课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教案教学设计

专题二：微生物的培养与应用

课题

教学目微生物的培养与应用

课型

新授课

知识与技了解有关培养基的基础知识；掌握培养基的制备、高压蒸汽灭能目标

菌和平板划线法等基本操作技术

标

能力与方分析实验思路的确定和形成的原因，分析实验流程，对比前面法目标

的实验设计，归纳共性，分析差异，增加印象

情感态度形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神

价值观目

标

教学重点

教学难点

教法

无菌技术的操作

无菌技术的操作

讲述法

教学过程

（一）引入新课

在传统发酵技术的应用中，都利用了微生物的发酵作用，其中的微生物来自于制作过程中的自然感染。而在工业化生产中，为了提高发酵的质量，需要获得优良菌种，并保持发酵菌种的纯度。这就要涉及到微生物的培养、分离、鉴别等基本技术。现在我们开始学习微生物的培养和应用专题。

（二）进行新课

1．基础知识

1．1 培养基的种类包括

固体

培养基和

液体

培养基等。

〖思考1〗琼脂是从红藻中提取的

多糖

，在配制培养基中用作为

凝固剂

。

【补充】培养基的类型及其应用：

C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。

【补充】碳源：如CO2、糖类、脂肪酸等有机物，构成微生物的结构物质和分泌物，并提供能量。

氮源：如N2、氨盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨等，主要用来合成蛋白质、核酸及含氮代谢物等。含有C、H、O、N的化合物既可以作为碳源，又可以作为氮源，如氨基酸等。

