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

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歡迎進(jìn)入生物課堂 課題2土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù) 課程標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定某種微生物的數(shù)量 課標(biāo)解讀1 利用選擇培養(yǎng)基分離細(xì)菌 2 運(yùn)用活菌計(jì)數(shù)法測(cè)定土壤中尿素細(xì)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(duì)的要求 到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找 2 實(shí)驗(yàn)室中微生物篩選的原理 人為提供有利于生長(zhǎng)的條件 包括營(yíng)養(yǎng) 溫度 pH等 同時(shí)或其他微生物生長(zhǎng) 微生物的分離與計(jì)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(xué)中 將允許種類的微生物生長(zhǎng) 同時(shí)和其他種類微生物生長(zhǎng)的培養(yǎng)基 稱作選擇培養(yǎng)基 2 統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目 1 常用方法 法 2 統(tǒng)計(jì)依據(jù) 當(dāng)樣品的足夠高時(shí) 培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落 來源于樣品稀釋液中的一個(gè) 通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù) 就能推測(cè)出樣品大約含有多少活菌 3 平板選擇菌落計(jì)數(shù)時(shí)一般選菌落數(shù)在的平板 計(jì)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(shè)置對(duì)照 1 對(duì)照實(shí)驗(yàn) 是指除了以外 其他條件都相同的實(shí)驗(yàn) 2 主要目的 排除實(shí)驗(yàn)組中對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響 提高實(shí)驗(yàn)的可信度 例如為了確認(rèn)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(duì)照 被測(cè)試因素 非測(cè)試因素 牛肉膏蛋白胨 思維激活1 上述的對(duì)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(rèn)所制備的選擇培養(yǎng)基的確起到了選擇作用 提示為確認(rèn)培養(yǎng)基是否被雜菌污染時(shí) 對(duì)照組的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基不需接種 欲確認(rèn)所制備的選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用 應(yīng)同時(shí)對(duì)對(duì)照組的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進(jìn)行接種 若對(duì)照組培養(yǎng)基中菌落種類明顯復(fù)雜于實(shí)驗(yàn)組 則可確認(rèn)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(yíng)養(yǎng)成分具備的前提下 加入物質(zhì) 依據(jù)某些微生物對(duì)某些物質(zhì)的抗性 在培養(yǎng)基中加入某些物質(zhì) 以抑制不需要的微生物 促進(jìn)所需要的微生物生長(zhǎng) 如培養(yǎng)基中加入高濃度食鹽時(shí)可抑制多種細(xì)菌的生長(zhǎng) 但不影響金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng) 從而可將該菌分離出來 而在培養(yǎng)基中加入青霉素時(shí)可抑制細(xì)菌 放線菌的生長(zhǎng) 從而分離得到酵母菌和霉菌 2 通過改變培養(yǎng)基的營(yíng)養(yǎng)成分達(dá)到分離微生物的目的 培養(yǎng)基中缺乏氮源時(shí) 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(jī)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(jī)物生存 3 利用培養(yǎng)基的特定化學(xué)成分分離特定微生物 如當(dāng)石油是唯一碳源時(shí) 可抑制不能利用石油的微生物的生長(zhǎng) 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(shí)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(jié)果分析與評(píng)價(jià) 特別提示 1 不同細(xì)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(jìn)行活菌計(jì)數(shù)時(shí) 統(tǒng)計(jì)的菌落數(shù)往往比活菌的實(shí)際數(shù)目低 這是因?yàn)閮蓚€(gè)或多個(gè)細(xì)胞連在一起時(shí) 平板上觀察到的只是一個(gè)菌落 3 選擇培養(yǎng)基一般只生長(zhǎng)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(chǎn)排放的有毒污染物質(zhì) 自然界中存在著降解苯酚的微生物 某工廠產(chǎn)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(xì)菌菌株 篩選的主要步驟如圖所示 為土壤樣品 請(qǐng)回答下列問題 1 中培養(yǎng)目的菌株的選擇培養(yǎng)基中應(yīng)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(xì)菌的數(shù)量 如果要測(cè)定 中活細(xì)菌數(shù)量 常采用 法 2 為對(duì)照 微生物在 中不生長(zhǎng) 在 中生長(zhǎng) 