学年《土壤中分解尿素的细菌的分离与计数》课时.ppt

课 题 2 土 壤 中 分 解 尿 素 的 细 菌 的 分离 与 计 数专 题 2微 生 物 的 培 养 与 应 用 . . . 1.分 离 微 生 物 的 原 理2.利 用 选 择 培 养 基 分 离 细 菌3.统 计 细 菌 数 目 的 方 法 . . . 简 要 地 介 绍 尿 素 的 发 现 过 程 以 及 尿 素 合 成 的 历 史 ， 引 导 学 生 阅 读 “ 课题 背 景 ” 知 识 ， 使 学 生 明 确 分 解 尿 素 的 细 菌 的 重 要 性 ， 突 出 课 题 研 究 的 重要 意 义 ， 设 计 问 题 ， 导 入 新 课 。 知 道 了 细 菌 分 解 尿 素 的 原 因 后 ， 我 们 该 从什 么 样 的 土 壤 中 分 离 分 解 尿 素 的 细 菌 呢 ？ 首 先 结 合 教 材 上 科 学 家 成 功 分 离Taq细 菌 的 案 例 ， 分 析 得 出 分 离 微 生 物 的 一 般 规 律 ， 再 结 合 本 节 的 目 之 一： 要 分 离 分 解 尿 素 的 细 菌 ， 进 入 选 择 培 养 基 的 学 习 。 知 道 了 分 离 方 法 后 ，我 们 如 何 对 土 样 中 分 解 尿 素 的 细 菌 进 行 计 数 呢 ？ 从 而 逐 层 深 入 依 次 讨 论 统计 菌 落 数 目 的 方 法 及 设 置 对 照 的 作 用 。 在 充 分 分 析 Taq细 菌 分 离 案 例 的 过 程 中 ， 让 学 生 理 解 生 物 与 环 境 的 适应 性 ， 从 而 真 正 明 白 分 离 微 生 物 的 原 理 ， 并 能 从 逻 辑 上 给 出 分 离 微 生 物 的大 致 思 路 ， 这 也 为 选 择 培 养 基 的 学 习 打 好 基 础 ， 并 添 加 典 型 实 例 ， 让 学 生更 好 地 理 解 选 择 培 养 基 的 作 用 。 通 过 视 频 的 直 观 性 让 学 生 掌 握 细 菌 计 数 的一 般 方 法 。 . . . 尿 素 的 发 现 历 史 1773年 ， 伊 莱 尔 罗 埃 尔 （ Hilaire Rouelle） 发 现 尿 素 。 1828年 ， 德 国 化 学 家 弗里 德 里 希 维 勒 首 次 使 用 无 机 物 质 氰 酸 铵 （ NH4CNO， 一 种 无 机 化 合 物 ， 可 由 氯 化 铵 和氰 酸 银 反 应 制 得 )与 硫 酸 铵 人 工 合 成 了 尿 素 。 本 来 他 打 算 合 成 氰 酸 铵 ， 却 得 到 了 尿 素 。尿 素 的 合 成 揭 开 了 人 工 合 成 有 机 物 的 序 幕 ， 实 际 上 开 辟 了 有 机 化 学 。 . . . 一 、 课 题 背 景 . . . 芽孢杆菌、小球菌、假单胞杆菌、克氏杆菌、棒状杆菌、梭状芽孢杆菌，某些真菌和放线菌也能分解尿素。1.怎 样 才 能 从 土 壤 中 分 离 出 分 解 尿 素 的 细 菌 呢 ？ . . . 二 、 研 究 思 路 （ 一 ） 筛 选 菌 株 水 生 耐 热 细 菌 Taq ( Thermus aquaticus )耐 高 温 的 Taq DNA聚 合 酶美 国 微 生 物 学 科 布 鲁 克 （ T.Brock)1 9 6 6 年 发 现 耐 热 细 菌a.提 出 的 问 题 如 何 寻 找 耐 高 温 的 酶 ？b.解 决 问 题 的 思 路 寻 找 耐 高 温 环 境 ；c.原 理 高 温 淘 汰 其 他 菌 ， 选 出 耐 高 温 细 菌 ， 耐 高 温 菌 种 提 取 耐 高 温 酶 。 . . . :要 分 离 某 种 微 生 物 ， 必 须 根 据 该 微 生 物 的 特点 ， 包 括 营 养 、 生 理 、 生 长 条 件 等 方 法 ： 抑 制 大 多 数 微 生 物 不 能 生 长 ， 造 成 有 利 于 该 菌 生 长 的 环 境 。