高中生物《土壤中分解尿素的细菌的分离与计数》导学案+课后练习题

课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数[学习目标] 1.明确培养基对微生物进行选择的原理。

2.学会统计微生物数量的方法。

3.能进行实验设计与操作，并对实验结果进行分析和评价。

知识点一筛选微生物的研究思路知识梳理1.菌株筛选(1)自然界中目的菌株的筛选①筛选的依据：根据它对□01生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。

②实例：从热泉中筛选出□02Taq细菌。

热泉70～80 ℃的高温条件淘汰了□03绝大多数微生物，而使耐热的□04Taq_细菌脱颖而出。

(2)实验室中微生物的筛选①原理：人为提供有利于□05目的菌株生长的条件(包括营养、□06温度、□07pH 等)，同时□08抑制或□09阻止其他微生物生长。

②方法：利用□10选择培养基筛选。

(3)选择培养基①概念：在微生物学中，将允许□11特定种类的微生物生长，同时□12抑制或□13阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。

②制备原理：根据不同微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性不同而制备培养基。

③制备方法：a．在培养基中加入某种化学物质。

例如，加入青霉素可以分离出□14酵母菌和□15霉菌；加入高浓度的食盐可以得到□16金黄色葡萄球菌。

b．改变培养基中的营养成分。

例如，缺乏氮源时可以分离□17固氮微生物；石油作为唯一碳源时，可以分离出能消除□18石油污染的微生物；用含无机碳源的培养基分离□19自养型微生物；□20尿素作为唯一氮源时，可以分离出能分解尿素的微生物。

c．改变微生物的培养条件。

例如，将培养基放在高温环境中培养可以得到耐□21高温的微生物；用普通培养基在无氧条件下分离□22厌氧型和□23兼性厌氧型微生物。

(4)分离分解尿素的细菌的培养基①从物理性质看此培养基属于□27固体培养基，是由于加入了凝固剂□28琼脂。

②从功能上看属于□29选择培养基，此培养基的□30氮源只有尿素，只有能合成□31脲酶的微生物才能分解并利用尿素；缺乏□32脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能生长繁殖，受到抑制，所以，用该培养基能够筛选出□33分解尿素的微生物。

2．统计菌落数目(1)活菌统计法：□01稀释涂布平板法。

①原理：当样品的□02稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的□03一个活菌。

通过统计平板上的□04菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。

②活菌数计算方法：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M。

C：代表某一稀释度下平板上生长的□05平均菌落数；V：代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M：代表□06稀释倍数。

③统计方法：为了保证结果准确，一般设置□073～5个平板，选择菌落数在□0830～300的平板进行计数，并取其□09平均值。

④统计菌落数往往比活菌实际数目低的原因：当□10两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。

(2)总菌计数法：□11显微镜直接计数法。

此方法需用特定的□12血细胞计数板进行计数，此方法不能区分细菌的死活。

3．设置对照(1)对照实验：除了□01被测试的条件以外，其他条件都□02相同的实验。

(2)主要目的：□03排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。

如设置□04空白培养基作为对照组，观察培养基是否有杂菌污染。

1.能在选择培养基上生长的一定是目的菌吗？提示：不一定。

原则上选择培养基只能允许特定种类的微生物生长，但实际上，微生物的培养是一个非常复杂的问题，有些微生物可以利用其他微生物的代谢产物生长繁殖，因此能在选择培养基上生长的微生物不一定都是所需的微生物，还需进一步的鉴定。

2．教材提供的案例中A同学的结果与其他同学不同，可能的解释有两种。

一是由于土样不同，二是由于培养基污染或操作失误。

如何设置对照实验来确定原因？提示：方案一：其他同学用与A同学一样的土样进行实验，如果结果与A同学一致，则证明A同学操作无误；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。

通过这个事例可以看出，实验结果要有说服力，对照实验的设置是必不可少的。

典题分析题型一选择培养基的选择作用[例1]在缺乏氮源的培养基上，大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌的生长；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌的生长。

利用上述选择培养基依次能从混杂的微生物群体中分离出() A．乳酸菌、金黄色葡萄球菌、放线菌B．固氮细菌、大肠杆菌、放线菌C．固氮细菌、霉菌、放线菌D．固氮细菌、金黄色葡萄球菌、放线菌解题分析固氮细菌可以在无氮培养基上生长；青霉素可以抑制细菌和放线菌的生长，但不会抑制霉菌的生长；加入10%的酚的培养基可以抑制细菌和霉菌的生长，但不会抑制放线菌的生长。

答案 C题后归纳选择培养微生物的两种方法(1)可利用该分离对象对某一营养物质有“嗜好”的原理，专门在培养基中加入该营养物质，从而使它成为一种加富培养基。

(2)可利用该分离对象对某种抑菌物质的抗性，在混合培养物中加入该抑菌物质，经培养后，其他微生物生长受抑制，而分离对象却可大量增殖，在数量上占优势。

题型二统计菌落数目的方法剖析[例2]自然界中的微生物往往是混杂生长的。

人们在研究微生物时一般要将他们分离提纯，然后进行数量测定。

下面是对大肠杆菌进行数量测定的实验，请回答有关问题。

步骤如下：①制备稀释倍数为102、103、104、105、106的系列稀释液。

②对大肠杆菌进行计数，应选用________法接种样品。

③适宜温度下培养。

结果分析：(1)测定大肠杆菌数目时，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，与事实更加接近的是________。

