高二生物下冊(cè)微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用知識(shí)重點(diǎn)
高二生物下冊(cè)微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用知識(shí)重點(diǎn)
對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，生物太重要了，人們的生活處處離不開(kāi)生物。以下是學(xué)習(xí)啦小編為您整理的關(guān)于高二生物下冊(cè)微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，供您閱讀。
高二生物下冊(cè)微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用知識(shí)重點(diǎn)
【專(zhuān)題目標(biāo)】
1.掌握培養(yǎng)基、消毒滅菌等有關(guān)微生物培養(yǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)，
2.掌握培養(yǎng)基的制備、高壓蒸汽滅菌和平板劃線法等基本操作技術(shù)，
3.運(yùn)用相關(guān)技術(shù)解決生產(chǎn)生活中有關(guān)微生物計(jì)數(shù)、微生物的分離與培養(yǎng)等實(shí)際問(wèn)題。
【技術(shù)要項(xiàng)】
1.培養(yǎng)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(yīng)用選擇培養(yǎng)基分離某種特定的微生物
課題1 微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)
1.課標(biāo)
了解有關(guān)培養(yǎng)基的基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行無(wú)菌技術(shù)的操作，進(jìn)行微生物的培養(yǎng)。
2.重點(diǎn)難點(diǎn)
無(wú)菌技術(shù)的操作。
3.課題背景分析
培養(yǎng)微生物的要領(lǐng)，是為所需要的微生物提供良好的生存環(huán)境，同時(shí)阻止或抑制其他微生物的生長(zhǎng)。
4.基礎(chǔ)知識(shí)
(1)培養(yǎng)基
1.培養(yǎng)基的用途和種類(lèi)，指出培養(yǎng)基可分為液體和固體兩大類(lèi);
2.不同的微生物往往需要采用不同的培養(yǎng)基配方;
3.盡管培養(yǎng)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(wú)機(jī)鹽。
(2)無(wú)菌技術(shù)
1.無(wú)菌技術(shù)的概念;
2.消毒與滅菌的概念及兩者的區(qū)別;
3.常用的消毒與滅菌的方法，接種環(huán)灼燒滅菌的方法。
5.實(shí)驗(yàn)安排及注意事項(xiàng)
實(shí)驗(yàn)后，所有用過(guò)的培養(yǎng)基、培養(yǎng)液等都需要統(tǒng)一進(jìn)行高壓蒸汽滅菌后再丟棄，否則將會(huì)造成環(huán)境污染。
6.課題成果評(píng)價(jià)
(1)培養(yǎng)基的制作是否合格
如果未接種的培養(yǎng)基在恒溫箱中保溫1～2 d后無(wú)菌落生長(zhǎng)，說(shuō)明培養(yǎng)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(wú)菌要求
如果培養(yǎng)基上生長(zhǎng)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(diǎn)，則說(shuō)明接種操作是符合要求的;如果培養(yǎng)基上出現(xiàn)了其他菌落，則說(shuō)明接種過(guò)程中，無(wú)菌操作還未達(dá)到要求，需要分析原因，再次練習(xí)。
(3)是否進(jìn)行了及時(shí)細(xì)致的觀察與記錄
培養(yǎng)12 h與24 h后的大腸桿菌菌落的大小會(huì)有明顯不同，及時(shí)觀察記錄的同學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)，并能觀察到其他一些細(xì)微的變化。這一步的要求主要是培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)態(tài)度與習(xí)慣。
7.答案和提示
1.無(wú)菌技術(shù)除了用來(lái)防止實(shí)驗(yàn)室的培養(yǎng)物被其他外來(lái)微生物污染外，還有什么目的?