标准

培养基类型

固体培养基

配制特点

加入琼脂较多

加入琼脂较少

不加入琼脂

由已知成分配制而成，培养基成分明确

添加某种指示剂或化学药剂

添加（或缺少）某种化学成分

主要应用

菌种分离,鉴定,计数

菌种保存

工业生产，连续培养

菌种分类、鉴定

菌种的鉴别

菌种的分离

物理性质

半固体培养基

液体培养基

化学组成

目的用途

合成培养基

天然培养基

鉴别培养基

选择培养基

由天然成分配制而成，培养基成分不明确

工业生，产降低成本

1．2 培养基的化学成分包括

水

、

无机盐

、

碳源

、

氮源

四类营养成分。

〖思考2〗从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？

1．3 培养基除满足微生物生长的

pH 、

特殊营养物质

和

氧气

等要求。

【补充】生长因子：某些微生物正常生长代谢过程中必须从培养基中吸收的微量有机小分子，如某些氨基酸、碱基、维生素等。

〖思考3〗牛肉膏和蛋白胨主要为微生物提供

糖

、

维生素

和

有机氮

等营养物质。

〖思考4〗培养乳酸杆菌时需要添加

维生素

，培养霉菌时需要将培养基pH调节为

酸性

，培养细菌时需要将pH调节为

中性或微碱性

。

活动2：阅读“无菌技术”，讨论回答下列问题：

1．4 获得纯净培养物的关键是

防止外来杂菌的入侵

。

1．5 无菌技术包括：

（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行

清洁和消毒

；

（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行

灭菌

；

（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在

酒精灯火焰附近

旁进行；

（4）避免已灭菌处理的材料用具与

周围物品

相接触。

1．6 比较消毒和灭菌（填表）

〖思考5〗无菌技术除了防止培养物被污染外，还具有的目的是

防止感染实验操作者

。

1．7 消毒方法：

（1）日常生活经常用到的是

煮沸

消毒法；

（2）对一些不耐高温的液体，则使用

巴氏

消毒法（作简要介绍）；

（3）对接种室、接种箱或超净工作台首先喷洒

石炭酸或煤酚皂

等溶液以增强消毒效果，然后使用

紫外线

进行物理消毒。

（4）实验操作者的双手使用

酒精

进行消毒；

（5）饮水水源用

氯气

进行消毒。

1．8灭菌方法：

（1）接种环、接种针、试管口等使用

灼烧

灭菌法；

（2）玻璃器皿、金属用具等使用

干热

灭菌法，所用器械是

干热灭菌箱

；

（3）培养基、无菌水等使用

高压蒸汽

灭菌法，所用器械是

高压蒸汽灭菌比较项

理化因素的作用强度

消毒

灭菌

较为温和

强烈

消灭微生物的数量

部分生活状态的微生物

全部微生物

芽孢和孢子能否被消灭

不能

能

锅

。

（4）表面灭菌和空气灭菌等使用

紫外线

灭菌法，所用器械是

紫外灯

。

〖思考6〗对接种环灭菌时要用酒精灯的

充分燃烧

层火焰灼烧可能伸入试管或培养皿的部位。

〖思考7〗利用干热灭菌箱对玻璃器皿灭菌时物品不能摆得太挤，目的是避免妨碍热空气流通。

〖思考8〗物品装入高压蒸汽灭菌锅灭菌后，要首先打开排气阀，煮沸并排除锅内冷空气，其目的是

有利于锅内温度升高

；随后关闭排气阀继续加热，气压升至

100k Pa，温度为

121℃

，并维持

15～30 min；最后切断热源，使温度自然降温，气压务必降至

零

时打开锅盖，其目的是防止

容器中的液体暴沸

。

【补充】培养基的配制原则：

①目的要明确：根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和配制量。

②营养要协调：培养基中各种营养物质的浓度和比例要适宜。例如：碳氮比4∶1时，谷氨酸棒状杆菌大量繁殖而产生谷氨酸少；碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制而谷氨酸合成量大增。

③pH要适宜：细菌培养基pH中性或偏碱性，霉菌培养基呈酸性。

2．实验操作

2．1 计算：根据配方比例，计算100mL培养基各成分用量。

2．2 称量：准确称取各成分。称取牛肉膏和蛋白胨时动作要迅速，目的是防止牛肉膏吸收空气中水分。

2．3 溶化：①加水加热熔化牛肉膏；②加入蛋白胨和氯化钠继续加热；③加入琼脂；④用蒸馏水定容到100mL。整个过程不断用玻棒搅拌，目的是防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。

2．4 调pH：用1mol/LNaOH溶液调节pH至偏碱性。

2．5 灭菌：将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加塞包扎后用高压蒸汽灭菌锅灭菌；所用培养皿用报纸包扎后用干热灭菌箱灭菌。

2．6 倒平板：待培养基冷却至50℃左右时在酒精灯火焰附近操作进行。

其过程是：

①在火焰旁右手拿锥形瓶，左手拔出棉塞；

②右手拿锥形瓶，使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰；

③左手将培养皿打开一条缝隙，右手将培养基倒入培养皿，立刻盖上皿盖。

④待平板冷却凝固后，将平板倒过来放置。

〖思考1〗锥形瓶的瓶口通过火焰的目的是消灭瓶口的杂菌，防止杂菌感染培养基。

〖思考2〗倒平板的目的是防止培养基冷却过程中形成的水滴落到培养基表面。

〖思考3〗若皿盖和皿底之间粘有培养基，则该平板能否培养微生物？为什么？

不能。空气中杂菌会在这些粘附培养基上繁殖，并污染皿内培养基。

〖思考4〗配制斜面培养基中，试管要加塞棉塞的目的是保持通气并防止杂菌感染。

〖思考5〗试管培养基形成斜面的作用是增大接种面积。

2．7 接种

2．7．1微生物接种的最常用方法是平板划线法和稀释涂布法，另外还有穿刺接种和斜面接种等。

2．7．2平板划线法：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表面。其操作步骤是：

①将接种环在酒精灯火焰上灼烧直至烧红。

②在酒精灯火焰旁冷却接种环，并打开大肠杆菌的菌种试管的棉塞。

③将菌种试管口通过火焰达到消灭试管口杂菌的目的。

④将冷却的接种环伸入到菌液中取出一环菌种。

⑤将菌种试管口再次通过火焰后塞上棉塞。

⑥将皿盖打开一条缝隙，把接种环伸入平板内划3～5条平行线，盖上皿盖，不要划破培养基。

⑦灼烧接种环，冷却后从第一区划线末端开始向第二区域内划线。重复上述过程，完成三、四、五区域内划线。注意不要将第五区的划线与第一区划线相连。

⑧将平板倒置放在培养箱中培养。

〖思考6〗取菌种前灼烧接种环的目的是消灭接种环上的微生物；除第一次划线外，其余划线前都要灼烧接种环的目的是消灭接种环上残留菌种；取菌种和划线前都要求接种环冷却后进行，其目的是防止高温杀死菌种；最后灼烧接种环的目的是防止细菌污染环境和操作者。

