课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教案设计范例

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

一、教材分析

“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”是选修1专题2《微生物的培养与应用》中的第2个课题，主要介绍了微生物培养过程中如何筛选菌株、统计菌落数目、设置对照、培养与观察并初步鉴定，既是课题1中所学基本技术在实践应用中的深化，同时也为课题3的学习打下基础。

学生通过学习，应当掌握微生物培养的一般方法，生产生活中关于微生物的分离、计数、培养等实际问题。在教材中占有重要的地位。

二、学情分析

在知识方面，学生已经掌握微生物实验室培养时所用到的技术——培养基的制备、接种技术和无菌技术，但对于微生物培养的生产生活方面的应用方面，尚缺乏一定的理论知识和操作技能。

在能力方面，高二学生思维敏捷，求知欲望强，思考问题有一定的深度，具备一定的自主学习及合作探究能力，但发现问题和创新意识还有待提高。

三、课题目标

学科素养

（1）基础知识（选择培养基对微生物的选择作用；微生物数量的测定）；

（2）基本技能（通过分析研究思路的形成过程，提高实验设计的能力。通过对实验结果的分析，培养推理和计算能力）；

（3）基本思想（对生产生活中的尿素的介绍，认同“科学、技术、社会”息息相关）；

（4）基本活动经验（培养学生养他们保护、利用土壤微生物资源的意识）。

四、课题重点与难点

1.课题重点：对土样的选取和选择培养基的配制。

2.课题难点：对分解尿素的细菌的计数。

五、教学策略

采用课前和课中相结合的案例式教学策略。

六、教学过程

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教学内容

(一)、情境导入

教学活动

上节课我们学习了培养基的配置以及接种技术。下面我们来学习如何进行细菌的分离，获得所需要的目的微生物。

(二)、授新课

尿素是一种重要的氮肥，农作物不能（能，不能）直接吸收利用，而是首先通过土壤中的细菌将尿素分解为氨和CO2，这是因为细菌能合成

脲酶。今天我们来学习如何分离以尿素为氮源的微生物。本节课主要分为以下几个方面：

1、研究思路

2、实验设计

3、操作提示

4、结果分析与评价

5、课题延伸

一、研究思路

你能想一想怎样能将分解尿素的细菌从土壤中分离出来吗？洗一下的几个实例能否给你一些启示？科学家们从温泉中分离出了耐热微生物，从冰川中分离出了耐寒微生物。从油田中分理出了分解石油的细菌，用以改善海洋污染中的石油泄漏。

DNA多聚酶链式反应是一种在体外将少量DNA大量复制的技术。此项技术的自动化，要求使用耐高温的DNA聚合酶，该去哪里寻找？（图片展示美国黄石国家公园的一个热泉）

科学家是从水生耐热细菌

Taq中分离到耐高温的Taq DNA聚合酶的。

1、筛选菌株

科学家能从热泉中把耐热细菌筛选出来是因为

热泉的高温条件淘汰了绝大多数微生物

，这样也适用于实验室中微生物的筛选，原理是

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

。（板书：选择培养基的概念）

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点评：生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用。所以通过配制选择培养基、控制培养条件等选择目的微生物。

【思考1】在该培养基配方中，为微生物的生长提供碳源的是

葡萄糖

，

提供氮源的是

尿素

，琼脂的作用是

凝固剂

。（注意：琼脂也会为某些微生物提供碳源）

【思考2】该培养基对微生物

具有

（具有，不具有）选择作用。如果具有，其选择机制是

只有能够以尿素作为氮源的微生物才能在该培养基上生长

。

2、统计菌落的数目

3、显微镜直接计数是测定微生物的方法。

利用血球计数板，在显微镜下计算一定容积里样品中微生物的数量。

4、缺点：不能区分死菌与活菌；

5、不适于对运动细菌的计数；

6、需要相对高的细菌浓度；

7、个体小的细菌在显微镜下难以观察；

8、在统计菌落数目时，常用来统计样品中活菌数目的方法是

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。

恰当的稀释度是成功统计菌落数目的关键。

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【思考3】如何根据平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数？

答：采用稀释涂布平板法统计菌落数目时，培养基表面生长的一个菌落，来源于

样品稀释液中一个活菌

。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。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。

然后按公式进行计算。每克样品中的菌落数＝(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。

【思考4】利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是

恰当的稀释度。

【思考5】第

二

位同学的结果接近真实值。你认为这两位同学的实验需要改进的操作是第一位同学需设置重复实验组；第二位同学统计的三个菌落数相差太大，说明操作有误，需重新实验。

统计的菌落数比活菌的实际数目

低

。这是因为当两个或多个细胞在一起时，平板上观察到的只是

一个

菌落。因此，统计结果一般用

菌落数

来表示

设置对照的主要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。

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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。满足该条件的称为

对照组，未满足该条件的称为

实验

组。

〖思考6〗请设计本实验的对照实验组：

方案1：其他同学用A同学的土样进行实验。

方案2：A同学以不接种的培养基作为空白对照。

二、实验设计

实验设计的内容包括实验方案、材料用具、实施步骤和时间安排等。

根据图示2－7填写以下实验流程：

实验具体操作步骤：

1、土壤取样

土壤微生物主要分布在距地表3～8cm的近中性土壤中，约70％～80％为细菌。

2、制备培养基

制备选择培养基（尿素为唯一氮源）

制备牛肉膏蛋白胨培养基

3、样品的稀释

分离不同的微生物采用不同的稀释度，其原因是不同微生物在土壤中含量不同，其目的是保证获得菌落数在30～300之间、适于计数的平板。细菌稀释度为104、105、106，放线菌稀释度为103、104、105，真菌稀释度为102、103、104。

4、微生物的培养与观察

培养不同微生物往往需要不同培养温度。细菌一般在30～37℃培养1～2d，放线菌一般在25～28℃培养5～7d，霉菌一般在25～28℃的温度下培养3～4d。

在菌落计数时，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，以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。

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点评：菌种中有些菌体增殖快，有些菌体增值慢，所以培养时间要充足，使得每个菌体都能形成肉眼可观察到的菌落。

菌落的特征包括

形状、大小、隆起程度、颜色

等方面。

【思考8】土壤微生物种类最多、数量最大的原因是什么？土壤中营养物质含量丰富，环境条件适宜等。

三、结果分析与评价

1、结合对照，分析培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选出一些菌落。

2、是否获得了某一稀释度下，菌落数目在30——300的平板。在这稀释度下，是否至少有两个平板的菌落数相近？

3、你统计的每克土壤中含有能分解尿素的细菌的菌落数是多少？与其他同学的结果接近吗？如果差异很大，可能是什么原因引起的？

四、课题延伸

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，如果PH升高，指示剂将变

红

，说明该细菌能够

分解尿素

。

（三）、课堂小结

（四）、作业

七、教学反思

本节课从尿素在农业上的重要应用切入，介绍能分解尿素的细菌，进而说明脲酶。联系生产生活实际，是学生对尿素以及分解尿素的细菌形成一定的感性认

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识。本课题的教学内容为引导学生理解并掌握如何筛选菌株、统计菌落数目、设置对照、培养与观察并进行初步鉴定。

这些内容是微生物培养过程要解决的实验操作问题。知识难度不大，但理论知识抽象，学生不易理解和掌握。

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