结 果 ： 培 养 一 定 时 间 后 ， 该 菌 数 量 上 升 ， 再 通 过 平 板稀 释 等 方 法 对 它 进 行 纯 化 培 养 分 离 。二 ） 实 验 室 中 微 生 物 的 筛 选 原 理 ： . . . 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 。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 自 生 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 . . . KH2PO4 1.4g NaHPO4 2.1g MgSO4 H2O 0.2g 葡 萄 糖 10.0g 尿 素 1.0g 琼 脂 15.0g 将 上 述 物 质 溶 解 后 ，用 蒸 馏 水 定 容 到1000mL。 （ 1） 该 培 养 基 的 配 方 中 ， 为 微 生 物的 生 长 提 供 碳 源 和 氮 源 的 分 别 是 什 么物 质 ？ （ 2） 此 配 方 能 否 筛 选 出 产 生 脲 酶 的细 菌 ？ 为 什 么 ？碳 源 ： 葡 萄 糖 、 尿 素氮 源 ： 尿 素能 。 只 有 产 生 脲 酶 的细 菌 能 利 用 尿 素 作 为 氮 源 而 生存 。 . . . （ 四 ） 统 计 菌 落 数 目1、 显 微 镜 直 接 计 数 ：（ 1） 方 法 ： 利 用 血 球 计 数 板 ， 在 显 微 镜 下 计 算 一 定 容 积 里 样品 中 微 生 物 的 数 量 。不 能 区 分 死 菌 与 活 菌 ；不 适 于 对 运 动 细 菌 的 计 数 ；需 要 相 对 高 的 细 菌 浓 度 ；个 体 小 的 细 菌 在 显 微 镜 下 难 以 观 察 ；（ 2） 缺 点 显 微 镜 直 接 计 数 法 . . . （ 四 ） 统 计 菌 落 数 目1、 显 微 镜 直 接 计 数 ：2、 活 菌 计 数 法 （ 间 接 计 数 法 ) （ 1） 操 作 方 法 ： 稀 释 涂 布 平 板 统 计 菌 落 数 （ 2） 原 理 ： 1个 菌 落 1个 活 菌 （ 3） 统 计 结 果 ： 统 计 的 菌 落 数 往 往 比 活 菌 的 实际 数 目 低 ， 因 此 统 计 结 果 一 般 用 菌 落 数 表 示 。 每 克 样 品 中 的 菌 株 数 =（ C/V)* M 其 中 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 。 当 样 品 的 稀 释 度足 够 高 时 ， 固 体 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 。 . . . 例 ： 两 位 同 学 用 稀 释 涂 布 平 板 法 测 定 同 一 土 壤 样 品 中 的 细 菌 数 。从 对 应 稀 释 倍 数 为 106的 培 养 基 中 ， 得 到 以 下 两 种 统 计 结 果 。 1、 甲 同 学 在 该 浓 度 下 涂 布 了 一 个 平 板 ， 统 计 的 菌 落 数 为 230。 2、 乙 同 学 在 该 浓 度 下 涂 布 了 A、 B、 C三 个 平 板 ， 统 计 的 菌 落 数分 别 为 21、 212、 256， 该 同 学 以 这 三 个 平 板 上 菌 落 数 的 平 均 值 163作 为 统 计 结 果 。 甲 ： 没 有 重 复 实 验 （ 至 少 涂 布 3个 平 板 ） 乙 ： A组 结 果 误 差 过 大 ， 不 应 用 于 计 算 平 均 值你 认 为 这 两 位 同 学 的 作 法 正 确 吗 ？如 果 有 问 题 ， 错 在 哪 ？ . . . （ 四 ） 统 计 菌 落 数 目2、 活 体 计 数 法 （ 间 接 计 数 法 ) . . . （ 四 ） 统 计 菌 落 数 目 . . . 