土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数(1)一、研究背景和意义土壤中的细菌群落对于土壤生态系统的基本功能起着至关重要的作用。
其中，土壤微生物的代表——细菌在土壤有机质的分解中是不可或缺的，其中包括尿素的分解。
尿素是一种有机氮化合物，很多植物都会把尿素当作氮素的主要来源。
但是，尿素很容易被细菌分解成为氨气，因此，如果过量的尿素进入土壤，细菌可能会分解尿素而产生氨气，而氨气毒性较强，可能对于周围的生态产生较大的负面影响。
因此，研究土壤中分解尿素的细菌的分离与计数，有助于深入了解尿素分解的生态机理，从而为保护土壤生态环境提供理论基础和技术支持。
二、实验目的1.利用培养基筛选土壤中分解尿素的细菌，并分离单种菌株。
2.利用计数法确定土壤中分解尿素的细菌群落的数量。
3.了解土壤中分解尿素的细菌群落的形态特征和特点。
三、实验步骤1.尿素培养基制备:将1000ml蒸馏水与20g尿素、0.5g葡萄糖、0.1g磷酸氢二钾、0.2g酵母提取物、0.1g镁硫酸钾、0.5g氯化钠、0.5g硫酸铵、15g琼脂、适量pH指示剂溶解在一起，灭菌后即可得到尿素培养基。
2.样品制备：取10g土壤样品加入稀溶液后混合均匀，再经过过滤器过滤掉大颗粒，得到土壤浸液样品。
3.单种菌株筛选：将土壤浸液样品接种到尿素培养基中，在28℃下培养2-3天。
筛选到单种菌株后，通过高倍显微镜观察菌落的形态和特点，然后进行相应的鉴定。
4.计数法：将稀溶液进行逐步稀释，然后取稀释液的适量体积接种在尿素培养基上，在28℃下培养2-3天，根据菌落数确定土壤中细菌的数量。
四、实验结果及分析通过尿素培养基的筛选，共分离出5种分解尿素的细菌，并进行了表征与鉴定。
通过计数法，成功地计算出了土壤中的分解尿素的细菌数量。
土壤中分解尿素的细菌群落种类多样，数量较多，这对于土壤中尿素分解的生态机理研究具有重要的意义。
同时，该实验的操作简单，成本低廉，适用于在实验室环境下大规模进行。
高考生物总复习重点课件：土壤中分解尿素的细菌的分离与计数5人教版选修
样本采集： 确保样本 的代表性， 避免采样 误差
培养基配 制：确保 培养基的 准确性和 均匀性， 避免培养 误差
菌落计数： 确保计数 的准确性 和一致性， 避免计数 误差
实验环境： 确保实验 环境的稳 定性和一 致性，避 免环境误 差
实验操作： 确保实验 操作的规 范性和准 确性，避 免操作误 差
数据处理： 确保数据 处理的准 确性和一 致性，避 免数据处 理误差
计数注意事项
确保样本的代表性，避免采样偏差
确保培养基的适宜性，避免影响细菌生 长
确保计数的准确性，避免重复计数或遗 漏
确保结果的可靠性，避免实验误差或污 染
确保数据的可比性，避免不同实验条件 对结果的影响
确保结果的可重复性，避免实验误差或 偶然因素对结果的影响
04 高考生物总复习重点
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数的实验目的
教材版本：人教版选修
教材特点：内容丰富，图文 并茂，适合高中生学习
教材适用范围：高中生物学 选修课程
教材名称：《土壤中分解尿 素的细菌的分离与计数》
教材评价：深受师生好评， 有助于提高学生的生物学素
养和实践能力
课件制作要点
内容准确：确保课件内容准确无误，符合教材要求 结构清晰：课件结构清晰，便于学生理解和掌握 互动性强：设计互动环节，提高学生的学习兴趣和参与度 美观大方：课件设计美观大方，符合学生的审美需求 技术支持：提供技术支持，确保课件在多种设备上正常运行 反馈及时：及时收集学生反馈，对课件进行优化和改进
土壤中分解尿素的细菌 的分离与计数5人教版 选修
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02
土壤中分解尿 素的细菌的分 离
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数课件
课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数一、预习与质疑（课前完成）（一）预习内容课本P21-26（二）预习目标1．阐述选择培养基的应用原理；能根据各种微生物的代谢特征，配制选择培养基；2．阐述土壤中分解尿素的细菌的分离与计数过程，列举其中涉及的相关技术并会用这些技术解决生产生活中的相关问题。
3．学会运用无菌技术完成微生物的分离、培养和技术各个环节。
（三）预习检测一、理论基础1．筛选菌株(1)实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时或其他微生物生长。
(2)选择培养基：在微生物学中，将允许种类的微生物生长，同时和其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。
（3）配制选择培养基的依据根据选择培养的菌种的生理代谢特点加入某种物质以达到选择的目的。
例如，培养基中不加入有机物可以选择培养微生物；培养基中不加入氮元素，可以选择培养微生物.加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等。
2．统计菌落数目（1）测定微生物数量的常用方法有和。
（2）稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的原理当样品的足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个。
