2018_2019学年高中生物专题2课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学案(含解析)新人教版选修1.doc
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1、- 1 -土壤中分解尿素的细菌的分离与计数一、研究思路1筛选菌株(1)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的生长。(2)选择培养基: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统计菌落数目(1)活菌计数法:常用稀释涂布平板法。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含有多少活菌。计算公式:每克样品中的菌株数( CV)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
2、布平板时所用的稀释液的体积(mL)。M:代表稀释倍数。统计方法:为了保证结果准确,一般设置 35 个平板,选择菌落数在 30300 的平板进行计数,并取其平均值。(2)显微镜直接计数法:在显微镜下直接观察和计数微生物的数量。3设置对照(1)对照实验:指除了被测试的条件外,其他条件都相同的实验。1.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的生长。2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。3测定微生物数量的常用方法有活菌计数法和显微镜直接计数法。稀释涂布平板法常用来统计
3、活菌的数目,但统计结果往往比活菌的实际数目低。4只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素,因此可用尿素作为唯一氮源的选择培养基分离能分解尿素的细菌。5鉴定分解尿素细菌的方法是在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,依据是否变红进行判断。- 2 -(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。二、实验设计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 38 cm 的土壤层取样。2样品的稀释(1)稀释原因:样品的稀释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 30300 之间,便
4、于计数。3微生物的培养与观察(1)培养:不同种类的微生物,往往需要不同的培养温度和培养时间。(2)观察:每隔 24_h 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。三、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)应在酒精灯火焰旁称取土壤,并在酒精灯火焰附近将称好的土样倒入锥形瓶中,塞好棉塞。(3)在稀释土壤溶液的过程中,每一步都要在酒精灯火焰旁操作。2做好标记:本实验使用的平板和试管比较多。为避免混淆,最好在使用前就做好标记。3制定计划:对于耗时较长的生物实验,要事先规划时间,以便提高工作效率。四、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,使培养基的
5、碱性增强。2方法: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,若指示剂变红,可初步鉴定该种细菌能够分解尿素。1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( )A鉴别培养基 B加富培养基C选择培养基 D基础培养基解析:选 C 选择培养基是在培养基中加入特殊营养物质或化学物质,抑制不需要微生物的生长,有利于所需微生物生长的培养基。2用稀释涂布平板法来统计样品中活菌的数目。在某稀释度下一同学做了若干个平板并统计每个平板的菌落数,最接近样品中菌株数真实值的是( )- 3 -A菌落数目最多的平板B菌落数目最少的平板C菌落数目适中的平板D取若干个平
6、板上菌落数目的平均值解析:选 D 用稀释涂布平板法对样品中活菌数目进行统计,只是一种估测,根据此方法的实验过程可知,在某一稀释度下涂布的平板菌落数具有一定的偶然性,并不是绝对均匀,所以取若干个平板上菌落数目的平均值比较接近样品中菌株数的真实值。3用稀释涂布平板法来统计样品中活菌的数目,其结果与实际值相比( )A比实际值高 B比实际值低C和实际值一致 D比实际值可能高也可能低解析:选 B 培养基上的一个菌落也可能由相连的两个或多个菌体繁殖而来,并且该方法测得的是活菌的菌落数目,未包括死细菌数,因此统计的活菌数要少于菌体实际值。4产生每个标准菌落的细菌的最初数目和培养基分别是( )A一个细菌,液体
7、培养基B许多细菌,液体培养基C一个细菌,固体培养基D许多细菌,固体培养基解析:选 C 在微生物的培养中产生每个标准菌落的细菌的最初数目是一个细菌,使用的培养基为固体培养基。5用以尿素为唯一氮源加入酚红指示剂的培养基,培养尿素分解菌后,指示剂将( )A变蓝色 B变红色C变黑色 D变棕色解析:选 B 尿素分解菌合成的脲酶将尿素分解成了氨,会使培养基的碱性增强,pH 升高,加入酚红指示剂将变红。Error!核 心 要 点 一 筛 选 菌 株 的 原 理 及 统 计 菌 落 数 目 的 方 法1筛选菌株的原理(1)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。(2)方
