高二生物下冊微生物的培養與應用知識重點
高二生物下冊微生物的培養與應用知識重點
對人類來說，生物太重要了，人們的生活處處離不開生物。以下是學習啦小編為您整理的關于高二生物下冊微生物的培養與應用教學設計的相關資料，供您閱讀。
高二生物下冊微生物的培養與應用知識重點
【專題目標】
1.掌握培養基、消毒滅菌等有關微生物培養的基礎知識，
2.掌握培養基的制備、高壓蒸汽滅菌和平板劃線法等基本操作技術，
3.運用相關技術解決生產生活中有關微生物計數、微生物的分離與培養等實際問題。
【技術要項】
1.培養基的制備
2.高壓蒸汽滅菌和干熱滅菌
3.倒平板操作
4.平板劃線操作和稀釋涂布平板法
5.應用選擇培養基分離某種特定的微生物
課題1 微生物的實驗室培養
1.課標
了解有關培養基的基礎知識，進行無菌技術的操作，進行微生物的培養。
2.重點難點
無菌技術的操作。
3.課題背景分析
培養微生物的要領，是為所需要的微生物提供良好的生存環境，同時阻止或抑制其他微生物的生長。
4.基礎知識
(1)培養基
1.培養基的用途和種類，指出培養基可分為液體和固體兩大類;
2.不同的微生物往往需要采用不同的培養基配方;
3.盡管培養基的配方各不相同，但是其基本成分都包括水、碳源、氮源和無機鹽。
(2)無菌技術
1.無菌技術的概念;
2.消毒與滅菌的概念及兩者的區別;
3.常用的消毒與滅菌的方法，接種環灼燒滅菌的方法。
5.實驗安排及注意事項
實驗后，所有用過的培養基、培養液等都需要統一進行高壓蒸汽滅菌后再丟棄，否則將會造成環境污染。
6.課題成果評價
(1)培養基的制作是否合格
如果未接種的培養基在恒溫箱中保溫1～2 d后無菌落生長，說明培養基的制備是成功的，否則需要重新制備。
(2)接種操作是否符合無菌要求
如果培養基上生長的菌落的顏色、形狀、大小基本一致，并符合大腸桿菌菌落的特點，則說明接種操作是符合要求的;如果培養基上出現了其他菌落，則說明接種過程中，無菌操作還未達到要求，需要分析原因，再次練習。
(3)是否進行了及時細致的觀察與記錄
培養12 h與24 h后的大腸桿菌菌落的大小會有明顯不同，及時觀察記錄的同學會發現這一點，并能觀察到其他一些細微的變化。這一步的要求主要是培養學生良好的科學態度與習慣。
7.答案和提示
1.無菌技術除了用來防止實驗室的培養物被其他外來微生物污染外，還有什么目的?
答：無菌技術還能有效避免操作者自身被微生物感染。
2.請你判斷以下材料或用具是否需要消毒或滅菌。如果需要，請選擇合適的方法。
(1) 培養細菌用的培養基與培養皿
(2) 玻棒、試管、燒瓶和吸管
(3) 實驗操作者的雙手
答：(1)、(2)需要滅菌;(3)需要消毒。
(二)倒平板操作的討論
1.培養基滅菌后，需要冷卻到50 ℃左右時，才能用來倒平板。你用什么辦法來估計培養基的溫度?
可以用手觸摸盛有培養基的錐形瓶，感覺錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時，就可以進行倒平板了。
2.為什么需要使錐形瓶的瓶口通過火焰?
通過灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養基。
3.平板冷凝后，為什么要將平板倒置?
平板冷凝后，皿蓋上會凝結水珠，凝固后的培養基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養基表面的水分更好地揮發，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養基，造成污染。
4.在倒平板的過程中，如果不小心將培養基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個平板還能用來培養微生物嗎?為什么?
空氣中的微生物可能在皿蓋與皿底之間的培養基上滋生，因此最好不要用這個平板培養微生物。
(三)平板劃線操作的討論
1.為什么在操作的第一步以及每次劃線之前都要灼燒接種環?在劃線操作結束時，仍然需要灼燒接種環嗎?為什么?
