【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)從操作的各個(gè)細(xì)節(jié)保證“無(wú)菌”。例如，酒精燈與培養(yǎng)皿的距離要合適、吸管頭不要接觸任何其他物體、吸管要在酒精燈火焰周圍；等等。（五）練習(xí)：可以從微生物生長(zhǎng)需要哪些條件的角度來(lái)思考。例如，微生物的生長(zhǎng)需要水、空氣、適宜的溫度，食品保存可以通過(guò)保持干燥、真空的條件，以及冷藏等方法來(lái)阻止微生物的生長(zhǎng)。：可以從這三種培養(yǎng)技術(shù)的原理、操作步驟等方面分別進(jìn)行總結(jié)歸納。例如，這三種培養(yǎng)技術(shù)都需要為培養(yǎng)物提供充足的營(yíng)養(yǎng)，但無(wú)土栽培技術(shù)的操作并不需要保證無(wú)菌的條件，而其他兩種技術(shù)都要求嚴(yán)格的無(wú)菌條件。：這是一道開(kāi)放性的問(wèn)題，答案并不惟一，重點(diǎn)在于鼓勵(lì)學(xué)生積極參與，從不同的角度思考問(wèn)題。例如，正是由于證明了微生物不是自發(fā)產(chǎn)生的，微生物學(xué)才可能發(fā)展成為一門獨(dú)立的學(xué)科；巴斯德實(shí)驗(yàn)中用到的加熱滅菌的方法導(dǎo)致了有效的滅菌方法的出現(xiàn)，而這一滅菌原理也適用于食品的保存等。課題2 土壤中分解尿素的細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)一、課題目標(biāo)研究培養(yǎng)基對(duì)微生物的選擇作用，進(jìn)行微生物數(shù)量的測(cè)定。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：對(duì)土樣的選取和選擇培養(yǎng)基的配制。課題難點(diǎn)：對(duì)分解尿素的細(xì)菌的計(jì)數(shù)。三、課題背景分析教材從尿素在農(nóng)業(yè)上的重要用途切入，介紹了土壤中能分解尿素的細(xì)菌，進(jìn)而說(shuō)明這種細(xì)菌的作用是能夠合成分解尿素的酶。教學(xué)中，教師可以聯(lián)系生產(chǎn)生活實(shí)際，使學(xué)生對(duì)尿素以及分解尿素的細(xì)菌形成一定的感性認(rèn)識(shí)。教材還簡(jiǎn)要地介紹了尿素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程以及尿素合成的歷史，這些都是“科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)”教育的豐富素材。最后，教材明確指出了本課題的目的，有助于學(xué)生準(zhǔn)確把握課題的方向。四、研究思路（一）篩選菌株微生物的選擇培養(yǎng)，是指利用培養(yǎng)基的組成使適宜生長(zhǎng)的特定微生物得到較快繁殖的技術(shù)，也稱為微生物的“選擇培養(yǎng)”。在本課題提供的選擇培養(yǎng)基的配方中，尿素是培養(yǎng)基中的惟一氮源，因此，原則上只有能夠利用尿素的微生物才能夠生長(zhǎng)。但實(shí)際上，微生物的培養(yǎng)是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題，有些微生物可以利用其他微生物的代謝產(chǎn)物生長(zhǎng)繁殖，因此能夠在選擇培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的微生物不一定是所需要的微生物，還需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。（二）統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目統(tǒng)計(jì)菌落數(shù)目的理論依據(jù)是：當(dāng)樣品的稀釋度足夠高時(shí)，培養(yǎng)基表面生長(zhǎng)的一個(gè)菌落，來(lái)源于樣品稀釋液中的一個(gè)活菌。因此，恰當(dāng)?shù)南♂尪仁浅晒Φ亟y(tǒng)計(jì)菌落康墓丶?。为了保证结果准攘Pǔ＝父魷∈投認(rèn)碌木憾紀(jì)坎莢諂槳逕?，培养后再选择菌落数?0～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。教材中用楷體字編排的實(shí)例是為了說(shuō)明設(shè)置重復(fù)組的重要性。第一位同學(xué)只涂布了一個(gè)平板，沒(méi)有設(shè)置重復(fù)組，因此結(jié)果不具有說(shuō)服力。