〖思考7〗在第1次划线后都从上次划线末端开始的目的是获得由单个细菌形成的标准菌落。

2．7．3 稀释涂布平板法：将菌液进行一系列梯度稀释，并将不同稀释度

菌液分别涂布到琼脂固体培养基上进行培养。当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的标准菌落。

2．7．4 系列稀释操作：

①取盛有9mL水的无菌试管6支，编号101、102、103、104、105、106。

②用灼烧冷却的移液管吸取1mL菌液注入编号为101试管中，并吹打3次，使之混匀。

③从101倍液中吸取1mL菌液注入到编号为102试管内吹打均匀，获得102倍液。依此类推。

〖思考8〗操作中试管口和移液管应在离火焰1～2cm处。整个操作过程中使用了1支移液管。

板书设计

1．基础知识

1．1 培养基的种类包括

固体

培养基和

液体

培养基等

比较消毒和灭菌

1．8灭菌方法：

2．实验操作

2．1 计算：根据配方比例，计算100mL培养基各成分用量。

2．2 称量：准确称取各成分。称取牛肉膏和蛋白胨时动作要迅速，目的是防止牛肉膏吸收空气中水分。

2．3 溶化：

讲后语

本节课可以通过生产实例导入，使学生认识在微生物的培养过程中，保持培养物纯净的重要性。在课堂上可以跳出教材，充分发挥学生的主动性，让学生收集列举更多的生产生活中的实例，从中体会培养物纯净的重要性。当时由于微生物的微观性和危害性，一定要教育学生培养良好的卫生习惯。

检查记录及评语

授课时间：

课题

教学目微生物的培养与应用

课型

新授课

知识与技能了解有关培养基的基础知识；掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌目标

和平板划线法等基本操作技术

标

能力与方法分析实验思路的确定和形成的原因，分析实验流程，对比前面的目标

实验设计，归纳共性，分析差异，增加印象

情感态度价形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神

值观目标

教学重点

教学难点

教法

无菌技术的操作

无菌技术的操作

讲述法

教学过程

复习提问

总结

3．结果分析与评价

3．1 培养未接种培养基的作用是对照，若有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底。

3．2 在肉汤培养基上，大肠杆菌菌落呈白色，为圆形，光滑有光泽，边缘整齐。

3．3 培养12h和24h后的菌落大小不同（相同、不同）；菌落分布位置相同（相同、不同）。原因是时间越长，菌落中细菌繁殖越多，菌落体积越大；菌落的位置不动，但菌落数增多。

〖思考9〗在某培养基上出现了3种特征不同的菌落，原因有培养基灭菌不彻底或杂菌感染等。

〖思考10〗频繁使用的菌种利用临时保藏法保存，长期保存菌种的方法是甘油管藏法。前者利用固体斜面培养基培养后，保存在4℃冰箱中，每3～6个月转种培养一次，缺点是保存时间较短，容易发生污染和变异；后者将菌种与无菌体积等量混合后保存在－20℃冷冻箱中。

（三）课堂总结、点评

微生

物的

实验室培养

培养基

无菌技术

培养基的配制

配制培养基的方法

平板划线法

纯化大肠杆菌

稀释涂布法

系列稀释

平板涂布

配制培养基的原则

计算→称量→溶化→调pH→分装→加棉塞→灭菌→倒平板

（四）实例探究

例1．关微生物营养物质的叙述中，正确的是

A.是碳源的物质不可能同时是氮源

B.凡碳源都提供能量

C.除水以外的无机物只提供无机盐

D.无机氮源也能提供能量

解析：不同的微生物，所需营养物质有较大差别，要针对微生物的具体情况分析。对于A、B选项，它的表达是不完整的。有的碳源只能是碳源，如二氧化碳；有的碳源可同时是氮源，如NH4HCO3；有的碳源同时是能源，如葡萄糖；有的碳源同时是氮源，也是能源，如蛋白胨。对于C选项，除水以外的无机物种类繁多，功能也多样。如二氧化碳，可作为自养型微生物的碳源；NaHC O3，可作为自养型微生物的碳源和无机盐；而NaCl则只能提供无机盐。对于D选项，无机氮源提供能量的情况还是存在的，如NH3可为硝化细菌提供能量和氮源。

