高二生物質疑解惑課件：2-2《土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù)》（人教版選修I）

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歡迎進入生物課堂 課題2土壤中分解尿素的細菌的分離與計數(shù) 課程標準測定某種微生物的數(shù)量 課標解讀1 利用選擇培養(yǎng)基分離細菌 2 運用活菌計數(shù)法測定土壤中尿素細菌的數(shù)量 1 篩選菌株 1 自然界中目的菌株篩選的依據(jù)是根據(jù)它對的要求 到相應的環(huán)境中去尋找 2 實驗室中微生物篩選的原理 人為提供有利于生長的條件 包括營養(yǎng) 溫度 pH等 同時或其他微生物生長 微生物的分離與計數(shù) 生存環(huán)境 目的菌株 抑制 阻止 3 選擇培養(yǎng)基 在微生物學中 將允許種類的微生物生長 同時和其他種類微生物生長的培養(yǎng)基 稱作選擇培養(yǎng)基 2 統(tǒng)計菌落數(shù)目 1 常用方法 法 2 統(tǒng)計依據(jù) 當樣品的足夠高時 培養(yǎng)基表面生長的一個菌落 來源于樣品稀釋液中的一個 通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù) 就能推測出樣品大約含有多少活菌 3 平板選擇菌落計數(shù)時一般選菌落數(shù)在的平板 計數(shù)公式為 特定 抑制 阻止 稀釋涂布平板 稀釋度 活菌 30 300 每克樣品中的菌落數(shù) C V M 3 設置對照 1 對照實驗 是指除了以外 其他條件都相同的實驗 2 主要目的 排除實驗組中對實驗結果的影響 提高實驗的可信度 例如為了確認培養(yǎng)基是否被雜菌污染 需以培養(yǎng)基培養(yǎng)作為空白對照 被測試因素 非測試因素 牛肉膏蛋白胨 思維激活1 上述的對照組培養(yǎng)基 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 是否也需接種 如何確認所制備的選擇培養(yǎng)基的確起到了選擇作用 提示為確認培養(yǎng)基是否被雜菌污染時 對照組的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基不需接種 欲確認所制備的選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用 應同時對對照組的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進行接種 若對照組培養(yǎng)基中菌落種類明顯復雜于實驗組 則可確認選擇培養(yǎng)基的確起到了選擇作用 1 選擇培養(yǎng)基的制作方法 1 在培養(yǎng)基全部營養(yǎng)成分具備的前提下 加入物質 依據(jù)某些微生物對某些物質的抗性 在培養(yǎng)基中加入某些物質 以抑制不需要的微生物 促進所需要的微生物生長 如培養(yǎng)基中加入高濃度食鹽時可抑制多種細菌的生長 但不影響金黃色葡萄球菌的生長 從而可將該菌分離出來 而在培養(yǎng)基中加入青霉素時可抑制細菌 放線菌的生長 從而分離得到酵母菌和霉菌 2 通過改變培養(yǎng)基的營養(yǎng)成分達到分離微生物的目的 培養(yǎng)基中缺乏氮源時 可分離自生固氮微生物 非自生固氮微生物因缺乏氮源而無法生存 培養(yǎng)基中若缺乏有機碳源則異養(yǎng)微生物無法生存 而自養(yǎng)微生物可利用空氣中的CO2制造有機物生存 3 利用培養(yǎng)基的特定化學成分分離特定微生物 如當石油是唯一碳源時 可抑制不能利用石油的微生物的生長 使能夠利用石油的微生物生存 從而分離出能消除石油污染的微生物 4 通過某些特殊環(huán)境分離微生物 如在高鹽環(huán)境中可分離耐鹽菌 其他菌在鹽濃度高時易失水而不能生存 在高溫環(huán)境中可分離得到耐高溫的微生物 其他微生物在高溫環(huán)境中因酶失活而無法生存 2 結果分析與評價 特別提示 1 不同細菌的菌落在大小 