课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数主要内容及教案内容

选修1

2.2《土壤中分解尿素的细菌的分离与计数》教学设计

一、教材分析

本节课是选修一专题2第二课题内容，教材从尿素在农业上的重要用途切入，介绍了土壤中能分解尿素的细菌，进而说明这种细菌的作用是能够合成分解尿素的酶。教学中，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。教材还简要地介绍了尿素的发现过程以及尿素合成的历史，这些都是“科学、技术、社会”教育的丰富素材。最后，教材明确指出了本课题的目的，有助于学生准确把握课题的方向。

二、学情分析

必修板块的学习让学生对探究实验有了一定的基础，加上前面一课学习了关于微生物培养的相关知识，所以这一课题的学习让学生除了能掌握细菌的分离和计数的方法，还能提高理论联系实际及科学探索等方面的能力，还可以培养他们的科学性（素养）、耐性、协作精神。

三、教学目标

1、知识与技能

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微生物的计数

2、过程与方法

分析研究思路的形成过程，找出共性和差异性

3、情感、态度与价值观

形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯

四、教学重难点

1、教学重点：对土样的选取和选择培养基的配制

2、教学难点：对分解尿素的细菌的计数

五、教学工具：多媒体

六、教学过程

教学

过程

一：

课

程

尿素[CO(NH2)2]是一种重要的氮肥，农作物不能（能，不能）直接吸收利用，导

入

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。

课题目标：

1.从土壤中分离出能够分解尿素的细菌

2.统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌

讲

授

新

课

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。

一、研究思路

（一）筛选菌株

1.实例

阅读、思考、回答。

了解选择培养基相关知识。

从教材课题背景导入，展示课题目标。

背景材料：

教师活动

学生活动

联系农业生产实际

设计意图

情景导入本节目标。

以PCR技术为例，引导学生探究问题的解决方法。

提出的问题—如何寻找耐高温的DNA聚合酶？ 解决问题的思路—寻找耐高温环境。

原因：高温条件淘汰了绝大多数微生物。

获得启示：寻找目的菌种时要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。

2.实验室微生物的筛选原理

引导学生根据上面实例归纳实验室微生物的筛选原理：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.选择培养基 （1）让学生分析本课题使用的培养基成分，回答问题。

问题1：该培养基的配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质？

碳源：葡萄糖、尿素；氮源：尿素。

分析、回答。

用涂布问题2：此配方能否筛选出产生脲酶的细菌？为什么？

能。只有产生脲酶的细菌才能利用尿素作为氮源而生存。

（2）共同归纳选择培养基概念

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）举例说明选择培养基作用

加入青霉素的培养基：细菌不生长，酵母菌、霉菌等真菌能生长。

不加含碳有机物的无碳培养基：分离自养型微生物。

回忆、分

含盐量高的培养基：分离金黄色葡萄球菌

（二）统计菌落数目

1.显微镜直接计数

引导学生回忆血细胞计数板计数相关知识，讲解显微镜直接计数的原理、做法、优缺点。

析、回答。

平板计数法对分解尿素细菌计数。。

优点：能准确统计微生物的实际数目。

缺点：不能区分死菌和活菌；不适于对运动细菌的计数；需要相对高的细菌浓度；个体小的细菌在显微镜下难以观察；

2.间接计数（活菌计数法）

引导学生回忆稀释涂布平板法相关知识，讲解稀释涂布平板法计数的原理，以例题讲解计数方法和设置重复组的重要性。

（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含有多少活菌。

（2）计数：

【思考1】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。

演练、回答、归纳。

【思考2】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。

【例2】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。从对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果。

1、甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230。

2、乙同学在该浓度下涂布了A、B、C三个平板，统计的菌落数分别为21、212、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作法正确吗？如果有问题，错在哪？ 甲：没有重复实验（至少涂布3个平板）。 乙：A组结果误差过大，不应用于计算平均值。 ㈢设置对照

1.