操作的第一步灼燒接種環是為了避免接種環上可能存在的微生物污染培養物;每次劃線前灼燒接種環是為了殺死上次劃線結束后，接種環上殘留的菌種，使下一次劃線時，接種環上的菌種直接來源于上次劃線的末端，從而通過劃線次數的增加，使每次劃線時菌種的數目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結束后灼燒接種環，能及時殺死接種環上殘留的菌種，避免細菌污染環境和感染操作者。
2.以免接種環溫度太高，殺死菌種。
3.劃線后，線條末端細菌的數目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開始，能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐步減少，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落。
(四)涂布平板操作的討論
涂布平板的所有操作都應在火焰附近進行。結合平板劃線與系列稀釋的無菌操作要求，想一想，第2步應如何進行無菌操作?
應從操作的各個細節保證無菌。例如，酒精燈與培養皿的距離要合適、吸管頭不要接觸任何其他物體、吸管要在酒精燈火焰周圍;等等。
(五)練習
1.可以從微生物生長需要哪些條件的角度來思考。例如，微生物的生長需要水、空氣、適宜的溫度，食品保存可以通過保持干燥、真空的條件，以及冷藏等方法來阻止微生物的生長。
2.可以從這三種培養技術的原理、操作步驟等方面分別進行總結歸納。例如，這三種培養技術都需要為培養物提供充足的營養，但無土栽培技術的操作并不需要保證無菌的條件，而其他兩種技術都要求嚴格的無菌條件。
課題2土壤中分解尿素的細菌的分離與計數
一、課題目標
研究培養基對微生物的選擇作用，進行微生物數量的測定。
二、課題重點與難點
課題重點：對土樣的選取和選擇培養基的配制。
課題難點：對分解尿素的細菌的計數。
三、課題背景分析
教材從尿素在農業上的重要用途切入，介紹了土壤中能分解尿素的細菌，進而說明這種細菌的作用是能夠合成分解尿素的酶。教學中，教師可以聯系生產生活實際，使學生對尿素以及分解尿素的細菌形成一定的感性認識。教材還簡要地介紹了尿素的發現過程以及尿素合成的歷史，這些都是科學、技術、社會教育的豐富素材。最后，教材明確指出了本課題的目的，有助于學生準確把握課題的方向。
四、研究思路
(一)篩選菌株
微生物的選擇培養，是指利用培養基的組成使適宜生長的特定微生物得到較快繁殖的技術，也稱為微生物的選擇培養。在本課題提供的選擇培養基的配方中，尿素是培養基中的惟一氮源，因此，原則上只有能夠利用尿素的微生物才能夠生長。但實際上，微生物的培養是一個非常復雜的問題，有些微生物可以利用其他微生物的代謝產物生長繁殖，因此能夠在選擇培養基上生長的微生物不一定是所需要的微生物，還需要進 一步的驗證。
(二)統計菌落數目
統計菌落數目的理論依據是：當樣品的稀釋度足夠高時，培養基表面生長的一個菌落，來源于樣品稀釋液中的一個活菌。因此，恰當的稀釋度是成功地統計菌落數目的關鍵。為了保證結果準確，通常將幾個稀釋度下的菌液都涂布在平板上，培養后再選擇菌落數在 30～300的平板進行計數。
教材中用楷體字編排的實例是為了說明設置重復組的重要性。第一位同學只涂布了一個平板，沒有設置重復組，因此結果不具有說服力。第二位同學考慮到設置重復組的問題，涂布了3個平板，但是，其中1個平板的計數結果與另2個相差太遠，說明在操作過程中可能出現了錯誤，因此，不能簡單地將3個平板的計數值用來求平均值。這個實例啟示學生，在設計實驗時，一定要涂布至少3個平板，作為重復組，才能增強實驗的說服力與準確性。在分析實驗結果時，一定要考慮所設置的重復組的結果是否一致，結果不一致，意味著操作有誤，需要重新實驗。
(三)設置對照