通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
为了保证结果准确，一般选择菌落数在的平板进行计数。
3．设置对照设置对照的主要目的是排除实验组中对实验结果的影响，提高实验结果的。
例如为了排除培养基是否被杂菌污染了，需以培养的培养基作为空白对照。
二、实验设计（结合课题1学过的知识）关于土壤中某样品细菌的分离与计数实验操作步骤如下：1．取样：从肥沃、湿润的土壤中取样。
应先 3 cm左右，再取样。
2．制备：准备牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基将菌液稀释相同的倍数，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显选择培养基上的数目，因此，牛肉膏蛋白胨培养基可以作为，用来判断选择培养基是否起到了选择作用。
3．微生物的与观察将10g土样加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中(体积为250 mL)，充分摇匀，吸取上清液，转移至盛有的无菌水大试管中，将土样以1、101、102……依次等比稀释至107稀释度，并按照由107～103稀释度的顺序分别吸取进行平板涂布操作。
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数优秀课件
5.测定细胞总氮量或总碳量
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土壤中分解尿素的细菌的分离与计数优秀课件
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土壤中分解尿素的细菌的分离与计数优秀课件
1.想一想，如何从平板上的菌落数推测出每克样品中 的菌落数？
答：统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计 3个平板，计算出平板菌落数的平均值，然后按课本旁 栏的公式进行计算。
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富集一些。
检测：酚酞的灵敏度不
如酚红，因此建
议最好使用酚红，
否则效果不明显。
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培养基 类型
日期 第一天 第二天
平板细菌数（土壤稀释度）
选择性培养基
（涂布接种）
（未涂布接种）
牛肉膏蛋白胨 培养基
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本课题知识小结:
33
12
两稀释度 菌数之比
1.6 2.2
-
菌落总数 个/g或个/ml
16400 38000 27100 513000
270 30500
报告方式 个/g或个/ml 16000或1.6×104 38000或3.3×104 27000或2.7×104 510000或5.1×105 270或2.7×102 31000或3.1×104
102
103
104
105
106
107
101
10g土壤
9ml
无菌水
9ml 无菌水
104
105
106
107
104
105
106
107
104
105
106
107
土壤中分解尿素的细菌的分离和计数
3.重复组的结果是否一致
如果各位同学选取的是同一种土样，统计的结 果应该接近。如果结果相差太远，则需要从各项操 作过程中去分析、寻找可能的原因。
六、课 题 延 伸
能分解尿素的细菌的鉴定
鉴定的原理： 细菌合成的脲酶将尿素分解成氨，会使培养基
的pH升高。 鉴定方法：
在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指 示剂，利用此培养基进行细菌培养，观察培养基 的颜色变化。
三、设置对照
设置对照的主要目的是排除实验组中非测试 因素对实验结果的影响
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培养基混有 其它氮源。究竟是哪个原因，可以通过实验来证明。实 验方案有两种。一种方案是可以接种其它菌种，看是否 有菌落的出现，验证培养基是否混有其它氮源。另一种 方案是将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。
1.培养物中是否有杂菌污染以及选择 培养基是否筛选出菌落
对照的培养皿在培养过程中没有菌落生长， 说明培养基没有被杂菌污染。牛肉膏培养基的 菌落数目明显大于选择培养基的数目，说明选 择培养基已筛选出一些菌落。Leabharlann 2.样品的稀释操作是否成功
如果得到了2个或2个以上菌落数目在 30～300的平板，则说明稀释操作比较成 功，并能够进行菌落的计数。
碳源是葡萄糖，氮源是尿素。
2.分析该配方的培养基对微生物是否具有筛选 作用？如果有，又是如何进行筛选的？
有筛选作用，它的氮源只含有尿素，只有能合 成分解尿素的脲酶的细菌才能生长。
二、 统计菌落数目
原理
运用稀释涂布平板法来统计样品中的活 菌数。
统计菌落数目的理论依据是：当样品的稀释 度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源 于样品稀释液中的一个活菌。因此，恰当的稀释 度是成功地统计菌落数目的关键。为了保证结果 准确，通常将几个稀释度下的菌液都涂布在平板 上，培养后再选择菌落数在30 ～300的平板进行 计数。
