人教版（2019）高中生物学 选择性必修三 生物技术与工程 1.2 微生物的培养技术及应用.教案doc

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1.2 微生物的培养技术及应用 教学设计设计者：庸人望月教学目标 一）课程内容标准1.概述培养基的配制方法和微生物纯培养的基本操作要求，进行酵母菌的纯培养。2.阐明微生物选择培养的原理。3.进行土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。二）核心素养对接1、科学思维——根据微生物代谢类型分析培养基的营养物质组成，并配制选择培养基。2、科学探究——设计制备马铃薯固体培养基的实验步骤，并尝试运用平板划线法进行纯化酵母菌。并设计实验分离土壤中的尿素分解菌，不对菌种进行计数统计。二、教学重点和难点1.教学重点(1)微生物纯培养的基本操作要求，微生物选择培养的原理。(2)酵母菌的纯培养。(3)土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。2.教学难点(1)酵母菌的纯培养。(2)土壤中分解尿素的细菌的分离和计数。三、教学方法教学演示法，多媒体视频教学四、课时安排：3课时五、教学过程设计教学反思课后反思：教学过程第一课时 微生物的基本培养技术教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课从社会生活例子，展示自制酸奶和发酸葡萄酒图片，分析发酵中含杂菌的危害。进一步分析传统发酵技术应用中，发酵产品的制作都离不开微生物的作用，在古代，微生物大多来自于制作过程中菌种的自然感染。而在工业化生产中，为了提高发酵产品的质量，需要用到纯净的优良菌种。而在此过程中，就涉及微生物的纯培养。本节我们先来学习微生物培养的基础知识：培养基的配制及无菌操作技术，微生物的纯培养。思考：自制酸奶导致肠胃不适和葡萄酒变酸的原因 通过自制酸奶导致肠胃不适和葡萄酒变酸的原因分析，激发学生对微生物纯培养的兴趣，调动学生学习的积极性。讲授新课微生物是难以用肉眼观察的微生物，实验室培养微生物，一方面要为人们需要的微生物提供合适的营养和环境条件。另一方面要确保其他微生物无法混入，并将需要的微生物分离出来。一、培养基的配制1．培养基人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。培养基的种类标准培养基类型配制特点主要应用物理性质固体培养基加入凝固剂较多菌种分离,鉴定,计数半固体培养基加入凝固剂较少菌种保存液体培养基不加入凝固剂工业生产，连续培养化学组成合成培养基由已知成分配制而成，培养基成分明确菌种分类、鉴定天然培养基由天然成分配制而成，培养基成分不明确工业生，产降低成本目的用途鉴别培养基添加某种指示剂或化学药剂菌种的鉴别3.培养基的营养组成各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐等营养物质，此外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及O2的需求。选择培养基添加（或缺少）某种化学成分菌种的分离营养物质作用功能主要来源碳源能为微生物代谢提供碳元素构成生物体的细胞物质和一些代谢产物，有些是异养生物的能源物质无机碳源：CO2、NaHCO3等；有机碳源：糖类、脂质、蛋白质、有机酸等氮源能为微生物的代谢提供氮元素合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物无机化合物：N2、NH3、铵盐、硝酸盐等；有机氮源：尿素、牛肉膏、蛋白胨等水是生命活动所必需的不仅是优良的溶剂，而且可维持生物大分子结构的稳定外界摄入无机盐为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素细胞内的组成成分，生理调节物质，某些化能自养菌的能源，酶的激活剂无机化合物二、无菌技术1．获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌的入侵。2、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 酒精灯火焰附近进行；（4）避免已灭菌处理的材料用具与周围物品相接触。