答案：D 例2．下面对发酵工程中灭菌的理解不正确的是

A.防止杂菌污染

B.消灭杂菌

C.培养基和发酵设备都必须灭菌

D.灭菌必须在接种前

解析：灭菌是微生物发酵过程的一个重要环节。A说的是灭菌的目的，因为发酵所用的菌种大多是单一的纯种，整个发酵过程不能混入其他微生物（杂菌），所以是正确的；B是错误的，因为灭菌的目的是防止杂菌污染，但实际操作中不可能只消灭杂菌，而是消灭全部微生物。C是正确的，因为与发酵有关的所有设备和物质都要灭菌；发酵所用的微生物是灭菌后专门接种的，灭菌必须在接种前，如果接种

后再灭菌就会把所接菌种也杀死。

答案：B 综合应用

例3．右表是某微生物培养基成分，请据此回答：

（1）右表培养基可培养的微生物类型

是

。

（2）若不慎将过量NaCl加入培养基中。

如不想浪费此培养基，可再加入

，

用于培养

。

（3）若除去成分②，加入（CH2O），该培

养基可用于培养

。

（4）表中营养成分共有

类。

（5）不论何种培养基，在各种成分都溶化

后分装前，要进行的是

。

（6）右表中各成分重量确定的原则是

。

（7）若右表培养基用于菌种鉴定，应该增加的成分是

。

解析：对于一个培养基，它能培养何种微生物，要看它的化学成分。当然这只适用于合成培养基，如果是一个天然培养基就不能从培养基的成分上区分它是培养何种微生物的。分析化学成分要从营养物质的类型出发。右表中的营养物质有水、无机盐、氮源三类，缺乏碳源和特殊营养物质。对特殊营养物质，有的微生物是不需要的，但没有微生物是不需要碳源的。该培养基中没有碳源，说明培养的微生物是从空气中获得碳源的，即可培养的微生物就是自养型微生物了。该培养基中加入了过量食盐，就可以成为金黄色葡萄球菌鉴别培养基，但金黄色葡萄球菌是异养型微生物，这个培养基就还需要加入有机碳源。该培养基若加入（CH2O），培养基中就有了碳源，但除去成分②，却使培养基中没有了氮源，这时就只能用于培养固氮微生物了。对于菌种鉴定，往往用的是固体培养基，而表中没有凝固剂，需要加入常见的凝固剂——琼脂。

答案：⑴自养型微生物

⑵含碳有机物

金黄色葡萄球菌

⑶固氮微生物

⑷3

⑸调整pH

⑹依微生物的生长需要确定

⑦

H2O l 100m⑤

⑥

FeSO4

CaCl2

0.5g 0.5g ③

④

K2HPO4

MgSO4

4.0g 9.25g （NH4）②

2SO4

编成分

号

①

粉状硫

10g 含量

0.4g

⑺琼脂（或凝固剂）

（五）巩固练习

1．不可能作为异养微生物碳源的是

A．牛肉膏

B．含碳有机物

C．石油

D．含碳无机物

2．根瘤菌能利用的营养物质的组别是

A．NH3，（CH2O），NaCl

B．N2，（CH2O），CaCl2

C．铵盐，CO2，NaCl

D．NO2，CO2，CaCl2

3．配制培养基的叙述中正确的是

A．制作固体培养基必须加入琼脂

B．加入青霉素可得到放线菌

C．培养自生固氮菌不需氮源

D．发酵工程一般用半固体培养基

4．自养型微生物与异养型微生物的培养基的主要差别是

A．碳源

B．氮源

C．无机盐

D．特殊营养物质

5．下表是有关4种生物的能源、碳源、氮源和代谢类型的概述。其中正确的是(

) 生

物

能

源

碳

源

氮

源

代谢类型

自养需氧型

异养需氧型

型

异养兼性厌氧自养需氧型

NH3 N2

NH4+、NO3-

尿

素

氧化NH3

C02

糖类

N2的固定

分解糖类等有机物

糖类

糖类

光

能

硝化细菌

根瘤菌

酵母菌

谷氨酸棒状杆菌

A．根瘤菌、谷氨酸棒状杆菌

B．硝化细菌、酵母菌

C．酵母菌、谷氨酸棒状杆菌

D．硝化细菌、根瘤菌

6．甲、乙、丙是三种微生物，下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ种正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲、丙都不能。下列说法正确的是

