课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数优秀公开课教案

课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

一、教学目标

1.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.分析研究思路的形成过程，找出共性和差异性

3.形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯

二、教学重点

对土样的选取和选择培养基的配制

三、教学难点

对分解尿素的细菌的计数

四、教学方法

启发式教学

五、教学工具

多媒体课件

六、教学过程

（一）展示评价导学案

1.学生中存在的问题；

2、教师强调：

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

。

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

。

3.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。

（二）导引探究：

〖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

。

1

〖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

菌落计数

系列稀释

涂布平板与培养

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

2

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）、典题检测：《优化探究》例1和例2 （四）课堂总结、点评

土壤人为

有利于目的菌株生长

分离筛选微生物的原理

中尿条件

抑制或阻止其他微生物生长

素分

稀释涂布平板法

解菌微生物计数方法与原理

显微镜直接计数

的分

对照设置与重复设置

离与

计数

实验方案

实验操作

结果与分析

实验设计

（五）反馈提升：

某生物小组以空气中细菌含量为指标，调查校园内不同区域（教室、草场、校长室、卫生间）的空气质量状况。请你写出完整的实验调查方案。

（六）教学反思：

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。

3

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

班级

姓名

1．能够测定样品活菌数的方法是（ ）

A．稀释涂布平板法 B．直接计数法

C．重量法 D．平板划线法

2．下列能选择出分解尿素的细菌的培养基是

A．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、尿素、琼脂、水

B．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、葡萄糖、琼脂、水

C．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、尿素、琼脂、水

D．KH2PO4、Na2HPO4、MgSO4·7H2O、牛肉膏、蛋白胨、琼脂、水

3．下列关于分解尿素的细菌，说法正确的是（ ）

A．以尿素作为唯一碳源

B．能分解尿素的原因是能合成并分泌蛋白酶

C．环境中含有大量的尿素诱导该细菌产生了分解尿素的特性

D．以尿素为唯一氮源且添加了酸碱缓冲剂的培养基来培养该细菌后不会使酚红指示剂变红

4．关于生物技术实践中的有关检验，不正确的是（ ）

A．在果酒制作实验结束时要检验是否有酒精产生，正确的操作步骤是先在试管中加入适量的发酵液，然后再加入硫酸和重铬酸钾的混合液

B．在微生物培养中，检验培养基是否被污染的方法是用一组不接种或接种无菌水的培养基与接种培养物的培养基一起培养

C．检验以尿素为唯一氮源的培养是否分离出了分解尿素的细菌，方法是在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，则说明分离成功

D．检验胡萝卜素纯度的方法是纸层析法，原理是不同的色素分子在层析液中的溶解度不同，故随层析液在滤纸上扩散的速度不同，若样品中有杂质，则会出现不同的色素点（带）

4

5．请选出下列正确的操作步骤（ ）

①土壤取样

②称取10g土壤取出加入盛有90ml无菌水的锥形瓶中

③吸取0.1ml进行平板涂布

④依次稀释至10、10、10、10、10、10、10稀释度

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6．尿素是尿素分解菌的氮源，因此在配制选择培养基时（ ）

A．葡萄糖在培养基中越多越好

B．尿素分解菌有固氮能力，故培养基中只需无机氮

C．尿素在培养基中越少越好

D．尿素分解菌无固氮能力，故培养基中的尿素为化合态氮

7．下列就“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验的有关叙述，不正确的是

A.经高压蒸汽灭菌的培养基所倒平板和接种后培养时的平板均要倒置

B.同一稀释度下至少要涂布三个平板并且要培养到菌落数稳定时计数

C.在稀释度足够高时，所形成的单个菌落中所有细胞的遗传信息必定相同

D.在相同培养条件下，未接种的培养基表面无菌落生长说明培养基没有被杂菌污染

8．在以尿素作为唯一氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在培养基中加入10%酚可以抑制细菌和霉菌。利用上述选择培养基依次能从混杂的微生物群体中分离出( )

A．乳酸菌、金黄色葡萄球菌、放线菌

B．分解尿素的细菌、大肠杆菌、放线菌

C．分解尿素的细菌、霉菌、放线菌

D．固氮细菌、金黄色葡萄球菌、放线菌

9．下图为“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”实验中样品稀释示意图。据图分析正确的是

5

A．3号试管中的菌落稀释倍数为10倍

B．4号中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数恰为5号的10倍

C．5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7×10个

D．该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要高

1

2

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9310．有些科学家欲从污染的土壤中分离筛选出能够高效降解原油的菌株进行大规模培养并应用。请回答：

（1）在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以 为唯一碳源的固体培养基上，从功能上讲，该培养基属于 培养基。筛选过程中，虽然土壤中微生物含量非常丰富，但在此培养基上长出的微生物菌落非常少，甚至有时一个培养皿中一个菌落都没有，这是因为 。

（2）纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即 。

（3）通常情况下，在微生物培养过程中实验室常用的灭菌方法有 。

11．在农业用地中发现一种广泛使用的除草剂（含氮有机化合物）在土壤中不易降解，长期使用可污染土壤。为修复被该除草剂污染的土壤，可按下面程序选育能降解该除草剂的细菌（已知该除草剂在水中溶解度一定，该除草剂的培养基不透明）。

6 （1）制备土壤浸出液时，为避免菌体浓度过高，需将浸出液进行________

处理。

（2）要从________ 的土壤中分离目的菌，上述培养皿中培养基的特点是：________体培养基且以________ 。若需要调节培养基pH，应该在各种成分都溶化后且分装________（填“前”或“后”）进行。对培养基进行灭菌，常采用的方法是________。

（3）若对活菌进行计数，常用的接种方法为_____________。

（4）培养后发现，只有很少菌落出现，大部分细菌在此培养基上不能生长的主要原因是________________或有氧条件抑制了这些细菌的生长。

（5）

为了计数微生物的数量，一位同学在4个平板培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0．1mL，培养后菌落数分别为155、160、176、149个，则每毫升原土壤样液中上述微生物数量为___________。

12．（10分）每生物兴趣小组为了探究土壤中的微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌（目的菌）。培养基成分如下表所示，实验步骤如下图所示。请分析回答问题：

KH2PO4

Na2HPO4

MgSO4·7H2O 葡萄糖

尿素

琼脂

1．4 g 2．1 g 0．2 g 1 g 10 g 15 g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL （1）简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理：在以尿素为唯一氮源的培养基中加入________指示剂，细菌合成的________将尿素分解为________，pH升高，使指示剂变为红色。

（2）培养基中加入尿素的目的是筛选目的菌，

这种培养基属于________培养基。

（3）“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的________和________，实验中需要振荡培养，原因是______________。

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（4）下图是利用________法进行微生物接种，把聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。通常还可以________方法分离到一个细胞繁殖形成的菌落

（5）关于上图的操作方法和结果，叙述正确的是________。

A．操作时要将接种环放在火焰上灼烧灭菌

B．划线操作须在火焰旁进行

C．多次划线后培养才可以分离到一个细胞繁殖形成的菌落

D．在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环灭菌

13．（10分）：有2位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品的细菌数。在对应稀释倍数为10的培养基中，得到以下两种统计结果：甲同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230；乙同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，并且取平均值163作为统计结果。请评价这两位同学的实验结果的合理性。

（1）甲同学________，原因是____________________________________________。

（2）乙同学________，原因是___________________________________________。

（3）正确做法是________________________________________________________。

（4）稀释涂布平板法所用培养基按物理性质划分属于________培养基；

（5）倒平板前保证培养基无菌的常用方法是_________________________________。

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