课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学教案设计

选修1专题2课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学设计

一、教学目标

1.知识目标

选择培养基的基础知识，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.能力目标

a.用涂布平板计数法进行微生物数量测定，设计对照实验。

b 分析研究思路的形成过程。

3.情感态度与价值观的目标

形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯。

二、课题重点和难点

1.对土样的选取和选择培养基的配制。

2.对分解尿素的细菌的计数。

三、

教学流程

教师活动

学生活动

环节一：导入

背景材料：

1.尿素的利用:尿素[CO(NH2)2]——重要的农业氮肥。只能被土壤中细菌分解为NH3才能被植物吸收利用。

2.细菌利用尿素的原因：土壤中的含脲酶的细菌能够分解尿素。

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

阅读、倾听。

设计意图

情景导入本节目标。

1

环节二：1.知识目标

讲授新课

（一）筛选菌株

1.实例

以PCR技术为例，引导学生探究问题的解决方法。

PCR技术：一种在体外将少量DNA大量复制的技术。此项技术要求使用耐高温的DNA聚合酶。

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。

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。

（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。

（1）原理：利用特定的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。

2 阅读、思考、回答。

分析、回答。

了解选择培养基相关知识。

（2）做法：每一个大方格边长为 1mm ，则每一大方格的面积为1mm，盖上盖玻片后，载玻片与盖玻片之间的高度为0.1mm，所以计数室的容积为0.1mm。

（3）优缺点：

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。

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：

【例1】某同学在稀释倍数为10的培养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0.1 mL）（ ）

A.2.34×10

B.2.34×10【答案】B 【解析】稀释倍数为10，0.1 mL稀释液的菌落数的平均值为234，则每毫升样品中菌落数就为234/0.1×10=2.34×10。

计算公式：每克样品中的菌落数＝(C÷V)×M 【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10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。 【方法点拨】

稀释涂布平板法计算注意事项

①为了保证结果准确，一般选择菌落数在30——300的平板上进行计数。

②为使结果接近真实值可将同一稀释度加到三个或三个以上的平皿中，经涂布，培养计算出菌落平均数。

③统计的菌落往往比活菌的实际数目低。

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回忆、分析、回答。

用涂布平板计数法对分解尿素细菌计数。。

C.234

D.23.4

演练、回答、归纳。

④涂布平板法所选择的稀释度很重要，一般以三个稀释度中的第二个稀释度所出现的平均菌落数在50个左右为最好。

㈢设置对照

1.目的

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。 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。 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。 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

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阅读、倾听、思考、回答。

设计对照实验。

进行实验设计。

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。

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。

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。

（三）规划时间 【典例】 下列关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述中，不正确的是(

) A.用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高压蒸汽灭菌后倒平板 B.取10、10、10倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL涂布到不同平板上培养

C.将实验组和对照组平板倒置，37 ℃恒温培养24～48小时

D.确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的平板进行计数

【答案】D 【方法点拨】一般选择菌落数在30～300间的平板进行计数 四、结果分析与评价

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阅读、回答。

以三个问题为例，让学生进行结果分析与评价。

（一）培养物中是否有杂菌污染以及选择培养基是否筛选菌落。

对照的培养皿在培养过程中没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染。牛肉膏培养基的菌落数明显大于选择培养基的数目，说明选择培养基已经筛选出一些菌落。

（二）样品的稀释操作是否成功。

如果得到了2个或2个以上菌落数目在30 ～300平板，说明稀释比较成功，并能够进行菌落的计数。

（三）重复组的结果是否一致。

如果选取的是同一种土样，统计结果应该相近。如果结果相差太远，需要分析产生差异原因。

五、课题延伸

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

。

回顾：

一、选择培养基的成分：尿素作为唯一的氮源

。

二、鉴定方法：

在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，pH升高，说明细菌能分解尿素

。

三、统计菌落数目的方法 （1）显微镜直接计数法 （2）间接计数法（稀释涂布平板计数法）

①计算公式

：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M ②操作：设置重复组，选择菌落数30～300的平板进行计数。

（3）设置对照 ①证明培养基未被污染，用空白培养基作对照。 ②证明选择培养基的选择作用：用牛肉膏蛋白胨培养基接种等量同种菌液作对照。

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演练、回答。

分解、评价。

进行结果分析和评价。