在 做 本 课 题 实 验 时 ， 利 用 选 择 培 养 基 进 行 尿 素 分 解 菌 的 分 离过 程 中 ， 从 对 应 稀 释 倍 数 为 106的 培 养 基 中 ， A、 B两 同 学 分 别 得 到以 下 两 种 统 计 结 果 。 1、 A同 学 筛 选 出 150个 菌 落 。 2、 B同 学 筛 选 出 50个 菌 落 。 B认 为 A的 培 养 基 被 杂 菌 污 染 了 ， 或 培 养 基 中 混 入 了 其 他 含 氮 物质 ， 因 而 导 致 不 能 分 解 尿 素 的 细 菌 也 能 在 该 培 养 基 中 生 长 。 A确 认自 己 的 操 作 无 误 ， 只 是 自 己 所 用 的 土 壤 样 品 不 同 ， 但 此 时 也 拿 不 出能 令 人 信 服 的 证 据 。 请 你 帮 助 A同 学 改 进 实 验 ， 提 供 具 有 说 服 力 的 证 据 。分 析 ： 一 是 由 于 土 样 不 同 ， 二 是 由 于 培 养 基 污 染 或 操 作 失误 (或 者 是 混 入 了 其 他 的 含 氮 物 质 )。 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 由 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 。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 。通 过 这 个 事 例 可 以 看 出 ， 实 验 结 果 要 有 说服 力 ， 对 照 的 设 置 是 必 不 可 少 的 。 . . . 1、 设 置 对 照 的 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 。 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 。（ 五 ） 设 置 对 照 . . . 研 究 思 路 菌 种 筛 选统 计 菌 落 菌 数 目设 置 对 照土 壤 中 分 解 尿 素 的 分 离 与 计 数 (1) . . . 1.能 合 成 脲 酶 的 微 生 物 所 需 要 的 碳 源 和 氮 源 分 别 是 ( ) A.CO2和 N2 B.葡 萄 糖 和 NH3 C.CO2和 尿 素 D.葡 萄 糖 和 尿 素2.使 用 选 择 培 养 基 的 目 的 是 （ ） A.培 养 细 菌 B.培 养 真 菌 C.使 需 要 的 微 生 物 大 量 繁 殖 D.表 现 某 微 生 物 的 特 定 性 状 与 其 他 微 生 物 加 以 区 别 DC3.统 计 菌 落 数 目 的 方 法 有 （ ） 涂 布 平 板 法 重 量 法 直 接 计 数 法 比 浊 法 生 理 指 标 法 膜 过 滤 法 A. B. C. D. D . . . 5 通 过 配 置 特 殊 的 培 养 基 可 以 从 混 杂 的 微 生 物 群 体 中 分 离出 所 需 的 微 生 物 。 下 列 哪 项 操 作 最 终 不 能 达 到 分 离 出 相 应微 生 物 的 目 的 ( )A 在 无 氮 培 养 基 上 可 从 多 种 细 菌 中 分 离 出 圆 褐 固 氮 菌B 在 缺 乏 有 机 碳 源 的 培 养 基 上 可 以 从 多 种 细 菌 中 分 离 得 到硝 化 细 菌C 在 培 养 基 中 加 青 霉 素 可 从 混 杂 的 真 菌 中 分 离 到 酵 母 菌D 在 培 养 基 中 加 高 浓 度 食 盐 可 分 离 得 到 金 黄 色 葡 萄 球 菌4.为 培 养 和 分 离 出 酵 母 菌 并 淘 汰 杂 菌 ， 常 在 培 养 基 中 加 入（ ） A.较 多 的 氮 源 物 质 B.较 多 的 碳 源 物 质 C.青 霉 素 类 药 物 D.高 浓 度 食 盐C C