形狀 光澤度 顏色 硬度 透明度等方面的特征不同 可以作為菌種鑒定的重要依據(jù) 2 進行活菌計數(shù)時 統(tǒng)計的菌落數(shù)往往比活菌的實際數(shù)目低 這是因為兩個或多個細胞連在一起時 平板上觀察到的只是一個菌落 3 選擇培養(yǎng)基一般只生長具有特定代謝特性的微生物 鑒別培養(yǎng)基可以存在其他微生物 而且能鑒別特定的微生物 鞏固1 苯酚是工業(yè)生產排放的有毒污染物質 自然界中存在著降解苯酚的微生物 某工廠產生的廢水中含有苯酚 為了降解廢水中的苯酚 研究人員從土壤中篩選獲得了只能降解利用苯酚的細菌菌株 篩選的主要步驟如圖所示 為土壤樣品 請回答下列問題 1 中培養(yǎng)目的菌株的選擇培養(yǎng)基中應加入 作為碳源 中不同濃度碳源的培養(yǎng)基 A 影響 B 不影響 細菌的數(shù)量 如果要測定 中活細菌數(shù)量 常采用 法 2 為對照 微生物在 中不生長 在 中生長 與 培養(yǎng)基的主要區(qū)別在于 使用 法可以在 上獲得單菌落 采用固體平板培養(yǎng)細菌時進行倒置培養(yǎng)的原因是 3 實驗過程中如何防止其他微生物的污染 解析根據(jù)微生物對營養(yǎng)的需求 在培養(yǎng)基中加入或不加某些物質以達到促進目的菌生長 抑制或阻止其他雜菌生長的目的 然后再用涂布平板法 平板劃線法或其他方法篩選出單個目的菌落 再接種培養(yǎng)即可獲得純目的菌 為防止培養(yǎng)基中水分蒸發(fā)形成的水珠落入培養(yǎng)基中影響菌體生長 所以要將培養(yǎng)皿倒置 在設計實驗中要注意單一變量原則和對照原則 操作中要嚴格進行無菌操作 答案 1 苯酚A稀釋涂布平板 2 的培養(yǎng)基沒有加入苯酚作為碳源 的培養(yǎng)基加入苯酚作為碳源稀釋涂布平板法或平板劃線以防止冷凝后形成的水珠滴落在培養(yǎng)基上污染培養(yǎng)基 3 培養(yǎng)基滅菌 接種環(huán)境滅菌 接種過程無菌操作 1 實驗設計 1 土壤取樣 土壤微生物大約70 90 是 細菌適宜在酸堿度的土壤中生長 絕大多數(shù)分布在距地表的土壤層 土壤中分解尿素的細菌的分離計數(shù)實驗操作與評價 細菌 接近中性 潮濕 3 8cm 2 樣品處理樣品的直接影響平板上生長的 選用一定稀釋范圍的樣品液進行培養(yǎng) 保證菌落數(shù)在之間 便于計數(shù) 3 微生物的培養(yǎng)與觀察將培養(yǎng)基平板放置于溫室中培養(yǎng)1 2d 每隔統(tǒng)計一次數(shù)目 最后選取數(shù)目時的記錄作為結果 4 細菌的計數(shù)當菌落數(shù)目穩(wěn)定時 取同一條件下的至少個平板進行計數(shù) 求出 并根據(jù)所對應的計算出樣品中細菌的數(shù)目 稀釋程度 菌落數(shù)目 30 300 30 37 24h 菌落 穩(wěn)定 3 平均值 稀釋度 2 操作提示 1 無菌操作 取土樣的用具在使用前都需要 應在旁稱取土壤 并在附近將土樣倒入錐形瓶中 塞好棉塞 在稀釋土壤溶液的過程中 每一步都要在旁操作 2 做好標記本實驗使用的平板和試管比較多 為避免混淆 最好在使用前就 滅菌 火焰 火焰 火焰 做好標記 3 課題延伸細菌合成的將尿素分解成 使培養(yǎng)基的增強 在以為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入指示劑培養(yǎng)細菌 若指示劑變 可確定該種細菌能夠 脲酶 氨 堿性 尿素 酚紅 紅 分解尿素 思維激活2 分離尿素細菌的培養(yǎng)基為何能起到選擇作用 提示微生物的生長需要氮源 大多數(shù)微生物不能直接利用尿素作氮源 但尿素細菌卻可以尿素作氮源 因此 在以尿素為唯一氮源的培養(yǎng)基中 唯有能利用尿素的微生物方可生長繁殖 其他微生物則不能生長繁殖而被淘汰 因而該培養(yǎng)基可起到篩選尿素細菌的作用 1 土壤中分解尿素的細菌的分離 1 分離的原理 土壤中的細菌之所以能夠分解尿素 是因為它們體內能合成脲酶 這種物質在把尿素分解成無機物的過程中起催化作用 實驗室中微生物篩選的原理 人為提供有利于目的菌株生長的條件 