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(4)计数：当菌落数目稳定时，取同一 稀释度 下的3个平 板进行计数，求出 平均值 ，并根据所对应的 稀释度计算出 样品中细菌的数目
2．菌种鉴定 (1)原理：分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解为氨， 使培养基的碱性 增强。 (2)方法：在以 尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示 剂培养细菌，若指示剂变 红 ，可确定该种细菌能够分解尿
圆褐固氮菌生活于土壤中，能以氮气作为氮源。请探 讨、交流实验室分离圆褐固氮菌的方法。
提示：配制无氮培养基作为选择培养基。
[跟随名师·解疑难] 1．选择培养基的类型及作用 (1)在培养基中加入某种化学物质。如加入青霉素可以 分离出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可得到金黄色葡 萄球菌。这里的加入指的是在培养基的培养成分的基础上 加入。 (2)改变培养基中的营养成分。如培养基中缺乏氮源时， 可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基 上生存。当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也 具有分离效果。 (3)改变微生物的培养条件。如将培养基放在高温环境 中培养只能得到耐高温的微生物。
[自读教材·夯基础]
1．实验设计流程
1土壤①土壤要求：富含有机质，pH接近中性且潮湿
取样
②取样部位：距地表约3～8
cm的土壤层
①稀释原因：样品的稀释程度直接影响
平板上生长的菌落数目
2样品稀释②稀释标准：选用一定稀释范围的样品
液进行培养，保证获得菌落数在 30～300 之间便于计数
①培养：不同种类的微生物，往往需要 3培养与观察不②同观的察培：养每温隔度24和h统培计养一时次间菌落数
1.测定微生物数量的常用方法有稀释涂布平 板法和显微镜直接计数法。
2．稀释涂布平板法常用来统计活菌的数目， 但统计结果往往比活菌数目低。
实验03土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
专题03土壤中分解尿素的细菌的分离与计数一、实验原理：（1）土壤中的细菌之所以能分解尿素是因为它们能合成尿酶。
（2）配置以尿素为唯一氮源的培养基，能够在这个培养基上生长的细菌就是能分解尿素的细菌。
二、操作步骤：(1)土壤取样①土壤要求：酸碱度接近中性且潮湿。
②取样部位：距地表约3～8 cm的土壤层。
(2)样品的稀释测定土壤中细菌的数量，一般选用1×104、1×105和1×106倍稀释的稀释液进行平板培养，当第一次做这个实验时可以将稀释的范围放宽一点。
(3)微生物的培养与观察①培养：根据不同微生物的需要，控制适宜的培养温度和培养时间。
细菌一般在30～37 ℃的温度下培养1～2 d。
②观察a．观察方法：每隔24 h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。
b．记录菌落的特征：包括菌落的形状、大小和颜色等。
2、灭菌培养基：高压蒸汽灭菌法3、培养皿灭菌：干热灭菌法三、操作提示(1)无菌操作①取土样的用具在使用前都需要灭菌。
②实验操作均应在酒精灯火焰旁进行。
(2)做好标记：本实验使用的平板和试管较多，为避免混淆，最好在使用前做好标记。
例如，在标记培养皿时应该注明组别、培养日期和平板上培养样品的稀释度等。
(3)制定计划：对于耗时较长的生物实验，需要事先规划时间，以便提高实验效率，在操作时有条不紊。
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数操作中需注意的问题(1)为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
(2)恰当的稀释度是成功统计菌落数目的关键。
(3)为增强实验说服力与准确性，设计实验时，需要涂布至少三个平板作为重复组，目的是排除实验中偶然因素对实验结果的影响。
(4)分析实验结果时，要考虑重复组结果是否接近，如果相差太大，意味着操作有误，需重新实验。
(5)为防止培养时间不足导致菌落遗漏，在菌落计数时，每隔24 h统计一次菌落数目，选取菌落数目稳定时的记录作为结果。
2020-2021高二生物1学案：专题2课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数含解析
2020-2021学年高二生物人教版选修1学案：专题2课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数含解析课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数知识点一菌株的筛选与选择培养基1．筛选菌株(1）原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件（包括营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。
（2）实例：从热泉中筛选出Taq细菌。
热泉70～80 ℃的高温条件淘汰了绝大多数微生物，而使耐热的Taq细菌脱颖而出。
（3）方法:利用选择培养基分离。