8、法: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- 4 -浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。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;用含无机碳源的培养基分离自养型微生物。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;用普通培养基在无氧条件下分离厌氧型和兼性厌氧型微生物。名师点拨 选择培养基上生长的微生物目的菌原则上选择培养基只能允许特定种类的微生物生长,但实际上,微生物的培养是一个非常复杂的问题,有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物生长繁殖,因此能在选择培养
9、基上生长的微生物不一定都是所需的微生物,还需进一步鉴定。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,但是一般使用计数法,计数法可分为直接计数法和间接计数法。二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 培养基计数数据 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,
10、有一定误差计算公式每毫升原液含菌数每小格平均菌体数40010 000稀释倍数每毫升原液含菌数培养基上平均菌落数稀释倍数涂布液体积题组冲关1(全国卷)某些土壤细菌可将尿素分解成 CO2和 NH3,供植物吸收和利用。回答下列问题:(1)有些细菌能分解尿素,有些细菌则不能,原因是前者能产生_。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物 CO2作为碳源,原因是_。但可用葡萄糖作为碳源,进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_(答出两点即可)。(2)为了筛选可分解尿素的细菌,在配制培养基时,应选择_(填“尿素”- 5 -“NH4NO3”或“尿素NH 4NO3”)作为氮源,不选择其他两组的原因是_。(3)用来筛选分解
11、尿素细菌的培养基含有 KH2PO4和 Na2HPO4,其作用有_(答出两点即可)。解析:(1)土壤中的某些细菌之所以能够分解尿素,是因为它们能产生脲酶。尿素分解菌是异养生物,不能利用 CO2来合成有机物,必须利用现成的有机物(如葡萄糖)作为碳源;葡萄糖通过呼吸作用被分解时,能为细胞生命活动提供能量,同时,葡萄糖还可以转化成脂肪、某些氨基酸等物质,所以进入细菌体内的葡萄糖能为其他有机物的合成提供原料。(2)选择培养基只是允许特定种类的微生物(目的微生物)生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。本实验的目的菌是可分解尿素的细菌,因此配制的培养基应只允许尿素分解菌生长,NH 4NO3可以作为
12、所有细菌的氮源,培养基中如含有 NH4NO3,将不能起到筛选作用。(3)KH2PO4和 Na2HPO4能为细菌生长提供钾盐、钠盐和磷酸盐,而 H2PO /HPO 可作为缓冲 4 24剂,使培养基中 pH 保持相对稳定。答案:(1)脲酶 分解尿素的细菌是异养生物,不能利用 CO2来合成有机物 为细胞生命活动提供能量,为其他有机物的合成提供原料 (2)尿素 其他两组都含有 NH4NO3,能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用 NH4NO3,不能起到筛选作用 (3)为细菌生长提供无机营养,作为缓冲剂保持细胞生长过程中 pH 稳定2自然界中的微生物往往是混杂生长的。人们在研究微生物时一般要将它们
13、分离提纯,然后进行数量的测定。下面是对大肠杆菌进行数量测定的实验,请回答有关问题:步骤如下:制备稀释倍数为 102、10 3、10 4、10 5、10 6的系列稀释液。为了得到更加准确的结果,应选用_法接种样品。适宜温度下培养。结果分析:(1)测定大肠杆菌数时,在对应稀释倍数为 106的培养基中,得到以下几种统计结果,与事实更加接近的是_。A涂布了 1 个平板,统计的菌落数为 230B涂布了 2 个平板,统计的菌落数是 215 和 260,取平均值 238C涂布了 3 个平板,统计的菌落数分别是 21、212 和 256,取平均值 163D涂布了 3 个平板,统计的菌落数分别是 210、240
14、 和 256,取平均值 235(2)一同学在稀释倍数为 106的培养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 0.2 mL)_ _。(3)用这种方法测定的细菌数量要比实际活菌数量_(填“多”或“少”),因为_。- 6 -解析:若对大肠杆菌进行计数,则需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计数,取其平均值。(2)2120.210 61.0610 9(个)。(3)因为菌落可能由 1 个或多个细菌连在一起繁殖而成,所以实际活菌数量要比测得的数量多。答案:步骤:稀释涂布平板 (1)D (2)1.0610 9个(3)少