对照实验

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。

设计对照实验。

讲解设置对照目的：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。

2.实例分析

让学生分析教材实例，设置对照。

方案1：其他同学用与A同学一样的土样进行实验。如果结果与A同学一致，则证明A无误；如果结果不同，则证明A同学存在操作失误或培养基的配制有问题。

方案2：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。

二、实验设计

指出土壤中分解尿素的细菌的分离与记数步骤：1.土壤取样；2.制备培养基； 3.样品稀释、取样涂布；4.微生物的培养、观察并记录结果；5.细菌的计数。 逐步讲解各个步骤方法和注意事项。

1.土壤取样

从肥沃、湿润的土壤中取样。先铲去表层土3cm左右，再取样，将样品装入

设计对照实验。

事先准备好的信封中。 2.制备培养基 牛肉膏蛋白胨培养基作为对照，判断选择培养基是否起到选择作用。

进行实验设选用稀释倍数为10~10的稀释液。每个稀释度下需要3个选择培养基（平行重复原则），1个牛肉膏蛋白胨培养基，共需要制备5个牛肉膏蛋白胨培养基和15个选择培养基，准备好无菌试管和移液管。 3.样品稀释、取样涂布

因为土壤中各类微生物的数量是不同的，为获得不同类型的微生物，就需要按不同的稀释度进行分离，同时还应当有针对性地提供选择培养的条件。

37456测定土壤细菌数量，一般选用10、10和10倍的稀释液进行平板培养；测定

放线菌的数量，一般选用10、10和10倍稀释液；测定真菌的数量，一般选用10、10和10倍稀释液。 234345阅读、倾听、思将10g土样加入盛有90mL无菌生理盐水的锥形瓶中,充分摇匀，吸取上清液1mL，转移至盛有9mL水的无菌试管中，依次等比稀释至10稀释度，并按照由10至10稀释度的顺序分别吸取0.1mL进行平板涂布操作。按照浓度从低到高的顺序涂布平板，不必更换移液管。 注意：由于初次实验，对于稀释的范围没有把握，因此选择了一个较为宽泛的范围：稀释倍数为10～10。

37737考、回答。

计。

4.微生物的培养、观察并记录结果

将涂布好的培养皿放在30℃下培养。比较牛肉膏培养基和选择培养基中菌落的数量、形态等，并做好记录。 不同种类的微生物，往往需要不同的培养温度和培养时间。细菌一般在30~37℃的温度下培养1~2d；放线菌一般在25~28℃的温度下培养5~7d；而霉菌一般在25~28℃的温度下培养3~4d。 一般来说，在一定的培养条件下(相同的培养基、温度及培养时间)，同种微生物表现出稳定的菌落特征，如菌落形状、大小、隆起程度和颜色。

5.细菌的计数

当菌落数目稳定时，选取菌落数在30~300的平板进行计数。在同一稀释度下，

至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值，并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。 三、操作提示

指导学生阅读教材操作提示部分，明确目的。

(一)无菌操作

1.取土用的小铁铲的盛土样的信封在使用前都需要灭菌。

阅读、回答。

进行结果分析和评价。

2.应在火焰旁称取土壤。在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，每一步都要在火焰旁操作。 (二）做好标记

注明培养基种类、培养日期、平板培养样品的稀释度等。

四、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？

五、课题延伸

讲解：本课题对能分解尿素的细菌进行初步筛选。对分离的菌种进一步鉴定，需要借助生物化学方法。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。 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

。

课

堂

小

结

呼应、回答。

突出本节重点。

七、课堂练习

（2016课标1卷.39） [生物——选修1：生物技术实践]（15分）

空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下：

①配置培养基（成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）; ②制作无菌平板； ③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作； ④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。

回答下列问题: （1）该培养基中微生物所需的氮来源于_________________。若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是_________________。

（2）步骤③中，实验组的操作是_________________。

（3）若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了_________________现象。若将30（即36-6）个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法_______________（填“正确”或“不正确”）。

【答案】（1）牛肉膏、蛋白胨 琼脂（2）将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间（3）污染 不正确