高中生物微生物的生长教案一 旧人教 选修

1、高中生物微生物的生长教案一 旧人教 选修 第1课时教学目标知识目标识记：测定微生物群体生长的方法。理解：1.微生物群体生长规律及其在生产实践中的应用。2.温度、pH和氧等环境因素对微生物生长的影响。能力目标1.通过微生物群体生长规律中“细菌生长曲线”的学习，进一步提高学生的图表对比分析能力以及运用恰当的生物学知识有效地表述图表、公式等提供的信息能力。2.通过对种群增长的“J”型、“S”型曲线与本小节中细菌的群体生长曲线的对比，培养学生的归纳与演绎能力以及生物学的绘图能力。情感目标1.通过种群的一般增长规律、微生物群体生长规律地对比，培养学生正确看待一般问题与特殊问题、个性与共性的关系。2.通过

2、“影响微生物生长的环境因素”的学习，培养学生树立事物的各种因素之间是相互联系的观点，并培养学生抓住事物主要矛盾的思想方法。3.通过“细菌生长曲线”与“自然种群的增长曲线”的对比分析，帮助学生形成关注社会、保护自然的理念。重点·落实方案重点1.微生物群体生长规律及其在生产实践中的应用。2.温度、pH和氧等环境因素对微生物生长的影响。落实方案1.对于微生物群体生长规律及其在生产实践中的应用这一重点，主要采用对比分析教学法，结合自制的多媒体课件，帮助学生理解微生物群体生长的各个时期的主要特征；并通过教师的引导，由学生根据各个时期相应的特点，讨论、总结微生物群体生长规律在生产实践中的应用。2

3、.而对于温度、pH和氧等环境因素对微生物生长的影响，则主要采用相应的函数图对比分析的方法并结合题例分析,教师对相关问题进行补充、拓宽，有助于学生对问题本质的理解。难点·突破策略难点微生物群体生长规律及其在生产实践中的应用。突破策略对于微生物群体生长规律及其在生产实践中的应用这一难点，在落实重点的同时，我们是这样来解决难点：首先，让学生通过自己绘制细菌生长曲线函数图，形成感性认识；然后，利用多媒体技术，展示在恒定培养容器中，微生物群体生长各个时期微生物细胞的形态结构、生理特征与微生物群体的生长速率等群体生长特征，分析影响各个时期长短的相关因素以及在生产活动中的具体应用；最后，再把多种信

4、息转换为微生物群体生长的曲线图，使相关知识从感性上升到理性，并在曲线图的相应区域设置超级链接，化抽象为具体，帮助学生理解群体生长曲线所对应阶段的生物学意义。而对于微生物群体生长规律在生产实践中的应用，则是建立在学生对各个时期的特征理解的基础上，通过教师的引导，由学生分析，教师补充、总结。教具准备血球计数板、涂片计数法的学生实验准备（细菌培养液、已知含量的红细胞液、载玻片、盖玻片、显微镜与染色剂等）、自制的群体增长“J”型、“S”型曲线、细菌生长曲线投影片，自制的“微生物群体生长规律及其在生产实践中的应用”多媒体课件。学法指导1.布置学生复习必修本第八章中“生态因素对生物的影响”“种群与生物群落

5、”中的相关知识。2.指导学生预习，发挥学生的抽象思维能力和逻辑思维能力，将有利于教学。从微生物地生长、繁殖的特点引出为何要从群体角度研究微生物的生长。微生物的群体生长规律是种群内个体生长的一个频率统计，反应的是微生物种群概念上的数量变化，这一点需要学生理解。3.在分析影响微生物生长的环境因素时，学生必须确立事物的各种因素之间是相互联系的观点，同时更应注意抓住事物主要矛盾来分析问题的方法，这将有利于提高学生对于图表中数据的分析能力。教法探讨1.总体上来看，“微生物的生长”部分知识相对比较抽象，而且所描述的生物学事实又是一个充满动态的过程，因而，我们建议在总体上可以采用多媒体课件辅助教学。2.具体

6、教学过程中，微生物的“群体生长规律”可以综合运用指导教学、发现学习等多种教学策略；而对于“影响微生物生长的环境因素”部分内容，由于学生具有相关的知识背景，所以我们则建议可以采用问题解决为主的教学传递程序组织教学。课时安排2课时教学过程导课引言：前面，我们已经学习了微生物的营养与代谢，知道了微生物需要不断从外界吸收营养物质，通过代谢，获取能量并合成自身的组成物质，以维持自身正常的生命活动。那么，从代谢的角度来看，当同化作用大于异化作用时，微生物将表现出怎样的特征？学生回答：生长的现象。那么什么是微生物的生长呢？我们一般是如何来研究微生物的生长的呢？这就是本节课我们所要学习的内容微生物的生长。教学