（

）

粉状硫

10g K2HPO4

4g FeSO4

0.5g 蔗糖

10g （NH4）2SO4

H2O 100ml MgSO4

9.25g CaCl2

0.5g 0.4g Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

+ + + + + + + + + + - + - + + + + + + + + + + + A、甲、乙、丙都是异养微生物

B、甲、乙、丙都是自养微生物、丙是异养微生物

C、甲是固氮微生物、乙是自养微生物、丙是异养微生物

D、甲是异养微生物、乙是固氮微生物、丙是自养微生物

7．微生物（除病毒外）需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法正确的是

A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的

B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子

C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利

D．生长因子一般是酶或核酸的组成成分，微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足。

8．某一种细菌株要从环境中提取现成的亮氨酸（20种氨基酸中的一种）才能生长，此菌株对链霉素敏感。实验者用诱变剂处理此菌株，想筛选出表中细菌菌株类型。根据实验年目的，选用的培养基类型是（

）

注：Ｌ—亮氨酸

Ｓ—链霉素

“＋”—加入

“—”—不加入

如：Ｌ—：不加亮氨酸

Ｓ＋：加入链霉素

课后小结：

板书设计

3．结果分析与评价

（三）课堂总结、点评

（四）实例探究

讲后语

１、收集生活中与微生物有关的实例，并通过所学知识对其进行解释

２、我们打针输液时，首先要用酒精擦拭针刺处，为什么？

（五）巩固练习

检查记录及评语

授课时间：

课题

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

教学目知识与技利用选择培养基分离细菌，运用相关技术解决生产生活中有关能目标

微生物的计数

课型

新授课

标

能力与方分析研究思路的形成过程，找出共性和差异性

法目标

情感态度形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯

价值观目

标

教学重点

对土样的选取和选择培养基的配制

教学难点

教法

教学过程

对分解尿素的细菌的计数

实验法

（一）引入新课

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）进行新课

1．基础知识

1．1 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

。

1．2 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

。

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

，提供氮源的的是

尿素

，琼脂的作用是

凝固剂

。

〖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

。

1．3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

。除此之外，

显微镜直接计数

也是测定微生物数量的常用方法。

【补充】显微镜直接计数是测定微生物的方法。

公式：观察到的红细胞平均数∶观察到的细菌平均数＝红细胞含量∶细菌含量

1．4 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。

〖思考3〗从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是

（平均菌落数÷涂布的稀释液体积）×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。

1．5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。

1．6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。

1．7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。

2．实验设计

2．1 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。

2．2 根据图示2－7填写以下实验流程：

配制土壤溶液

系列稀释

涂布平板与培养

菌落计数

2．3 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。

2．4 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。

2．5 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。

2．6 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。

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。

2．7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。

2．9 实验过程

1）取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌。

2）应在火焰旁称取土壤

10 g。将称好的土样倒入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，塞好棉塞。

3）在稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁进行。