第二位同學(xué)考慮到設(shè)置重復(fù)組的問(wèn)題，涂布了3個(gè)平板，但是，其中1個(gè)平板的計(jì)數(shù)結(jié)果與另2個(gè)相差太遠(yuǎn)，說(shuō)明在操作過(guò)程中可能出現(xiàn)了錯(cuò)誤，因此，不能簡(jiǎn)單地將3個(gè)平板的計(jì)數(shù)值用來(lái)求平均值。這個(gè)實(shí)例啟示學(xué)生，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，一定要涂布至少3個(gè)平板，作為重復(fù)組，才能增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力與準(zhǔn)確性。在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，一定要考慮所設(shè)置的重復(fù)組的結(jié)果是否一致，結(jié)果不一致，意味著操作有誤，需要重新實(shí)驗(yàn)。（三）設(shè)置對(duì)照A同學(xué)的結(jié)果與其他同學(xué)不同，可能的解釋有兩種。一是由于土樣不同，二是由于培養(yǎng)基污染或操作失誤。究竟是哪個(gè)原因，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明。實(shí)驗(yàn)方案有兩種。一種方案是可以由其他同學(xué)用與A同學(xué)一樣的土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如果結(jié)果與A同學(xué)一致，則證明A無(wú)誤；如果結(jié)果不同，則證明A同學(xué)存在操作失誤或培養(yǎng)基的配制有問(wèn)題。另一種方案是將A同學(xué)配制的培養(yǎng)基在不加土樣的情況下進(jìn)行培養(yǎng)，作為空白對(duì)照，以證明培養(yǎng)基是否受到污染。通過(guò)這個(gè)事例可以看出，實(shí)驗(yàn)結(jié)果要有說(shuō)服力，對(duì)照的設(shè)置是必不可少的。五、實(shí)驗(yàn)案例土壤中某樣品細(xì)菌的分離與計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下。 從肥沃、濕潤(rùn)的土壤中取樣。先鏟去表層土3 cm左右，再取樣，將樣品裝入事先準(zhǔn)備好的信封中。 準(zhǔn)備牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基將菌液稀釋相同的倍數(shù)，在牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的菌落數(shù)目應(yīng)明顯多于選擇培養(yǎng)基上的數(shù)目，因此，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基可以作為對(duì)照，用來(lái)判斷選擇培養(yǎng)基是否起到了選擇作用。由于初次實(shí)驗(yàn)，對(duì)于稀釋的范圍沒(méi)有把握，因此選擇了一個(gè)較為寬泛的范圍：稀釋倍數(shù)為103～107。每個(gè)稀釋度下需要3個(gè)選擇培養(yǎng)基，1個(gè)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，因此共需要15個(gè)選擇培養(yǎng)基，5個(gè)牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基。此外，還需要準(zhǔn)備8個(gè)滅菌的試管和1個(gè)滅菌的移液管。 參考課本中圖27的實(shí)驗(yàn)流程示意圖，將10 g土樣加入盛有90 mL無(wú)菌生理鹽水的錐形瓶中（錐形瓶體積為250 mL），充分搖勻，吸取上清液1 mL，轉(zhuǎn)移至盛有9 mL的生理鹽水的無(wú)菌大試管中，依次等比稀釋至107稀釋度，并按照由107～ mL進(jìn)行平板涂布操作。按照濃度從低到高的順序涂布平板，不必更換移液管。將涂布好的培養(yǎng)皿放在30 ℃溫度下培養(yǎng)。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)有不同的菌落產(chǎn)生。比較牛肉膏培養(yǎng)基和選擇培養(yǎng)基中菌落的數(shù)量、形態(tài)等，并做好記錄。挑選選擇培養(yǎng)基中不同形態(tài)的菌落接入含酚紅培養(yǎng)基的斜面中，觀察能否產(chǎn)生如課本中圖210的顏色反應(yīng)。 當(dāng)菌落數(shù)目穩(wěn)定時(shí)，選取菌落數(shù)在30～300的平板進(jìn)行計(jì)數(shù)。在同一稀釋度下，至少對(duì)3個(gè)平板進(jìn)行重復(fù)計(jì)數(shù)，然后求出平均值，并根據(jù)平板所對(duì)應(yīng)的稀釋度計(jì)算出樣品中細(xì)菌的數(shù)目。