比较消毒与灭菌，完成下列表格消毒灭菌概念常用方法适用对象常用灭菌与消毒方法的比较灭菌和消毒的种类主要方法应用范围灭菌湿热灭菌(高压蒸汽灭菌法）干热灭菌灼烧灭菌消毒煮沸消毒法巴氏消毒法紫外线消毒化学药物消毒思考与讨论：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？提示：无菌技术还能有效避免操作者被微生物感染。2．对培养基、培养皿、接种环、实验者的双手、空气和牛奶常采用的灭菌或消毒方法分别是什么？提示：分别为高压蒸汽灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌、化学药物消毒、紫外线消毒、巴氏消毒。3．用于生物消毒的微生物具有什么特点？提示：用于生物消毒的微生物能产生杀死其他微生物的代谢产物或是寄生性的微生物。三、微生物的纯培养概念：1.培养物2.纯培养物3.纯培养3.酵母菌的纯培养(1)菌落：分散的微生物在适宜的表面或内部可以繁殖形成肉眼可见的、有一定形态结构的子细胞群体。菌落特征：大小、形状、光泽度、颜色、透明度等。(2)获得单菌落的方法：平板划线法和稀释涂布平板法。（3）酵母菌纯培养实验方法步骤：培养基的制备①配制培养基②灭菌③倒平板④接种⑤分离酵母菌⑥培养酵母菌平板划线法平板划线操作及培养结果：接种环在固体培养基表面连续划线，将聚集的菌种逐步分散到培养基的表面。平板划线示意图(A)及培养后菌落分布示意图(B)如下图所示。(1)平板划线法：①接种环的灼烧：a．第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物。b．每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端。c．划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者。②灼烧接种之后，要冷却后再进行操作，以免温度太高杀死菌种。③划线时最后一区域不要与第一区域相连。④划线用力要大小适当，防止用力过大划破培养基。思考与讨论1.在未接种的培养基表面是否有菌落生长?如果有，说明了什么?提示：未接种的培养基是不能有菌生长的,如果有菌生,长则说明受到污染或者灭菌不彻底.不仅表面不能有菌生长,内部也不能有菌生长.正确的做法是:配好培养基之后，将培养基放在温箱里培养24小时观察,长菌的培养基应该丢弃，无菌生长的方能使用.这样做的另一个好处是将培养基上的水气和培养基表面的水蒸发干,不会对细菌培养产生影响。2.如果你观察到了不同形态的菌落，你能分析出可能是由哪些原因引起的吗?提示：培养基灭菌不彻底或接种过程中感染了杂菌。练习与应用1．下列关于灭菌和消毒的说法不正确的是(　　)A．灭菌是指杀死环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子B．灭菌和消毒实质上是相同的C．接种环用灼烧法灭菌D．常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等提示：灭菌与消毒的实质是不同的。灭菌是指杀死一定环境中的所有微生物，包括芽孢和孢子，使用的是较为强烈的理化因素，常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌、湿热灭菌等，根据不同的材料选用不同的灭菌方法，如接种环的灭菌用灼烧法；消毒是指杀死物体表面或内部的部分微生物(不包括芽孢和孢子)，使用的是较为温和的物理或化学方法。【学习活动一】学生阅读课本P9—10，联系实际，思考以下问题。1.培养基的定义2.培养基的类型3.培养基的成分分类比较，对比记忆，拓展思维【学习活动二】在教师引导下，学生阅读课本P10—11，完成相关表格。小组讨论，完成相关探究，解决实验相关问题。【学习活动三】在教师引导下，学生阅读课本P11—13，完成相关表格。根据所学，完成相关练习联系实际，根据老师引导，学会概括培养基概念，分析微生物培养所需营养物质。拓展知识指导学生阅读理解、概括无菌技术概念，描述对比灭菌和消毒的基本情况及实验方法。提出一个问题比解决一个问题更重要，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中，提高学生学习的积极性。提出一个问题比解决一个问题更重要，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中。回顾旧知，巩固和应用所学知识。课堂小结板书微生物的基本培养技术培养基的配制概念营养物质无菌条件消毒煮沸消毒、巴氏消毒、紫外线消毒、化学药物消毒灭菌 湿热灭菌、干热灭菌、灼烧灭菌微生物纯培养1.