归纳总结：选择培养微生物的方法通常有两种：(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,而分离对象却可乘机大大繁殖，在数量上占优势.2．选择培养基(1)概念：选择培养基指允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基。
（2）选择培养基的制备原理：根据不同微生物的特殊营养要求或其对某一化学、物理因素的抗性不同而制备培养基。
(3)选择培养基的制备方法：在培养基中加入某种允许特定种类微生物生长，抑制或阻止其他种类微生物生长的化学成分。
（4)选择培养基的用途：使混合菌株中的目的菌变成优势菌，提高该菌的筛选率。
（5)实例:在培养基中以尿素为唯一的氮源可得到能利用尿素的微生物；在培养基中加入青霉素可分离得到酵母菌和霉菌。
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数所需培养基配方培养基组成提供的营养或作用KH2PO4 1.4 g、Na2HPO4 2。
1无机盐g、MgSO4·7H2O 0。
2 g葡萄糖10.0 g碳源尿素1.0 g氮源、碳源琼脂15.0 g凝固剂用蒸馏水定容至1 000 mL氢元素、氧元素尿素，以尿素为氮源,缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素，会因缺乏氮源而不能生长繁殖，所以，用该培养基能够筛选出可分解尿素的微生物。
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
耐高温的酶
寻找
寻找 耐高温生物体 耐高温环境（热泉等）
小结：从自然界筛选目的菌株的原则：
根据微生物对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。
耐盐微生物
盐碱地等高盐的环境
冰川
耐寒微生物
分解石油的细菌
油田
2、 实验室中微生物的筛选 筛选原则：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营 养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。
（二）制备培养基
制备选择培养基（尿素为唯一氮源） 制备牛肉膏蛋白胨培养基 思考：为什么要制备牛肉膏蛋白胨培养基？ （对照作用）
相同的菌液，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应 明显多于选择培养基上的数目，因此，牛肉膏蛋白胨培养基 可以作为对照，用来判断选择培养基是否起到了选择作用。
（三）稀释涂布平板
（1）测土壤中细菌数： 一般用104、105、106稀释液
（2）测放线菌： 一般用103、104、105稀释液 （3）测真菌数： 一般用102、103、104稀释液 以保证获得菌落数在30-300之间。
思考：（P24页左侧）
原因：不同微生物在土壤中含量不同
（三）稀释涂布平板
每个稀释度均用3个选择培养基和1个牛肉膏蛋白胨培养基 为保证计算结果准确 ①选择菌落数在30～300的平板上计数。 ②每个稀释度取3个或以上平板做重复组，其平均值。
三、设置对照 （三）设置对照：
（1）设置对照的目的： 是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。 （2）对照实验： 指除了被测试的条件外，其他条件都相同的实验。
请你通过设置对照实验，（P23页），帮助A同学排除上述两个可 能影响实验结果的因素。 可能原因 设置对照 实验结论 其他同学用与A同学 如结果与A同学一致，则证明 土样不同 相同土样进行实验 A无误；反之，则证明A同学 失误 若有菌落出现，则培养基被污染 培 养 基 污 染 或 将A同学的培养基不接种， 培 养 中 混 入 了 进行培养，作为空白对 若无菌落出现，则没污染 照 若菌落数和A同学一致，说明培养基 其他的含氮物 中混入了其他含氮物质，若菌落数 其他同学用A同学的培养 质) 与其他同学一致说明培养基中没有
课件2：2.2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
4．当培养基的某种营养成分为特定化学成分时， 也具有分离效果。例如，石油是惟一碳源时，可以 抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石 油的微生物生存，达到分离出能消除石油污染的微 生物的目的。 5．改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生 物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得 到耐高温的微生物。
专题2 微生物的培养与应用 课题2 土壤中分解尿素的细菌
的分离与计数
基础梳理
一、研究思路 1．自然界中目的菌株的筛选 (1)依据：根据它对__生__存__环__境___的要求，到相应的环境 中去寻找。 (2)实例：PCR技术过程中用到的耐高温的Taq DNA聚 合酶，就是从热泉中筛选出来的Taq细菌中分离到的。
3．重复组的结果是否一致如果学生选取的是同一种 土样，统计的结果应该__接__近_。
四、操作提示 1．无菌操作 (1)取土样的用具在使用前都需要_灭__菌__。 (2)应在火焰旁称取土壤，并在火焰附近将土样倒入烧 瓶中，塞好棉塞。 (3)在__稀__释___土壤溶液的过程中，每一步都要在__火__焰_ 旁操作。