4）实验时要对培养皿作好标记。注明培养基类型、培养时间、稀释度、培养物等。

5）为了提高效率，在操作时更加有条不紊，应当事先规划时间。

〖思考9〗在研究未知微生物时务必规范操作，以防被致病微生物感染，实验后一定要洗手。

3．结果分析与评价

3．1 对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助

生物化学

的方法。

3．2 在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的

脲酶

将尿素分解成了

氨

。氨会使培养基的碱性

增强

，PH 升高

。因此，我们可以通过检测培养基

pH 变化来判断该化学反应是否发生。

3．3 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

。

〖思考10〗测定饮水中大肠杆菌数量的方法是将一定体积的水用细菌过滤器过滤后，将滤膜放到

伊红美蓝

培养基上培养，大肠

杆菌菌落呈现

黑

色，通过记述得出水样中大肠杆菌的数量。你认为在该实验中至少应取

三

个水样。

（三）课堂总结、点评

土壤中尿

素分解菌

的分离与

计数

人为

条件

有利于目的菌株生长

抑制或阻止其他微生物生长

稀释涂布平板法

显微镜直接计数

分离筛选微生物的原理

微生物计数方法与原理

对照设置与重复设置

实验设计

实验方案

实验操作

结果与分析

（四）实例探究

例1．对细菌群体生长规律测定的正确的表述是

A．在液体培养基上进行

B．至少接种一种细菌

C．接种一个细菌

D．及时补充消耗的营养物质

解析：细菌群体生长规律的测定是人们在一定条件下进行的。这些条件是：一种细菌、恒定容积的培养基，液体培养基、定时测定细菌总数。在这些条件下，才能测定出细菌的生长规律。测定时只能用一种细菌的子细胞群体的变化规律表达微生物的生长；恒定容积是给微生物提供一定的生存环境；液体培养基才能通过样品推测细菌总数。若接种多种细菌，则会发生种间斗争而不能测定一种微生物的生长规律。在接种时，要保证一定的接种量。

答案：A 例2．在微生物群体生长规律的测定中，种内斗争最显著最激

烈的时期是

A．调整期

B．对数期

C．稳定期

D．衰亡期

解析：种内斗争是一种生态因素。种内斗争反应了种内生物对生存空间和生活资源的争夺。在生活空间充裕，营养充足的时候，种内斗争的程度是比较低的。随着微生物个体数目的增加，每个个体的生存空间越来越少，营养物质也越来越少，每个个体对生存空间和资源的争夺也越来越激烈，种内斗争就越来越激烈。由此可知，在稳定期的种内斗争最激烈。在衰亡期，微生物的数目已经开始减少，pH已经极度不适于微生物的生存，次级代谢产物积累到很高的程度，这时的微生物的生存斗争主要是与无机环境的斗争。

答案：C 综合应用

例3．（2005年江苏）抗生素作为治疗细菌感染的药物，其高效性和巨大的经济价值使抗生素工业经久不衰。其中青霉素的发现和应用具有划时代的意义。

⑴青霉素发酵产生青霉素。青霉菌的新陈代谢类型是

，青霉素是青霉菌的

代谢产物。

⑵在生产和科研中，常选用处于

期的青霉菌作为菌种或研究材料，因为此时的青霉菌代谢旺盛，

和

比较稳定。

⑶对青霉菌菌体生长情况的测定：取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后，

，再计算发酵罐中菌体的总重量。

解析：青霉菌属于真菌，其代谢类型应为异养需氧型，而青霉素作为它的代谢产物，并不是它生长、繁殖所必需的，所以青霉素应属于次级代谢产物。在测定培养基上青霉菌菌体的生长情况时，常用的方法有两种：一种是测量青霉菌的细胞数目，另一种是测重量，取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后，称菌体的湿重，或烘干后称干重，再由此计算出其中的细胞总重量。在细菌生长的四个主要时期中，因为处于对数期的细菌代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为生产用的菌种和科研的材料。

答案：⑴异养需氧型

次级

⑵对数

个体的形态生理特

性

⑶称菌体的湿重（称烘干后的重量）

（五）巩固练习

1．在一个“淀粉—琼脂”培养基的5个圆点位置，分别用不同方法处理，将此实验装置放在37℃恒温箱中，保温处理24h后，将碘液滴在培养基的5个圆点上，其实验结果记录于下表：（C）

淀粉圆点

①

②

③

④

实验处理方法

新鲜唾液与盐酸混合

经过煮沸的新鲜唾液

接种面包霉

只有新鲜的唾液

只有一定浓度的蔗糖溶⑤

液

请指出④和⑤所发生的颜色反应，以及③接种的面包霉的分泌物分别是

A．棕黄色、棕黄色、淀粉酶

色、麦芽糖酶

C．棕黄色、蓝黑色、淀粉酶

色、麦芽糖酶

板书设计

1．基础知识

2．实验设计

2．1 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。

2．2 根据图示2－7填写以下实验流程：

配制土壤溶液

系列稀释

涂布平板与培养

菌落计数

碘液处理后的颜色反应

蓝黑色

蓝黑色

棕黄色

？

？

B.蓝黑色、棕黄D.棕黄色、蓝黑

3．结果分析与评价

3．1 对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助

生物化学

的方法。

3．2 在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的

脲酶

将尿素分解成

3．3 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

。

讲后语

本节课可以从尿素在农业上的重要应用切入，介绍能分解尿素的细菌，进而说明这种细菌的作用是能够合成分解尿素的酶。在教学过程中，可以联系生产生活实际，使学生对尿素以及分解尿素的细菌形成一定的感性认识。同时通过课题背景的介绍，可以进行STS教育。对于实验中的对照原则，可以指导学生分组讨论，在掌握微生物分离技术的同时巩固实验设计的基本原则。