15、 当两个或多个细菌连在一起时,平板上观察到的是一个菌落Error!核 心 要 点 二 实 验 设 计 及 操 作1实验流程稀释度 104 105 1061 2 3 平均值 1 2 3 平均值 1 2 3 平均值菌落数/平板菌数/克土壤2实验设计原则(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,以增强实验结果的说服力与准确性。- 7 -(2)设立两种对照组:判断培养基中是否有杂菌污染,需同时将未接种的选择培养基进行培养。判断选择培养基是否具有筛选作用,需同时设立牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养,观察两种培养基上的菌落数目,进行对比得出结论。3结果分析与评价内
16、容 现象 结论对照的培养皿中无菌落生长 未被杂菌污染培养基中菌落数偏高 被杂菌污染有无杂菌污染的判断菌落形态多样,菌落数偏高 培养基中混入其他氮源选择培养基的筛选作用 牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数目大于选择培养基上的数目选择培养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30300 的平板操作成功重复组的结果 若选取同一种土样,统计结果应接近题组冲关3下列有关土壤中微生物的分离与计数的说法,错误的是( )A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离B测定土壤中不同微生物的数量,选用的稀释范围不同C如果得到了 2 个或 2 个以上菌
17、落数目在 30300 的平板,则说明稀释操作比较成功,并能够进行菌落的计数D牛肉膏蛋白胨培养基的菌落数目明显小于选择培养基的数目,说明选择培养基已筛选出一些细菌菌落解析:选 D 样品的稀释度直接影响平板上生长的菌落数目。实际操作中,通常选用一定稀释范围的样品液进行培养,以保证获得菌落在 30300 之间适于计数的平板。土壤中不同类型的微生物的数量不同,因此在测定其数量时,选用的稀释范围也不同。将菌液稀释相同的倍数,在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的数目,从而说明选择培养基的筛选作用。4如图表示研究者从土壤中筛选分解尿素的细菌并计数的相关实验,请据图回答下列问题:- 8
18、 -(1)进行过程和的目的分别是_和_;图中弧线箭头上“?”的具体操作是_。(2)进行培养基配制和灭菌时,灭菌与调节 pH 的先后顺序是_。倒平板时,待平板冷却凝固后,应将平板倒过来放置,并用记号笔在皿底上标明培养微生物的名称、平板上培养样品的稀释度、制作者姓名、培养日期及_等信息。纯化菌种时为了得到单一菌落,常采用的接种方法是_和_。(3)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入_。培养后,若出现_色就可以鉴定其中含有能够分解尿素的细菌。 (4)研究者可以通过观察培养形成的菌落的_、隆起程度等特征,来判断培养基上是否感染了其他细菌。在实验中,研究者每隔 24 小时统计一次菌落数目,并选取菌落数目稳定
19、时的记录作为结果,这样可以防止_。解析:从土壤中分离尿素分解菌的一般步骤是土壤取样、选择培养、梯度稀释、涂布培养和筛选菌株。图中过程是选择培养,过程为梯度稀释,过程是稀释涂布平板法接种培养。(1)结合分析可知,进行过程和的目的分别是选择培养和增加分解尿素的细菌的数量。图中弧线箭头上“?”的具体操作是挑出菌落。(2)进行培养基配制和灭菌时,为了减少培养过程被杂菌感染的机会,应先调节 pH 后灭菌。倒平板时,待平板冷却凝固后,应将平板倒过来放置,并用记号笔在皿底上表明培养微生物的名称、平板上培养样品的稀释度、制作者姓名、培养日期及培养基种类等信息。纯化菌种时为了得到单一菌落,常采用的接种方法是平板
20、划线法和稀释涂布平板法。(3)根据尿素分解菌将尿素分解后产生碱性物质氨,氨与酚红指示剂相遇变红的原理,需要在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂,培养后,若出现红色就可以鉴定其中含有能够分解尿素的细菌。(4)根据不同细菌形成的菌落特征不同,研究者可以通过观察培养形成的菌落的形状、大小、颜色、隆起程度等特征,来判断培养基上是否感染了其他细菌。研究者每隔 24 小时统计一次菌落数目,并选取菌落数目稳定时的记录作为结果,这样可以防止因培养时间不足导致遗漏细菌数目。答案:(1)选择培养 增加分解尿素的细菌的数量 挑出菌落 (2)先调节 pH 后灭菌 培养基种类 平板划线法 稀释涂布平板法 (3)酚
21、红指示剂 红 (4)形状、大小、颜色 因培养时间不足导致遗漏细菌数目随堂基础巩固 1下列关于土壤取样的叙述,错误的是( )- 9 -A土壤取样时,应选取肥沃、湿润的土壤B先铲去表层土 3 cm 左右,再取样C取样用的小铁铲和信封在使用前不用灭菌D应在酒精灯火焰旁称取土壤解析:选 C 在“分解尿素的细菌的分离与计数”实验中,必须在含微生物丰富的湿润、肥沃土壤中取样,所用小铁铲和信封必须灭菌。2测定土壤中细菌的数量一般选 104、10 5和 106倍的稀释液进行平板培养,而测定真菌的数量一般选用 102、10 3和 104倍稀释液,其原因是( )A细菌个体小,真菌个体大B细菌易稀释,真菌不易稀释C
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