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
教学准备
1.
教学目标
1、利用选择培养基分离细菌，运用相关技术解决生产生活中有关微生物的计数
2、分析研究思路的形成过程，找出共性和差异性
3、形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯
2.
教学重点/难点
教学重点：对土样的选取和选择培养基的配制
教学难点：对分解尿素的细菌的计数
3.
教学用具
多媒体、板书
4.
标签
教学过程
（一）引入新课
课题背景
1、尿素的利用
尿素是一种重要的氮肥，农作物不能不能直接吸收利用，而是首先通过土壤中的细菌将尿素分解为氨和CO2
。
2、细菌利用尿素的原因
土壤中的细菌分解尿素是因为它们能合成脲酶
3、课题目的
①从土壤中分离出能够分解尿素的细菌
②统计每克土壤样品中究竟含有多少这样的细菌
（二）研究思路
1、筛选菌株
科学家能从热泉中把耐热细菌筛选出来是因为热泉的高温条件淘汰了绝大多数微生物，这样也适用于实验室中微生物的筛选，
启示：寻找目的菌种时要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。
（1）实验室中微生物的筛选原理
原理是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。
点评：生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用。所以通过配制选择培养基、控制培养条件等选择目的微生物。
（2）土壤中分解尿素的细菌的分离与计数所需培养基
〖思考1〗在该培养基配方中，为微生物的生长提供碳源的是葡萄糖，提供氮源的的是尿素，琼脂的作用是凝固剂。
〖思考2〗该培养基对微生物具有选择作用。如果具有，其选择机制是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。
（3）培养基选择分解尿素的微生物的原理
培养基的氮源为尿素，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素作为氮源。缺乏脲酶的微生物由于不能分解尿素，缺乏氮源而不能生长发育繁殖，而受到抑制，所以用此培养基就能够选择出分解尿素的微生物。
（4）怎样证明此培养基具有选择性呢？
实验组：以尿素为唯一氮源的培养基—只生长尿素细菌
对照组：牛肉膏蛋白胨培养基—生长多种微生物
2、统计菌落数目
在统计菌落数目时，常用来统计样品中活菌数目的方法是稀释涂布平板法
。除此之外，
显微镜直接计数
也是测定微生物数量的常用方法。
【补充】显微镜直接计数是测定微生物的方法。
公式：观察到的红细胞平均数∶观察到的细菌平均数＝红细胞含量∶细菌含量
采用稀释涂布平板法统计菌落数目时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中一个活菌。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。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。
〖思考3〗从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是（平均菌落数÷涂布的稀释液体积）×稀释倍数。
〖思考4〗利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是恰当的稀释度
。
3、设置对照
〖思考5〗第二
位同学的结果接近真实值。你认为这两位同学的实验需要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。
统计的菌落数比活菌的实际数目低
。这是因为当两个或多个细胞在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。因此，统计结果一般用菌落数来表示。
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，提高实验结果的可信度。
对照实验是指除了
被测试
的条件外，其他条件都
相同
的实验。满足该条件的称为
对照组，未满足该条件的称为实验组。
〖思考6〗请设计本实验的对照实验组：
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。
（三）实验的具体操作
1、实验设计的内容包括实验方案、材料用具、实施步骤和时间安排等。
根据图示2－7填写以下实验流程：
土壤微生物主要分布在距地表3～200px的近中性土壤中，约70％～80％为细菌。
分离不同的微生物采用不同的稀释度，其原因是不同微生物在土壤中含量不同，其目的是保证获得菌落数在30～300之间、适于计数的平板。细菌稀释度为104、105、106，放线菌稀释度为103、104、105，真菌稀释度为102、103、104。
培养不同微生物往往需要不同培养温度。细菌一般在30～37℃培养1～2d，放线菌一般在25～28℃培养5～7d，霉菌一般在25～28℃的温度下培养3～4d。
在菌落计数时，每隔24h统计一次菌落数目。选取菌落数目稳定时的记录作为结果，以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。
点评：菌种中有些菌体增殖快，有些菌体增值慢，所以培养时间要充足，使得每个菌体都能形成肉眼可观察到的菌落。
菌落的特征包括
形状、大小、隆起程度、颜色
等方面。
〖思考8〗土壤微生物种类最多、数量最大的原因是什么？土壤中营养物质含量丰富，环境条件适宜等。
2、实验过程
1）取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌。
2）应在火焰旁称取土壤
10
g。将称好的土样倒入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，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进行。
4）实验时要对培养皿作好标记。注明培养基类型、培养时间、稀释度、培养物等。
5）为了提高效率，在操作时更加有条不紊，应当事先规划时间。
〖思考9〗在研究未知微生物时务必规范操作，以防被致病微生物感染，实验后一定要洗手。
（四）结果分析与评价
对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助
生物化学
的方法。
在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的
脲酶
将尿素分解成了氨
。氨会使培养基的碱性
增强
，PH
升高
。因此，我们可以通过检测培养基
pH
变化来判断该化学反应是否发生。
在以尿素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
，说明该细菌能够分解尿素
。
〖思考10〗测定饮水中大肠杆菌数量的方法是将一定体积的水用细菌过滤器过滤后，将滤膜放到伊红美蓝
培养基上培养，大肠杆菌菌落呈现
黑
色，通过记述得出水样中大肠杆菌的数量。你认为在该实验中至少应取三
个水样。
课外延伸
在以尿素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，说明该细菌能够分解尿素。
测定饮水中大肠杆菌数量的方法是将一定体积的水用细菌过滤器过滤后，将滤膜放到伊红美蓝
培养基上培养，大肠杆菌菌落呈现黑色，通过记述得出水样中大肠杆菌的数量。
课堂小结
板书
专题二
第二节
土壤中尿素分解菌的分离与计数
一、课题背景
二、研究思路
1、筛选菌株
2、统计菌落数目
3、设置对照
三、实验的具体操作
四、实验分析与评价专题2
微生物的培养与应用
课题1
微生物的实验室培养
教学准备
1.
教学目标
1.1
知识与技能：了解有关培养基的基础知识；掌握培养基的分类、成分及用途，无菌技术等基本操作技术。
1.2过程与方法：分析实验思路的确定和形成的原因，分析实验流程，对比前面的实验设计，归纳共性，分析差异，增加印象。
1.3情感、态度与价值观：
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神。
2.
教学重点/难点
2.1
教学重点：培养基的分类、成分及用途及无菌技术的操作
2.2教学难点：无菌技术的操作
3.
教学用具
多媒体、板书
4.
标签
教学过程
引入新课
在传统发酵技术的应用中，都利用了微生物的发酵作用，其中的微生物来自于制作过程中的自然感染。而在工业化生产中，为了提高发酵的质量，需要获得优良菌种，并保持发酵菌种的纯度。这就要涉及到微生物的培养、分离、鉴别等基本技术。现在我们开始学习微生物的培养和应用专题。
课题背景
到目前为止，几十项Nobel生理学和医学奖，化学奖都与微生物学有关。
微生物基础知识：微生物的分类见课件。
进行新课
1．微生物基础知识
微生物包括五类：病毒、细菌、放线菌、真菌、原生动物
特点：结构都相当简单,个体多数十分微小.通常要用光学显微镜或电子显微镜才能看到，有的甚至没有细胞结构.且体内一般不含有叶绿素.不能进行光合作用.
1.培养基
培养基（培养液）是由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养液。
1.1培养基的类型和用途
（1）按物理状态来分：培养基可分为固体培养基和液体培养基。其中固体培养基用于菌种分离、鉴定菌落等。
（2）按功能来分，可分为选择培养基和鉴别培养基。
（3）按成分来分，可分为天然培养基和合成培养基。
1.1.1按物理状态来分
1.液体培养基：增菌
2.固体培养基：菌落，菌苔
纯化，增菌
3.半固体培养基：半固体培养基：动力检测，保种
(可用于观察微生物的运动，保存菌种)
思考：琼脂的来自哪种生物？从红藻中提取的
化学成分是什么？多糖
在配制培养基中有什么用途？用作为凝固剂
1.1.2按功能来分
1.选择培养基：回答下列培养基可以分离获得哪种微生物或细胞？
加入青霉素的培养基:分离酵母菌、霉菌等真菌
加入高浓度食盐的培养基:分离金黄色葡萄球菌
不加氮源的无氮培养基:
分离固氮菌
不加含碳有机物的无碳培养基:分离自养型微生物
加入青霉素等抗生素的培养基:
分离导入了目的基因的受体细胞
加入氨基喋呤、次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷的培养基:分离杂交瘤细胞
2.
鉴别培养基：回答下列培养基可以鉴别哪种微生物？
加入伊红美蓝的培养基:鉴别大肠杆菌
加入尿素酚红的培养基:鉴别尿素分解菌
3.用途：
选择培养基:筛选并选择培养某种微生物
鉴别培养基:
用来鉴别某种微生物的存在
1.1.3按成分来分
1.合成培养基:根据细胞生存所需物质的种类和数量，用人工方法模拟合成的。
合成培养基主要成分是氨基酸、维生素、碳水化合物、无机盐和其它一些辅助物质。
2.天然培养基：天然培养基有血清、血浆、和组织提取液（如鸡胚和牛胚浸液）。
3.人工合成培养基只能维持细胞生存，要想使细胞生长和繁殖，还需补充一定量的天然培养基（如血清）。
血清中含有：①多种蛋白质（白蛋白、球蛋白、铁蛋白等）②多种金属离子；
③激素；④促贴附物质，如纤粘蛋白、冷析球蛋白、胶原等。
⑤各种生长因子⑥转移蛋白⑦不明成分
培养基分类归纳总结
培养基的类型及其应用：
典例精析
例1.
连线题：
例2.
下列选项中，不是使用选择培养基培养微生物的目的的是(
)
A．除去其他微生物
B．使需要的微生物大量繁殖
C．通过表现特殊性状，与其他微生物相区别
D．可以增加要培养的微生物的浓度
答案：C
解析]鉴别培养基的作用是通过微生物表现特殊性状，与其他微生物相区别
。
教师引导学生思考：思考：微生物“吃”什么？
从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？
C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。
1.2培养基的成分
一.培养基：微生物生存的环境和营养物质
1.基本成分：
（1）碳源：分无机碳源：CO2、CO32-、HCO3-主要用来培养自养微生物
有机碳源：牛肉膏、蛋白胨等，主要用来培养异养微生物
（2）氮源：分无机氮源：NH4＋、NO3-（为硝化细菌提供N源和能源）
有机氮源：牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、尿素等
教师强调：含C、H、O、N的有机物是异养型微生物的碳源、氮源、能源。
2.特殊营养：维生素、碱基等（生长因子）（牛肉膏、酵母膏、蛋白胨中含有）
3.pH、氧气的需求：
思考：不同的微生物培养时所需要的培养基成分相同吗？
不同的微生物往往需要采用不同的培养基配方
(参考教材附录3内容)
教师总结：不管哪种培养基，一般都含有水、碳源、和氮源、
无机盐等营养物质，另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质,例如:生长因子(即细菌生长必需，而自身不能合成的化合物,如维生素、某些氨基酸、嘌呤、嘧啶)以及氧气、二氧化碳、渗透压等的要求。
牛肉膏蛋白胨培养基是一种应用最广泛和最普通的细菌基础培养基。
1000ml牛肉膏蛋白胨培养基的配方。
学生自主分析其营养构成？
思考探究：
1.牛肉膏和蛋白胨主要为微生物提供哪些营养物质？
糖
、维生素
和
有机氮
等营养物质。
2.培养乳酸杆菌时培养基需要特殊添加什么物质？
维生素
3.培养霉菌时需要如何调节培养基的pH？将培养基pH调节为
酸性
4.培养细菌时需要如何调节培养基的pH？将pH调节为
中性或微碱性
。
二.
