专题二课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数和3分解纤维素的微生物的分离的导学与答案

课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数课题背景尿素[CO（NH2）2]是一种重要的农业氮肥。

但是，尿素并不能直接被农作物吸收。

只有当土壤中的细菌将尿素分解成氨之后，才能被植物利用。

土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶。

尿素最初是从人的尿液中发现的。

当时，人们普遍相信有机物只能由有生命活力的生物产生，而无法通过化学方法合成。

但是，1828年，德国化学家维勒（F. WÖhler）成功地通过无机物的化学反应合成了尿素，揭开了历史上人工合成有机物的新篇章。

此后，尿素的生产走向了工业化，尿素也逐步成为农业生产中重要的氮肥。

本课题以土壤中能分解尿素的细菌为研究对象，要达到两个主要目的：（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。

研究思路（一）筛选菌株DNA多聚酶链式反应（PCR）是一种在体外将少量DNA大量复制的技术（参见专题5课题2）。

此项技术的自动化，要求使用耐高温的DNA聚合酶。

这种酶要能忍受93℃左右的高温。

如果请你来寻找这种耐高温的酶，你会去哪里寻找？科学家是从水生耐热细菌Taq（Thermus aquaticus）中分离到耐高温的Taq DNA聚合酶的。

Taq细菌是美国微生物学家布鲁克（T. Brock）于1966年在美国黄石国家公园的一个热泉（图2-6）中发现的。

这说明，在寻找目的菌株时，要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。

为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？这是因为热泉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。

实验室中微生物的筛选，也应用了同样的原理，即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。

请你根据这一思路，分析旁栏中本课题将用到的培养基配方，回答下面的问题。

1.在该培养基的配方中，为微生物的生长提供碳源和氮源的分别是什么物质？2.绝大多数微生物都能利用葡萄糖，但是，只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素。

课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数一、课题背景1、尿素的利用：p21上//为止。

2、细菌能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CO(NH2)2+H2O 脲酶CO2+2NH33、常见的分解尿素的微生物芽孢杆菌，小球菌，加单胞杆菌，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。

4、课题目的：从土壤中分离出能够分解尿素的细菌；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：筛选菌株——统计菌落数——设置对照（一）筛选菌株1、实例一：PCR技术。

P21第一段//为止。

原因：热泉温度70-80°C，淘汰了绝大多数微生物，只有Taq细菌被筛选出来。

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。

2、实验室中微生物的筛选原理：P21下-p20上要分离一种微生物，必须根据微生物的特点，包括营养，生理，生长条件等。

方法：抑制大多数微生物的生长促进目的菌株的生长结果：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。

3、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数所需培养基：p22上（1）从物理性质看此培养基属于：固体培养基（2）在此培养基中：碳源——葡萄糖。

氮源——尿素4、培养基选择分解尿素的微生物原理培养基的氮源为尿素，只能合成脲酶的微生物才能分解尿素，以尿素为氮源。

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分解尿素的微生物。

分离原理：土壤中的细菌之所以能分解尿素，是因为它们能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。

5、选择培养基：P22上6、怎样证明此培养基具有选择性（二）统计菌落数1、间接计数法：（1）原理：在稀释度足够高时，微生物在固体培养基上，所形成的一个菌落是由一个单细胞繁殖而成的，即一个菌落代表原先一个细胞。

（2）统计菌落数目一般用稀释涂布平板法。

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（高二生物）第2课时土壤中分解尿素的细菌分离的实验设计【学习目标】1 学生预习教材P23 “实验设计”，能够整理归纳出实验设计包括的内容，对实验有基本的认识了解，能建立实验设计的流程。

2 学生预习教材P23“资料一土壤取样”的内容，能整理归纳土壤取样要求及操作3学生预习教材P24 “资料二样品的稀释”的内容，能整理归纳样品稀释要求及操作4课堂上通过观看视频，通过教师提示，学生合作探究，学生能够掌握微生物的培养与观察，并能解决操作过程中各种问题5课堂上通过教师提示，学生合作探究，学生能够正确设置实验对照和重复组重点对土样的选取微生物观察与培养难点对分解尿素的细菌的计数【课前预习】一土壤中分解尿素的细菌的分离与计数阅读教材P23 “实验设计”，能够整理归纳出实验设计包括的内容，1实验流程2实验设计包括的内容有：、、和，具体的实验步骤以及时间安排等的综合考虑和安排。

