1.2.2 微生物的选择培养和计数-学习任务单

学习任务单
课程基本信息
学科 生物 年级 高二 学期 春季
课题 微生物的选择培养和计数
学习目标
1. 通过实例，理解各类微生物都能适应其生活环境（生命观念）； 2. 通过对“土壤中分解尿素的细菌进行分离和计数”实验的学习，初步形成提出问题、实验设计的能力（科学探究）； 3.根据微生物的代谢类型，配制选择培养基，总结分离微生物的过程和测定微生物数量的常用方法，尝试解决生产与生活中与之相关的实际问题（科学思维）。
课前学习任务
1. 复习“微生物的基本培养技术”相关内容，了解培养基的配制、无菌操作和微生物纯培养的基本操作； 2. 自主阅读教材p16-21，完成预学案（详见附录）。
课上学习任务
【学习任务一】
根据选择培养基、稀释涂布平板法的相关内容，以实验小组为单位，围绕单元主题“1g土壤中有多少能分解尿素的细菌”，进行实验设计。
【学习任务二】 观看“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”虚拟仿真实验视频，小组合作思考讨论完成下列问题： 如何确保本实验的准确性（有哪些注意事项）？ 经稀释涂布平板法统计的菌落数是否为实际数目？ 还有其他测量微生物数量的方法吗？ 实验结果中的单菌落周围为何有红色区域？
推荐的学习资源
武凤霞,张淑彬,应梦真等.不同培养基浓度对土壤耐低温微生物分离效果的影响[J].山东农业大学学报(自然科学版),2019,50(02):315-318. 周德庆.微生物教程（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2020. 沈萍，陈向东.微生物学（第8版）[M].北京：高等教育出版社，2016.
附录：
预学案--教材研读（自主学习）
一、选择培养基
1._____________________（PCR）是一种在体外扩增DNA片段的技术，此项技术要求使用_ ______的DNA聚合酶。1973年，科学家从美国黄石国家公园的热泉中筛选出水生栖热菌，进而提取出_____的DNA聚合酶。这种酶目前已被广泛用于_______________（PCR）。
2.概念：在微生物学中，将允许__________的微生物生长，同时_____或_____其他种类微生物生长的培养基。
3.类型：
（1）利用改变培养条件进行选择培养。_______________→分离耐高温的水生栖热菌。
（2）利用添加某种化学物质进行选择培养。加入_____→分离酵母菌、霉菌等真菌。加_____________→金黄色葡萄球菌。
（3）利用营养缺陷进行选择培养。
不加碳源（含碳有机物）的培养基→分离出__________微生物。_________的培养基→分离出固氮菌。
4.实验室中微生物的筛选原理
人为提供有利于___________________生长的条件（包括 _________、_________和_____等)，同时_________或 _________其他微生物的生长。
二、微生物的选择培养
如果想知道1g土壤中有多少能分解尿素的细菌，还需要对土样进行适当的处理以及科学的测定微生物数量的方法——_______________法。
1.稀释涂布平板法
将菌液进行一系列__________，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到__________培养基的表面，进行培养。基本操作：（1）__________；（2）__________。
2.实验操作流程
①铲取土样，将样品装入纸袋中。
②将10g土样加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀，制成菌液。取1mL上清液加入盛有9mL无菌水的试管中，依次等比稀释。
③取0.1mL菌液，滴加到培养基表面。
④将____浸在盛有____的烧杯中。
⑤将_____放在火焰上灼烧，待_____燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布。⑥用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可_______________，使涂布均匀。
待涂布的菌液被培养基吸收后，将平板_____，放入30～37℃的恒温培养箱中培养1～2d，在涂布有合适浓度菌液的平板上就可以观察到分离的__________。
注意事项：
①10g土样加入盛有90mL无菌水中后，已__________，在计算时，不要忽略；
②由于使用的是_____培养基，所以一般情况下，获得的单菌落即目的菌，但因为有些微生物可以利用目的菌的代谢产物来生长繁殖，所以还需要进一步验证；
③过程中所有操作都应在_______________旁进行；
④将涂布器从_____中取出时，要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后再放在火焰上灼烧；不要将过热的涂布器放在盛有酒精的烧杯中，以免引燃酒精。
三、微生物的数量测定
1.间接计数法——_______________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单菌落，来源于样品稀释液中的__________。通过统计平板上的_______，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
（2）计数原则
①一般选择菌落数为__________的平板计数。
②在同一稀释度下，应至少对_____个平板进行重复计数，然后求出平均值。
③适当的__________、_____是否均匀是成功统计菌落数目的关键。
（3）结果分析：①统计的菌落数往往比活菌的实际数目__________；②统计结果一般用__________而不是用活菌数来表示。
原因：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是__________。
（4）计算公式：每g样品中的菌落数＝(C÷V)×M
C代表某一稀释度下平板上生长的_______________；V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)；M代表__________。
2.直接计数法——__________计数
（1）原理：利用特定的___________计数板或__________计数板在显微镜下观察、计数，然后再计算一定体积的样品中微生物的数量。_____计数板可对细菌等较小的细胞进行观察和计数，__________计数板常用于相对较大的酵母菌细胞、霉菌孢子等的观察和计数。
（2）缺点：①统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和，不能区分死菌与活菌。
②个体_____的细菌在显微镜下难以观察。
【拓展——分解尿素细菌的进一步鉴定】
1.原理：细菌合成的脲酶将尿素分解为_____，_____会使培养基的碱性__________，pH_____，因此可以通过检测培养基pH的变化来判断是否发生了该化学反应，进而判断该菌是否为尿素分解细菌。
2.方法：在以_________为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌后，如果pH升高，指示剂将变红：
（1）液体培养基可以直接看液体的变色情况；
（2）固体培养基上可以观察菌落周围是否出现__________，__________直径与菌落直径比值越_____，说明分解能力越_____。
参考答案：
一、1.（1）聚合酶链式反应 耐高温 耐高温 聚合酶链式反应
2.特定种类 抑制 阻止
3.70～80℃的高温 青霉素 高浓度食盐 自养型 不加氮源
4.目的菌 营养 温度 pH 抑制 阻止
二、1.稀释涂布平板 梯度稀释 琼脂固体 梯度稀释 涂布平板
2.涂布器 酒精 涂布器 酒精 转动培养皿 倒置 单菌落
注意事项：稀释10倍 选择 酒精灯火焰 酒精
三、1.（1）稀释涂布平板 一个活菌 菌落数
（2） 30～300 3 稀释度 涂布 少 菌落数 一个菌落
（4）平均菌落数 稀释倍数
2.显微镜直接 细菌 血细胞 细菌 血细胞 小
拓展： 氨 氨 增强 升高 尿素 红色环带 红色环带 大 强。