配制原则
①目的要明确：根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和配制量。
②营养要协调：培养基中各种营养物质的浓度和比例要适宜。例如：碳氮比4∶1时，谷氨酸棒状杆菌大量繁殖而产生谷氨酸少；碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制而谷氨酸合成量大增。
③pH要适宜：细菌培养基pH中性或偏碱性，霉菌培养基呈酸性。
典例精析
例3.牛肉膏与蛋白胨中的牛肉膏能为细菌提供的营养成分是（
）
A.无机盐
B.
提供碳源、氮源等
C.不能为微生物提供生长因子
D.只是碳源
答案：B。
解析]牛肉膏与蛋白胨培养基是一种应用十分广泛的天然培养基,其中的牛肉膏为微生物提供碳源、磷酸盐和维生素,蛋白胨主要提供氮源和维生素,还可以提供生长因子.
2.无菌技术
探究新知：学生阅读课本“无菌技术”，讨论回答下列问题：
消毒方法：
（1）日常生活经常用到的是
煮沸
消毒法；
（2）对一些不耐高温的液体，则使用
巴氏
消毒法（作简要介绍）；
（3）对接种室、接种箱或超净工作台首先喷洒
石炭酸或煤酚皂
等溶液以增强消毒效果，然后使用
紫外线
进行物理消毒。
（4）实验操作者的双手使用
酒精
进行消毒；
（5）饮水水源用氯气
进行消毒。
灭菌方法：
（1）接种环、接种针、试管口等使用
灼烧
灭菌法；
（2）玻璃器皿、金属用具等使用
干热
灭菌法，所用器械是
干热灭菌箱
；
（3）培养基、无菌水等使用
高压蒸汽
灭菌法，所用器械是
高压蒸汽灭菌锅
。
（4）表面灭菌和空气灭菌等使用
紫外线
灭菌法，所用器械是
紫外灯
。
2.1.消毒与灭菌：获得纯净培养物的关键是
防止外来杂菌的入侵。
教师总结：课件展示消毒与灭菌的器材和区别。补充芽孢和孢子（课件展示）
芽孢：有些细菌在一定的条件下，细胞里面形成一个椭圆形的休眠体，叫做芽孢。芽孢的壁很厚，对干旱、低温、高温等恶劣的环境有很强的抵抗力。例如，有的细菌的芽孢，煮沸3小时以后才死亡。芽孢又小又轻，可以随风飘散。当环境适宜（如温度、水分适宜）的时候，芽孢又可以萌发，形成一个细菌。
孢子：细菌、原生动物、真菌和植物等产生的一种有繁殖作用的生殖细胞。能直接发育成新个体。
思考：请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。
（1）
培养细菌用的培养基与培养皿
高压蒸汽灭菌
（2）
玻璃棒、试管、烧瓶和吸管
高压蒸汽灭菌或灼烧灭菌
（3）
实验操作者的双手
酒精消毒
典例精析
例4.灭菌的标准是（
）。
A.
杀死所有的病原微生物
B.
杀死所有的微生物
C.
杀死所有微生物的细胞、芽孢和孢子
D.使病原菌不生长
答案：C
解析]灭菌是指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。
2.2.
无菌技术的范围：
1.无菌技术包括：
（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行
清洁和消毒
；
（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行
灭菌
；
（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在
酒精灯火焰附近
旁进行；
（4）避免已灭菌处理的材料用具与
周围物品
相接触。
2.无菌范围：实验操作空间消毒、操作者的手、衣着消毒
实验用具灭菌、实验操作过程、酒精灯旁操作
思考：无菌技术除了防止培养物被污染外，还具有的目的是？
防止感染实验操作者
。
典例精析
例5.将配制好的培养基进行灭菌应用()
A．灼烧灭菌
B．高压蒸汽灭菌
C．干热灭菌
D．煮沸灭菌
答案：B
解析]培养基要用来培养微生物。，所以要严格无菌，包括芽孢和孢子，即灭菌。
课堂小结
本节课可以结合前面果酒果醋制作等实际生产实例导入，使学生认识在微生物的培养过程中，保持培养物纯净的重要性。由于微生物的微观性和危害性，引入无菌技术，并强调无菌技术的范围，教育学生一定要培养良好的卫生习惯，不吃长毛的或过期的食品，防止杂菌污染。
课后习题
１、收集生活中与微生物有关的实例，并通过所学知识对其进行解释
２、我们打针输液时，首先要用酒精擦拭针刺处，为什么？
板书
专题2
微生物的培养与应用
课题2.1
微生物的实验室培养课题2 土壤中分解尿素的 细菌的分离与计数
一览众山小
三维目标
1.研究选择培养基对微生物的选择作用，熟悉常见选择培养基的种类。?
2.学会用固体培养基对微生物进行计数，培养严谨求实的科学实验态度。?
3.继续熟悉微生物培养的基本操作过程，能根据菌落特点简单地识别常见微生物。
学法指导
学习本节课之前首先要收集有关尿素的知识，然后要回顾上节课学习的有关微生物培养和培养基的有关知识；学习选择培养基时要多考虑一些常见的选择培养基，如青霉素选择培养基、高浓度食盐选择培养基等，这样有助于充分理解选择培养基的作用机理；统计菌落数目时，一定要对样品充分稀释，并且要进行多组实验，然后去掉明显不合理的组别，对剩余实验组求平均值，这样能使结果更准确。?
整个实验过程中一定要注意无菌操作，这是实验成败的关键，也是同学们最容易忽视的问题。颜色指示法常用于菌种的鉴定，要熟悉常见菌种的鉴定方法，如常用伊红—美蓝培养基鉴别大肠杆菌。重点掌握对土样的选取和选择培养基的配置。
诱学导入
材料：尿素含氮量46％，是固态氮肥中含氮量最高的一种氮肥。尿素施入土壤后，以分子态溶于土壤溶液中，并能被土壤胶体吸附，吸附的机理是尿素与粘土矿物或腐殖质以氢键相结合。尿素在土壤中经土壤微生物分泌的脲酶的作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵。碳酸铵很不稳定，所以施用尿素应深施盖土，防止氮素损失。尿素是中性肥料，长期施用对土壤没有破坏作用。?
尿素适用于各种土壤和各种作物，它可以作基肥和追肥。因为尿素的含氮量高，在水解过程中施肥点附近NH+4浓度剧增，使土壤中pH在短期内升高1～2个单位，故会影响种子发芽或幼苗根系的生长，严重时使种子失去发芽能力。
问题：作为重要的氮肥，尿素在土壤中只有被分解才能被植物吸收，土壤中能分解尿素的微生物有哪些呢？怎样分离呢？?
导入：不能分解尿素的微生物不能在氮源为尿素的培养基上生长，据此可以分离能分解尿素的微生物。课题3 分解纤维素的微生物的分离
一览众山小
三维目标
1.了解纤维素和纤维素酶的有关知识，正确理解纤维素分解菌的筛选原理。?
2.根据有关资料和实验流程，设计分解纤维素的细菌的分离实验程序或步骤，观察并记录实验结果，最后总结出实验结论。?
3.结合基础知识，讨论这类微生物的应用价值。?
4.积极参与实验设计，在合作交流中探索未知，在发现过程中体验发现的乐趣，树立学习信心。
学法指导
学习有关纤维素的知识之前，可以先复习必修模块《分子与细胞》中多糖的知识，再总结纤维素的化学组成以及在生物圈中的分布状况，然后阅读课本相关知识，融会贯通，全面理解。关于纤维素酶的作用，可以结合演示实验进行理解。?
关于纤维素分解菌的筛选，主要是要理解刚果红染色法的原理。首先要根据课本上“筛子筛沙”这一形象比喻理解筛选微生物的基本思想方法，然后通过实验，加深对实验原理和筛选微生物的思想方法的理解。实验完成之后要及时和同学们交流实验结果，分析实验成败的原因。
诱学导入
材料：纤维素是一种多糖，也是一种没有甜味的糖，是法国化学家帕扬于1837～1842年研究植物细胞壁的成分时发现的。绿色植物通过光合作用合成纤维素，某些细菌和真菌也能合成纤维素。纤维素在植物体中构成细胞壁网络，在网络之间填充着半纤维素和木质素等，共同担负着支撑植物躯干的作用。?
纤维素不溶于水，不能被人体吸收，但对于肠的蠕动有帮助，我们常吃水果和蔬菜，里面的纤维素就能帮助肠道蠕动，可防治直肠癌。纤维素广泛分布于植物细胞壁中，是纸、棉、麻的主要成分，也是木材中的重要成分。?
纤维素是白色纤细状固体，除溶于浓硫酸、铜氨液等少数液体外，不溶于水和一般溶剂。长链状分子中含葡萄糖单元1
500个以上，相对分子质量达250
000～1
000
000，多个分子排成束状，其间有氢键结合，形成纤维。化学成分为纤维素的物质有纸、人造丝、人造棉、玻璃纸、粘胶纤维、脱脂棉等。?
问题：枯枝落叶中富含纤维素，这些纤维素是怎样被分解而参与自然界的碳循环的呢？怎样证明你的结论？?
