课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学设计实例

土壤中分解尿素的细菌的分离与计数

湖南省张家界市桑植县第一中学 姚志明

教学目标：

1、知识与技能

研究培养基对微生物的选择作用，进行微生物数量的测定。

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。

教学重点：对土样的选取和选择培养基的配制。

教学难点：对分解尿素的细菌的计数。

教学过程：

【引入】：

植物的根吸收矿质元素离不开微生物的作用，土壤微生物很多，哪些是有用的呢？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。

【新课】：

一、课题背景

【学生活动1】阅读教材P21“课题背景”两部分内容，讨论并完成下列问题：

1、尿素是一种重要的氮肥，农作物能不能直接吸收利用？

答案：不能，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、细菌能利用尿素的原因什么？

答案：土壤中的细菌分解尿素是因为它们能合成脲酶

二、研究思路

【学生活动2】阅读教材P21 “筛选菌株”，阅读P22旁栏左上“培养基”配方小资料，完成下列问题：

1、科学家能从热泉中筛选出耐热菌的原因是什么？

答案：通过自然选择，热泉的高温条件淘汰了绝大多数微生物而保留了耐热菌。

2、实验室中筛选微生物的原理是什么？

答案：通过人工选择，人为提供有利于目的菌株生长的条件同时抑制或阻止其他微生物生长。

3、该培养基中的碳源是什么？琼脂的作用是什么？该培养基的选择机制是什么？

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答案：碳源：葡萄糖，氮源：尿素；琼脂的作用是凝固剂；该培养基的选择机制是只有以尿素为氮源的微生物才能在该培养基上生长。

4、选择培养基是指允许特定微生物生长而同时抑制或阻止其他微生物生长的培养基。条件有哪些？

答案：选择培养基的选择性条件（限制性条件）包括营养、温度、pH等。

【学生活动3】阅读教材P22“统计菌落数目”部分，讨论并完成下列问题：

1、在统计菌落数目时常用什么法？

答案：稀释涂布平板法，除此还有显微镜直接计数法等。

2、了解显微镜直接计数，复习血细胞计数板的使用原则：

具体操作：

（1）用血球计数板直接统计细菌含量。

（2）将待测样品与等量的已知红细胞含量的血液混匀后，涂布在载玻片上，经固定染色后，在显微镜下随机选取若干个视野进行计数，得出细菌与红细胞的比例，再根据红细胞的含量计算出单位体积内的细菌数目。

3、当稀释度足够高时，培养基上的一个标准菌落来源于样品稀释液中一个活菌。为了保证结

果准确，一般选择菌落数在多少的平板进行计数？如何计算？菌落数与活菌数相比是偏低还

是偏高？为什么？

答案：菌落数在30～300的平板进行计数；

计算公式：每克样品细菌数＝（平均菌落数÷涂布的稀释液体积）×稀释倍数；

菌落数往往比活菌数低，原因是当2个或多个细菌连在一起时只形成一个菌落。

4、教材资料中哪一位同学的结果更接近真实值？为什么？

答案：第二位同学的结果接近真实值，原因是是第一位同学没有设置重复实验组；第二位同

学其中1个平板的计数结果与另2个相差太远，说明操作有误。

【学生活动4】阅读教材P22“设置对照”与P23右上栏旁资料两部分，讨论并完成下列问题：

1、设置对照的目的是什么？实验原则除了对照还有哪些？

答案：目的是排除非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度；

实验原则有：对照原则、平行重复原则、单一变量原则、随机性原则等。

2、对照实验是指除被测试条件外，其他条件都相同的实验。那么哪组是对照组，哪组是实验

组？

答案：对照组：不加入任何研究因素（即我们所说的变量）的对象组；或者自然状态下不对

研究因素做任何实验处理的对象组。实验组：加入研究因素的对象组；或者自然状态下对研

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究因素进行实验处理的对象组

3、请帮助A同学设计对照实验。

答案：方案一：由其他同学用与A同学相同土样进行实验 结果预测：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。