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(xì)菌時(shí)進(jìn)行倒置培養(yǎng)的原因是 3 實(shí)驗(yàn)過程中如何防止其他微生物的污染 解析根據(jù)微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)的需求 在培養(yǎng)基中加入或不加某些物質(zhì)以達(dá)到促進(jìn)目的菌生長(zhǎng) 抑制或阻止其他雜菌生長(zhǎng)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(gè)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(zhǎng) 所以要將培養(yǎng)皿倒置 在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中要注意單一變量原則和對(duì)照原則 操作中要嚴(yán)格進(jìn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1 土壤取樣 土壤微生物大約70 90 是 細(xì)菌適宜在酸堿度的土壤中生長(zhǎng) 絕大多數(shù)分布在距地表的土壤層 土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)操作與評(píng)價(jià) 細(xì)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(zhǎng)的 選用一定稀釋范圍的樣品液進(jìn)行培養(yǎng) 保證菌落數(shù)在之間 便于計(jì)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(jì)一次數(shù)目 最后選取數(shù)目時(shí)的記錄作為結(jié)果 4 細(xì)菌的計(jì)數(shù)當(dāng)菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí) 取同一條件下的至少個(gè)平板進(jìn)行計(jì)數(shù) 求出 并根據(jù)所對(duì)應(yīng)的計(jì)算出樣品中細(xì)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(yīng)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(biāo)記本實(shí)驗(yàn)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(biāo)記 3 課題延伸細(xì)菌合成的將尿素分解成 使培養(yǎng)基的增強(qiáng) 在以為唯一氮源的培養(yǎng)基中加入指示劑培養(yǎng)細(xì)菌 若指示劑變 可確定該種細(xì)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(xì)菌的培養(yǎng)基為何能起到選擇作用 提示微生物的生長(zhǎng)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(xì)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(zhǎng)繁殖 其他微生物則不能生長(zhǎng)繁殖而被淘汰 因而該培養(yǎng)基可起到篩選尿素細(xì)菌的作用 1 土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離 1 分離的原理 土壤中的細(xì)菌之所以能夠分解尿素 是因?yàn)樗鼈凅w內(nèi)能合成脲酶 這種物質(zhì)在把尿素分解成無機(jī)物的過程中起催化作用 實(shí)驗(yàn)室中微生物篩選的原理 人為提供有利于目的菌株生長(zhǎng)的條件 包括營(yíng)養(yǎng) 溫度 pH等 同時(shí)抑制或阻止其他微生物生長(zhǎng) 分離分解尿素的細(xì)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(zhǎng) 2 尿素細(xì)菌分離與計(jì)數(shù)的實(shí)驗(yàn)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(jié)果 細(xì)菌計(jì)數(shù) 2 統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的方法 1 顯微鏡直接計(jì)數(shù)法 原理 利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板 在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物數(shù)量 方法 用計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù) 缺點(diǎn) 不能區(qū)分死菌與活菌 2 間接計(jì)數(shù)法 活菌計(jì)數(shù)法 原理 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 來源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌 通過統(tǒng)計(jì)平板上的菌落數(shù) 就能推測(cè)出樣品中大約含有多少活菌 操作a 設(shè)置重復(fù)組 同一稀釋度下 至少涂布3個(gè)平板作為重復(fù)組 才能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說服力與準(zhǔn)確性 分析結(jié)果時(shí) 需考慮重復(fù)組的結(jié)果是否一致 結(jié)果明顯不一致 意味著操作有誤 需要重新實(shí)驗(yàn) b 為了保證結(jié)果準(zhǔn)確 一般選擇菌落數(shù)在30 300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù) 計(jì)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(zhǎng)的平均菌落數(shù) V代表涂布平板時(shí)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(xì)菌 對(duì)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(xì)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(jī)物 培養(yǎng)基中只加尿素 分解尿素的細(xì)菌能生長(zhǎng) 其他微生物不能生長(zhǎng) 