六、課題成果評(píng)價(jià)（一）培養(yǎng)物中是否有雜菌污染以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落對(duì)照的培養(yǎng)皿在培養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有菌落生長(zhǎng)，說(shuō)明培養(yǎng)基沒(méi)有被雜菌污染。牛肉膏培養(yǎng)基的菌落數(shù)目明顯大于選擇培養(yǎng)基的數(shù)目，說(shuō)明選擇培養(yǎng)基已篩選出一些菌落。（二）樣品的稀釋操作是否成功如果得到了2個(gè)或2個(gè)以上菌落數(shù)目在30～300的平板，則說(shuō)明稀釋操作比較成功，并能夠進(jìn)行菌落的計(jì)數(shù)。（三）重復(fù)組的結(jié)果是否一致如果學(xué)生選取的是同一種土樣，統(tǒng)計(jì)的結(jié)果應(yīng)該接近。如果結(jié)果相差太遠(yuǎn)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生一起分析產(chǎn)生差異的原因。七、答案和提示（一）旁欄思考題，如何從平板上的菌落數(shù)推測(cè)出每克樣品中的菌落數(shù)？答：統(tǒng)計(jì)某一稀釋度下平板上的菌落數(shù)，最好能統(tǒng)計(jì)3個(gè)平板，計(jì)算出平板菌落數(shù)的平均值，然后按課本旁欄的公式進(jìn)行計(jì)算。？測(cè)定土壤中細(xì)菌的總量和測(cè)定土壤中能分解尿素的細(xì)菌的數(shù)量，選用的稀釋范圍相同嗎？答：這是因?yàn)橥寥乐懈黝愇⑸锏臄?shù)量（單位：株/kg）是不同的，例如在干旱土壤中的上層樣本中：好氧及兼性厭氧細(xì)菌數(shù)約為2 185萬(wàn)，放線菌數(shù)約為477萬(wàn)。因此，為獲得不同類型的微生物，就需要按不同的稀釋度進(jìn)行分離，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)有針對(duì)性地提供選擇培養(yǎng)的條件。（二）練習(xí)：反芻動(dòng)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為厭氧菌，接觸空氣后會(huì)死亡，因此分離其中能分解尿素的微生物除了需要準(zhǔn)備選擇培養(yǎng)基外，還應(yīng)參照厭氧菌的培養(yǎng)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。課題3 分解纖維素的微生物的分離一、課題目標(biāo)簡(jiǎn)述纖維素酶的種類及作用，從土壤中分離出分解纖維素的微生物，討論這類微生物的應(yīng)用價(jià)值。二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn)課題重點(diǎn)：從土壤中分離分解纖維素的微生物。課題難點(diǎn)：從土壤中分離分解纖維素的微生物。三、課題背景分析教材首先說(shuō)明了纖維素的化學(xué)組成以及纖維素在生物圈的廣泛分布，由此轉(zhuǎn)入到如何對(duì)纖維素進(jìn)行有效利用的問(wèn)題。接著，教材介紹了產(chǎn)纖維素酶的微生物能夠分解纖維素，因此，對(duì)纖維素的利用離不開(kāi)對(duì)分解纖維素的微生物的研究。最后，教材點(diǎn)明了本課題的研究主題，即從土壤中分離能夠分解纖維素的微生物。四、基礎(chǔ)知識(shí)分析與教學(xué)建議（一） 纖維素與纖維素酶知識(shí)要點(diǎn)： ；。教學(xué)建議：有關(guān)纖維素的知識(shí)，教師可以聯(lián)系必修模塊《分子與細(xì)胞》中多糖的知識(shí)并安排學(xué)生通過(guò)閱讀進(jìn)行自學(xué)，學(xué)生自學(xué)后應(yīng)該能夠說(shuō)出纖維素的化學(xué)組成以及在生物圈中的分布狀況。關(guān)于纖維素酶的作用，教師可以參照課本的楷體字部分做演示實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象明顯，能使學(xué)生對(duì)纖維素酶的作用留下深刻的印象。如果不做實(shí)驗(yàn)，也可以參照課本中圖212來(lái)了解纖維素酶的作用。（二）纖維素分解菌的篩選知識(shí)要點(diǎn)： ；。教學(xué)建議：教材在介紹剛果紅染色法之前，首先用“篩子篩沙”這一形象的比喻來(lái)說(shuō)明篩選微生物的基本思想方法。教師還可以結(jié)合本專題課題2介紹選擇培養(yǎng)基的有關(guān)內(nèi)容，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生深入認(rèn)識(shí)分離微生物的基本思想。