概念 2.酵母菌纯培养第二课时 微生物的选择培养和计数教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课从社会中来展示美国黄石国家公园相关图片，介绍分析水生栖热菌的筛选：水生栖热菌能在70～80 ℃的高温条件下生存，而绝大多数微生物在此条件下不能生存。提出问题：如何筛选微生物？欣赏美国黄石公园相关图片，思考高温下能生存的微生物特点。 通过自然显现的展示，激发学生学习的兴趣。讲授新课选择培养基：在微生物学中，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。比较不同选择培养基的筛选方法，特点。方法特点举例用微生物的营养特点进行选择培养通过控制培养基的营养成分，使某种微生物能生长，其他微生物不能生长利用只含有尿素一种氮源的培养基，可筛选出分解尿素的细菌用某种化学物质进行的选择培养在完全培养基中加入某些化学物质，利用加入的化学物质对微生物产生的影响，抑制某些微生物，同时选择所需的微生物加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌用培养条件进行的选择培养改变微生物的培养条件将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物从众多的微生物中分离所需要的微生物。思考与讨论(1)如何从大豆田土壤中分离出固氮微生物？提示：从大豆田土壤取土样，利用缺乏氮源的培养基可分离出固氮微生物。(2)要分离出分解纤维素的微生物，应在什么样的环境中取土样？应配制什么样的培养基？提示：应从富含纤维素的培养基中取土样，如树林中多年落叶形成的腐殖土。应配制以纤维素为唯一碳源的培养基。(3)根据选择培养基的原理，如何筛选出耐酸菌？提示：可将培养基的pH调至酸性，再接种培养。应用选择培养基进行微生物分离培养(举例）二、微生物的选择培养1．分解尿素的细菌的分离分解尿素的细菌能合成脲酶，该酶能催化尿素分解产生NH3，以此作为细菌生长的氮源。要将土壤稀释液中能分解尿素的细菌分离出来，培养基的配方设计思路是培养基中除含有细菌必需的碳源、水、无机盐外，只含有尿素一种氮源。2．稀释涂布平板法分离分解尿素的细菌土壤中细菌的数量庞大，要想得到能分解尿素的细菌的纯培养物，必须要对土样进行充分稀释，然后再将菌液涂布到制备好的选择培养基上，操作过程如下：采集土样→将10 g土样加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中，充分摇匀。取1 mL上清液加入盛有9 mL无菌水的试管中，依次等比稀释→取0.1 mL菌液，滴加到培养基表面→将涂布器浸在盛有酒精的烧杯中→将涂布器放在火焰上灼烧，待酒精燃尽、涂布器冷却后，再进行涂布→用涂布器将菌液均匀地涂布在培养基表面。涂布时可转动培养皿，使涂布均匀→涂布的菌液被培养基吸收后，将平板倒置，放入30～37 ℃的恒温箱中培养1～2 d。播放土壤中分解尿素的分离与计数视频回答相关问题展示稀释涂布平板法过程和结果的图解，提出“如何进行微生物的计数？”用稀释涂布平板法计数微生物的方法(1)稀释涂布平板操作要求：按照平行重复原则，每一稀释度的菌液涂布3个或3个以上的平板。(2)计数的时机：当各平板上菌落数目稳定时进行计数。(3)选择可用于计数的平板：选择菌落数在30～300的平板(相同稀释度的平板均符合该特点)进行计数，然后取平均值。(4)每克样品中的菌株数＝某一稀释度下平板上生长的平均菌落数÷涂布平板时所用的稀释液的体积×稀释倍数。是否还有其他微生物的数量测定方法？三、微生物的数量测定1．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单菌落，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。为了保证结果准确，一般选择菌落数为30～300的平板进行计数。(2)注意问题：统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。这是因为当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．显微镜直接计数法(1)方法：利用特定的细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下观察、计数。(2)注意问题：统计的结果一般是活菌数和死菌数的总和。