7、目标达成学生活动：阅读教材P91并讨论上述问题。总结：微生物的生长包括微生物细胞体积的扩大与细胞数目的增多；由于大多数微生物细胞体积较小，个体质量较轻，微生物的个体生长不易观察；同时由于微生物繁殖速度一般较快，因而通常以微生物的群体为单位来研究微生物的生长。问题情景：能否说出这些微生物类群的主要繁殖方式？师生共同分析、总结：（1）大型真菌与霉菌：如木耳、蘑菇、青霉、根霉等，主要的繁殖方式为无性的孢子生殖或有性孢子生殖。（2）酵母菌：在条件适宜的情况下，主要的生殖方式为出芽生殖。在条件不适宜时，一般以无性的孢子生殖或有性孢子生殖。（3）细菌：主要以二分裂来繁殖后代，一般以指数函数Y=2n来表示其

8、在适宜条件下的群体增长的潜能。（4）放线菌：主要以孢子生殖来繁殖后代，但其孢子为分生孢子。（5）病毒：繁殖方式为增殖，需要强调的是，本节内容中的微生物的营养、代谢与生长，并不以病毒为研究对象。教师提问：我们在必修本中，已经学习了种群的相关内容。那么，什么是种群的动态？种群的动态包括哪几个方面的内容？我们一般是如何来研究种群的动态的？学生回答：略。总结：（1）种群动态是种群生态学的核心问题；种群动态研究种群数量在时间和空间上的分布规律。（2）种群动态主要包括以下几个方面的内容：有多少（数量或密度）；哪里多，哪里少（分布）；怎样变动（数量变动和扩散迁移）；为什么这样变动（种群调节）。（3）种群动态

9、的基本研究方法有：野外观察；实验研究；数学模型研究等。教师提问：那么种群的数量变化包括哪四个方面的内容呢？我们研究的“J”型曲线、“S”型曲线属于其中哪一方面的范畴？学生活动：种群数量的增长、稳定、波动与衰亡。“J”型曲线、“S”型曲线属于种群的增长范畴。由学生画出“J”型曲线、“S”型曲线，多媒体实物投影并评价。教师提问：当以“J”型曲线、“S”型曲线描述种群的增长规律时，曲线模型成立的理论基础是什么？学生回答：略。教师提问：通过复习，我们巩固了种群生态学方面的一些知识；那么，如果我们把一定空间与时间范围内的同种微生物群体视为一个种群的话，则微生物的群体生长会具有怎样的特征呢？一、微生物群体

10、生长规律1.微生物群体生长规律的研究方法教师分析：由于在自然环境下微生物群体生长受到非生物因素、种内关系、种间关系等多种因素的综合影响其群体生长的状况多变而复杂，往往难以描述，因而，从实际工作的角度出发，微生物的群体生长状况的研究一般是置于人工控制的条件下进行的。教师提问：那么实际工作中是如何进行微生物群体生长状况的研究的？学生活动：阅读教材P91相关内容，然后分组讨论，总结研究微生物的群体生长状况的方法。学生总结、教师补充：对于像细菌这类单细胞无分枝的微生物来说，一般是将少量的某种细菌分离纯化后，接种到恒定容积的培养基中，并置于适宜条件下培养，然后，定期取样，测定培养基中微生物的群体生长情况

11、的。教师讲述：测定微生物群体生长状况的方法主要有测细胞数目、测重量两种方法。（1）测细胞数目教师补充：测定细菌的细胞数目的主要方法有血球计数板法和涂片计数法。教师活动：教师出示血球计数板实物并投影血球计数板的图片，引导学生观察。血球计数板中央的小室容积为0.1 mm3，将适当稀释的培养液移取到血球计数板与盖玻片之间的计数室中，在显微镜下观察计数，然后将所观察到的微生物数目折算为培养液中的微生物总数。教师提问：若n个0.1 mm3的小室中的细菌细胞数目分别为a1、a2、a3an,培养容器总体积为V时，那么培养液中微生物的总细胞数目为多少呢？学生回答：略。涂片计数法学生实验：用移液管移取等量的待测

