课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数特级教师教学实录

高中生物选修一专题二

课题2 《土壤中分解尿素的细菌的分离与计数》教学设计（第1课时）

一、课题目标

1.知识目标：了解有关选择培养基的基础知识。

2.能力目标：

（1）.用涂布平板计数法进行微生物数量测定。

（2）.设计对照实验。

3.情感目标：形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯。

二、课题重点

对土样的选取和选择培养基的配制。

三、课题难点

对分解尿素的细菌的计数。

四、教学流程

教学流程

教师活动

从教材课题背景导入，展示课题目标。

背景材料：

环节一：课程导入

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。

本节课题学习目标：

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

一、研究思路 （一）筛选菌株

1.实例

环节二：讲授新课

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。

阅读

思考

回答

1 学生活动

设计意图

阅读

情景导入思考

本节课题

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。

KH2PO4 1.4g NaHPO4 2.1g MgSO4 .7H2O 0.2g 葡萄糖 10.0g 尿素 1.0g 琼脂 15.0g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。

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。

【典型例题】

1.用来判断选择培养基是否起到了选择作用需要设置的对照是(

) A.未接种的选择培养基

B.未接种的牛肉膏蛋白胨培养基

C.接种了的选择培养基

D.接种了的牛肉膏蛋白胨培养基

2

分析

回答

了解选择培养基相关知识

【答案】D 【解析】选择的目的是为了分离筛选，对照遵循的原则是单一变量，因此用接种了的普通培养基和选择培养基进行对照，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显多于选择培养基上的菌落数目。

2.选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。为选择酵母菌和硝化细菌，应选用的培养基分别为(

) A.伊红美蓝培养基、含青霉素培养基

B.含青霉素培养基、含氨的无机培养基

C.含氨的无机培养基、含青霉素培养基

D.含青霉素培养基、伊红美蓝培养基

【答案】B

【解析】酵母菌是真菌，通常可以用含青霉素的培养基进行选择培养，因为青霉素抑制细菌生长，但不能抑制真菌生长。硝化细菌为自养型生物，能够利用氨转变为亚硝酸和硝酸所释放的能量，把无机物转变为有机物以维持自身生命活动，利用含氨的无机培养基可进行选择培养。

（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）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.活菌计数法（稀释涂布平板法）

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）操作方法：

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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

稀释涂布平板→统计菌落数

（2）原理：在稀释度足够高时，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。即1个菌落→1个活菌。

（3）统计原则：

①选 30∼300个菌落的平板统计；

②每个稀释度取3个平板，取其平均值；

（4）结果：统计的菌落往往比活菌的实际数目低。这是因为两个或多个细胞连在一起时，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而不是活菌数来表示。

【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 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。

【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。

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演练

C.234

D.23.4 回答

归纳

③统计的菌落往往比活菌的实际数目低。

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。

实例：在做分解尿素的细菌的筛选与统计菌落数目的实验时，A同学从对应的10倍稀释的培养基中筛选出大约150个菌落，但是其他同学在同样的稀释度下只选择出大约50个菌落。其他同学认为A同学结果有问题，可能是A同学培养基被杂菌污染，或者培养基混入其他含氮物质，导致其他杂菌生长。

但A同学认为自己选用土壤样品不同导致结果不同，但是A同学没有设计对照，拿不出让同学信服的证据。你能通过设置对照，帮助A同学排除上述两个可能影响因素吗？

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

（一）播放视频《土壤中分解尿素的细菌的分离与计数》

（二）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。

观看

思考

了解实验具体操作过程

回答

分析

思考

设计对照实验

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