导入：枯枝落叶落入土壤中，其中的纤维素可以被土壤中的某些微生物分解利用，可以从土壤中分离这些微生物以证明之。专题2
微生物的培养与应用
课题2.2
土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
一、【课题目标】
（一）知识与技能
利用选择培养基分离细菌，运用相关技术解决生产生活中有关微生物的计数
（二）过程与方法
分析研究思路的形成过程，找出共性和差异性
（三）情感、态度与价值观
形成无菌不在的概念，养成讲究卫生的习惯
二、【课题重点】
对土样的选取和选择培养基的配制
三、【课题难点】
对分解尿素的细菌的计数
四、【教学方法】
启发式教学
五、【教学工具】
多媒体课件
六、【教学过程】
（一）引入新课
上节课我们学习了培养基的配置以及接种技术。下面我们来学习如何进行细菌的分离，获得所需要的目的微生物。
（二）进行新课
1．基础知识
1．1
尿素是一种重要的氮肥，农作物不能（能，不能）直接吸收利用，而是首先通过土壤中的细菌将尿素分解为
氨和CO2
，这是因为细菌能合成
脲酶
。
1．2
科学家能从热泉中把耐热细菌筛选出来是因为
热泉的高温条件淘汰了绝大多数微生物
，这样也适用于实验室中微生物的筛选，原理是
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
。
点评：生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用。所以通过配制选择培养基、控制培养条件等选择目的微生物。
〖思考1〗在该培养基配方中，为微生物的生长提供碳源的是
葡萄糖
，提供氮源的的是
尿素
，琼脂的作用是
凝固剂
。
〖思考2〗该培养基对微生物
具有
（具有，不具有）选择作用。如果具有，其选择机制是
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
。
1．3在统计菌落数目时，常用来统计样品中活菌数目的方法是
稀释涂布平板法
。除此之外，
显微镜直接计数
也是测定微生物数量的常用方法。
【补充】显微镜直接计数是测定微生物的方法。
公式：观察到的红细胞平均数∶观察到的细菌平均数＝红细胞含量∶细菌含量
1．4
采用稀释涂布平板法统计菌落数目时，培养基表面生长的一个菌落，来源于
样品稀释液中一个活菌
。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。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。
〖思考3〗从平板上的菌落数推测出每克样品中的菌落数的计算方法是
（平均菌落数÷涂布的稀释液体积）×稀释倍数
。
〖思考4〗利用稀释涂布平板法成功统计菌落数目的关键是
恰当的稀释度
。
〖思考5〗第
二
位同学的结果接近真实值。你认为这两位同学的实验需要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。
1．5统计的菌落数比活菌的实际数目
低
。这是因为当两个或多个细胞在一起时，平板上观察到的只是
一个
菌落。因此，统计结果一般用
菌落数
来表示。
1．6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，提高实验结果的可信度。
1．7对照实验是指除了
被测试
的条件外，其他条件都
相同
的实验。满足该条件的称为
对照组，未满足该条件的称为
实验
组。
〖思考6〗请设计本实验的对照实验组：
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。
2．实验设计
2．1
实验设计的内容包括实验方案、材料用具、实施步骤和时间安排等。
2．2
根据图示2－7填写以下实验流程：
2．3
土壤微生物主要分布在距地表3～8cm的近中性土壤中，约70％～80％为细菌。
2．4
分离不同的微生物采用不同的稀释度，其原因是不同微生物在土壤中含量不同，其目的是保证获得菌落数在30～300之间、适于计数的平板。细菌稀释度为104、105、106，放线菌稀释度为103、104、105，真菌稀释度为102、103、104。
2．5
培养不同微生物往往需要不同培养温度。细菌一般在30～37℃培养1～2d，放线菌一般在25～28℃培养5～7d，霉菌一般在25～28℃的温度下培养3～4d。
2．6
在菌落计数时，每隔24h统计一次菌落数目。选取菌落数目稳定时的记录作为结果，以防止因培养时间不足而导致遗漏菌落的数目。
点评：菌种中有些菌体增殖快，有些菌体增值慢，所以培养时间要充足，使得每个菌体都能形成肉眼可观察到的菌落。
2．7菌落的特征包括
形状、大小、隆起程度、颜色
等方面。
〖思考8〗土壤微生物种类最多、数量最大的原因是什么？土壤中营养物质含量丰富，环境条件适宜等。
2．9
实验过程
1）取土样用的小铁铲和盛土样的的信封在使用前都要灭菌。
2）应在火焰旁称取土壤
10
g。将称好的土样倒入盛有90mL无菌水的锥形瓶中，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进行。
4）实验时要对培养皿作好标记。注明培养基类型、培养时间、稀释度、培养物等。
5）为了提高效率，在操作时更加有条不紊，应当事先规划时间。
〖思考9〗在研究未知微生物时务必规范操作，以防被致病微生物感染，实验后一定要洗手。
3．结果分析与评价
3．1 对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助
生物化学
的方法。
3．2 在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的
脲酶
将尿素分解成了
氨
。氨会使培养基的碱性
增强
，PH
升高
。因此，我们可以通过检测培养基
pH
变化来判断该化学反应是否发生。
3．3 在以
尿素
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
，说明该细菌能够
分解尿素
。
〖思考10〗测定饮水中大肠杆菌数量的方法是将一定体积的水用细菌过滤器过滤后，将滤膜放到
伊红美蓝
培养基上培养，大肠杆菌菌落呈现
黑
色，通过记述得出水样中大肠杆菌的数量。你认为在该实验中至少应取
三
个水样。
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1．对细菌群体生长规律测定的正确的表述是
A．在液体培养基上进行
B．至少接种一种细菌
C．接种一个细菌
D．及时补充消耗的营养物质
解析：细菌群体生长规律的测定是人们在一定条件下进行的。这些条件是：一种细菌、恒定容积的培养基，液体培养基、定时测定细菌总数。在这些条件下，才能测定出细菌的生长规律。测定时只能用一种细菌的子细胞群体的变化规律表达微生物的生长；恒定容积是给微生物提供一定的生存环境；液体培养基才能通过样品推测细菌总数。若接种多种细菌，则会发生种间斗争而不能测定一种微生物的生长规律。在接种时，要保证一定的接种量。
答案：A
例2．在微生物群体生长规律的测定中，种内斗争最显著最激烈的时期是
A．调整期
B．对数期
C．稳定期
D．衰亡期
解析：种内斗争是一种生态因素。种内斗争反应了种内生物对生存空间和生活资源的争夺。在生活空间充裕，营养充足的时候，种内斗争的程度是比较低的。随着微生物个体数目的增加，每个个体的生存空间越来越少，营养物质也越来越少，每个个体对生存空间和资源的争夺也越来越激烈，种内斗争就越来越激烈。由此可知，在稳定期的种内斗争最激烈。在衰亡期，微生物的数目已经开始减少，pH已经极度不适于微生物的生存，次级代谢产物积累到很高的程度，这时的微生物的生存斗争主要是与无机环境的斗争。
答案：C
☆综合应用
例3．（2005年江苏）抗生素作为治疗细菌感染的药物，其高效性和巨大的经济价值使抗生素工业经久不衰。其中青霉素的发现和应用具有划时代的意义。
⑴青霉素发酵产生青霉素。青霉菌的新陈代谢类型是
，青霉素是青霉菌的
代谢产物。
⑵在生产和科研中，常选用处于
期的青霉菌作为菌种或研究材料，因为此时的青霉菌代谢旺盛，
和
比较稳定。
⑶对青霉菌菌体生长情况的测定：取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后，
，再计算发酵罐中菌体的总重量。
解析：青霉菌属于真菌，其代谢类型应为异养需氧型，而青霉素作为它的代谢产物，并不是它生长、繁殖所必需的，所以青霉素应属于次级代谢产物。在测定培养基上青霉菌菌体的生长情况时，常用的方法有两种：一种是测量青霉菌的细胞数目，另一种是测重量，取一定体积的发酵液，经离心分离、反复洗涤后，称菌体的湿重，或烘干后称干重，再由此计算出其中的细胞总重量。在细菌生长的四个主要时期中，因为处于对数期的细菌代谢旺盛，个体的形态和生理特性比较稳定，常作为生产用的菌种和科研的材料。
答案：⑴异养需氧型
次级
⑵对数
个体的形态生理特性
⑶称菌体的湿重（称烘干后的重量）
（五）巩固练习
1．在一个“淀粉—琼脂”培养基的5个圆点位置，分别用不同方法处理，将此实验装置放在37℃恒温箱中，保温处理24h后，将碘液滴在培养基的5个圆点上，其实验结果记录于下表：（C）
淀粉圆点
实验处理方法
碘液处理后的颜色反应
①
新鲜唾液与盐酸混合
蓝黑色
②
经过煮沸的新鲜唾液
蓝黑色
③
接种面包霉
棕黄色
④
只有新鲜的唾液
？
⑤
只有一定浓度的蔗糖溶液
？
请指出④和⑤所发生的颜色反应，以及③接种的面包霉的分泌物分别是
A．棕黄色、棕黄色、淀粉酶
B.蓝黑色、棕黄色、麦芽糖酶
C．棕黄色、蓝黑色、淀粉酶
D.棕黄色、蓝黑色、麦芽糖酶
2．实验测定链霉素对3种细菌的抗生素效应，用3种细菌在事先准备好的琼脂块平板上画3条等长的平行线（3条线均与下图中的链霉素带接触），将平板置于37℃条件下恒温培养3天，结果如图所示。从实验结果分析以下叙述，不正确的是
（
）
A．链霉素能阻止结核菌的生长
B．链霉素对结核菌比对霍乱菌更有效
C．链霉素对结核菌比对伤寒菌更有效
D．链霉素可以用于治疗伤寒病人
3.利用生物工程生产啤酒、味精、胰岛素、酸奶的常用菌种分别是
A．酵母菌、枯草杆菌、大肠杆菌、乳酸菌
B．酵母菌、大肠杆菌、青霉菌、乳酸菌
C．酵母菌、谷氨酸棒状杆菌、大肠杆菌、乳酸菌
D．黄色短杆菌、酵母菌、大肠杆菌、乳酸菌
4．下列操作不属于微生物的分离步骤的是
A．
稀释
B．划线或涂布
C．接斜面
D．培养
5．影响微生物生长的主要环境因素是
A．阳光、温度、水分
B．温度、水分、PH
C．水分、PH、氧
D．温度、PH、氧
6.下列微生物的产物中没有菌种特异性的一组是
A．氨基酸、核苷酸、多糖、色素
B.
多糖、脂类、维生素、抗生素、氨基酸
C．核苷酸、多糖、维生素、毒素、抗生素
D．核苷酸、维生素、多糖、脂类、氨基酸
7．微生物代谢的人工控制是指
A.改变微生物的遗传特性
B.控制发酵时的温度
C.调节发酵过程中的pH，氧气通入量
D.包括A、B、C三项
8．在微生物群体生长规律的测定中，不可能发生的是
A.繁殖
B.生存斗争
C.种间斗争
D.种内斗争
9．与调整期长短有关的因素中，可缩短调整期的一组是
①用与菌种相同的培养基
②营养丰富的培养基
③稳定期获得的菌种
④对数期获得的菌种
⑤接种时间提前
⑥接种量加大
⑦接种量减小
⑧接种种类加大
A、①③⑤⑦
B、②③⑤⑦
C、①④⑥
D、②④⑤⑥⑧
10．微生物群体生长善的测定方法可以是
①测定样品的细胞数目
②测定次级代谢产物的总产量
③测定培养基中细菌的体积
④测定样品的细胞重量
⑤测定初级代谢产物的总产量
A.②④
B.①④
C.①③⑤
D.②③④
答案：1—5
CDCCD
6—10
DDCCB
七、【课余作业】
某生物小组以空气中细菌含量为指标，调查校园内不同区域（教室、草场、校长室、卫生间）的空气质量状况。请你写出完整的实验调查方案。
八、【教学体会】
本节课可以从尿素在农业上的重要应用切入，介绍能分解尿素的细菌，进而说明这种细菌的作用是能够合成分解尿素的酶。在教学过程中，可以联系生产生活实际，使学生对尿素以及分解尿素的细菌形成一定的感性认识。同时通过课题背景的介绍，可以进行STS教育。对于实验中的对照原则，可以指导学生分组讨论，在掌握微生物分离技术的同时巩固实验设计的基本原则。
九、【资料袋】
选择培养基
选择培养基的含义是：在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长。目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。
在培养基中加入某种化学物质可以做到这一点，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。这里的加入是在培养的培养成分的基础上加入的。
培养基中的营养成分的改变也可达到分离微生物的目的。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。如石油是唯一碳源时，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，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。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。
菌落计数
配制土壤溶液
系列稀释
涂布平板与培养
实验方案
土壤中尿素分解菌的分离与计数
分离筛选微生物的原理
有利于目的菌株生长
抑制或阻止其他微生物生长
人为
条件
微生物计数方法与原理
稀释涂布平板法
显微镜直接计数
对照设置与重复设置
实验设计
实验操作
结果与分析专题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
教材习题点拨
（一）旁栏思考题
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。
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？
答：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2
185万，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。
（二）练习
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。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
庖丁巧解牛
知识 巧学
一、筛选菌株
1.PCR技术是一种在体外将少量DNA大量复制的技术，PCR技术的原理是：如果DNA片段两端的序列是已知的，那么采用PCR就可以很容易地将此DNA片段从整个DNA分子中扩增出来。进行PCR需要一段寡聚核苷酸链作为引物，它们各自与要扩增的靶DNA片段末端互补，引物与模板DNA相结合并沿模板DNA延伸，以扩增靶DNA序列。PCR技术需要使用耐高温的DNA聚合酶，这种酶要能够忍受93
℃左右的高温。
深化升华
PCR的过程由三个基本反应组成：（热）变性、复性、延伸，这样构成一个循环的复制，新合成的DNA链又可以作为模板进行下一轮复制，重复3步操作。DNA片段呈2的指数增长，在1～2小时内可完成25～30次的循环，扩增的DNA片段数可增至106～107?倍。
2.选择培养基是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。??
二、统计菌落数目
1.直接计数法
这种方法是指利用特定的细菌计数板或者血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积样品中微生物的数量。计数板是一块特制的载玻片，上面有一个面积为1
mm2?和高0.1
mm的计数室，该计数室又均分成400个小格。测量时将稀释的样品滴加在计数板上，盖上盖玻片，然后在显微镜下数出每个小格所含的细菌的平均数，再按下面的公式求出每毫升样品所含的细菌数。
每毫升原液所含的细菌数＝每小格平均细菌数×400×1
000×稀释倍数
要点提示
此方法的缺点是分不清活菌和死菌。
2.间接计数法?