方案二：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。

三、实验设计

【学生活动5】观看“土壤中分解尿素的细菌的分离和计数”视频，结合教材P23“实验设计”和阅读资料1、2、3，讨论并完成下列问题：

1、实验设计的内容包括哪些？

答案：实验方案、所需仪器、材料、用具和药品，具体的实施步骤以及时间的安排

2、

观察图示2－7理解后思考实验流程。

答案：实验流程：土壤取样，制备培养基，（配制土壤溶液）系列稀释，涂布平板与培养，菌落计数

3、土壤有“微生物的天然培养基”之称。选取哪里的土壤最有效？

答案：土壤微生物主要分布在距地表3～8cm近中性土壤中，约70％～80％为细菌。

4、分离不同的微生物采用不同的稀释倍数，具体的稀释倍数是多少？不同的微生物培养的温

度也不同，具体温度是多少？

答案：其中细菌为10、10、10倍，放线菌为10、10、10倍，真菌为10、10、10倍。培

养不同微生物需要不同温度，其中细菌一般在30～37℃培养，放线菌一般在25～28℃培养，

霉菌一般在25～28℃培养。

5、在菌落计数时每隔多长时间统计一次菌落数目？选取什么养的记录作为结果？

答案：24h，菌落数目稳定时的记录

6、在一定条件下同种微生物表现出稳定的菌落特征，包括哪些？

答案：形状、大小、颜色等。

四、操作提示、结果分析与评价、课题延伸

【学生活动6】阅读“操作提示”，讨论并完成下列问题：

1、如何在操作过程中减少微生物的干扰？

答案：（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10g。

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（3）将称好的土样倒入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，塞好棉塞。

（4）在梯度稀释土壤溶液的过程中，每一步都要在火焰旁进行。

2、在培养前要对培养皿作好标记，如何标记？

答案：标记一般在皿底；注明培养基类型、培养时间、稀释度、培养物等。

【学生活动7】阅读“结果分析与评价及课题延伸”，讨论并完成下列问题：

1、对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助什么方法？

答案：生物化学

2、怎样判断细菌分解尿素的化学反应是否发生？

答案：通过检测培养基pH变化来判断

3、怎样鉴定某细菌能够分解尿素？

答案：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。

【学生活动8】观看视频：观看“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”视频。

五、课堂总结、点评

【课后习题】

1．某学者欲研究被石油污染过的土壤中细菌数量，并从中筛选出能分解石油的细菌。下列操作错误的是

A．利用平板划线法对细菌进行计数

B．用以石油为唯一碳源的培养基筛选

C．采用稀释涂布平板法分离菌种

D．称取和稀释土壤时应在火焰旁

解析

平板划线法能对细菌分离纯化，但不能对细菌进行计数，稀释涂布平板法可以分离菌种还可进行计数，A项错误。

答案

A 2．关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的叙述错误的是

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A．操作顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌

B．将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯

C．等培养基冷却至50 ℃左右时进行倒平板

D．待平板冷却凝固5～10 min后将平板倒过来放置

解析

操作顺序为先灭菌再倒平板；牛肉膏会黏附在称量纸上，应该将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯；培养基冷却至50

℃左右既没有凝固，同时又不烫手，可以进行倒平板；为了防止冷却过程中培养皿盖上凝集的水珠对平板的污染，培养基冷却凝固后就要将平板倒过来放置。

答案

A 3．如图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为12345。下列操作方法正确的是

A．操作前要将接种环放在火焰边灼烧灭菌

B．划线操作应在火焰上进行

C．在5区域中才可以得到所需菌落

D．在12345区域中划线前后都要对接种环灭菌

解析

本题考查平板划线操作方法。在每次划线前后都要对接种环进行灭菌，接种环的灭菌方法应是在火焰上灼烧，接种时划线操作是在火焰旁进行。在5个区域中，只要有单个活细菌，通过培养即可获得所需菌落。

答案

D 4．下列关于微生物分离和培养的叙述，错误的是

A．微生物培养前，需对培养基进行消毒

B．测定土壤样品中的细菌数目，常用菌落计数法

C．分离土壤中不同的微生物，要采用不同的稀释度

D．分离能分解尿素的细菌，要以尿素作为培养基中的唯一氮源

解析

微生物培养前，需对培养基进行灭菌，而不是消毒；测定土壤样品中的细菌数目，常用菌落计数法；分离土壤中不同的微生物，要采用不同的稀释度，因为不同的微生物在土壤中的含量不同；分离能分解尿素的细菌，要以尿素作为培养基中的唯一氮源。

答案

A 5．下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，其中错误的是(多选)

A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板

B．取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL，分别涂布于各组平板上

C．将实验组和对照组平板倒置，放在冰箱中培养24～48 h D．确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数

解析

本题以“检测土壤中细菌总数”实验为命题点，考查考生对基础知识的识记情况。在细菌计数时，为保证结果准确，一般选择菌落数目在30～300的平板进行计数。

答案

CD 【教学反思】

本节课从微生物分解尿素对植物吸收矿质元素的重要性引入，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脲酶。在教学过程中，结合课本资料和多媒体课件，学生参与一个个的资料分析和讨论，使学生对尿素以及分解尿素的细菌形成一定的感性认识。通过研究思路的学习，学生对如何开展微生物实验有了新的认识，结合具体的实验设计，学生分组讨论，能基本掌握微生物分离技术，达到了本节课的效果。

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