2.本实验使用的 平板 和试管比较多，为了避 免混淆，最好在使用前就标记好。
3．规划时间 对于耗时较长的生物实验，要事先规划时间，以便提 高工作效率，在操作时更加有条不紊。
五、课题延伸 细菌合成的_脲__酶__将尿素分解成氨，使培养基的碱 性增强。在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红 指示剂培养细菌，若指示剂变_红__，可确定该种细 菌能够分解尿素。
例2 某同学在稀释倍数为106的培养基上测得
平板上的菌落数的平均值为234，那么每毫升样
品中菌落数是(涂布平板时所用稀释液的体积为
0.1 mL)( )
A．2.34×108
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
基础知பைடு நூலகம்：
（一）筛选菌株
KH2PO4
1.4g
NaH2PO4
2.1g
MgSO4`7H2O 葡萄糖
0.2g 10.0g
尿素 琼脂
选择培养基
1.0g 15.0g
培养基配方
思 考：该培养基对微生物具有选择作用吗？如果 具有，是如何进行选择的？
只有能够以尿素作为氮源的微生物才能在该培养基上生长
选择培养基：在微生物学中，将允许特定种
• 2.提示：反刍动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 瘤胃中的微生物多为厌氧菌，接触空气后 会死亡，因此分离其中能分解尿素的微生 物除了需要准备选择培养基外，还应参照 厌氧菌的培养方法进行实验设计。
分析P22实例:
你认为哪个同学的结果更接近真实值？你认 为这两位同学的实验需要改进吗？如果需要，如 何改进？
第一位同学没有重复实验(至少涂布3个平板)，结 果不具有说服力。
第二位同学有重复实验，但结果不一致（误差较 大），说明在操作过程中可能出现错误，需要重 新实验。
【例1】为了计数微生物的数量，一位同学在4
1、酚红培养基： 鉴定分解尿素的细菌。 原理：脲酶催化尿素分解成氨→培养基碱性增
强，PH升高→酚红指示剂，变红 2、伊红—美蓝培养基： 鉴定大肠杆菌。 原理：代谢产物与伊红-美蓝结合→菌落呈黑
色。
大肠杆菌在伊红美蓝琼脂(EMB)上典型特征
大肠杆菌呈黑色中心 ,有或无金属光泽
本课题知识小结:
课后练习
——利用血球计数板在显微镜下直接计数。
（2）活菌计数法——统计菌落数目
方法： 稀释涂布平板法。 原理：
当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长 的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。
2.2 土壤中分解尿素的细菌的分离和计数
（一）筛选菌株
3、选择培养基
根据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，配制的允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他
种类微生物生长的培养基。
本课题使用的选择培养基
物理特性：固体培养基 功能特性：选择培养基
例：用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应 稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，正确的是
(D )
A．涂布了一个平板，统计的菌落数是230
B．涂布了两个平板，统计的菌落数是215和261，取平均值238
C．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是21、212和256，取平 均值163
【解析】稀释倍数为106，0.1 mL稀释液的菌落数的平均值为234，则每 毫升样品中菌落数就为234/0.1×106=2.34×109。
（二）统计菌落数目
2.间接计数法→活菌计数法
（1）原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一 个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。
（2）常用Байду номын сангаас法：稀释涂布平板法。
葡萄糖
10.0g
不缺能乏分氮解源尿的素培，养缺基乏—氮—源分而离不固能氮生微长生物
尿素 琼脂
1.0g 15.0g
发在育无繁氧殖条，件而下受的到普抑通制培，养所基以—用—此分培离厌氧型将和上兼述性物质厌溶氧解型后微，用生蒸物馏水
养基就能够选择出分解尿素的微生物。
定容到1000mL。
例：下列能筛选出分解尿素的细菌的培养基是( A )
但A同学认为自己选用土壤样品不同导致结果不同，但是A同学没 有设计对照，拿不出让同学信服的证据。你能通过设置对照，帮助A同 学排除上述两个可能影响因素吗？
人教版高中生物选修一专题2课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教学案含解析
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数一、研究思路1．筛选菌株(1)实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH 等)，同时抑制或阻止其他微生物的生长。
(2)选择培养基：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称做选择培养基。
2．统计菌落数目(1)活菌计数法：常用稀释涂布平板法。