实验设计原则：设计重复组（3个）设计。

3实验步骤（1）土壤取样：土壤有之称，土壤中微生物，在表层，有更多的微生物生长，土壤中的微生物大约是细菌，细菌适宜生活在取样：从肥沃、湿润的土壤中，用无菌小铁铲铲去表层土取距地表约的土壤层，迅速取土壤并装入____________密封（2）样品稀释稀释原因：样品稀释程度直接影响，稀释标准：选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数在，适于计数的平板稀释倍数：测定细菌：选用稀释倍，测定放线菌：选用稀释倍测定真菌：选用稀释倍（3）微生物的培养与观察培养：不同种类的微生物，往往需要不同的培养和培养。

细菌：放线菌：真菌：观察：在实验过程中，一般每隔统计一次数目，选取菌落数目的记录作为结果，这样可以。

菌落特征：（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。

在下，至少对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。

专题2 课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数（选修1）来源：拇指教育作者：小茹1．(2011年松原高二检测)土壤中的细菌能分解尿素，是因为它们能合成一种() A．尿素酶B．脲酶C．蛋白酶D．肽酶解析：选B。

能够分解利用尿素的细菌，其细胞内含有脲酶，可以把尿素分解成氨，然后进一步利用。

2．在培养基中加入尿素(惟一氮源)，以分离出能分解尿素的细菌，这种加入尿素的培养基在功能上属于()A．选择培养基B．固体培养基C．液体培养基D．半固体培养基解析：选A。

选择培养基是从功能上对培养基进行分类的，B、C、D三项所述的培养基是根据培养基的物理状态进行分类的。

题述培养基能分离出以尿素为惟一氮源的细菌，故是一种选择培养基。

3．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平板上画3条等长的平行线(3条线均与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()[来源:21世纪教育网]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解析：选D。

从图中可以看出，这是含有链霉素的选择培养基，接种的三种细菌中，霍乱菌和结核菌都可以被杀灭，并且链霉素对结核菌杀灭的有效程度大于霍乱菌，而伤寒菌照常生长不受影响，所以选项D错。

4．测定土壤中细菌数量一般选用104、105和106倍的稀释液进行平板培养，而测定真菌的数量一般选用102、103和104倍稀释，其原因是()A．细菌个体小，真菌个体大B．细菌易稀释，真菌不易稀释C．细菌在土壤中数量比真菌多D．随机的，没有原因解析：选C，土壤中的微生物大约70%～90%是细菌，真菌的数量要比细菌少。

样品的稀释度越高，在平板上生成的菌落数目就越少。

在实际操作中，通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得菌落数在30～300之间，适于平板计数，所以细菌的稀释倍数要高于真菌的稀释倍数。

《土壤中分解尿素的细菌的分离与计数》教学设计方案（第一课时）一、教学目标：1. 掌握土壤中分解尿素的细菌的分离和计数方法；2. 了解细菌的分类和作用；3. 培养实验操作技能和科学探究精神。

二、教学重难点：1. 教学重点：掌握细菌分离和计数的实验方法；2. 教学难点：实验中可能出现的问题及解决方法，培养周密的科学态度。

三、教学准备：1. 实验用器械：无菌土壤、无菌水、稀释液、涂布器、显微镜、计数板等；2. 实验用试剂和培养基：尿素、琼脂培养基、抗生素等；3. 教师准备教学PPT，介绍细菌分类、作用以及尿素分解菌的介绍；4. 预先设计好实验表格，方便学生记录数据。