答：無(wú)菌技術(shù)還能有效避免操作者自身被微生物感染。
2.請(qǐng)你判斷以下材料或用具是否需要消毒或滅菌。如果需要，請(qǐng)選擇合適的方法。
(1) 培養(yǎng)細(xì)菌用的培養(yǎng)基與培養(yǎng)皿
(2) 玻棒、試管、燒瓶和吸管
(3) 實(shí)驗(yàn)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(yǎng)基滅菌后，需要冷卻到50 ℃左右時(shí)，才能用來(lái)倒平板。你用什么辦法來(lái)估計(jì)培養(yǎng)基的溫度?
可以用手觸摸盛有培養(yǎng)基的錐形瓶，感覺(jué)錐形瓶的溫度下降到剛剛不燙手時(shí)，就可以進(jìn)行倒平板了。
2.為什么需要使錐形瓶的瓶口通過(guò)火焰?
通過(guò)灼燒滅菌，防止瓶口的微生物污染培養(yǎng)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(huì)凝結(jié)水珠，凝固后的培養(yǎng)基表面的濕度也比較高，將平板倒置，既可以使培養(yǎng)基表面的水分更好地?fù)]發(fā)，又可以防止皿蓋上的水珠落入培養(yǎng)基，造成污染。
4.在倒平板的過(guò)程中，如果不小心將培養(yǎng)基濺在皿蓋與皿底之間的部位，這個(gè)平板還能用來(lái)培養(yǎng)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(yǎng)基上滋生，因此最好不要用這個(gè)平板培養(yǎng)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(huán)?在劃線操作結(jié)束時(shí)，仍然需要灼燒接種環(huán)嗎?為什么?
操作的第一步灼燒接種環(huán)是為了避免接種環(huán)上可能存在的微生物污染培養(yǎng)物;每次劃線前灼燒接種環(huán)是為了殺死上次劃線結(jié)束后，接種環(huán)上殘留的菌種，使下一次劃線時(shí)，接種環(huán)上的菌種直接來(lái)源于上次劃線的末端，從而通過(guò)劃線次數(shù)的增加，使每次劃線時(shí)菌種的數(shù)目逐漸減少，以便得到菌落。劃線結(jié)束后灼燒接種環(huán)，能及時(shí)殺死接種環(huán)上殘留的菌種，避免細(xì)菌污染環(huán)境和感染操作者。
2.以免接種環(huán)溫度太高，殺死菌種。
3.劃線后，線條末端細(xì)菌的數(shù)目比線條起始處要少，每次從上一次劃線的末端開(kāi)始，能使細(xì)菌的數(shù)目隨著劃線次數(shù)的增加而逐步減少，最終能得到由單個(gè)細(xì)菌繁殖而來(lái)的菌落。
(四)涂布平板操作的討論
涂布平板的所有操作都應(yīng)在火焰附近進(jìn)行。結(jié)合平板劃線與系列稀釋的無(wú)菌操作要求，想一想，第2步應(yīng)如何進(jìn)行無(wú)菌操作?