稀释涂布平板法，常用来统计样品中的活菌数，此法是根据微生物在固体培养基上所形成的一个菌落是由一个细菌繁殖而成的现象进行的，也就是说一个菌落就代表一个细菌。计数时先将待测样品进行一系列的稀释，再取一定量的稀释菌液接种在固体培养基上，使其较均匀地分布，经过一段时间的培养后，统计菌落数目，即可求出原液中的细菌数。
疑点突破
这种方法计算出的为活菌数目，但是该数目往往比实际数目要小，原因是如果稀释的倍数不够大，很可能出现两个或者更多的细菌在一起共同形成一个菌落的情况，在最后计算时，我们却是按照一个细菌来计算的。
联想发散
还可以用红细胞法来测量细菌的数目。该法要求先将数目已知的红细胞与已经稀释的菌液混合均匀，然后在显微镜下观察一滴菌液，计算出红细胞和细菌的数目比例，然后根据其比例推算出细菌的数目。由于这种方法偶然性较大，所以可以多观察几个视野，然后取平均值。
三、设置对照?
对照实验是指除了被测试条件之外，其他条件都相同的实验。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，提高实验结果的可信度。利用稀释平板涂布法来统计样品的活菌数，步骤复杂，测定值可能会受到各种因素的影响，因而一定要设立对照。例如为了排除“培养基中混入了其他含氮物质”这种可能，可以设立一对照组，在该对照组中接种某种不能利用尿素的细菌如大肠杆菌，看一下这种细菌能否在培养基上生长，如果能生长，则说明该培养基中确实混入了其他含氮物质，如果不能生长则说明没有混入其他含氮物质。
知识拓展
常用的对照方式有四种：空白对照、自身对照、相互对照和条件对照。
（1）空白对照就是不给对照组任何处理，如本实验中可以将一只培养皿（内有培养基）作为对照组，它可以检测出培养基是否被污染（目的是排除这种可能）。?
（2）自身对照是指对照组和实验组在同一对象上进行，也就是说把对象分成几部分，分别给予不同的处理。?
（3）相互对照是指不设对照组，几个实验组相互比较。?
（4）条件对照是指给予对照组一种被证明为有效因素的处理，例如研究者正在研究一种新的抗衰老药物，实验组使用这种药物，条件对照组就用已经被证明有抗衰老作用的维生素E来处理。如果实验结果相同，则说明该药物有抗衰老作用，否则就证明没有。
误区警示
不同的微生物培养时所需的温度和培养时间都不同，不能一概而论。例如细菌一般需要在30～37
℃培养1～2天；放线菌一般在25～28
℃培养5～7天；霉菌一般在25～28
℃培养3～4天。
三、实验设计方案：样品的稀释和稀释液的取样培养?
1.仪器、材料和用具：灭过菌的小铁铲、氮源为尿素的培养基、1mL的无菌吸管、无菌水、试管、无菌培养皿、无菌信封、酒精灯、烧瓶、涂布器。
2.操作步骤：
（1）在富含有机质、pH为接近中性的潮湿土壤中，用无菌小铁铲铲去表层土，迅速铲取土壤装入无菌信封，密封。然后在火焰旁称取土壤10
g，倒入烧瓶中，塞好棉塞。?
（2）将称取的样品用无菌水稀释101、102、103、104、105、106倍，制备成菌液。
（3）将上述培养基的9个平板分成3组，分别标记为104、105?、106倍，用3支吸管分别吸取对应的菌液，滴入平板后用涂布器涂布。每组另外再设立两个对照，分别对含有硝酸盐和尿素（灭菌）、未严格灭菌（不含硝酸盐和尿素）的培养基进行涂布。?
（4）将平板放在30～37
℃的温度下培养2天，菌落数目稳定后做记录，算出同一稀释度的3个平板的菌落平均数。
要点提示
（1）整个过程中要注意无菌操作，一定要建立“有菌观念”，知道杂菌无处不在。对不同的器具要选择不同的灭菌方法。
（2）做好标记：整个操作中所用的培养皿、试管、吸管等都很多，因此要事先做好标记，避免混淆。?
（3）规划时间：微生物培养实验都是耗时很长的实验，因此要事先规划好时间，以便提高工作效率。?
（4）实验完成后，不同的实验小组要对结果进行比较，如果结果相差很大，一定要分析其原因。
问题 探究
问题1自生固氮菌是土壤中一种常见菌，以土壤中的腐殖质为营养物质来源，它能够利用空气中的氮气合成自身能够利用的氨，试探究其分离方法。?
思路:由题目提供的材料可知，自生固氮菌是异养微生物，因此培养基中必须添加有机碳源；一般微生物都不能直接利用氮气，而自生固氮菌可以利用氮气，利用这一特点可以配制选择培养基分离自生固氮菌。?
探究:配制固体培养基，其中加入有机碳源如葡萄糖、生长因子、水、无机盐，但一定要注意培养基内不能含有氮元素，灭菌后用涂布器涂布土壤稀释液，放在30
℃下培养4天，培养基上所生菌落即是自生固氮菌的菌落。
问题2培养基灭菌不彻底或者灭菌后使用之前被杂菌污染都能影响实验结果，试探究怎样鉴别培养基中是否有杂菌。?
思路:如果培养基中含有杂菌，那么在适宜的环境中它能繁殖而形成菌落。?
探究:将待检测培养基放在恒温箱内（35
℃）培养2～4天，如果培养基上长出菌落，则说明培养基中含有杂菌，否则就没有杂菌，可以放心使用。
典题 热题
例1在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时又能抑制或者阻止其他种类微生物生长的培养基称作（ ）?
A.鉴别培养基
B.加富培养基
C.选择培养基
D.基础培养基?
解析：考查培养基的分类。基础培养基是含有一般微生物生长繁殖所需基本营养物质的培养基，例如牛肉膏蛋白胨培养基；加富培养基一般用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物；鉴别培养基是在培养基中加入某种特殊的化学物质，微生物的代谢产物能与该物质产生特定的化学反应，产生明显的特征变化，如出现某种特定颜色等，从而鉴别出微生物种类；选择培养基是在培养基中加入某种物质，促进需要的微生物生长、抑制不需要的微生物生长，从而选择出某种微生物。?
答案：C
拓展延伸
培养基的分类标准有很多，因此类别也很多，不同类别的培养基所培养的微生物的种类和生长状况都是不同的，例如液体培养基常用于工业生产，而观察菌落就只能用固体培养基，分离菌种常用选择培养基，发酵工程常用天然培养基等。
例2能够测定样品活菌数的方法是（ ）?
A.稀释涂布平板法
B.直接计数法?
C.重量法
D.比浊法?
解析：考查各种计数方法的区别。直接计数法是利用计数板，在显微镜下计算出微生物的数量，该法不能区分死菌与活菌；重量法又分成干重和湿重法，主要用于测定微生物的群体生长量，也不能区分菌的死活；比浊法的原理是在一定范围内，菌液的浓度和浑浊度成正比，即与光密度成正比，该法也不能区分菌的死活；平板涂布法是先让细菌形成菌落，然后根据菌落数推算菌数的方法，由于只有活菌能形成菌落，因此该法能测定样品活菌数。?
答案：A.
巧妙变式
统计菌落数目的方法有（ ）?
①涂布平板法 ②重量法 ③直接计数法 ④比浊法 ⑤生理指标法 ⑥膜过滤法
A.①②③⑥
B.③④⑤⑥
C.① D.①③?
解析：考查微生物的计数方法，解答时要抓住“菌落”这个关键要求。?
答案：C
例3在做土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验时，甲组用氮源只有尿素的培养基，乙组实验用氮源除尿素外还有硝酸盐的培养基，其他的成分都相同，在相同的条件下培养、观察。乙组实验为（ ）?
A.空白对照
B.标准对照
C.相互对照
D.条件对照?
解析：考查对照的分类。本实验的目的应该是证明只有分解尿素的细菌才能利用尿素，其他细菌不能利用尿素。由于硝酸盐是常用的氮源，这一点是已知的，因此该对照应该是条件对照。?
答案：D
方法点拨
在解析对照实验的作用时，一定先要根据实验目的，比较出实验组和对照组的不同因素，一般情况下这一因素就是单因子变量（有时也不是），然后再确定对照的类型和所起的作用。
例4某同学用101、102、103倍稀释液涂布平板时得到的平均菌落数为2
760、295、和46，则菌落总个数为（ ）?
A.2.76×104个/mL
B.2.95×104个/mL?
C.4.6×104个/mL
D.3.775×104个/mL?
解析：对菌落计数时，要选择平板的平均菌落数在30～300个之间的稀释倍数，当只有一个稀释倍数符合此条件时，则对应平板的菌落数乘以稀释倍数就是该样品的细菌总数，若两个稀释倍数同时符合此范围时，则要看两者细菌总数的比值，如果其比值大于2，则取较小的菌落数计算，若其比值小于2，则取它们的平均值。本题中295、46都在30～300之间，而且4.6×104与2.95×104的比值小于2，因此要取平均值。?