分離微生物要用固體培養(yǎng)基 土壤中分解尿素的細(xì)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(shè)置的對(duì)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(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)基作為對(duì)照 對(duì)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(nóng)業(yè)肥料 但若不經(jīng)過細(xì)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(xué)們?cè)噲D探究土壤中的微生物對(duì)尿素是否有分解作用 設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn) 并成功篩選到能高效降解尿素的細(xì)菌 目的菌 培養(yǎng)基成分如表所示 實(shí)驗(yàn)步驟如圖所示 請(qǐng)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(zhǎng)所需的氮源和碳源分別來自培養(yǎng)基中的 和 實(shí)驗(yàn)需要振蕩培養(yǎng) 原因是 3 轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)基時(shí) 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(xì)菌用的培養(yǎng)基與培養(yǎng)皿 玻璃棒 試管 錐形瓶和吸管 實(shí)驗(yàn)操作者的雙手 其中需要滅菌的是 需要消毒的是 填序號(hào) 5 在進(jìn)行分離分解尿素的細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)時(shí) A同學(xué)從培養(yǎng)基上篩選出大約150個(gè)菌落 而其他同學(xué)只篩選出大約50個(gè)菌落 A同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生的原因可能有 填序號(hào) 由于土樣不同 由于培養(yǎng)基污染 由于操作失誤 沒有設(shè)置對(duì)照思維導(dǎo)圖 深度剖析 1 培養(yǎng)基中加入尿素的目的是篩選尿素細(xì)菌 2 尿素可為尿素細(xì)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(dǎo)致計(jì)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(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(jī)碳源的培養(yǎng)基分離 光合細(xì)菌 用含無機(jī)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(jì)數(shù)中兩種對(duì)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(shí)進(jìn)行培養(yǎng) 判斷選擇培養(yǎng)基是否具有篩選作用 需設(shè)立牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基進(jìn)行接種后培養(yǎng) 觀察兩種培養(yǎng)基上的菌落數(shù)目 進(jìn)行對(duì)比得出結(jié)論 例2 下列是關(guān)于 檢測(cè)土壤中細(xì)菌總數(shù) 實(shí)驗(yàn)操作的敘述中 錯(cuò)誤的是 A 用蒸餾水配制牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基 經(jīng)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(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組平板倒置 37 恒溫培養(yǎng)24 48hD 確定對(duì)照組無菌后 選擇菌落數(shù)在300以上的實(shí)驗(yàn)組平板進(jìn)行計(jì)數(shù) 微生物的計(jì)數(shù) 思維導(dǎo)圖 深度剖析確定對(duì)照組無菌后 選擇菌落數(shù)在30 300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù) D錯(cuò) A是培養(yǎng)基的滅菌方法 B設(shè)置了一系列對(duì)照實(shí)驗(yàn) C是細(xì)菌的培養(yǎng)方法 A B C三個(gè)選項(xiàng)均是正確的 答案D 單擊此處進(jìn)入隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè) 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) 答案統(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)算出平板上的菌落數(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 答案這是因?yàn)橥寥乐懈黝愇⑸锏臄?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(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 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 選用的稀釋范圍不相同 練習(xí) 教材P26 1 提示菌落是單個(gè)微生物在適宜固體培養(yǎng)基表面或內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖到一定程度 形成肉眼可見的 有一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的子細(xì)胞的群落 可以通過稀釋涂布平板法計(jì)算活菌的數(shù)目 其原理是培養(yǎng)基上的一個(gè)菌落來源于一個(gè)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(zhǎng)的菌落即為分解尿素的微生物 解析反芻動(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) 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全