12、样品与已知含量的红细胞液均匀混合；将混合液均匀涂布在载玻片的一定面积内；用适当的染色剂染色；在显微镜下随机选若干个区域进行计数，得出细菌与红细胞的比例；用数学方法计算出单位体积内的细菌数目。学生讨论并分析实验数据：略。(2)测重量法教师讲述：测重量法具体可以分为湿重法和干重法二种。湿重法是指取一定体积的培养基，经离心分离、反复洗涤后，称菌体的湿重，计算菌体的总重量；干重法是指通过上述方法，得到菌体的湿重后，再烘干后称干重，计算细胞的总重量。过渡：那么，微生物的群体生长状况是否具有一定的规律？假如有的话，这是怎样一种规律？研究这一规律具有怎样的现实意义呢？2.微生物群体生长规律教师讲述：恒定培养

13、容器中的微生物群体生长规律是许多实验测定的结果。总结：（1）许多实验都表明，像细菌这类微生物，在恒定容器内的生长速率是随着时间的推移而不断变化的。（2）其变化具有一定的规律。（3）若以时间为横轴，以细菌数目的对数为纵轴，便可以得到反映细菌生长规律的曲线，我们一般称之为细菌的生长曲线。教师分析：微生物的群体生长规律模型是具有相应的数学理论基础的。（1）像细菌这类生物，其繁殖方式主要为二分裂。在理论上，若不考虑群体中细菌个体的死亡，则其群体每经历一代，数目便增加一倍。我们可以用Bn总（表示细菌的实际数目）=Bn*2n（Bn表示原有的细菌个体数目）表示。例：一培养液中，细菌数目由开始时的12000个

14、，经过4 h后，增加到49000000个，求其经历的代数以及每一代的平均时间。N=(lgBnlgBn)/lg2=(lg4.9×107lg1.2×104)/lg2=12T=4×60/12=20(min)（2）但在实际培养过程中，在微生物群体生长的不同阶段，细菌分裂时每一代所经历的时间并不相同；在培养基中细菌实际上既因为不断分裂繁殖而数目增多，又因细胞不断的死亡而数目减少，因此，培养基中的微生物的数目实际上是不断地变化的。培养基中微生物的数目（Bn总）（表示细菌的实际数目）=原有细菌数目（Bn）+增加的细菌数目死亡的细菌数目。教师提问：那么，我们如何来描述细菌的生长曲

15、线呢？回答教师提供以下数据，学生补充并完成表格；然后由学生画出细菌生长曲线图，多媒体实物投影并评价。作图要求：以时间为横轴，微生物细胞数目的对数为纵轴，建立坐标系，利用描点法作图。时间（min）05102030405060培养基中细菌数目（个）7509000440004500035000110006000560细菌数目的对数师生共同总结：从细菌接种到培养基中开始到培养基中的细菌群体死亡的动态变化，可以分为调整期、对数期、稳定期、衰亡期四个重要时期。教师补充：微生物的群体生长曲线是种群内个体生长的一个频率统计，反应的是微生物种群概念上的数量变化特征，因而并非是该时期的所有个体均具有相应的特征。教

16、师设置问题情景，引导学生思考：细菌生长曲线是运用数学模型研究群体生长规律的一种方法。那么，我们一般是按怎样的标准来划分各区段的？具体而言，不同区段究竟蕴涵了怎样的生物学含义呢？师生互动：教师利用投影，呈示下述表格，使学生明确需要研究的问题。阶段主要特征调整期对数期稳定期衰亡期时间生长速率细胞的形态结构细胞的生理特点影响该阶段长短相关因素造成该阶段特征的主要原因实践意义师生互动：教师打开多媒体课件，利用多媒体技术呈示多元化信息，引导学生思考，帮助学生形成感性认识。（1）调整期：媒体信息：以多媒体动画模拟技术，表示细菌刚被接种到培养基上时，对新环境有一个短暂的调整或适应的过程，一般不立即进行分离的

17、情景，同时反映细菌的形态结构等特征，配合图片、文字分析该阶段在生产实践中的利用。教师对调整期的时间、群体生长速率、细胞的形态结构与生理特征、实践意义等方面的问题总结如下：时间：从细菌刚被接种到培养基上开始，到细菌开始进入快速分裂为止。生长速率：几乎为零，细胞数目几乎不变。细胞的形态结构：细菌细胞体积增长较快。细胞的生理特点：细菌代谢活跃，是合成初级代谢产物量最多的时期；细菌细胞内大量合成细胞分裂所需的酶、ATP及其他细胞成分，为下一阶段的细胞分裂作准备。影响该阶段长短的相关因素：菌种：若把对数期的菌种接种到培养基上时，可相对缩短调整期；若把稳定期或其他时期的菌种接种到培养基上时，则调整期相对较