①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。
通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
②计算公式：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 ：代表稀释倍数。
③统计方法：为了保证结果准确，一般设置3～5个平板，选择菌落数在30～300的平板进行计数，并取其平均值。
.1.实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH 等)同时抑制或阻止其他微生物的生长。
2．在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称做选择培养基。
3．测定微生物数量的常用方法有活菌计数法和显微镜直接计数法。
稀释涂布平板法常用来统计活菌的数目，但统计结果往往比活菌的实际数目低。
4．只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，因此可用尿素作为唯一氮源的选择培养基分离能分解尿素的细菌。
5．鉴定分解尿素细菌的方法是在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，依据是否变红进行判断。
(2)显微镜直接计数法：在显微镜下直接观察和计数微生物的数量。
3．设置对照(1)对照实验：指除了被测试的条件外，其他条件都相同的实验。
(2)主要目的：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。
二、实验设计1．土壤取样从富含有机质、酸碱度接近中性且潮湿的土壤取样。
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数在我们生活的地球上，土壤是一个极其复杂而又充满生机的生态系统。
在这个生态系统中，存在着各种各样的微生物，它们在物质循环和能量流动中发挥着至关重要的作用。
其中，分解尿素的细菌就是一类非常特殊且具有重要功能的微生物。
尿素是一种常见的含氮化合物，广泛应用于农业生产中作为氮肥。
然而，植物并不能直接吸收和利用尿素，需要经过分解尿素的细菌将其转化为氨等植物能够吸收的形式。
因此，研究土壤中分解尿素的细菌对于提高氮肥的利用率、减少环境污染以及深入了解土壤生态系统的功能都具有重要意义。
要分离和计数土壤中分解尿素的细菌，首先需要采集合适的土壤样本。
我们通常会选择那些长期施用尿素肥料的农田、花园或者草地的土壤。
在采样时，需要使用无菌的工具，如无菌铲或者无菌勺，从不同的地点和深度采集土壤，以确保样本的代表性和多样性。
将采集到的土壤放入无菌的塑料袋中，并尽快带回实验室进行处理。
回到实验室后，第一步是制备培养基。
用于分离分解尿素的细菌的培养基通常是选择培养基，其中含有尿素作为唯一的氮源。
除此之外，还需要添加碳源（如葡萄糖）、无机盐、生长因子等营养物质，以及琼脂作为凝固剂。
在制备培养基的过程中，要严格遵守无菌操作，防止杂菌的污染。
接下来，将土壤样本进行稀释。
这是一个关键的步骤，目的是将土壤中的微生物分散开来，以便能够在培养基上形成单个的菌落。
我们可以使用无菌水对土壤样本进行一系列的梯度稀释，比如 10 倍、100 倍、1000 倍等。
稀释的程度要根据土壤中微生物的数量和实验的要求来确定。
然后，将稀释后的土壤溶液涂布在制备好的培养基上。
使用无菌的涂布棒，将溶液均匀地涂布在培养基的表面。
涂布完成后，将培养基倒置放入恒温培养箱中进行培养。
培养的温度和时间要根据所分离的细菌的特性来确定，一般来说，温度在 30℃至 37℃之间，培养时间为2 至 3 天。
在培养的过程中，分解尿素的细菌会在培养基上生长并形成菌落。
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数学案
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数学案一、学习目标1、了解从土壤中分离分解尿素的细菌的原理和方法。
2、掌握无菌操作技术和微生物培养的基本操作。
3、学会利用选择培养基分离微生物，并能对其进行计数。
二、学习重难点1、重点（1）从土壤中分离分解尿素的细菌的原理和方法。
（2）微生物培养的基本操作和无菌技术。
2、难点（1）选择培养基的配制和作用原理。
（2）微生物的计数方法和误差分析。
三、知识回顾1、培养基的类型和作用按物理性质可分为固体培养基、液体培养基和半固体培养基。
按用途可分为选择培养基和鉴别培养基。
2、无菌技术包括消毒和灭菌。
消毒是使用较为温和的物理或化学方法杀死物体表面或内部的部分微生物（不包括芽孢和孢子）；灭菌则是使用强烈的理化因素杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子。
3、微生物的接种方法平板划线法：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
稀释涂布平板法：将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。
四、新课导入在农业生产中，尿素是一种常用的氮肥。
但尿素不能直接被农作物吸收利用，需要土壤中的细菌将其分解为氨，才能被植物吸收。
那么，如何从土壤中分离出能够分解尿素的细菌呢？这就是我们今天要学习的内容。
五、实验原理1、土壤中含有大量的微生物，其中就包括能够分解尿素的细菌。