剛果紅染色法的知識(shí)難度并不大，學(xué)生通過(guò)自學(xué)就能夠理解。五、實(shí)驗(yàn)案例土壤中纖維素分解菌的分離實(shí)驗(yàn)的具體操作步驟如下。 土樣采集的方法與本專題課題2類似。土樣的采集要選擇富含纖維素的環(huán)境，這是因?yàn)樵诶w維素含量豐富的環(huán)境，通常會(huì)聚集較多的分解纖維素的微生物。如果找不到合適的環(huán)境，可以將濾紙埋在土壤中，過(guò)一個(gè)月左右也會(huì)有能分解纖維素的微生物生長(zhǎng)。 選擇培養(yǎng)需要的儀器有：250 mL錐形瓶、無(wú)菌稱量瓶、藥匙、1 mL和10 mL的移液管、天平、搖床、溫度計(jì)等。培養(yǎng)基的制備參照課本旁欄中的比例配制。在250 mL錐形瓶中裝入30 mL培養(yǎng)基，用8層紗布做成瓶塞，將瓶口塞緊，再在瓶塞外包裹兩層包裝紙（或報(bào)紙），用線繩扎緊，在121 ℃下高壓蒸汽滅菌20 min。選擇培養(yǎng)的操作：稱取土樣20 g，在無(wú)菌條件下加入裝有30 mL培養(yǎng)基的搖瓶中。將搖瓶置于搖床上，在30 ℃下振蕩培養(yǎng)1～2 d，至培養(yǎng)基變混濁。 mL培養(yǎng)液進(jìn)行梯度稀釋和涂布平板，也可以按課本中所述，重復(fù)選擇培養(yǎng)的步驟一次，然后再進(jìn)行梯度稀釋和涂布平板。 纖維素分解菌這一步所需要的儀器有：無(wú)菌培養(yǎng)皿、涂布器、1 mL移液管，裝有9mL無(wú)菌水的20 mL大試管，溫箱等。培養(yǎng)基的制備參照課本旁欄中的比例配制。在500 mL三角瓶中裝入200 mL培養(yǎng)基，在121 ℃下高壓蒸汽滅菌20 min。倒平板操作：將滅菌后的固體培養(yǎng)基熔化，按無(wú)菌操作的要求，在無(wú)菌的培養(yǎng)皿中倒入15～20 mL培養(yǎng)基，凝固后待用。制備菌懸液：按照本專題課題1的稀釋操作方法，將選擇培養(yǎng)后的培養(yǎng)基進(jìn)行等比稀釋，稀釋最大倍數(shù)至106。涂布平板：將稀釋度為104～ mL，滴加在平板培養(yǎng)基上，用涂布器將菌液涂布均勻，在30 ℃倒置培養(yǎng)，至菌落長(zhǎng)出。每個(gè)稀釋度下需涂布3個(gè)平板，并注意設(shè)置對(duì)照。剛果紅染色的具體操作步驟參照課本［資料三］。六、課題成果評(píng)價(jià)（一）培養(yǎng)基的制作是否合格以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落：對(duì)照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有菌落生長(zhǎng)則說(shuō)明培養(yǎng)基制作合格。如果觀察到產(chǎn)生透明圈的菌落，則說(shuō)明可能獲得了分解纖維素的微生物。（二）分離的結(jié)果是否一致：由于在土壤中細(xì)菌的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真菌和放線菌的數(shù)量，因此最容易分離得到的是細(xì)菌。但由于所取土樣的環(huán)境不同，學(xué)生也可能得到真菌和放線菌等不同的分離結(jié)果。七、答案和提示（一）旁欄思考題？答：本實(shí)驗(yàn)流程與課題2的流程的區(qū)別如下。課題2是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為惟一氮源的選擇性培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。本課題通過(guò)選擇培養(yǎng)，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在選擇培養(yǎng)基上。其他步驟基本一致。？答：由于生物與環(huán)境的相互依存關(guān)系，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對(duì)提高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的幾率要高于普通環(huán)境。？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進(jìn)土壤多深？答：將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對(duì)聚集，實(shí)際上是人工設(shè)置纖維素分解菌生存的適宜環(huán)境。一般應(yīng)將紙埋于深約10 cm左右腐殖土壤中。，這兩種方法各有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足？