课时安排：共2课时，本设计为第一课时。

四、教学过程：1. 导入新课向学生介绍本节课的目标和意义，讲解尿素分解菌在农业、工业和医药等领域的应用，激发学生的兴趣和求知欲。

2. 实验原理讲解向学生介绍实验的背景、目标、方法、步骤和实验原理，包括选择培养基的制备、分离尿素的指示剂的配制、细菌的接种和培养等。

3. 实验操作示范教师进行实验操作示范，包括无菌操作、接种、培养等步骤，并强调实验中的注意事项，如无菌操作、菌落的识别等。

4. 学生分组实验将学生分成若干小组，每组分别进行实验操作，并记录实验结果。

教师巡视指导，纠正学生的错误操作，确保实验的顺利进行。

5. 结果分析与讨论学生根据实验结果进行讨论，分析哪些菌落可能是分解尿素的细菌，并尝试诠释分离到的细菌数量差别的原因。

教师对学生的讨论进行点评和指导，帮助学生更好地理解实验结果和实验原理。

6. 知识拓展介绍土壤中其他类型的细菌及其作用，如分解纤维素的细菌、分解脂肪的细菌等，以及它们在农业、工业和医药领域的应用。

同时，引导学生思考如何利用这些细菌来改善土壤质量、提高农作物的产量和品质。

7. 课后作业与反思要求学生回顾本节课的内容，完成相关作业，思考自己在实验操作和结果分析中存在的问题，并在今后的学习中加以改进。

2分解尿素的细菌的分离与计数、分解纤维素的微生物的分离基础知识填空与背记一、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数1.尿素是一种重要的氮肥，农作物（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，这是因为此类细菌能合成。

2.（1）科学家能从热泉中把耐热细菌筛选出来是因为，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生长的条件（包括营养、温度、PH等），同时其他微生物生长。

（2）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，叫做。

采用以为惟一的培养基对土壤中的分解尿素的细菌进行筛选。

3.尿素分解菌的鉴定：对分离的菌种作进一步的鉴定，还需要借助的方法。

通常在培养基中加入指示剂，培养分离出的细菌，若指示剂变，可以准确地鉴定该种细菌能够分解尿素。

因为分解尿素的细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，使培养基的pH。

4.菌落数目的统计：（1）菌落：指由一个细胞繁殖而来的肉眼可见的。

（2）常采用法来统计样品中的活菌的数目。

一般选择菌落数在的平板进行计数。

每个稀释度至少涂布个平板作为重复组。

统计的菌落数往往比活菌的实际数目低。

（3）除上述的活菌计数法外，__也是常用方法。

5.设置对照。

主要目的是排除实验组中对实验结果的影响，提高实验结果的可信度。

对照实验是指除了条件外，其他条件都相同的实验。

二、分解纤维素的微生物的分离1．纤维素：由组成的高分子化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。

2．纤维素酶：是一种复合酶，至少包括三种组分，即酶、酶和酶。

前两种酶使纤维素分解成，第三种酶可以将分解成。

3．纤维素分解菌的筛选：法。

采用以为惟一源的培养基。

原理：刚果红能与纤维素形成复合物，而不与纤维素的水解产物结合。

在含纤维素的培养基中加入刚果红，培养基呈。

当纤维素被纤维素酶分解后，即在培养基中形成以分解菌为中心的。

4．为确定得到的是纤维素分解菌，还需进行的实验。

纤维素酶的发酵方法有发酵和发酵两种。

课题2 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数知识梳理1.选择培养基：在微生物学中，将允许的微生物生长，同时其他种类微生物生长的培养基。

（依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好、抗性而设计，从众多微生物中分离所需的微生物。

）★利用选择培养基分离微生物通过控制培养基的，使营养缺陷型微生物不能正常生长：培养基可以分离自生固氮微生物；作为唯一碳源时，可以分离出能消除石油污染的微生物；筛选尿素分解菌时使用以为唯一氮源的培养基进行培养。

在完全培养基中加入加入可以分离出酵母菌和霉菌等真菌，同时抑制细菌的生长；加入高浓度的可以选择培养金黄色葡萄球菌。

改变微生物的。

在环境中培养可以得到耐高温的微生物；将培养基调至较低水平可以得到耐酸的微生物等。

鉴别培养基：依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计。

用于鉴别不同种类的微生物。

___________培养基可以鉴别大肠杆菌2.统计菌落数目： (1)常用方法：。

①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___________来推测样品中大约含有的活菌数。

②实验计数要求：为了保证结果准确，一般选择菌落数在____________的平板进行计数。

③公式：每克样品中的菌株数= C：某稀释度下平板上生长的_________；V：涂布平板时所用的稀释液的_______(mL)； M：__________。

④误差：统计的菌落数比活菌的实际数目。

原因：当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是。

(2)显微镜直接计数法①原理：利用或，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物的数量。

②误差：统计的菌落数比活菌的实际数目。

（不能区分细胞死活）3.实验流程：土壤取样→→微生物的培养与观察→细菌的计数(1)土壤取样：①取样原因：土壤有“微生物的___________”之称，同其他生物环境相比，土壤中的微生物数量_____，种类_____。