这些细菌能够产生脲酶，将尿素分解为氨和二氧化碳。
2、在以尿素为唯一氮源的培养基上，只有能够产生脲酶的细菌才能生长繁殖，其他微生物则不能生长。
六、实验材料和用具1、实验材料土壤样品：从富含腐殖质的土壤中采集。
培养基：尿素固体培养基（尿素 10g、葡萄糖 05g、NaCl 05g、KH2PO4 02g、琼脂 20g、蒸馏水 100mL）。
2、实验用具无菌操作台、高压蒸汽灭菌锅、恒温培养箱、涂布器、移液管、显微镜等。
七、实验步骤1、土壤样品的采集在富含腐殖质的土壤中，用无菌小铲铲取表层土 5~10g，装入无菌信封中。
土壤中分解尿素的细菌的分离与记数
尿素分解细菌的纯培养
尿素分解细菌的纯培养是分离尿素分解细菌的关键步骤， 通过选择性培养基，将土壤中的尿素分解细菌分离出来， 获得单一菌落。
培养基中添加尿素作为唯一氮源，以筛选出能够分解尿素 的细菌。同时，培养基中还应添加适量的其他营养成分， 以满足尿素分解细菌的生长需求。
尿素分解细菌的计数方法
尿素分解细菌的计数可以采用菌落计数法或细胞计数法。菌落计数法是通过培养 基上形成的菌落数量来计算尿素分解细菌的数量，而细胞计数法则采用显微镜直 接观察和计数细胞。
菌落计数法操作简便，但可能存在菌落重叠和无法区分死菌和活菌的问题。细胞 计数法虽然准确度高，但操作较为复杂，需要使用显微镜和专业的细胞计数器。
尿素分解细菌的计数实验步骤
将土壤样品稀释后涂布在含有尿素的 培养基上，然后进行培养。
对筛选出的尿素分解细菌进行纯培养， 并进行进一步的生理生化实验和分子 生物学鉴定，以确定其种类和特性。
采集时间
采样方法
选择适宜的时间采集土壤样品，通常 在春季或秋季进行，此时土壤中的微 生物活性较高。
采用多点采样法，在不同地点和深度 采集土壤样品，以获得更全面的土壤 信息。
采样地点
选择具有代表性的土壤区域进行采样， 如农田、森林、草地等，确保采集的 土壤样品具有广泛性和代表性。
分离尿素分解细菌的方法
生长特性
这些细菌在尿素培养基上 生长良好，表现出对尿素 的良好分解能力。
尿素分解细菌的记数结果
菌落计数
通过菌落计数法，对分离 出的尿素分解细菌进行数 量统计。
数量分布
在土壤的不同区域，尿素 分解细菌的数量分布存在 差异。
生长条件
部分尿素分解细菌对生长 条件较为敏感，如温度、 pH值等。
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课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
一、理论基础
1．筛选菌株
(1)实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时或其他微生物生长。
(2)选择培养基：在微生物学中，将允许种类的微生物生长，同时和其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。
（3）配制选择培养基的依据
根据选择培养的菌种的生理代谢特点加入某种物质以达到选择的目的。
例如，培养基中不加入有机物可以选择培养微生物；培养基中不加入氮元素，可以选择培养；的微生物.加入高浓度的食盐可选择培养金黄色葡萄球菌等。
2．统计菌落数目
（1）测定微生物数量的常用方法有和。
（2）稀释涂布平板法统计样品中活菌的数目的原理
当样品的足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个。
通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
为了保证结果准确，一般选择菌落数在的平板进行计数。
此外，测定微生物数量的常用方法还有直接计数。
3．设置对照
设置对照的主要目的是排除实验组中对实验结果的影响，提高实验结果的。
例如为了排除培养基是否被杂菌污染了，需以培养的培养基作为空白对照。
二、实验设计
关于土壤中某样品细菌的分离与计数实验操作步骤如下：
1．取样：从肥沃、湿润的土壤中取样。
应先 3 cm左右，再取样，将样品装入事先准备好的中。
2．制备：准备牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基，将菌液稀释相同的倍数，在牛肉膏蛋白胨培养基上生长的菌落数目应明显选择培养基上的数目，因此，牛肉膏蛋白胨培养基可以作为，用来判断选择培养基是否起到了选择作用。
3．微生物的与观察
将10g土样加入盛有90 mL无菌生理盐水的锥形瓶中(体积为250 mL)，充分摇匀，吸取上清液，转移至盛有的生理盐水的无菌大试管中，将土样以1、101、102…… 依次等比稀释至107稀释度，并按照由107～103稀释度的顺序分别吸取进行平板涂布操作。
每个稀释度下需要3个选择培养基、1个牛肉膏蛋白胨
培养基。
将涂布好的培养皿放在30℃温度下培养，及时观察和记录。
挑选选择培养基中不同形态的菌落接入含培养基的斜面中，观察能否产生如教材中的颜色反应。
4．细菌的计数
当菌落数目稳定时，选取菌落数在的平板进行计数。
在同一稀释度下，至少对3个平板进行重复计数，然后求出，并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。
每克样品中的菌株数= 。
C:某一稀释度下平板上生长的平均菌落数；V:所用稀释液的体积；M:稀释倍数。
三、鉴定
1、尿素[CO(NH2)2]——重要的农业氮肥。
被土壤中细菌分解为NH3才能被植物吸收利用。
2.、酚红鉴别培养基：鉴定分解尿素的细菌。