你打算選用哪一種方法？提示：參看本課題參考資料的內(nèi)容?！皾饪s”所需的微生物？答：在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使那些能夠適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。（二）練習(xí)：流程圖表示如下。土壤取樣→選擇培養(yǎng)（此步是否需要，應(yīng)根據(jù)樣品中目的菌株數(shù)量的多少來(lái)確定）→梯度稀釋→將菌懸液涂布到有特定選擇作用的培養(yǎng)基上→挑選單菌落→發(fā)酵培養(yǎng)八、參考資料纖維素與淀粉都是由葡萄糖組成的，但組成兩者的葡萄糖的連接方式不同，因而使兩者的形態(tài)完全不同。纖維素是由葡萄糖分子按β1,4糖苷鍵連接而成的，淀粉是由葡萄糖分子按α1,4糖苷鍵連接而成的。人類以淀粉為主要能量來(lái)源，但完全不能消化纖維素，而反芻動(dòng)物和大量的微生物則主要以纖維素為能量來(lái)源。這是因?yàn)?，在反芻動(dòng)物的瘤胃中生活著大量的可以分解纖維素的微生物。微生物產(chǎn)生的纖維素酶是一種復(fù)合酶，包括內(nèi)切酶（Cx酶）、外切酶（C1酶）和葡萄糖苷酶。內(nèi)切酶作用于無(wú)定型的纖維素區(qū)域，使纖維素?cái)嗔殉善?；外切酶又叫纖維二糖水解酶，它可以作用于纖維素的結(jié)晶區(qū)或小片段纖維素，從糖鏈末端開(kāi)始切掉兩個(gè)葡萄糖分子，產(chǎn)生纖維二糖；葡萄糖苷酶則將纖維二糖分解成葡萄糖。剛果紅在篩選纖維素分解菌上的應(yīng)用已經(jīng)有超過(guò)20年的歷史，在本課題中我們給出了兩種方法。方法一是傳統(tǒng)的方法，缺點(diǎn)是操作繁瑣，加入剛果紅溶液會(huì)使菌落之間發(fā)生混雜；其優(yōu)點(diǎn)是這樣顯示出的顏色反應(yīng)基本上是纖維素分解菌的作用。方法二的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，不存在菌落混雜問(wèn)題，缺點(diǎn)是由于纖維素和瓊脂、土豆汁中都含有淀粉類物質(zhì)，可以使能夠產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽(yáng)性反應(yīng)。但這種只產(chǎn)生淀粉酶的微生物產(chǎn)生的透明圈較為模糊，因?yàn)榕囵B(yǎng)基中纖維素占主要地位，因此可以與纖維素酶產(chǎn)生的透明圈相區(qū)分。方法二的另一缺點(diǎn)是：有些微生物具有降解色素的能力，它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)過(guò)程中會(huì)降解剛果紅形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區(qū)分。專題3 植物的組織培養(yǎng)技術(shù)植物組織培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用廣泛。利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)良品種的快速繁殖，培養(yǎng)出大量不含病毒的幼苗，實(shí)現(xiàn)花卉的連續(xù)生產(chǎn)，縮短育種周期等。本專題是在必修課基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生嘗試植物的組織培養(yǎng)，使學(xué)生初步掌握植物組織培養(yǎng)的基本技術(shù)。專題分析一、 教學(xué)目的要求本專題的兩個(gè)課題均依照課程標(biāo)準(zhǔn)制定的具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編排，其對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表。具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)課題嘗試植物的組織培養(yǎng)課題課題2通過(guò)本專題的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)了解植物組織培養(yǎng)技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，熟悉植物組織培養(yǎng)或花藥培養(yǎng)的基本過(guò)程，了解影響植物組織培養(yǎng)或花藥培養(yǎng)的各種因素，掌握培養(yǎng)基制備、外植體消毒、接種、培養(yǎng)、移栽以及栽培等基本操作技術(shù)。二、技術(shù)要項(xiàng)本專題圍繞植物組織培養(yǎng)的基本技術(shù)展開(kāi)，主要技術(shù)歸納如下。