答案：D
误区警示
(1)要根据实际情况采用不同的计算方式，不能一概而论，如错误地统一采用小稀释度来计算等；（2）要注意不同的菌落数所对应的稀释度不同，要先换算成1
mL内的细菌总数后再进行比较。专题2课题1微生物的实验室培养
一、课题目标
1.知识目标
a.了解有关培养基的基础知识。
b.了解消毒和灭菌方法。
2.能力目标
a.进行无菌技术操作。
b.进行微生物培养。
3.情感目标
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神。
二、课题重点
无菌技术操作。
三、课题难点
无菌技术操作。
四
教学流程
教学流程
教师活动
学生活动
设计意图
问题1：培养基包括哪些基本成分？
水、碳源、氮源、无机盐
问题2：从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？
C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。
【小结】共同归纳培养基的基本成分和主要来源。
（2）特殊成分和条件
提醒学生培养基还需要满足不同微生物生长对PH、氧气、特殊营养物质的要求：如乳酸杆菌时需要添加维生素
，霉菌需要将培养基pH调节为酸性
，细菌时需要将pH调节为中性或微碱性
。
（二）无菌技术
讲解：无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。
强调无菌操作是培养微生物成功的关键。
1.主要方面
讲解无菌技术主要方面：
（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行
清洁和消毒
；
（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行
灭菌
；
（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在
酒精灯火焰附近
旁进行；
（4）避免已灭菌处理的材料用具与
周围物品相接触。
2.消毒与灭菌的比较
列表让学生进行比较。
环节二：讲授新课
一、基础知识（一）培养基1.概念：讲解培养基概念：由人工方法配制而成的，专供微生物生长繁殖使用的混合营养基质。2.种类展示培养基相关图片，讲解根据物理性质划分的培养基种类、用途。3.成分（1）基本成分展示 1000mL牛肉膏蛋白胨培养基的营养构成表格，让学生分析回答问题。培养基成分提供的主要营养物质牛肉膏5g碳源、磷酸盐和维生素蛋白胨10g氮源和维生素NaCl
5g无机盐H2O定容至1000ml氢元素、氮元素问题1：培养基包括哪些基本成分？水、碳源、氮源、无机盐问题2：从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。【小结】共同归纳培养基的基本成分和主要来源。营养物质含义主要来源碳源能提供碳元素的物质无机物：CO2、NaHCO3；有机物：糖类、脂肪酸、石油、花生粉饼等氮源能提供氮元素的物质无机物：N2、NH3、氨盐、硝酸盐；有机物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等水细胞生命活动必不可少的物质培养基、大气、代谢产物无机盐提供除碳、氮元素以外的各种重要元素，包括某些大量元素培养基、大气（2）特殊成分和条件提醒学生培养基还需要满足不同微生物生长对PH、氧气、特殊营养物质的要求：如乳酸杆菌时需要添加维生素
，霉菌需要将培养基pH调节为酸性
，细菌时需要将pH调节为中性或微碱性
。（二）无菌技术讲解：无菌操作泛指在培养微生物的操作中，所有防止杂菌污染的方法。 强调无菌操作是培养微生物成功的关键。1.主要方面讲解无菌技术主要方面：（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行
清洁和消毒
；（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行
灭菌
；（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在
酒精灯火焰附近
旁进行；（4）避免已灭菌处理的材料用具与
周围物品相接触。2.消毒与灭菌的比较列表让学生进行比较。项目理化因素强度消灭微生物数量是否消灭芽孢和孢子消毒温和部分否灭菌强烈全部是3.常用的消毒与灭菌的方法让学生阅读教材“实验室常用的消毒和灭菌方法”材料，共同归纳常用的消毒与灭菌的方法，回答问题。（1）消毒方法：①日常生活经常用到的是煮沸消毒法；②对一些不耐高温的液体，则使用巴氏消毒法（作简要介绍）；③对接种室、接种箱或超净工作台首先喷洒石炭酸或煤酚皂
等溶液以增强消毒效果，然后使用紫外线进行物理消毒。④实验操作者的双手使用酒精进行消毒；⑤饮水水源用氯气进行消毒。（2）灭菌方法：①接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；②玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱
；③培养基、无菌水等使用
高压蒸汽灭菌法，所用器械是
高压蒸汽灭菌锅
。④表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯。问题1.无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？还能有效避免操作者自身被微生物感染。
问题2.请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。（1）
培养细菌用的培养基与培养皿；（2）
玻棒、试管、烧瓶和吸管；（3）
实验操作者的双手（1）、（2）需要灭菌；（3）需要消毒。
【典型例题】
细菌培养过程中分别采用了高压蒸汽、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理，这些方法依次用于杀灭哪些部位的杂菌(
)A.接种环、手、培养基
B.高压锅、手、接种环C.培养基、手、接种环
D.接种环、手、高压锅【答案】C【方法点拨】灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力，对于培养基、操作器皿和接种环等都需要灭菌。消毒仅指杀死物体表面或内部一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害，如操作者的手和衣着需要消毒处理。高压蒸汽通常用于培养基的灭菌。用酒精擦拭双手是消毒的一种方法。火焰灼烧可以迅速彻底地灭菌，适用于微生物的接种工具，如接种环。二、实验操作（一）制备牛肉膏蛋白胨培养基让学生阅读教材，讲解制备步骤：1.计算：根据配方比例，计算100mL培养基各成分用量。2.称量：准确称取各成分。称取牛肉膏和蛋白胨时动作要迅速，目的是防止牛肉膏吸收空气中水分。3.溶化：①加水加热熔化牛肉膏；②加入蛋白胨和氯化钠继续加热；③加入琼脂；④用蒸馏水定容到100mL。整个过程不断用玻棒搅拌，目的是防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。4.调pH：用1mol/LNaOH溶液调节pH至偏碱性。5.灭菌：将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加塞包扎后用高压蒸汽灭菌锅灭菌；所用培养皿用报纸包扎后用干热灭菌箱灭菌。6.倒平板：待培养基冷却至50℃左右时在酒精灯火焰附近操作进行。【方法点拨】倒平板的方法及注意事项图文讲解倒平板的方法及注意事项，让学生回答问题。
①火焰旁右手拿锥形瓶，左手拔出棉塞； ②右手拿锥形瓶，使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰；③左手将培养皿打开一条缝隙，右手将培养基倒入培养皿，立刻盖上皿盖。④待平板冷却凝固后，将平板倒过来放置。问题1.培养基灭菌后，需要冷却到50
℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？培养基灭菌后，需要冷却到50
℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？问题2.为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。问题3.平板冷凝后，为什么要将平板倒置？平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。 问题4.在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？ 空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板培养微生物。（二）纯化大肠杆菌讲述：微生物接种方法很多，最常用的接种方法有：平板划线法和稀释涂布平板法。1.平板划线法（1）定义和目的讲解平板划线法定义和目的：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续画线的操作,将聚集的菌钟逐步稀释分散到培养基的表面。在数次画线后,可以分离到由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的子细胞群体,这就是菌落。分离后，一个菌体便会形成一个菌落，这是消除污染杂菌的通用方法，也是用于筛选菌株的最简便方法之一。（2）操作步骤让学生阅读教材平板划线法操作图文资料，讲解操作步骤，让学生回答问题。①将接种环在酒精灯火焰上灼烧直至烧红。②在酒精灯火焰旁冷却接种环，并打开大肠杆菌的菌种试管的棉塞。③将菌种试管口通过火焰达到消灭试管口杂菌的目的。④将冷却的接种环伸入到菌液中取出一环菌种。⑤将菌种试管口再次通过火焰后塞上棉塞。⑥将皿盖打开一条缝隙，把接种环伸入平板内划3～5条平行线，盖上皿盖，不要划破培养基。⑦灼烧接种环，冷却后从第一区划线末端开始向第二区域内划线。重复上述过程，完成三、四、五区域内划线。注意不要将第五区的划线与第一区划线相连。⑧将平板倒置放在培养箱中培养。问题1.为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。问题2.在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？ 以免接种环温度太高，杀死菌种。 问题3.在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？ 划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。 2.稀释涂布平板法（1）定义和目的讲解定义和目的：将菌液进行一系列梯度稀释，并将不同稀释度菌液分别涂布到琼脂固体培养基上进行培养。当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的标准菌落。 （2）操作步骤让学生阅读教材稀释涂布平板法的系列稀释操作和涂布平板操作图文材料，讲解相关操作步骤，让学生回答问题。系列稀释操作①取盛有9mL水的无菌试管6支，编号101、102、103、104、105、106。②用灼烧冷却的移液管吸取1mL菌液注入编号为101试管中，并吹吸3次，使之混匀。③从101倍液中吸取1mL菌液注入到编号为102试管内吹打均匀，获得102倍液。依此类推。注意：移液管需要经过灭菌。操作时，试管口和移液管离火焰1~2cm处。 涂布平板操作问题：涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求，想一想，第2步应如何进行无菌操作？ 应从操作的各个细节保证“无菌”。例如，酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围等。【典型例题】
下列关于微生物接种的描述，正确的是(
)A.平板划线法只用于固体培养基的接种，而稀释涂布平板法只用于液体培养基的接种
B.平板划线法不能用于微生物的计数，而稀释涂布平板法可用于微生物的计数C.利用平板划线法不能得到单菌落，而利用稀释涂布平板法能得到单菌落D.平板划线法所用的接种工具不需要灭菌，而稀释涂布平板法所用的接种工具需要灭菌【答案】B【方法点拨】这两种接种方法都可用于固体培养基的接种，都能用于形成单菌落，接种器具都要进行严格灭菌处理。三、结果分析与评价让学生分析回答相关问题，加以讲解。1.未接种的培养基表面是否有菌落生长？如果有菌落生长，说明什么？培养未接种培养基作用是对照，有菌落形成，说明培养基灭菌不彻底。
2.接种大肠杆菌培养基上，独立菌落颜色、形状、大小如何？大肠杆菌菌落呈白色，为圆形，光滑有光泽，边缘整齐。3.培养12h和24h后，观察到结果一样吗？如果不同，分析产生差异原因。菌落大小不同；菌落分布位置相同。原因是时间越长，菌落中细菌繁殖越多，菌落体积越大；菌落的位置不动，但菌落数增多。4.如果你在培养基上观察到不同形态菌落，可能是哪些原因引起的？培养基灭菌不彻底或杂菌感染等。
阅读、倾听。分析、回答。归纳、回答。倾听、阅读、思考、回答。比较、回答。阅读、归纳、回答。演练、回答。阅读、倾听、思考、回答。。倾听、思考。阅读、倾听、思考、回答。倾听、阅读、思考、回答。演练、回答。分析、回答。
了解培养基相关知识。了解消毒和灭菌方法。进行无菌技术操作。进行微生物培养。能够对实验结果进行分析。
环节三：课堂小结
共同回顾本节要点：一、培养基(1)营养构成：
都含有水、碳源、氮源和无机盐。
(2)种类：
液体培养基和固体培养基。
二、无菌技术
三、大肠杆菌的纯化培养
(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基（2）常用的微生物接种方法
a.平板划线法
b.稀释涂布平板法
呼应、回答。
突出本节重点。
环节四：课堂练习
(2015·江苏)做“微生物的分离与培养”实验时，下列叙述正确的是(
)A.高压灭菌加热结束时，打开放气阀使压力表指针回到零后，开启锅盖
B.倒平板时，应将打开的皿盖放到一边，以免培养基溅到皿盖上C.为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落D.用记号笔标记培养皿中菌落时，应标记在皿底上【答案】D【方法点拨】1.倒平板时左手拿培养皿，右手拿锥形瓶，左手将培养皿打开一条稍大于瓶口的缝隙，倒入培养基后立即盖上培养皿皿盖，防止杂菌污染。2.灼烧接种环之后，要在火焰旁冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。