分析血小板计数法的计数方式和计算方法。微生物生长量的测定有计数法、重量法、生理指标法等方法，但是一般使用计数法，计数法可分为直接计数法和间接计数法。项目直接计数法间接计数法原理利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量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主要用具显微镜、细菌计数板培养基计数数据菌体本身培养基上菌落数优点计数方便、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，有一定误差计算公式每毫升原液含菌数＝每小格平均菌体数×400×10 000×稀释倍数每毫升原液含菌数＝培养基上平均菌落数×稀释倍数÷涂布液体积思考与讨论1．统计菌落数目时，统计的菌落数是否是活菌的实际数目？ 提示：由于当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，所以统计的菌落数往往比活菌的实际数目少。2．分解尿素的细菌在分解尿素时，可以将尿素转化为氨，使得培养基的pH发生什么变化？提示：尿素分解菌将尿素转化为氨，使培养基的pH升高。 3．在用涂布器涂布平板时，为了操作方便是否可以完全打开培养皿盖？提示：为了防止杂菌污染，不能完全打开皿盖。到社会中去活菌计数技术广泛应用于食品卫生、水源污染度的检验和土壤含菌量的测定等方面。如果你感兴趣，可以从下列项目中选做一个，并走访相关部门或企业，了解他们是如何进行检测的。1.空气中微生物总数的检测提示：沉淀法（1）将肉膏琼脂培养基、麦芽汁培养基、高氏培养基融化后，各倒4个平板。（2）分別取两个上述三种培养基平板，在空气中暴露5min，另外2个平板用于检查无菌空气管道排气口的无菌情况。（3）将上述平板置28℃培养48h后计算其菌落数，并观察菌落形态、颜色，将结果列表四、练习与巩固1．下图为“土壤中分解尿素的细菌的分离与计数”实验中样品稀释示意图。据图分析，下列叙述正确的是(　　)A．3号试管的稀释倍数为103倍B．4号试管中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数恰好为5号试管的10倍C．5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为1.7×109个D．该实验方法统计得到的结果往往会比实际活菌数目要多C　[3号试管的稀释倍数为104倍，A项错误；4号试管中稀释液进行平板培养得到的菌落平均数不一定恰好为5号试管的10倍，B项错误；5号试管的结果表明每克土壤中的菌株数为(168＋175＋167) ÷3÷0.1×106＝1.7×109（个），C项正确；在固体培养基上可能存在两个或多个菌体形成一个菌落的情况，得到的结果往往会比实际活菌数目少，D项错误。]阅读课文，概括选择培养基的概念。通过对比，理解选择培养基的筛选特点、方法及适用微生物。思考与讨论：小组讨论，完成相关探究，解决实际相关问题。学生阅读P16—18，根据教材图解，分析微生物选择培养的方式稀释涂布平板法，提取课文重要知识点。思考：如何进行微生物计数？观看视频思考：除了稀释涂布平板法外还有哪些计数方法？学生阅读P16—18，通过表格，提出问题，分析微生物选择培养的类型，提取课文重要知识点。思考与讨论：小组讨论，完成相关探究，解决实际相关问题。分组讨论，联系实际，利用所学知识，应用于社会实践根据所学，完成相关练习根据微生物生活特点，概括选择培养基的概念。指导学生分析和解决问题。通过对比，指导学生理解选择培养基的概念及分类方式。提出一个问题比解决一个问题更重要，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中。根据教材图解获取稀释涂布平板法的操作步骤。提出问题引发思考。观看视频，使学生更形象的了解分离和计数过程，感知知识形成，突出重点。表格引导学生分析微生物选择培养的类型。提出一个问题比解决一个问题更重要，此环节可以让学生思考真正发生，让更多的学生参与到课堂中。回顾旧知，巩固和应用所学知识。分组讨论，发散思维，将所学知识应用于社会实践中，提高学生学习的积极性，激发学生学习的兴趣。通过练习及对练习的评价，了解学生对知识的理解情况，巩固所学知识，为继续学习奠定基础。课堂小结板书微生物的选择培养与计数1.选择培养基：概念2.微生物的选择培养分解尿素的细菌的分离3.微生物的数量测定稀释涂布平板法、显微镜直接计数法