原理：脲酶催化尿素分解成氨→ 培养基碱性增强→ 酚红变红→ 结论：该细菌能分解尿素。
注意：
1、在一定的培养条件下（相同的培养基、温度及培养时间），同种微生物表现出相同而稳定的菌落特征。
2、关注菌落的形态、大小、边缘、突起、颜色、质地等等，都是区分细菌的重要手段。
[思维升华]
1．分离尿素分解菌操作中的注意事项
(1)在实验操作中，每个步骤都要注意无菌操作，以防培养基被污染，影响实验效果。
(2)样品稀释液的最佳浓度为获得每个平板上有30～300个菌落，细菌一般为104、105、106倍的稀释液，放线菌一般为103、104、105倍的稀释液，真菌一般为102、103、104倍的稀释液。
(3)为排除非测试因素(培养基)的干扰，实验需设置牛肉膏蛋白胨培养基进行空白对照。
(4)每一稀释倍数的菌液都至少要涂布3个平板，作为实验重复，求其平均值，若其中有菌落数与其他实验差距悬殊的，需要对该平板重新制作。
(5)注意培养时间和温度，获取准确的菌落数。
细菌：30～37 ℃，培养1～2 d；放线菌：25～28 ℃，培养5～7 d；霉菌(真菌)：一般在25～28 ℃，培养3～4 d。
(6)微生物的菌落特征包括菌落的形状、大小、隆起程度和颜色等方面。
仔细观察分离到的菌落，记录它们的特征。
(7)做好标记
本实验使用的平板和试管比较多，为避免混淆，最好在使用前就做好标记。
(8)规划时间
对于耗时较长的生物实验，要事先规划时间，以便提高工作效率，在操作时更加有条不紊。
2．结果分析与评价
一、研究思路
1.以下是分离土壤中分解尿素的细菌的培养基成分表，据表分析：
（1）表中的KH2PO4、NaHPO4和MgSO4·7H2O为细菌提供①，葡萄糖为细菌提供②，尿素为微生物提供③。
琼脂的作用是④。
（2）如果将利用蛋白质和多肽为唯一氮源的微生物培养在该培养基上，能否长出相应的菌落？①。
能够在该培养基上生长繁殖的微生物只能是②。
这种培养基被称做③培养基。
2.三位同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中细菌数量。
在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下统计结果：
甲同学涂布了一个平板，统计的菌落数是260；
乙同学涂布了三个平板，统计的菌落数是210、240和250，取平均值233；
丙同学涂布了三个平板，统计的菌落数是21、212和256，取平均值163；
（1）一个菌落就是一个细菌吗？①。
一个菌落可以代表样品中的一个活菌吗？②。
事实上，统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，原因是③。
（2）在三位同学的统计中，只有一位同学的统计是正确的，指出另两位同学的统计为什么不正确？
①。
（3）除了上述方法外还可以用显微镜直接测定微生物的数量，通过显微镜直接计数法得到的一定是活菌数吗？
①。
要得到活菌数应该采取的措施是②。
3.在做本课题实验时，A同学从对应106倍稀释的培养基中筛选出大约150个菌落，而其他同学在同样的稀释度下只选择出大约50个菌落。
（1）你认为出现A同学这种结果的原因可能是什么？①。
针对你提出的可能原因，设计对照实验，帮助A同学排除影响实验结果的因素。
②。
（2）在探究实验中，实验设计要遵循①等原则，即实验组和对照组只有②不同，其它条件都相同。
这样可以排除任何其他可能原因的干扰，确保实验结果是③引起的，从而提高实验结果的④。
二、实验设计
以下是土壤中某样品细菌的分离与计数实验流程：
（1）土壤取样前应对小铁铲和盛土的纸袋进行①处理，取土样时要铲除表层土的原因是②。
（2）实验流程中，①等操作都要在火焰旁进行。
（3）分离不同的微生物其稀释度相同吗？为什么？①。
但稀释的结果是相同的，即
②。
测定土壤中分解尿素的细菌时，一般选用的稀释度是③。
（4）涂布平板时，每个稀释度下需要涂布①个选择培养基和②个牛肉膏蛋白胨培养基，前者遵循了③原则，后者起④作用。
计数时对⑤培养基中的菌落数取其⑥。
（5）某同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，他在三个培养基表面分别涂布稀释106倍的0.1mL 菌液，经培养后得到的菌落数分别是222、212和241。
那么每克样品中的菌株数是①。
（6）为进一步确定得到的是能够分解尿素的细菌，可以在选择培养基中加入①，如果②，我们就可以准确地鉴定该种细菌能够分解尿素。
【参考答案】
预习案：
一、1（1）目的菌珠抑制阻止（2）特定抑制阻止(3)自养能固氮的微生物；
2(1)有稀释涂布平板法和显微镜直接计数。
(2).稀释度细菌30-300 显微镜
3.非测试因素可信度无杂菌污染
二、1. 土壤，铲去表层土。
2. 培养基多于对照
3.培养1ml 9ml 0.1mL
4.30-300 平均数
重难探究：
1、统计某一稀释度下平板上的菌落数，最好能统计3个平板，计算出平板菌落数的平均值，然后按课本旁栏的公式进行计算
2、这是因为土壤中各类微生物的数量（单位：株/kg）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、提供碳源的是葡萄糖，提供氮源的的是尿素
4、具有只有能够以尿素作为氮源的微生物才能在该培养基上生长。
5、第二位同学的结果接近真实值改进的操作是第一位同学需设置重复实验组；第二位同学统计的三个菌落数相差太大，说明操作有误，需重新实验。
6、方案1：其他同学用A同学的土样进行实验。
方案2：A同学以不接种的培养基作为空白对照。
随堂练习
1—4：CDCC。