演练、回答。
突出重点。专题2
微生物的培养与应用
课题1
微生物的实验室培养
教材习题点拨
（一）旁栏思考题
1．无菌技术除了用来防止实验室的培养物被其他外来微生物污染外，还有什么目的？
答：无菌技术还能有效避免操作者自身被微生物感染。
2．请你判断以下材料或用具是否需要消毒或灭菌。如果需要，请选择合适的方法。
（1）培养细菌用的培养基与培养皿
（2）玻璃棒、试管、烧瓶和吸管
（3）实验操作者的双手
答：（1）（2）需要灭菌；（3）需要消毒。
（二）倒平板操作的讨论
1．培养基灭菌后，需要冷却到50
℃左右时，才能用来倒平板。你用什么办法来估计培养基的温度？
提示：可以用手触摸盛有培养基的锥形瓶，感觉锥形瓶的温度下降到刚刚不烫手时，就可以进行倒平板了。
2．为什么需要使锥形瓶的瓶口通过火焰？
答：通过灼烧灭菌，防止瓶口的微生物污染培养基。
3．平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
答：平板冷凝后，皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
4．在倒平板的过程中，如果不小心将培养基溅在皿盖与皿底之间的部位，这个平板还能用来培养微生物吗？为什么？
答：空气中的微生物可能在皿盖与皿底之间的培养基上滋生，因此最好不要用这个平板培养微生物。
（三）平板划线操作的讨论
1．为什么在操作的第一步以及每次划线之前都要灼烧接种环？在划线操作结束时，仍然需要灼烧接种环吗？为什么？
答：操作的第一步灼烧接种环是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物；每次划线前灼烧接种环是为了杀死上次划线结束后，接种环上残留的菌种，使下一次划线时，接种环上的菌种直接来源于上次划线的末端，从而通过划线次数的增加，使每次划线时菌种的数目逐渐减少，以便得到菌落。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。
2．在灼烧接种环之后，为什么要等其冷却后再进行划线？
答：以免接种环温度太高，杀死菌种。
3．在作第二次以及其后的划线操作时，为什么总是从上一次划线的末端开始划线？
答：划线后，线条末端细菌的数目比线条起始处要少，每次从上一次划线的末端开始，能使细菌的数目随着划线次数的增加而逐步减少，最终能得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
（四）涂布平板操作的讨论
涂布平板的所有操作都应在火焰附近进行。结合平板划线与系列稀释的无菌操作要求，想一想，第2步应如何进行无菌操作？
提示：应从操作的各个细节保证“无菌”。例如，酒精灯与培养皿的距离要合适、吸管头不要接触任何其他物体、吸管要在酒精灯火焰周围；等等。
（五）练习
1．提示：可以从微生物生长需要哪些条件的角度来思考。例如，微生物的生长需要水、空气、适宜的温度，食品保存可以通过保持干燥、真空的条件，以及冷藏等方法来阻止微生物的生长。
2．提示：可以从这三种培养技术的原理、操作步骤等方面分别进行总结归纳。例如，这三种培养技术都需要为培养物提供充足的营养，但无土栽培技术的操作并不需要保证无菌的条件，而其他两种技术都要求严格的无菌条件。
3．提示：这是一道开放性的问题，答案并不唯一，重点在于鼓励学生积极参与，从不同的角度思考问题。例如，正是由于证明了微生物不是自发产生的，微生物学才可能发展成为一门独立的学科；巴斯德实验中用到的加热灭菌的方法导致了有效的灭菌方法的出现，而这一灭菌原理也适用于食品的保存等。专题2
微生物的培养与应用
课题3
分解纤维素的微生物的分离
教材习题点拨
（一）旁栏思考题
1．本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？
答：本实验流程与课题2的流程区别如下。
课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择性培养基上，直接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本一致。
2．为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
答：由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。
3．将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？
答：将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约10
cm
的腐殖土壤中。
4．想一想，这两种方法各有哪些优点与不足？你打算选用哪一种方法？
提示：参看本课题参考资料的内容。
5．为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
答：在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。
（二）练习
2．答：流程图表示如下。
土壤取样→选择培养（此步是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定）→梯度稀释→将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上→挑选单菌落→发酵培养微生物的实验室培养
教学目标
（一）知识与技能
了解有关培养基的基础知识；掌握培养基的制备、高压蒸汽灭菌和平板划线法等基本操作技术
（二）过程与方法
分析实验思路的确定和形成的原因，分析实验流程，对比前面的实验设计，归纳共性，分析差异，增加印象
（三）情感、态度与价值观
形成勇于实践、严谨求实的科学态度和科学精神
教学重难点
【课题重点】
无菌技术的操作
【课题难点】
无菌技术的操作
教学工具
多媒体
教学过程
（一）引入新课
在传统发酵技术的应用中，都利用了微生物的发酵作用，其中的微生物来自于制作过程中的自然感染。而在工业化生产中，为了提高发酵的质量，需要获得优良菌种，并保持发酵菌种的纯度。这就要涉及到微生物的培养、分离、鉴别等基本技术。现在我们开始学习微生物的培养和应用专题。
（二）进行新课
1．基础知识
1．1
培养基的种类包括固体培养基和液体培养基等。
〖思考1〗琼脂是从红藻中提取的多糖，在配制培养基中用作为凝固剂。
【补充】培养基的类型及其应用：
1．2
培养基的化学成分包括水、无机盐、碳源、氮源四类营养成分。
〖思考2〗从细胞的化学元素组成来看，培养基中为什么都含有这些营养成分？
C、H、O、N、P、S是构成细胞原生质的基本元素，约占原生质总量的97％以上。
【补充】碳源：如CO2、糖类、脂肪酸等有机物，构成微生物的结构物质和分泌物，并提供能量。
氮源：如N2、氨盐、硝酸盐、牛肉膏、蛋白胨等，主要用来合成蛋白质、核酸及含氮代谢物等。含有C、H、O、N的化合物既可以作为碳源，又可以作为氮源，如氨基酸等。
1．3
培养基除满足微生物生长的
pH
、特殊营养物质和氧气等要求。
【补充】生长因子：某些微生物正常生长代谢过程中必须从培养基中吸收的微量有机小分子，如某些氨基酸、碱基、维生素等。
〖思考3〗牛肉膏和蛋白胨主要为微生物提供糖、维生素和有机氮等营养物质。
〖思考4〗培养乳酸杆菌时需要添加维生素，培养霉菌时需要将培养基pH调节为酸性，培养细菌时需要将pH调节为中性或微碱性。
活动2：阅读“无菌技术”，讨论回答下列问题：
1．4
获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。
1．5
无菌技术包括：
（1）对实验操作空间、操作者的衣着和手进行清洁和消毒；
（2）将培养器皿、接种用具和培养基等器具进行灭菌；
（3）为避免周围微生物污染，实验操作应在酒精灯火焰附近旁进行；
（4）避免已灭菌处理的材料用具与周围物品相接触。
1．6
比较消毒和灭菌（填表）
〖思考5〗无菌技术除了防止培养物被污染外，还具有的目的是防止感染实验操作者。
1．7
消毒方法：
（1）日常生活经常用到的是煮沸消毒法；
（2）对一些不耐高温的液体，则使用巴氏消毒法（作简要介绍）；
（3）对接种室、接种箱或超净工作台首先喷洒石炭酸或煤酚皂等溶液以增强消毒效果，然后使用紫外线进行物理消毒。
（4）实验操作者的双手使用酒精
进行消毒；
（5）饮水水源用氯气进行消毒。
1．8灭菌方法：
（1）接种环、接种针、试管口等使用灼烧灭菌法；（2）玻璃器皿、金属用具等使用干热灭菌法，所用器械是干热灭菌箱；
（3）培养基、无菌水等使用高压蒸汽灭菌法，所用器械是高压蒸汽灭菌锅。
（4）表面灭菌和空气灭菌等使用紫外线灭菌法，所用器械是紫外灯。
〖思考6〗对接种环灭菌时要用酒精灯的充分燃烧层火焰灼烧可能伸入试管或培养皿的部位。
〖思考7〗利用干热灭菌箱对玻璃器皿灭菌时物品不能摆得太挤，目的是避免妨碍热空气流通。
〖思考8〗物品装入高压蒸汽灭菌锅灭菌后，要首先打开排气阀，煮沸并排除锅内冷空气，其目的是有利于锅内温度升高；随后关闭排气阀继续加热，气压升至
100k
Pa，温度为
121℃，并维持
15～30
min；最后切断热源，使温度自然降温，气压务必降至零时打开锅盖，其目的是防止容器中的液体暴沸
。
【补充】培养基的配制原则：
①目的要明确：根据培养的微生物种类、培养的目的等确定培养基的类型和配制量。
②营养要协调：培养基中各种营养物质的浓度和比例要适宜。例如：碳氮比4∶1时，谷氨酸棒状杆菌大量繁殖而产生谷氨酸少；碳氮比为3∶1时，菌体繁殖受抑制而谷氨酸合成量大增。
③pH要适宜：细菌培养基pH中性或偏碱性，霉菌培养基呈酸性。
2．实验操作
2．1
计算：根据配方比例，计算100mL培养基各成分用量。
2．2
称量：准确称取各成分。称取牛肉膏和蛋白胨时动作要迅速，目的是防止牛肉膏吸收空气中水分。
2．3
溶化：①加水加热熔化牛肉膏；②加入蛋白胨和氯化钠继续加热；③加入琼脂；④用蒸馏水定容到100mL。整个过程不断用玻棒搅拌，目的是防止琼脂糊底而导致烧杯破裂。
2．4
调pH：用1mol/LNaOH溶液调节pH至偏碱性。
2．5
灭菌：将配制好的培养基转移到锥形瓶中，加塞包扎后用高压蒸汽灭菌锅灭菌；所用培养皿用报纸包扎后用干热灭菌箱灭菌。
2．6
倒平板：待培养基冷却至50℃左右时在酒精灯火焰附近操作进行。
其过程是：①在火焰旁右手拿锥形瓶，左手拔出棉塞；
②右手拿锥形瓶，使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰；
③左手将培养皿打开一条缝隙，右手将培养基倒入培养皿，立刻盖上皿盖。
④待平板冷却凝固后，将平板倒过来放置。
〖思考1〗锥形瓶的瓶口通过火焰的目的是消灭瓶口的杂菌，防止杂菌感染培养基。
（播放视频：微生物的实验室培养）
课后小结
本节课可以通过生产实例导入，使学生认识在微生物的培养过程中，保持培养物纯净的重要性。在课堂上可以跳出教材，充分发挥学生的主动性，让学生收集列举更多的生产生活中的实例，从中体会培养物纯净的重要性。当时由于微生物的微观性和危害性，一定要教育学生培养良好的卫生习惯。
课后习题
1．不可能作为异养微生物碳源的是
A．牛肉膏
B．含碳有机物
C．石油
D．含碳无机物
2．根瘤菌能利用的营养物质的组别是
A．NH3，（CH2O），NaCl
B．N2，（CH2O），CaCl2
C．铵盐，CO2，NaCl
D．NO2，CO2，CaCl2
3．配制培养基的叙述中正确的是
A．制作固体培养基必须加入琼脂
B．加入青霉素可得到放线菌
C．培养自生固氮菌不需氮源
D．发酵工程一般用半固体培养基
4．自养型微生物与异养型微生物的培养基的主要差别是
A．碳源
B．氮源
C．无机盐
D．特殊营养物质
参考答案：DACA
板书
课题2.1
微生物的实验室培养
1．基础知识
1．1培养基的种类
1.2培养基的成分
1.3灭菌方法
1.4消毒方法
2．实验操作
2．1
计算：
2．2
称量：
2．3
溶化：
2．4
调pH：
2．5
灭菌：
2．6
倒平板：
2．7
接种课题1 微生物的实验室培养
一览众山小
三维目标
1.了解有关培养基和无菌技术的基础知识，通过实际操作，掌握培养基的制备及制备过程中需要注意的问题，掌握无菌技术的操作过程。?
2.掌握平板划线法和平板涂布法两种接种方法，并注意总结其优缺点。?
3.了解微生物对我们生产、生活的影响，知道它是我们生产和生活中不可缺少的一部分，从而增强对自然界的热爱。?
4.通过微生物培养实验，培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神。
学法指导
学习本节知识之前可以先复习必修1中有关组成生物体的化学元素的知识和不同生物之间竞争的有关知识。实验是本节的重点，由于大多数同学对于微生物培养的实验都非常陌生，因此可以先花一部分时间认识实验器具和材料，如高压蒸气灭菌锅、培养皿、琼脂等，对它们形成感观认识后再学习它们的作用原理，充分理解实验原理对实验的成功至关重要。然后再徒手模拟接种过程，如倒平板、划线、灭菌等。稀释涂布法是计数常用的方法，一定要充分认识涂布前充分稀释的重要性。
诱学导入
材料：微生物是生存在自然界里的一大群形体微小、结构简单的微小生物。微生物的种类繁多，在数十万种以上。与医学最相关的称为医学微生物，医学微生物大致分以下数种：细菌、支原体、立克次氏体、衣原体、真菌及病毒等。?
绝大多数微生物对人类、动物及植物都是有益的，而且都是必需的，如果自然界没有微生物的存在，植物就不能进行代谢，人类及动物也难以生存。正常情况下人体不会发生感染性疾病。在正常情况下，寄居在人体口腔、鼻腔、咽喉腔以及消化道内的菌群都是无害的，而且有的还能抵抗病原微生物。?
在医学工业方面，有许多抗生素都是微生物的代谢产物，例如青霉素就是青霉菌（属真菌类）的代谢产物。也可以应用微生物制造维生素、辅酶、ATP等药物。在日常生活中，我们用的酒类、醋类、酱油类和各种腌制品等，都是利用微生物的发酵法制造出来的。
问题：利用微生物生产酒类、醋类、酱油类以及各种腌制品时，首先要做的工作是什么？
导入：不同的微生物的代谢产物是不同的，因此生产不同产品时所需要的微生物也不相同，例如生产酒类常用酵母菌，生产食醋需要用酵母菌和醋酸杆菌。自然界中的各种微生物是混合生存在一起的，因此在进行某项具体生产时首先要纯化微生物。专题2
微生物的培养与应用
课题1
微生物的实验室培养
庖丁巧解牛
知识 巧学
一、培养基?