18、长。培养基：若培养基的理化性质与原先菌种的培养基比较相似，则调整期时间较短；若培养基的理化性质与原先菌种的培养基相差比较大，则调整期时间较长。造成该阶段特征的主要的原因：对新环境的适应需要一个过程，特别是微生物细胞内的诱导酶的合成是一个相对较长的过程。实践意义缩短调整期增加接种量；采用对数期的菌种接种；尽量保持接种前后培养基的理化性质一致。（2）对数期媒体信息：利用动画模拟技术，表现细菌细胞开始进入快速分裂阶段，细菌的细胞数目以等比数列增加（Bn总=Bn×2n）的现象、细菌的形态结构等特征，配合图片、文字分析该阶段在生产实践中的利用。学生分析观察、讨论：略。时间教师提问：我们一般把哪

19、一个阶段称为细菌群体生长的对数期呢？学生回答：从细菌开始快速分裂开始，到培养基中细菌的群体数目不再增加，保持动态稳定为止。生长速率教师提问：在细菌群体生长的对数期阶段，群体生长速率具有怎样的特征？学生回答：速率最快，细胞数目以几何级数增加；可以用Bn总=Bn×2n来描述。细胞的形态结构教师提问：那么，大多数细菌的细胞在这一阶段具有怎样的形态结构与生理特征呢？学生回答：形态特征最为稳定；细菌生理特征比较稳定，代谢旺盛，细菌细胞内各种组分，特别是核糖体数量剧增，此阶段的代谢容易受到周围环境条件的影响。影响阶段长短的相关因素教师提问：影响这一阶段时间长短的相关因素有哪些呢？学生主要从以下几

20、方面展开讨论：菌种：该种细菌的遗传特性；培养基：培养基的各种理化性质（如培养基化学成分与pH、T、O2）等理化性质是否适宜；温度：温度通过影响酶活性来影响微生物的新陈代谢速率，从而影响对数期的长短。造成该阶段特征的主要原因教师提问：从生态学角度来看，造成细菌群体生长的对数期的主要原因有哪些呢？学生讨论：略。总结：培养基中营养物质充分，空间充裕，种内斗争不剧烈；培养基中的pH、T、O2等条件适宜，微生物新陈代谢旺盛，能量供应充足；培养基中一些有害的代谢产物尚未开始积累；微生物种群的出生率大于死亡率，种群密度增加。实践意义教师讲述：这一阶段在生产实践上具有相当重要的意义，例如控制对数期。那么，为何

21、要在生产过程中根据生产实际需要，控制微生物群体生长的对数期呢？学生回答：略。教师分析：以酵母菌发酵产生酒精而言，如果对数期过长，营养物质量消耗过多，会导致下一个阶段微生物积累的代谢产物减少；如果对数期过短，培养基中的菌体数目比较少，也会导致下一个阶段微生物积累的代谢产物减少。教师补充：这一阶段在生产实践中还有以下意义：菌种制作：一般可以用对数期的细菌细胞作为菌种（也可以称作种子）；此阶段的细菌细胞可以用来菌种鉴定及微生物细胞的生理特征鉴定等用途。（3）稳定期媒体信息：利用动画模拟技术，表现培养基中细菌的群体保持动态稳定的特征，细菌在形态结构、生理等方面的特征，配合图片、文字分析该阶段在生产实践

22、中的具体利用。学生通过对信息的观察、分析与讨论，对稳定期的时间、群体生长速率、细胞的形态结构与生理特征等方面的问题总结如下：时间：从培养基中细菌的群体数目不再增加，保持动态稳定开始，到培养基中细菌群体数目开始减少为止。生长速率：分裂速率相对对数期下降，死亡速率上升，细胞数目动态平衡，活细菌数目达到最高峰。细胞的形态结构：某些产芽孢细菌在这个时期开始产生芽孢。细胞的生理特点：细菌细胞内开始大量积累代谢产物，特别是次级代谢产物。影响该阶段长短的相关因素：菌种、培养基理化性质、温度等因素。造成原因：培养基中营养物质在对数期被大量消耗，同时由于培养基中细菌的种群数目达到最大，种内斗争剧烈，导致个体死亡

