个平板？提示：作为重复试验，统计时取平均值，以削减偶然因素对试验结果的影响，增加试验结果的劝服力。3．统计菌落数目的理论依据是什么？提示：当样品的稀释度足够高时，培育基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。4．为什么要选取菌落数目稳定时的记录作为结果？提示：尽量缩小统计的菌落数与实际活菌数的差值，因为繁殖慢的菌体起先看不出明显的菌落。[归纳总结]1．试验流程稀释度104105106123平均值123平均值123平均值菌落数/平板菌数/克土壤2．试验设计原则(1)设立重复组：统计某一稀释度下平板上的菌落数时，要至少涂布3个平板作重复组，以增加试验结果的劝服力与精确性。(2)设立两种比照组：①推断培育基中是否有杂菌污染，需同时将未接种的选择培育基进行培育。②推断选择培育基是否具有筛选作用，需同时设立牛肉膏蛋白胨培育基进行接种后培育，视察两种培育基上的菌落数目，进行对比得出结论。3．结果分析与评价内容结果分析有无杂菌污染的推断比照的培育皿中无菌落生长→未被杂菌污染培育基中菌落数偏高→被杂菌污染菌落形态多样，菌落数偏高→培育物中混入其他杂菌选择培育基的筛选作用牛肉膏蛋白胨培育基的菌落数目大于选择培育基的数目→选择培育基具有筛选作用样品的稀释操作得到2个或2个以上菌落数目在30～300的平板→操作胜利重复组的结果若选取同一种土样，统计结果应接近[典题通关]尿素是一种重要的氮肥，农作物不能将其干脆汲取利用，而是通过土壤中的细菌将其分解为氨和CO2后才能被农作物利用。请回答下列问题：(1)土壤中的某些细菌能分解尿素是因为该种细菌能合成________。(2)为筛选尿素分解菌而制备的培育基中含有的养分物质除尿素外，还包括水、碳源、________等，该培育基能筛选出目的菌株的缘由是________________________________________。(3)一般依据尿素分解菌菌落的________、隆起程度和颜色等特征来统计菌落数目。现将10mL尿素分解菌悬液进行梯度稀释，分别取0.1mL稀释倍数为106的样液接种到3个培育基上，培育一段时间后，统计菌落数分别为39、42、45，则1mL悬液中活细菌数量为________个。上述过程采纳的接种方法是______________。(4)为检验培育基及培育皿灭菌是否合格，可实行的措施是______________________________。[解析](1)分解尿素的细菌中含有脲酶，能将尿素分解。(2)微生物的培育基中需含有水、无机盐、碳源和氮源，尿素作为氮源。因为只有含有脲酶的细菌才能利用尿素作为氮源生长，因此该培育基能筛选出分解尿素的细菌。(3)一个菌落为一个细菌繁殖的后代，不同的微生物的菌落不同，菌落的特征包括形态、大小、隆起程度，据此来统计菌落的数目。微生物计数的方法采纳稀释涂布平板法接种，1mL悬液中细菌的数目为(39＋42＋45)÷3÷0.1×106＝4.2×108(个)。(4)单独设置一个灭菌后不接种样液的含培育基的培育皿进行培育，视察该培育基上是否出现菌落，从而推断灭菌是否合格。[答案](1)脲酶(2)无机盐只有以尿素作为唯一氮源的细菌才能在该培育基上生长(3)形态、大小4.2×108稀释涂布平板法(4)单独设置一个灭菌后不接种样液的培育皿(含培育基)进行培育下列是关于“检测土壤中细菌总数”试验操作的叙述，其中错误的是()A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培育基，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．将试验组和比照组平板倒置，37℃恒温培育24～48hD．确定比照组无菌后，选择菌落数在300以上的试验组平板进行计数D[检测细菌总数，用蒸馏水配制培育基，常用高压蒸汽灭菌法灭菌后，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，将试验组和比照组放置在相宜条件下培育，在确定比照组无菌后，选择菌落在30～300的平板为代表进行计数，D错误。A是培育基的灭菌方法，B设置了一系列比照试验，C是细菌的培育方法，A、B、C三个选项均是正确的。故选D。][课堂小结]知识网络构建核心语句归纳1.选择培育基是指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.设置比照的主要目的是解除试验中非测试因素对试验结果的影响，提高试验结果的可信度。3.在标记培育皿时，应注明培育基种类、培育日期以及平板上培育样品的稀释度等。4.为确保结果精确，一般选择菌落数在30～300的平板上进行计数。5.只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，因此可用尿素为唯一氮源的选择培育基分别能分解尿素的细菌。6.鉴定分解尿素细菌的方法是在以尿素为唯一氮源的培育基中加入酚红指示剂，依据是否变红进行推断。1．土壤中的细菌能分解尿素，是因为它们能合成一种()A．尿素酶 B．脲酶C．蛋白酶 D．肽酶B[能够分解利用尿素的细菌，其细胞内含有脲酶，可以把尿素分解成氨，然后进一步利用。]2．分别土壤中分解尿素的细菌，对培育基的要求是()选项尿素琼脂葡萄糖硝酸盐A＋＋＋＋B－－－－C＋＋＋－D＋－－＋注：“＋”表示加入，“－”表示不加。C[分别土壤中分解尿素的细菌，培育基中要有碳源，且以尿素作为唯一的氮源，故不能添加硝酸盐。]3．可以鉴定出分解尿素的细菌的方法