包括營養(yǎng) 溫度 pH等 同時抑制或阻止其他微生物生長 分離分解尿素的細菌的培養(yǎng)基中的氮源只有尿素 理論上只有能合成脲酶的微生物才能在上面生長 2 尿素細菌分離與計數(shù)的實驗流程 土壤取樣 樣品稀釋 取樣涂布 微生物培養(yǎng) 觀察并記錄結果 細菌計數(shù) 2 統(tǒng)計菌落數(shù)目的方法 1 顯微鏡直接計數(shù)法 原理 利用特定細菌計數(shù)板或血細胞計數(shù)板 在顯微鏡下計算一定容積的樣品中微生物數(shù)量 方法 用計數(shù)板計數(shù) 缺點 不能區(qū)分死菌與活菌 2 間接計數(shù)法 活菌計數(shù)法 原理 當樣品的稀釋度足夠高時 培養(yǎng)基表面生長的一個菌落 來源于樣品稀釋液中的一個活菌 通過統(tǒng)計平板上的菌落數(shù) 就能推測出樣品中大約含有多少活菌 操作a 設置重復組 同一稀釋度下 至少涂布3個平板作為重復組 才能增強實驗的說服力與準確性 分析結果時 需考慮重復組的結果是否一致 結果明顯不一致 意味著操作有誤 需要重新實驗 b 為了保證結果準確 一般選擇菌落數(shù)在30 300的平板進行計數(shù) 計算公式 每克樣品中的菌株數(shù) C V M 其中C代表某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù) V代表涂布平板時所用的稀釋液的體積 mL M代表稀釋倍數(shù) 鞏固2 分離土壤中分解尿素的細菌 對培養(yǎng)基的要求是 加尿素 不加尿素 加瓊脂 不加瓊脂 加葡萄糖 不加葡萄糖 加硝酸鹽 不加硝酸鹽A B C D 解析土壤中分解尿素的細菌能夠合成脲酶 將尿素分解生成氨 利用尿素中的氮合成自身有機物 培養(yǎng)基中只加尿素 分解尿素的細菌能生長 其他微生物不能生長 分離微生物要用固體培養(yǎng)基 土壤中分解尿素的細菌屬于異養(yǎng)微生物 需要加葡萄糖作為碳源 答案C 鞏固3 用來判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用 需要設置的對照是 A 未接種的選擇培養(yǎng)基B 未接種的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基C 接種了的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基D 接種了的選擇培養(yǎng)基解析將菌液稀釋相同的倍數(shù) 在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上生長的菌落數(shù)目應明顯多于選擇培養(yǎng)基上的數(shù)目 因此 牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基作為對照 對照遵循的是單一變量原則 所以與選擇培養(yǎng)基一樣接種 培養(yǎng) 答案C 例1 尿素是一種重要的農業(yè)肥料 但若不經過細菌分解 就不能更好地被植物利用 生活在土壤中的微生物種類和數(shù)量繁多 同學們試圖探究土壤中的微生物對尿素是否有分解作用 設計了以下實驗 并成功篩選到能高效降解尿素的細菌 目的菌 培養(yǎng)基成分如表所示 實驗步驟如圖所示 請分析回答問題 微生物的分離 1 培養(yǎng)基中加入尿素的目的是篩選 這種培養(yǎng)基屬于 培養(yǎng)基 2 目的菌 生長所需的氮源和碳源分別來自培養(yǎng)基中的 和 實驗需要振蕩培養(yǎng) 原因是 3 轉為固體培養(yǎng)基時 常采用 的方法接種 獲得單菌落后繼續(xù)篩選 4 下列材料或用具 培養(yǎng)細菌用的培養(yǎng)基與培養(yǎng)皿 玻璃棒 試管 錐形瓶和吸管 實驗操作者的雙手 其中需要滅菌的是 需要消毒的是 填序號 5 在進行分離分解尿素的細菌的實驗時 A同學從培養(yǎng)基上篩選出大約150個菌落 而其他同學只篩選出大約50個菌落 A同學的實驗結果產生的原因可能有 填序號 由于土樣不同 由于培養(yǎng)基污染 由于操作失誤 沒有設置對照思維導圖 深度剖析 1 