A同學的結果與其他同學不同，可能的解釋有兩種。一是由于土樣不同，二是由于培養基污染或操作失誤。究竟是哪個原因，可以通過實驗來證明。實驗方案有兩種。一種方案是可以由其他同學用與A同學一樣的土樣進行實驗，如果結果與A同學一致，則證明A 無誤;如果結果不同，則證明A同學存在操作失誤或培養基的配制有問題。另一種方案是將A同學配制的培養基在不加土樣的情況下進行培養，作為空白對照，以證明培養基是否受到污染。通過這個事例可以看出，實驗結果要有說服力，對照的設置是必不可少的。
五、實驗案例
土壤中某樣品細菌的分離與計數
實驗的具體操作步驟如下。
1.土壤取樣
從肥沃、濕潤的土壤中取樣。先鏟去表層土3 cm左右，再取樣，將樣品裝入事先準備好的信封中。
2.制備培養基
準備牛肉膏蛋白胨培養基和選擇培養基將菌液稀釋相同的倍數，在牛肉膏蛋白胨培養基上生長的菌落數目應明顯多于選擇培養基上的數目，因此，牛肉膏蛋白胨培養基可以作為對照，用來判斷選擇培養基是否起到了選擇作用。由于初次實驗，對于稀釋的范圍沒有把握，因此選擇了一個較為寬泛的范圍：稀釋倍數為103～107。每個稀釋度下需要3個選擇培養基，1個牛肉膏蛋白胨培養基，因此共需要15個選擇培養基，5個牛肉膏蛋白胨培養基。此外，還需要準備8個滅菌的試管和1個滅菌的移液管。
3.微生物的培養與觀察
參考課本中圖2-7的實驗流程示意圖，將10 g土樣加入盛有90 mL無菌生理鹽水的錐形瓶中(錐形瓶體積為250 mL)，充分搖勻，吸取上清液1 mL，轉移至盛有9 mL的生理鹽水的無菌大試管中，依次等比稀釋至107稀釋度，并按照由107～103稀釋度的順序分別吸取0.1 mL進行平板涂布操作。按照濃度從低到高的順序涂布平板，不必更換移液管。
將涂布好的培養皿放在30 ℃溫度下培養。隨著培養時間的延長，會有不同的菌落產生。比較牛肉膏培養基和選擇培養基中菌落的數量、形態等，并做好記錄。
挑選選擇培養基中不同形態的菌落接入含酚紅培養基的斜面中，觀察能否產生如課本中圖2-10的顏色反應。
4.細菌的計數
當菌落數目穩定時，選取菌落數在30～300的平板進行計數。在同一稀釋度下，至少對3個平板進行重復計數，然后求出平均值，并根據平板所對應的稀釋度計算出樣品中細菌的數目。
六、課題成果評價
(一)培養物中是否有雜菌污染以及選擇培養基是否篩選出菌落
對照的培養皿在培養過程中沒有菌落生長，說明培養基沒有被雜菌污染。牛肉膏培養基的菌落數目明顯大于選擇培養基的數目，說明選擇培養基已篩選出一些菌落。
(二)樣品的稀釋操作是否成功
如果得到了2個或2個以上菌落數目在30～300的平板，則說明稀釋操作比較成功，并能夠進行菌落的計數。
(三)重復組的結果是否一致
如果學生選取的是同一種土樣，統計的結果應該接近。如果結果相差太遠，教師需要引導學生一起分析產生差異的原因。
七、答案和提示
(一)旁欄思考題
1.想一想，如何從平板上的菌落數推測出每克樣品中的菌落數?
答：統計某一稀釋度下平板上的菌落數，最好能統計3個平板，計算出平板菌落數的平均值，然后按課本旁欄的公式進行計算。
2.為什么分離不同的微生物要采用不同的稀釋度?測定土壤中細菌的總量和測定土壤中能分解尿素的細菌的數量，選用的稀釋范圍相同嗎?
答：這是因為土壤中各類微生物的數量(單位：株/kg)是不同的，例如在干旱土壤中的上層樣 本中：好氧及兼性厭氧細菌數約為2 185萬，放線菌數約為477萬，霉菌數約為23.1萬。因此，為獲得不同類型的微生物，就需要按不同的稀釋度進行分離，同時還應當有針對性地提供選擇培養的條件。
(二)練習
2.提示：反芻動物的瘤胃中含有大量的微生物，其中也包括分解尿素的微生物。由于瘤胃中的微生物多為厭氧菌，接觸空氣后會死亡，因此分離其中能分解尿素的微生物除了需要準備選擇培養基外，還應參照厭氧菌的培養方法進行實驗設計。
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