检查记录及评语

授课时间：

课题

分解纤维素的微生物的分离

课型

新授课

教学目知识与技简述纤维素酶的种类及作用，从土壤中分离出分解纤维素的微能目标

生物；掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术

标

能力与方分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，弄懂实验操作的原法目标

理

情感态度领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力

价值观目

标

教学重点

从土壤中分离分解纤维素的微生物

教学难点

从土壤中分离分解纤维素的微生物

教法

教学过程

实验法

（一）引入新课

上节课我们探讨学习了土壤中尿素分解菌的分离与计数，这节课我们以纤维素分解菌的分离与纯化为例，巩固加深对这方面技术的理解和掌握。

（二）进行新课

1．基础知识

活动1：阅读“纤维素与纤维素酶”，回答下列问题：

1．1纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。

延伸：草食性动物是怎样消化食物中纤维素的？肠胃中的共生物生物。

1．2棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素的分解需要在纤维素酶的催化作用下完成，请完成下列过程

纤维素

〖思考1〗实验分析：投影的小实验是如何构成对照的？

在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；尽管醋酸－醋酸钠缓冲液用量不同，但都能维持相同的pH。

〖思考2〗1个酶活力单位是指在温度为

25 ℃，其它反应条件最适宜情况下，在

1 min内转化

1mmol 的底物所需要的酶量。

活动2：阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：

1．3筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。

2．4其原理是：刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

C1酶、Cx酶

纤维二糖

葡萄糖苷酶

葡萄糖

2．实验设计

活动3：完成实验方案流程图，讨论回答问题：

土壤取样

〖思考3〗实验流程中“选择培养”的培养基类型是什么？该培养的目的是什么？

液体选择培养基。其目的是使纤维素分解菌增殖，含量增多。

〖思考4〗本实验流程与尿素分解菌的分离实验流程有哪些异同？

尿素分解菌的分离实验流程是将土样制成的菌悬液直接涂布在选择培养基上；本课题通过选择培养使细菌增殖后，再涂布在鉴别培养基上。其它操作基本基本共同。

活动4：阅读投影资料一“土壤取样”，回答下列问题：

2．1纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。

2．2为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？

生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用，只有在纤维素含量丰富的环境中纤维素分解菌的含量才会高于其它普通环境，从而提高获得目的微生物的几率。