培養(yǎng)基中加入尿素的目的是篩選尿素細菌 2 尿素可為尿素細菌提供氮源 震蕩可為目的菌株提供氧氣 3 在固體培養(yǎng)基中接種常用稀釋涂布平板法和平板劃線法 4 操作器械需滅菌 操作者雙手需消毒 5 土樣不同 培養(yǎng)基污染 操作失誤均可能導致計數(shù)誤差 答案 1 目的菌選擇 2 尿素葡萄糖為目的菌提供氧氣 3 稀釋涂布平板 平板劃線 4 和 5 思維拓展 1 利用選擇培養(yǎng)基設計實驗分離純化微生物 真菌 用含青霉素的培養(yǎng)基分離 金黃色葡萄球菌 用含高濃度食鹽水的培養(yǎng)基分離 固氮微生物 用無氮培養(yǎng)基分離 自養(yǎng)型微生物 用含無機碳源的培養(yǎng)基分離 光合細菌 用含無機碳源的培養(yǎng)基在無氧而有光照的環(huán)境中分離 厭氧型和兼性厭氧型微生物 用普通培養(yǎng)基在無氧條件下分離 乳酸菌 用乳酸含量較高 pH較低的普通培養(yǎng)基分離 假單胞桿菌 用石油作為唯一碳源的培養(yǎng)基分離 2 微生物分離與計數(shù)中兩種對照組的作用 判斷培養(yǎng)基中是否有雜菌污染 需將未接種的培養(yǎng)基同時進行培養(yǎng) 判斷選擇培養(yǎng)基是否具有篩選作用 需設立牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進行接種后培養(yǎng) 觀察兩種培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目 進行對比得出結論 例2 下列是關于 檢測土壤中細菌總數(shù) 實驗操作的敘述中 錯誤的是 A 用蒸餾水配制牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 經高溫 高壓滅菌后倒平板B 取104 105 106倍的土壤稀釋液和無菌水各0 1mL 分別涂布于各組平板上C 將實驗組和對照組平板倒置 37 恒溫培養(yǎng)24 48hD 確定對照組無菌后 選擇菌落數(shù)在300以上的實驗組平板進行計數(shù) 微生物的計數(shù) 思維導圖 深度剖析確定對照組無菌后 選擇菌落數(shù)在30 300的平板進行計數(shù) D錯 A是培養(yǎng)基的滅菌方法 B設置了一系列對照實驗 C是細菌的培養(yǎng)方法 A B C三個選項均是正確的 答案D 單擊此處進入隨堂達標檢測 旁欄思考題1 想一想 如何從平板上的菌落數(shù)推測出每克樣品中的菌落數(shù) 答案統(tǒng)計某一稀釋度下平板上的菌落數(shù) 最好能統(tǒng)計3個平板 計算出平板上的菌落數(shù)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(shù)量 選用的稀釋范圍相同嗎 答案這是因為土壤中各類微生物的數(shù)量 單位 株 kg 是不同的 例如在干旱土壤中的上層樣本中 好氧及兼性厭氧細菌數(shù)約為2185萬 放線菌數(shù)約為477萬 霉菌數(shù)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(yǎng)的條件 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(shù)量 選用的稀釋范圍不相同 練習 教材P26 1 提示菌落是單個微生物在適宜固體培養(yǎng)基表面或內部生長繁殖到一定程度 形成肉眼可見的 有一定形態(tài)結構的子細胞的群落 可以通過稀釋涂布平板法計算活菌的數(shù)目 其原理是培養(yǎng)基上的一個菌落來源于一個活菌 2 提示利用以尿素為唯一氮源的選擇培養(yǎng)基在無氧環(huán)境中培養(yǎng)牛瘤胃提取物 選擇能夠正常生長的菌落即為分解尿素的微生物 解析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(yǎng)基外 還應參照厭氧菌的培養(yǎng)方法進行實驗設計 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全