應(yīng)從操作的各個(gè)細(xì)節(jié)保證無(wú)菌。例如，酒精燈與培養(yǎng)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?chē)?等等。
(五)練習(xí)
1.可以從微生物生長(zhǎng)需要哪些條件的角度來(lái)思考。例如，微生物的生長(zhǎng)需要水、空氣、適宜的溫度，食品保存可以通過(guò)保持干燥、真空的條件，以及冷藏等方法來(lái)阻止微生物的生長(zhǎng)。
2.可以從這三種培養(yǎng)技術(shù)的原理、操作步驟等方面分別進(jìn)行總結(jié)歸納。例如，這三種培養(yǎng)技術(shù)都需要為培養(yǎng)物提供充足的營(yíng)養(yǎng)，但無(wú)土栽培技術(shù)的操作并不需要保證無(wú)菌的條件，而其他兩種技術(shù)都要求嚴(yán)格的無(wú)菌條件。
課題2土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)
一、課題目標(biāo)
研究培養(yǎng)基對(duì)微生物的選擇作用，進(jìn)行微生物數(shù)量的測(cè)定。
二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)
課題重點(diǎn)：對(duì)土樣的選取和選擇培養(yǎng)基的配制。
課題難點(diǎn)：對(duì)分解尿素的細(xì)菌的計(jì)數(shù)。
三、課題背景分析
教材從尿素在農(nóng)業(yè)上的重要用途切入，介紹了土壤中能分解尿素的細(xì)菌，進(jìn)而說(shuō)明這種細(xì)菌的作用是能夠合成分解尿素的酶。教學(xué)中，教師可以聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，使學(xué)生對(duì)尿素以及分解尿素的細(xì)菌形成一定的感性認(rèn)識(shí)。教材還簡(jiǎn)要地介紹了尿素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程以及尿素合成的歷史，這些都是科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)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(xué)生準(zhǔn)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(yǎng)，是指利用培養(yǎng)基的組成使適宜生長(zhǎng)的特定微生物得到較快繁殖的技術(shù)，也稱(chēng)為微生物的選擇培養(yǎng)。在本課題提供的選擇培養(yǎng)基的配方中，尿素是培養(yǎng)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(zhǎng)。但實(shí)際上，微生物的培養(yǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，有些微生物可以利用其他微生物的代謝產(chǎn)物生長(zhǎng)繁殖，因此能夠在選擇培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的微生物不一定是所需要的微生物，還需要進(jìn) 一步的驗(yàn)證。
(二)統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目
統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的理論依據(jù)是：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。因此，恰當(dāng)?shù)南♂尪仁浅晒Φ亟y(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的關(guān)鍵。為了保證結(jié)果準(zhǔn)確，通常將幾個(gè)稀釋度下的菌液都涂布在平板上，培養(yǎng)后再選擇菌落數(shù)在 30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。
教材中用楷體字編排的實(shí)例是為了說(shuō)明設(shè)置重復(fù)組的重要性。第一位同學(xué)只涂布了一個(gè)平板，沒(méi)有設(shè)置重復(fù)組，因此結(jié)果不具有說(shuō)服力。第二位同學(xué)考慮到設(shè)置重復(fù)組的問(wèn)題，涂布了3個(gè)平板，但是，其中1個(gè)平板的計(jì)數(shù)結(jié)果與另2個(gè)相差太遠(yuǎn)，說(shuō)明在操作過(guò)程中可能出現(xiàn)了錯(cuò)誤，因此，不能簡(jiǎn)單地將3個(gè)平板的計(jì)數(shù)值用來(lái)求平均值。這個(gè)實(shí)例啟示學(xué)生，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要涂布至少3個(gè)平板，作為重復(fù)組，才能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力與準(zhǔn)確性。在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，一定要考慮所設(shè)置的重復(fù)組的結(jié)果是否一致，結(jié)果不一致，意味著操作有誤，需要重新實(shí)驗(yàn)。
(三)設(shè)置對(duì)照
A同學(xué)的結(jié)果與其他同學(xué)不同，可能的解釋有兩種。一是由于土樣不同，二是由于培養(yǎng)基污染或操作失誤。究竟是哪個(gè)原因，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。實(shí)驗(yàn)方案有兩種。一種方案是可以由其他同學(xué)用與A同學(xué)一樣的土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果結(jié)果與A同學(xué)一致，則證明A 無(wú)誤;如果結(jié)果不同，則證明A同學(xué)存在操作失誤或培養(yǎng)基的配制有問(wèn)題。另一種方案是將A同學(xué)配制的培養(yǎng)基在不加土樣的情況下進(jìn)行培養(yǎng)，作為空白對(duì)照，以證明培養(yǎng)基是否受到污染。通過(guò)這個(gè)事例可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果要有說(shuō)服力，對(duì)照的設(shè)置是必不可少的。