1.培养基的概念及其分类：微生物生命活动所需要的营养基质称为培养基。培养基有很多种，根据物理状态可以分为固体、半固体和液体培养基；根据化学组成可以分为天然培养基和合成培养基，根据用途可分为选择培养基和鉴别培养基等。
辨析比较
培养基的分类
种 类
特点及用途
物理性质
液体培养基
工业生产
半固体培养基
保藏菌种，观察微生物运动
固体培养基
微生物的分离、鉴定
化学成分
天然培养基
营养丰富、来源广，用于工业生产
合成培养基
成分明确、稳定，用于分离、鉴定
用 途
选择培养基
加入某种化学物质以抑制不需要的微生物的生长，促进所需微生物的生长，用于分离或培养目标细菌
鉴别培养基
根据微生物的代谢特点，加入某种指示剂化学物质，用于微生物的鉴别
2.培养基的成分：各种培养基的成分是不同的，但是所有培养基都包含微生物生长繁殖所需的必需成分，如水、无机盐、碳源和氮源等，有些微生物生命活动过程中还需要一些微量有机物——生长因子。
联想发散
碳源和氮源的种类和作用
功 能
举 例
碳 源
为微生物提供碳素营养、能源物质，形成代谢产物，构成细胞成分
无机化合物：CO2、NaHCO3；有机化合物：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等
氮 源
为微生物提供氮素营养、合成蛋白质、核酸、含氮代谢产物
无机化合物：氮、氨、铵盐、硝酸盐；有机化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
3.培养基的其他条件：除了营养物质外，培养基还要满足微生物生长所需要的温度、酸碱度以及氧气含量等条件。不同微生物所需的这些条件是不同的，例如培养真菌时，pH要调整到5.0～6.0之间，培养细菌时要调整到6.5～7.5之间，培养放线菌时要调整到7.5～8.5之间。
二、无菌技术
1.无菌技术的内容
（1）对实验操作的空间、操作者的衣着和手，进行清洁和消毒。?
（2）对培养微生物所用的器皿、接种工具和培养基等器具进行灭菌?
（3）实验操作的过程要保证无菌。?
（4）要避免灭过菌的材料再次被污染。
2.灭菌方法
(1)灼烧灭菌：主要用于接种环（针）或其他金属工具的灭菌。?
(2)干热灭菌：将待灭菌的物品放入干热灭菌箱内，在160～170
℃的情况下加热1～2小时进行的灭菌。
(3)高压蒸气灭菌：将待灭菌的物品放入盛有适量水的高压蒸气灭菌锅内，把锅内水加热至沸腾，将其中的冷空气彻底排除后，将锅密闭后继续加热使锅内温度上升，压力增加，最后温度可以达到100
℃以上，常用的灭菌锅灭菌时压力为100
kPa，温度为121
℃，维持15～30
min,即可达到彻底灭菌的结果。?
（4）紫外线灭菌:这种方法只能适用于表面灭菌和空气灭菌。
深化升华
灭菌所依据的原理基本都是使菌体内的蛋白质和核酸发生变性，从而达到杀菌的效果.??
三、制备培养基和纯化大肠杆菌
1.制备牛肉膏蛋白胨固体培养基：首先要根据培养基的配方要求，计算出各种成分的用量，然后用天平准确地称量，对于牛肉膏和蛋白胨等易吸潮的物质称量时要迅速，称量完成后要及时盖上瓶盖；为了使各种成分混合均匀，需要将它们溶化，溶化后千万不要忘记调整pH；溶化后的培养基分装完成后放入高压蒸气灭菌锅内进行灭菌（平板培养基一般是灭菌后再分装）。
深化升华
培养基的配置要遵循一定的原则，第一，目的要明确，要根据所培养的微生物的种类、培养的目的选择原料；第二，营养要协调，配制培养基时必须要注意各种营养物质的浓度和比例，否则会产生不良后果；第三，pH要适宜，这是因为各种微生物适宜生长的pH范围不同。
2.纯化大肠杆菌时需要注意的问题?
（1）每次划线之前都要将接种环上的剩余物质烧掉以灭菌，整个操作完成后也要将接种环灭菌。
（2）接种环灼烧完成后，要等到其冷却后才能用于接种，以防培养基溶化、划线不整齐或杀死菌种。
（3）作第二次划线时，要从上一次划线的末端开始，使微生物随划线次数的增加而减少，并逐步分散，最后可在平板表面得到单个菌落。
（4）用涂布法接种时，将涂布器的末端浸在盛有体积分数为70％的酒精的烧杯中，取出时要让多余的酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃。
（5）操作过程都要在火焰附近的无菌区进行。
（6）整个过程中要注意防火。
疑点突破
（1）未接种的培养基表面若有菌落生长，说明培养基已被污染，必须更换或者重新灭菌。?
（2）在接种大肠杆菌的培养基上可以观察到独立的菌落，有光滑型菌落、粗糙型菌落、黏液型菌落等。?
（3）培养12
h和24
h菌落的大小不同，后者菌落大，灰色加深，光泽度强。
（4）若在培养基中观察到不同形态的菌落，则说明菌液不纯或者操作过程中被杂菌污染。
问题 探究
问题1配制培养基时，除了营养要齐全外，各种营养物质的比例也要适中，而且还要调整好pH、温度等，试从多个方面探究其原因。?
思路:虽然微生物个体微小，但是其代谢过程丝毫不比多细胞生物简单，它也要不断地进行吸水、吸收营养物质、代谢、排泄等过程。凡是影响这些过程的因素，在配制培养基时都要考虑。?
探究:微生物的生命活动除了需要各种营养物质外，还需要适宜的外界环境，例如外界营养物质浓度过高时，会影响细胞吸水；外界溶氧不足时会影响需氧微生物呼吸；外界温度过高或者过低时会影响酶的活性。另外各种物质的比例也会影响微生物的生命活动，例如在培养谷氨酸棒状杆菌时，如果C∶N为4∶1，则菌体会大量繁殖，如果该比值为3∶1，则菌体繁殖减慢，代谢产物谷氨酸的产生会加快。
问题2在日常生活中，灭菌和消毒经常混用，它们的含义相同吗？试探究其区别。?
思路:从字面意思来看，二者就有所不同。灭菌就是灭掉所有“菌”，消毒只是把“毒”消灭，不同的场所所使用的方法实际上是不同的，如医院和牛奶厂所用的方法就不同。?
探究:灭菌是指杀灭所有微生物的菌体、芽孢和孢子，灭菌的方法有高温灼烧、干热（150
℃以上）灭菌等，灭菌常用于外科手术、发酵工程等；消毒是指用较为温和的理化方法杀死对人体有害的微生物菌体的方法，这种处理并不能彻底杀灭微生物或其繁殖体，但是对于一些保质期要求不长的食品行业却是既能保持其原有风味又能基本消灭致病菌的好方法。消毒常用巴式消毒法、紫外线消毒法、化学药剂消毒法等。
典题 热题
例1关于配制培养基的有关叙述中，正确的是（ ）?
A.制作固体培养基必须加入琼脂?
B.发酵工程中一般用液体培养基?
C.氮源主要是为微生物提供能量?
D.牛肉膏主要为微生物提供氮元素?
解析：本题考查微生物营养的有关知识。制作固体培养基时必须加入凝固剂。琼脂是常用的凝固剂，但不是唯一的凝固剂，例如明胶也可作为凝固剂；发酵工程一般都是用液体培养基，原因是液体培养基便于调节pH、温度、溶氧等，而且液体培养基还能使营养物质比较充分地利用；氮源主要是作为微生物蛋白质和核酸的原料；牛肉膏主要为微生物提供碳源、磷酸盐和维生素。?
答案：B
误区警示
虽然我们作实验时都是用琼脂作凝固剂，但这并不代表凝固剂具有唯一性。
例2关于灭菌和消毒不正确的理解是（ ）
?
A.灭菌是指杀灭环境中一切微生物的细胞、芽孢和孢子?
B.消毒和灭菌实质是相同的?
C.接种环用灼烧法灭菌?
D.常用的灭菌方法有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法?
解析：考查灭菌和消毒的区别。灭菌与消毒是两个概念。灭菌是指杀灭一定环境中的一切微生物的细胞、芽孢和孢子。灭菌的原理是蛋白质凝固变性，含水分较多者，其凝固所需温度较低。灭菌时要根据不同的材料选用不同的灭菌方法，如接种环用火焰灼烧法，培养基用高压蒸汽灭菌法，还有加热法、过滤法、紫外线法、化学药品法等。消毒是指消灭病原菌或有害微生物。?
答案：B
巧妙变式
培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所用的灭菌或者消毒方法依次是（ ）?
①化学消毒 ②灼烧灭菌 ③干热灭菌 ④紫外线灭菌 ⑤高压蒸气灭菌 ⑥巴氏消毒法
A.⑤③②①④⑥
B.①②③④⑤⑥?
C.⑥②③④①⑤
D.③④①⑥②⑤?
解析：不同器皿或者材料的灭菌要求不同，方法也不一样，要在理解的基础上熟记常用材料和器皿的灭菌方法。
答案：A
例3根据下表某培养基的配方回答问题：
蛋白胨
乳 糖
蔗 糖
K2HPO4
伊 红
美 蓝
蒸馏水
pH
10
g
5
g
5
g
2
g
0.4
g
0.065
g
1
000
mL
7.2
（1）该培养基中的营养物质有__________类；碳源是____________________，氮源是__________。?
（2）按物理性质分，该培养基属于__________培养基，按用途则属于__________培养基。
（3）该培养基可培养的微生物的同化作用类型属于__________。?
解析：综合考查有关培养基的知识。解答该题需从如下几步入手分析：第一步，微生物所需的营养物质共有碳源、氮源、生长因子、水和无机盐五大类。碳源是提供碳元素的营养物质，有有机物和无机物两大类；氮源是提供氮元素的营养物质，也有无机物和有机物两类；生长因子则是微生物生长不可缺少的微量有机物。第二步，培养基按物理性质可分为液体、半固体、固体培养基等，按用途可分选择培养基、鉴别培养基等，此培养基中的伊红、美蓝可用于鉴别大肠杆菌。第三步，此培养基中含有多种有机物，可供培养异养型微生物，其中天然物质蛋白胨含丰富的营养成分，可为细菌提供生长因子。?
答案：（1）五 乳糖、蔗糖 蛋白胨
（2）液体 鉴别
（3）异养型
方法归纳
对于图表题一定要先读懂图表中所要表达的意思，然后再联系所学知识进行解答。
例4菌种保藏应该控制的条件是（ ）?
①湿度 ②低温 ③干燥 ④有光 ⑤隔绝空气 ⑥适当有氧?
A.①④⑥
B.②③⑥
C.①⑤⑥
D.②③⑤?
解析：考查菌种的保藏条件。微生物具有相对易变异性，在保藏菌种的过程中，必须使微生物的代谢处于最不活跃状态，这样才能在一定时间内使其不发生变异而又保持生活力。?
答案：D
深化升华
考虑不同类型微生物的保藏条件时，一定要从该微生物的代谢入手考虑，其保藏条件应该是不利于代谢且不影响生存的。专题2
微生物的培养与应用
课题3
分解纤维素的微生物的分离
庖丁巧解牛
知识 巧学
一、纤维素与纤维素酶
纤维素是地球上最常见的多糖，其组成元素是C、H、O，纤维素的基本组成单位是葡萄糖，这一点和淀粉是相同的，但是由于和淀粉的结构不同，它们的物理化学性质也大不一样。淀粉进入人体后能在淀粉酶和麦芽糖酶的作用下彻底分解成葡萄糖，用于各项生命活动；而纤维素在人体内不能被消化吸收，但是它可以促进人体肠胃的蠕动，增加排便次数，因此对人体健康是极为有利的。?