A．一个平板，统计的菌落数是230B．两个平板，统计的菌落数是220和260，取平均值240C．三个平板，统计的菌落数分别是21、212和256，取平均值163D．四个平板，统计的菌落数分别是210、260、240和250，取平均值240(2)一同学在稀释倍数为106的培养基上测得平板上菌落数的平均值为212，那么每毫升样品中的菌落数约是(涂布平板时所用的稀释液体积为0.2 mL)________。

(3)用这种方法测定菌体密度时，实际活菌数量要比测得的数量________，因为______________________________________________________。

(4)某同学在测定大肠杆菌的密度时发现，在培养基上还有其他杂菌的菌落，能否肯定大肠杆菌的品系被污染了？为什么？____________________。

解题分析若对大肠杆菌进行计数，则需要用稀释涂布平板法接种样品。

(1)为保证结果准确，一般设置3～5个平板，选择菌落数在30～300的平板进行计数，取其平均值。

(2)212÷0.2×106＝1.06×109(个)。

(3)因为菌落可能由1个或多个细菌连在一起繁殖而成，所以实际活菌数量要比测得的数量多。

(4)杂菌的出现可能是由于培养基灭菌不彻底或在培养过程中感染了杂菌。

答案步骤②：稀释涂布平板(1)D(2)1.06×109个(3)多当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的是一个菌落(4)不能。

因为不能确定杂菌的来源题后归纳两种统计菌落数目方法的比较出样品中大约含有多少活菌主要用具显微镜、血细胞计数板培养基计数依据菌体本身培养基上的菌落优点计数方便、操作简单计数的是活菌缺点死菌、活菌都计算在内操作较复杂，统计的菌落数往往比活菌的实际数目低(当两个或多个细胞连在一起时，在平板上观察到的只是一个菌落)计算公式每毫升原液含菌数＝400×10000×每小格平均菌体数×稀释倍数每毫升原液含菌数＝某一稀释度下培养基上平均菌落数÷涂布平板时所用稀释液的体积×稀释倍数注：表中400、10000都是常数。

题型三对照实验的设置[例3]为了判断选择培养基是否起到了选择作用，需要设置的对照是() A．未接种的选择培养基B．未接种的牛肉膏蛋白胨培养基C．接种了的牛肉膏蛋白胨培养基D．接种了的选择培养基解题分析判断选择培养基是否发挥作用，自变量即选择培养基，因此对照实验应设置非选择性培养基，其他条件保持一致，故C正确。

答案 C技法提升微生物分离、计数时常见的对照实验有两种：第一种，判断培养基是否被杂菌污染，需同时将未接种的培养基进行培养；第二种，判断选择培养基是否有筛选作用，需同时设置牛肉膏蛋白胨培养基，并对其接种后培养，观察两种培养基上的菌落数目，通过对比得出结论。

知识点二实验设计及操作知识梳理1.实验设计及操作提示续表2．结果分析与评价重复组的结果 若选取同一种土样，统计结果应接近3．菌种鉴定(1)原理：CO(NH 2)2＋H 2O ――→脲酶CO 2＋2NH 3，分解尿素的细菌合成的□01脲酶将尿素分解为□02氨，使培养基的碱性□03增强，pH 升高。

(2)方法：在以□04尿素为唯一氮源的培养基中加入□05酚红指示剂，培养某种细菌，若指示剂变□06红，可初步鉴定该种细菌能够分解尿素。

1.不同的微生物培养的温度和时间相同吗？提示：不相同。

细菌一般在30～37 ℃温度下培养1～2 d ；放线菌一般在25～28 ℃温度下培养5～7 d ；霉菌一般在25～28 ℃温度下培养3～4 d 。

2．为什么分离不同的微生物要采用不同的稀释度？测定土壤中细菌的总量和测定土壤中能分解尿素的细菌的数量，选用的稀释范围相同吗？提示：这是因为土壤中各类微生物的数量(单位：株/g)是不同的，例如在干旱土壤中的上层样本中，好氧及兼性厌氧细菌数约为2185万，放线菌数约为477万，霉菌数约为23.1万。

因此，为获得不同类型的微生物，就需要按不同的稀释度进行分离，同时还应当有针对性地提供选择培养的条件。

3．菌落计数时，除了采用稀释涂布平板法和显微镜直接计数法外，还可以采用什么方法？举例说明。

提示：细菌的数目还可以通过滤膜法来测定。

以测定饮用水中大肠杆菌的数目为例：将已知体积的水过滤后，将滤膜放在伊红美蓝培养基上培养，在该培养基上，大肠杆菌的菌落呈现黑色。

可以根据培养基上黑色菌落的数目，计算出水样中大肠杆菌的数量。

典题分析题型四 分解尿素的细菌的分离与鉴定[例4] 如表为培养某种微生物的培养基配方，请回答有关问题：KH 2PO 4 Na 2HPO 4 MgSO 4·7H 2O 葡萄糖尿素 蒸馏水 1.4 g2.1 g0.2 g10.0 g1.0 g定容至(1)该培养基会抑制其他种类微生物生长，其原因是该培养基________________________________________________________。