2．3将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？

选择培养

纯化培养

梯度稀释

涂布到鉴别纤维素分解菌培养基上

微生物培养

挑选产生透明圈的菌落

人工设置适宜环境，使纤维素分解菌相对聚集。将纸埋于深约10cm的腐殖土壤中。

活动5：阅读投影资料二“选择培养基”，回答以下三个问题：

2．4纤维素分解菌选择培养基属于液体培养基，原因是没有添加琼脂成分。

2．5培养基选择作用机制是以纤维素粉为唯一碳源，只有纤维素分解菌才能生存。

2．6若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是将纤维素粉改为葡萄糖。

活动5：阅读投影资料三“刚果红染色法”，填表比较两种染色法的各自的优缺点：

染色法

方法一

优点

颜色反应基本上是

纤维素分解菌的作用

缺点

操作繁琐

刚果红会使菌落之间发生混杂

产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，

操作简便

有些微生物能降解色素，形成明显的透明

方法二

不存在菌落混杂问题

圈。

〖思考5〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

在选择培养条件下，可使能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。

3．结果分析与评价

活动6：阅读“课题延伸”，回答：

3．1为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行

发酵

产纤维素酶

实验，纤维素酶的发酵方法有

液体

发酵和

固体

发酵。

3．2纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的

葡萄糖

含量进行定量测定。

（三）课堂总结、点评

纤维素分解微生物的分离

纤维素酶

筛选原理

实验设计

种类、作用、最适pH、催化活力

刚果红染色

土壤取样

选择培养

涂布培养

纯化培养

前置染色法

后置染色法

富含纤维素土壤

增大分解菌含量

染色鉴别

分离出分解菌

（四）实例探究

例1．有关谷氨酸发酵的叙述中正确的是

A．发酵中要不断通入空气

B．培养条件不当将不能得到产品

C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡

D．冷却水可使酶活性下降

解析：进行谷氨酸发酵的菌种是异养需氧型微生物，所以要在培养过程中不断通入空气，但是必须通入的是无菌空气，普通空气是不行的，容易造成杂菌污染。搅拌不但使空气成为小气泡以增加培养基中的溶氧量，还能使培养基与菌种充分接触，提高原料的利用率。在培养过程中，由于微生物的代谢产热和机械磨擦生热，会

使培养基的温度升高，高到一定程度，就会使酶的结构和核酸的结构遭到破坏，培养会因此而受到影响。降低温度，是保证酶正常活性的条件之一而不会使酶的活性下降。当培养条件不恰当时，不能得到谷氨酸。如pH降低时将得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低时将得到乳酸或琥珀酸。

答案：B 例2．温度对发酵过程的影响，不正确的是

A．温度过高，发酵周期缩短，产量降低

B．温度不影响生物合成的途径

C．温度能影响菌种对营养物质的吸收

D．菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同

解析：解答此题需要从以下几方面入手分析：第一，发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低；第二，温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶，酶的活性与温度高低有关；第三，菌种吸收营养物质一部分是通过主动运输来完成的，需呼吸作用提供能量，这与温度有关；第四，菌体生长和产物合成需体内旺盛的代谢作基础，而用于生长繁殖和代谢产物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同。

答案：B 综合应用

例3、淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产最，

请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。

提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。（2004天津理科综合能力测试）

解析：这是一道以诱变育种、选择培养和鉴别培养等知识为载体的实验设计题，综合性强，难度较大。既要求学生掌握实验原理，也要求学生具备较强的实验设计的能力及对实验结果的预测和分析能力。

答案：

①主要实验步骤：

第一步：将培养好的生产菌株分两组。一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。

第二步：制备含淀粉的固体培养基。

第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。

第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。

②预期实验结果：

a．由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。

b．由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。

（五）巩固练习

1．下面是弗来明对青霉素的早期研究过程：

发现问题：在培养细菌的器具中发现一种青霉菌，在这种青霉菌的周围有没有其它细菌生存?为什么会产生这种现象? 提出假设：

设计实验：在液体中培养青霉菌后，考察这种液体对细菌增殖的影响。

实验结果：培养液使细菌的增殖停止。

结论：下面几项最适合作为该实验假设的是

A．青霉菌与细菌之间是共生关系

B．青霉菌污染了细菌生存的环境

C．青霉菌产生了对人体有益的物质

D．青霉菌能产生抑制细菌增殖的物质

2．培养流感病毒时，应选用

A．固体培养基

B．含有多种无机盐的培养液

C．活的鸡胚

D．无菌的牛肉汤

3．以下关于微生物对氧的需求的叙述中正确的是

A．产甲烷杆菌属厌氧呼吸，但氧的存在不影响其生存

B．链球菌进行厌氧呼吸，不能接触空气

C．黄色短杆菌在氧气充足时才能产生谷氨酸

D．谷氨酸棒培育杆菌是厌氧呼吸

4．可以使微生物细胞内蛋白质、核酸发生不可逆破坏的环境加素是

A．高温

B.营养成分的变化

C.氧含量

D.温度、pH、氧的共同作用

A．15

B．48

C．1024

D．3072 答案：1—5

DCCAD

6—10

DDCBD

板书设计

1．基础知识

1．3筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。

2．4其原理是：刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

2．实验设计

3．结果分析与评价

讲后语

在介绍刚果红染色法之前，首先用“筛子筛沙”这一形象的比喻来说明筛选微生物的基本思想方法。在教学过程中可以结合专题2介绍的选择培养基的内容，进一步引导学生深入认识分离微生物的基本思想。刚果红染色法的知识难度并不大，学生通过自学就能够理解。

检查记录及评语