纤维素酶是一种复合酶，由三部分组成：C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，只有在这三种酶的协同作用下，纤维素才能彻底分解成葡萄糖。动物细胞中都没有纤维素，也没有纤维素酶，因此纤维素不能被动物直接利用。
知识拓展
纤维素酶可以作为畜禽的饲料添加剂，其作用机理在于它可以打破植物的细胞壁，使胞内的原生质暴露出来，由内源酶进一步降解。这样除了细胞壁能分解供能外，胞内物质的消化利用率也得到了提高，从而有效地提高了饲料的利用率。
误区警示
草食动物并不能直接利用植物体内的纤维素，它们能以植物为主要食物的原因是其胃中生活着一些微生物，这些微生物能分泌纤维素酶，将纤维素分解成葡萄糖，被动物利用，同时它们也能从动物体内获得各种养料，因此它们和动物是共生关系。
二、纤维素分解菌的筛选
一般情况下，我们都是先用选择培养基对土壤中的纤维素分解菌进行粗筛，然后用刚果红染色法进行细筛，刚果红是一种酸性染料，呈枣红色粉末状，能溶于水和酒精，它能把胶质和纤维素染成红色，当纤维素被酶分解后，刚果红—纤维素复合物就无法形成，从而在固体培养基上形成一个以菌落为中心的透明圈，这样我们就可以通过是否产生透明圈来鉴别有无纤维素分解菌的存在。
疑点突破
纤维素分解菌的选择培养基是液体培养基，和固体培养基相比，它有利于营养物质的充分利用，并可以增加纤维素分解菌的浓度。只有能够产生纤维素酶的微生物才能分解纤维素作为碳源和能源，其他微生物由于不能利用纤维素，会因缺乏碳源和能源而死亡，因此该培养基具有选择作用。
三、实验设计：分离分解纤维素的微生物
1.土壤取样
在富含纤维素的潮湿的土壤中，用无菌小铁铲铲去表层土，迅速铲取土壤并装入无菌信封，密封。
2.选择培养
将土样加入装有30
mL选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下振荡培养1～2天(如果没有摇床，可以采用定时人为摇晃锥形瓶的办法)，直至培养液变混浊。吸取一定量的培养液(如5
mL)，转移至另一瓶新鲜的选择培养基中，以同样的方法培养到培养液变混浊。吸取适量的培养液，稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。对照组用同样量的富集后的培养液，稀释涂布到不含纤维素的培养基上。
3.梯度稀释
用l
mL无菌吸管从富集培养后的培养液中吸取l
mL，注入盛有9
mL无菌水的试管中，吹吸三次，使之充分混匀；然后再用一支1
mL无菌吸管从此试管中吸取?1
mL?注入另一盛有9
mL无菌水的试管中，以此类推，制成101、102、103、104、105、106倍的各种稀释液。
4.涂布培养
在含鉴别培养基的三个平板上分别用记号笔标记：104、105、106倍的三种稀释液，另取三个不含纤维素的培养基平板，分别用记号笔标记：104、105、106倍的三种稀释液；然后用三支l
mL无菌吸管分别从104、105、106倍的三管稀释液中吸取0.1
mL对号放入已标记了稀释度的平板上，用无菌玻璃涂棒在培养基表面轻轻地涂布均匀。将培养基平板倒置于30～37
℃的温室中培养1～2天，每隔24
h观察菌落情况。
5.筛选菌株
（1）刚果红染色法?
常用的刚果红（Congo
Red，简称CR）染色法有两种，一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，另一种是在倒平板时就加入刚果红。?
方法一：在长出菌落的培养基上，覆盖质量浓度为1
mg／mL的CR溶液，10～15
min后，倒去CR溶液，加入物质的量浓度为1
mol／L的NaCl溶液，15
min后倒掉NaCl溶液，此时，产生纤维素酶的菌落周围将会出现透明圈。?
方法二:配制质量浓度为10
mg／mL的CR溶液，灭菌后，按照每200
mL培养基加入1
mL的比例加入CR溶液，混匀后倒平板。等培养基上长出菌落后，产生纤维素酶的菌落周围将会出现明显的透明圈。?
实验组经刚果红染色法，菌落周围将会出现明显的透明圈，而对照组，不含纤维素的培养基经刚果红染色法，菌落周围不出现明显的透明圈。
辨析比较
两种刚果红染色法的比较。刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有超过20年的历史，在本课题中我们给出了两种方法。方法一是传统的方法，缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相区分。方法二的另一缺点是：有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。
（2）挑菌?
从产生明显的透明圈的菌落上挑取部分细菌并接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在30～37
℃培养，可获得较纯的菌种。
知识拓展
纤维素酶的测定方法，一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。葡萄糖分子中有还原性醛基，能与斐林试剂发生颜色反应，颜色的深浅和葡萄糖的浓度有关，可以利用这个原理来定量测定葡萄糖的浓度。
问题 探究
问题1阅读下面材料，谈谈纤维素对人体的作用。?
在过去很长的一段时间里，很多人都将食物中的膳食纤维视为食物中的渣滓，并将它们随口吐出。但近年来，随着食品化学、微生物等学科的迅猛发展，科学家终于发现膳食纤维不仅对人体大为有益，而且还是一种天然抗病防病与强身的有益物质。?
所谓膳食纤维，指的就是来自植物性食物中的纤维素与半纤维素，它们在人体消化道中不会被酶所分解。但肠道中的细菌可利用这些纤维素进行发酵，从而大大增加粪便的体积。膳食纤维可分为两类，即水溶性纤维（如果胶、苹果纤维和燕麦纤维等）和水不溶性纤维（如大豆纤维、半纤维素和大麦纤维等）。水溶性纤维遇水会膨胀或变成透明凝胶状物质，在肠道内更容易被肠道菌发酵和利用。?
膳食纤维的主要来源是蔬菜、杂粮和水果。因此，食物过分精细者或经常以高脂肪、高蛋白食品为主要食物者常因膳食纤维摄入不足而诱发相关疾病，如果在主食中搭配部分杂粮，并经常吃新鲜蔬菜和水果，即可保证有足够量的膳食纤维摄入。?
经常吃富含膳食纤维食品的人，可大大降低结肠癌和直肠癌的发病率。更重要的是，高纤维素食物还有助于预防发生高血压、高血脂、冠心病、糖尿病和乳腺癌。对于中老年人来说，肉和脂肪性食品应尽量少吃，但富含膳食纤维的食品，如芹菜、番茄、卷心菜与黄瓜等却多吃为佳。?
水果也是十分重要的膳食纤维来源，尤其是香蕉、苹果、橘子和葡萄。营养学家的研究发现，中老年人吃水果以多样化为宜，这样可保证体内有充分的膳食纤维摄入。吃水果的另一好处是，水果普遍含有钾元素与叶黄素、白藜芦醇和花青素等营养成分，它们有降血压，防止动脉硬化，保护视网膜黄斑，防止老年性视力退化以及预防癌症等作用；多吃水果还有防止便秘的作用。?
思路:在营养严重缺乏的情况下，纤维素对人的有利作用不很突出，但是当饮食趋于精细化、高“营养”化后，可结合上述材料和生活经验，探讨纤维素对维持人体健康的重要的作用。?
探究:在物质文明高度发达的现在，人们的生活水平普遍较高，这对于维持人体的健康无疑是大有裨益的，但是物极必反，“文明病、富贵病”的逐年增加为人们的健康提出了新的挑战。
虽然纤维素不能被人体直接利用，但它有以下作用：?
（1）增加饱腹感，减少热量摄入，有利于减肥。?
（2）增加排便次数，避免粪便在肠道堆积，能大大减少直肠癌的发病率。?
（3）能吸收水分，软化粪便，减少便秘的几率。?
（4）能及时吸收肠道的有毒物质，随粪便排出体外。?
（5）能增强某些食物的口感。
问题2根据纤维素酶的作用，想一想纤维素酶在工农业生产中都有哪些作用。?
思路:纤维素酶能将纤维素水解为葡萄糖，因此凡是有关纤维素降解的工农业过程都可能用到纤维素酶。地球上每年光合作用约产生1.5×1011吨植物材料，其中50％为纤维素。这些植物多聚糖为数量巨大的真菌和细菌提供能源，也为人类提供了巨大的能量来源。但这些材料需转换成葡萄糖、乙醇、甲烷等低分子物质后才能被利用。用纤维素酶水解的方法与化学方法相比有许多好处，尤其体现在避免环境污染上。纤维素酶，还可用于淀粉处理、动物饲料生产、果菜汁提取等食品工业、饲料工业、造纸工业及纺织工业等。?
探究:纤维素酶能把纤维素水解成葡萄糖，在工农业生产中有重要的利用价值。?
（1）在农牧业上的应用：它可以用作饲料添加剂，提高动物饲料的利用率。?
（2）在纺织业上的应用：在解析纤维含量和种类、褪浆处理、生物磨光、石磨等方面。
（3）在造纸业上的应用：广泛用于旧纸的脱墨处理。?
（4）在其他方面的应用：生产葡萄糖、生产食品添加剂、生产木聚糖。
典题 热题
例1下列生物能分解纤维素的是（ ）?
①人 ②兔 ③牛 ④蘑菇 ⑤纤维杆菌?
A.①②③④⑤
B.②③⑤
C.④⑤
D.⑤?
解析：动物和人的细胞都不能合成纤维素酶，因此都不能直接利用纤维素，兔、牛等草食动物之所以能长期吃草是因为其肠道内有分解纤维素的微生物，蘑菇、纤维杆菌都能分泌纤维素酶从而利用纤维素。?
答案：C
拓展延伸
细菌和真菌对纤维素的分解情况不太相同，细菌的纤维素酶一般结合在细胞膜上，因此只有它吸附在纤维素上时才能分解纤维素；真菌的纤维素酶是胞外酶，不需要菌体和纤维素直接接触就能将其分解。
例2从土壤中筛选蛋白酶产生菌时，所用的培养基是（ ）?
A.加富培养基
B.完全培养基?
C.基础培养基
D.鉴别培养基?
解析：从土壤中筛选蛋白酶产生菌时，可以在培养基中添加牛奶或酪素制备培养基平板，接种土壤稀释液后，微生物生长时若产生蛋白酶，则会水解牛奶或酪素，在平板上形成透明的蛋白质水解圈，从而鉴别出该类菌的存在。?
答案：D
辨析比较
选择培养基和鉴别培养基是不同的，选择培养基要求在培养基中加入某种物质，抑制不需要的微生物生长，促进需要的微生物生长，从而选育出某种微生物；鉴别培养基要求在培养基中加入某种物质，鉴别某种微生物是否存在（一般是根据某种颜色反应），这里不需要抑制其他微生物的生长。
例3分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是（ ）?
①稀释倒平板法 ②涂布平板法 ③单细胞挑取法 ④选择培养基分离?
A.①②
B②③④?
C.②③
D.①③④?
解析：分离土壤中纤维素分解菌时，先进行选择培养，增大纤维素分解菌的浓度，即富集培养，梯度稀释后涂布平板、培养，最后单细胞挑取以获得纯培养。?
答案：B
误区警示
稀释倒平板法和涂布倒平板法是不同的。前者是先进行梯度稀释，然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至50
℃左右的琼脂培养基混合、摇匀后，倾入灭菌的培养皿中，制成可能含菌的琼脂平板，保温一定时间即可出现菌落。后者是先将熔化的培养基倒入无菌平皿，制成无菌平板，冷却凝固后，将一定量的某一稀释度的样品液涂布在整个平板表面，经培养后形成单个的菌落。
例4分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是（ ）?
A.经选择培养后直接将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上?
B.富集培养这一步可省略，但获得的纤维素分解菌的菌落较少?
C.经稀释培养后，用刚果红染色?
D.对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上?
解析：经选择培养后，再经稀释才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上；富集培养可省略；经稀释培养后，用刚果红染色；设置对照能证明得到的是纤维素分解菌。?
答案：A