23、率上升，出生率下降。因为微生物长时间代谢，导致培养基中的pH、T、O2等理化性质发生改变，微生物新陈代谢速率下降，能量供应不足，细菌细胞生长、分裂速度下降。培养基中一些有害的代谢产物开始积累，影响微生物生长。过渡：通过对刚才的媒体信息的观察，我们可以知道，细菌群体生长的稳定期在生产实践上的应用价值很高。那么，在实践中该如何运用这一阶段的相关知识，进行合理控制，从而增加代谢产物的产量呢？学生回答：延长稳定期。实践意义延长稳定期：教师提问：为什么延长稳定期可以提高发酵工程的产量呢？生产中该如何来进行合理控制，以延长稳定期呢？学生小组讨论后，总结：进入稳定期以后，包括抗生素在内的多种次级代谢产物开始

24、大量积累，如果适时补充营养物质，排出有害的代谢产物，则可延长稳定期，提高代谢产物的产量。延长稳定期的方法有很多，其中微生物的连续培养是一种比较常用的办法。教师打开多媒体，利用flash动画模拟在发酵工程中的微生物的连续培养技术，注意引导学生观察。情景如下：在一个流动的装置中，以一定的速度不断的添加新的培养基，再以同样的速度放出含有大量微生物代谢产物的培养基。作用：补充营养物质，排出有害的代谢产物。目的：延长稳定期，获得更多的代谢产物；另外，还可使得微生物保持长时间的高速生长，产生更多的微生物细胞。优点：缩短培养周期，提高设备的利用效率，便于自动化管理。应用：一般用于酒精、丙酮、丁醇等的生产中。

25、过渡：在稳定期后，细菌群体生长将进入什么时期呢？（4）衰亡期教师提问：什么叫做衰亡期？学生回答：在稳定期之后，随着培养的继续进行，细菌群体的死亡速率大于繁殖速率，培养基中细菌群体的数目开始急剧下降，这一阶段称为衰亡期。教师提问：该时期的微生物群体、微生物细胞个体有怎样的特点？在生产实践中有何应用价值？学生总结：教师补充：细菌的生长曲线的不同时期反映的是群体而不是单个细胞的生长规律，调整期、对数期、稳定期、衰亡期等各个时期的特征只适用于细菌细胞的群体而不是单个细胞。教师提问：能否举例说明认识和掌握微生物的生长曲线，有何重要的实践意义呢？学生回答：酒精生产过程中就要设法缩短调整期，控制对数期，以便

26、在最短时间内获得最大的产量。医学上，要通过细菌染色来鉴定细菌，通常采用对数期的菌体，因为这一阶段的细菌细胞生理特征最稳定。工业上生产酵母，通常在稳定期收集菌体，因为这一时期的菌体数目最大。教学目标巩固1.列表分析细菌生长曲线的各个生长时期的特点。生长时期时间形成原因菌体特征代谢特点生长应用与控制调整期对数期稳定期衰亡期2.对细菌的生长规律测定的正确表述是A.在液体培养基上进行B.至少接种一种细菌C.只能接种一个细菌D.及时补充消耗的营养物质分析：细菌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

27、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：A3.用放置太久的洗碗水做水质污染实验时，不能使0.01%亚甲基蓝溶液褪色，其合理解释是A.溶解氧太低，好氧细菌已死亡B.亚甲基蓝溶液浓度太低C.好氧细菌大量繁殖D.溶解氧太多分析：0.01%的亚甲基蓝溶液是活体染色剂，不影响生物(细菌)的正常生理活动。好氧性细菌可以在洗碗水中大量繁殖，将蓝色的亚甲基蓝阳离子吸收到细菌细胞内，从而使0.01%亚甲基蓝溶液的蓝色褪去。

28、故人们常利用亚甲基蓝作为指示剂，根据蓝色的褪色程度来鉴定水质的污染(检测好氧性细菌的相对数量)程度。当洗碗水放置时间过长时，水中溶氧量太低，好氧性细菌死亡，就不能进行有效的鉴定。答案：A4.下表为从一个以酵母菌产生酒精的发酵罐中五次取样分析的结果，请根据该表，回答下列问题：样品酵母菌（个/mm3）pH15633.426815.4313313.74102405.25104985.1（1）从表中数据分析，编号_的样品取于酵母菌生长的调整期，这时酵母菌体内的_产物增加，为细胞增殖准备条件。（2）编号_的样品取于酵母菌生长的衰亡期，若要连续生产，应_。（3）倘若要扩大生产，需从该发酵罐中取出样品编号_中的菌种，这段时期属于酵母菌生长的_。分析：在酵母菌发酵过程中会产生CO2，从而导致培养液的pH发生改变，所以pH的变化量是本题的解题关键；结合酵母菌的个体变化值，我们可以判断样品2为调整期，样品4为对数期，样品5为稳定期，样品1、