五、實(shí)驗(yàn)案例
土壤中某樣品細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)
實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下。
1.土壤取樣
從肥沃、濕潤(rùn)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(zhǔn)備好的信封中。
2.制備培養(yǎng)基
準(zhǔn)備牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基將菌液稀釋相同的倍數(shù)，在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落數(shù)目應(yīng)明顯多于選擇培養(yǎng)基上的數(shù)目，因此，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基可以作為對(duì)照，用來(lái)判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用。由于初次實(shí)驗(yàn)，對(duì)于稀釋的范圍沒(méi)有把握，因此選擇了一個(gè)較為寬泛的范圍：稀釋倍數(shù)為103～107。每個(gè)稀釋度下需要3個(gè)選擇培養(yǎng)基，1個(gè)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，因此共需要15個(gè)選擇培養(yǎng)基，5個(gè)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。此外，還需要準(zhǔn)備8個(gè)滅菌的試管和1個(gè)滅菌的移液管。
3.微生物的培養(yǎng)與觀察
參考課本中圖2-7的實(shí)驗(yàn)流程示意圖，將10 g土樣加入盛有90 mL無(wú)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(zhuǎn)移至盛有9 mL的生理鹽水的無(wú)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(jìn)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(yǎng)皿放在30 ℃溫度下培養(yǎng)。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)有不同的菌落產(chǎn)生。比較牛肉膏培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基中菌落的數(shù)量、形態(tài)等，并做好記錄。
挑選選擇培養(yǎng)基中不同形態(tài)的菌落接入含酚紅培養(yǎng)基的斜面中，觀察能否產(chǎn)生如課本中圖2-10的顏色反應(yīng)。
4.細(xì)菌的計(jì)數(shù)
當(dāng)菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)，選取菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。在同一稀釋度下，至少對(duì)3個(gè)平板進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)，然后求出平均值，并根據(jù)平板所對(duì)應(yīng)的稀釋度計(jì)算出樣品中細(xì)菌的數(shù)目。
六、課題成果評(píng)價(jià)
(一)培養(yǎng)物中是否有雜菌污染以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落
對(duì)照的培養(yǎng)皿在培養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有菌落生長(zhǎng)，說(shuō)明培養(yǎng)基沒(méi)有被雜菌污染。牛肉膏培養(yǎng)基的菌落數(shù)目明顯大于選擇培養(yǎng)基的數(shù)目，說(shuō)明選擇培養(yǎng)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(gè)或2個(gè)以上菌落數(shù)目在30～300的平板，則說(shuō)明稀釋操作比較成功，并能夠進(jìn)行菌落的計(jì)數(shù)。
(三)重復(fù)組的結(jié)果是否一致
如果學(xué)生選取的是同一種土樣，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果應(yīng)該接近。如果結(jié)果相差太遠(yuǎn)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生一起分析產(chǎn)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(shù)推測(cè)出每克樣品中的菌落數(shù)?
答：統(tǒng)計(jì)某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)，最好能統(tǒng)計(jì)3個(gè)平板，計(jì)算出平板菌落數(shù)的平均值，然后按課本旁欄的公式進(jìn)行計(jì)算。
2.為什么分離不同的微生物要采用不同的稀釋度?測(cè)定土壤中細(xì)菌的總量和測(cè)定土壤中能分解尿素的細(xì)菌的數(shù)量，選用的稀釋范圍相同嗎?
答：這是因?yàn)橥寥乐懈黝?lèi)微生物的數(shù)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(xì)菌數(shù)約為2 185萬(wàn)，放線菌數(shù)約為477萬(wàn)，霉菌數(shù)約為23.1萬(wàn)。因此，為獲得不同類(lèi)型的微生物，就需要按不同的稀釋度進(jìn)行分離，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地提供選擇培養(yǎng)的條件。
(二)練習(xí)
2.提示：反芻動(dòng)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(huì)死亡，因此分離其中能分解尿素的微生物除了需要準(zhǔn)備選擇培養(yǎng)基外，還應(yīng)參照厭氧菌的培養(yǎng)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
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