探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化

1探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化教学目标：课程标准关于本节的具体内容标准为“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”，并提出了相应的活动建议“探究培养液中酵母种群数量的动态变化”。该条内容标准有两层涵义：其一、“尝试建立数学模型”属模仿性技能目标，旨在通过原形示范（细菌的数量增长）和具体指导，学生能完成建立数学模型；其二、“解释种群的数量变动”属理解水平的知识目标，旨在把握数学模型（抽象）与种群的数量变动（具体）之间的内在逻辑联系。重点和难点：指导学生通过对培养液中酵母菌种群数量连续7天的观察后所收集的数据的分析总结，探究变化规律，建构数学模型，绘制变化曲线，并尝试解释种群数量变化的原因。高中学生对数学模型的概念并不陌生，学生已对运用数学解决生物学中的问题有了一定的认识，例如对遗传规律、DNA的复制等的认识。本节是在学生已有知识的基础上，重新建构新的知识──建构揭示生物学规律的数学模型。主题：紧密联系现代社会的生产生活实际，让学生“自主、合作、探究”学习是高中生物新课改的主旋律。教师要尽量联系现代社会的生产生活实际创设条件和氛围，让学生通过自主努力，积极参与类似于科学研究的学习活动，逐步形成善于质疑、乐于探究、勤于动手、努力求知的积极态度和情感，发展乐于与人合作的团队精神，形成严谨求实的科学态度，培养学生发现问题、收集分析信息和解决问题的能力，最终实现知识、技能和情感的学习目标。教师是教学活动的设计者，要改变旧的课堂教学方式，变“授之以鱼”为“授之以渔”，放手和激励学生主动学习，团结协作，积极参与研讨分析和评价，充分体现学生作为探究学习的参与者，在发现和解决问题的过程中提升自己。板书设计：主要时期成因特点特征应用Ⅰ.调整期适应新环境不立即繁殖代谢活跃，体积增长较快创设条件，缩短或延长调整期时间II.指数期(对数期)条件适宜繁殖速度最快。呈指数增长代谢旺盛，形态、生理比较稳定生产用菌种、科研材料III.稳定期代谢产物大量积累，生存环境恶劣活菌数量达到最高值(K值)增殖速度下降，死亡加剧改善和控制条件延长稳定期Ⅳ.衰亡期营养物质消耗殆尽，有害代谢废物积累加剧，生长环境进一步恶化。新增细胞数小于死亡细胞数细胞出现多种形态，甚至畸形。基础知识1．酵母菌酵母菌是一种既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸的单细胞核生物。由于酵母菌的生长周期，增殖速度，是研究种群数量的增长规律以及种群内部和外部因素对种群个体数量影响的良好实验材料。我们还可以用酵母菌作为实验材料研究。2．种群数量的变化种群数量的变化包括增长、波动、稳定、等，而“J”型曲线与“S”型曲线都只研究了种群数量增长的情况。在实际环境中，种群的增长一般都是“S”型曲线，该曲线有一个K值，即。种群数量的增长不仅受到内部因素如种群密度的制约，还受到许多环境因素（如、培养液的pH、培养液的养分种类和浓度、代谢产物等）的影响。3．血球计数板2血球计数板是一种专门用于计算较大单细胞微生物的一种仪器。计数时，常采用法，多次取平均值，计算出每mL的酵母菌细胞个数。将经过适当稀释的菌悬液（或孢子悬液）放在血球计数板载玻片与盖玻片之间的计数室中，在显微镜下进行计数。由于计数室的容积是一定的（0．1mm2），所以可以根据在显微镜下观察到的微生物数目来换算成单位体积内的微生物总数目。由于此法计得的是活菌体和死菌体的总和，故又称为总菌计数法。血球计数板，通常是一块特制的载玻片，其上由四条槽构成三个平台。中间的平台又被一短横槽隔成两半，每一边的平台上各刻有一个方格网，每个方格网共分九个大方格，中间的大方格即为计数室，微生物的计数就在计数室中进行。计数室的刻度一般有两种规格，一种是一个大方格分成16个中方格，每个中方格又分成25个小方格；另一种是一个大方格分成25个中方格，每个中方格又分成16个小方格。但无论是哪种规格的计数板，每一个大方格中的小方格数都是相同的，即16×25=400小方格。每一个大方格边长为1mm，则每一大方格的面积为1mm2，盖上盖玻片后，载玻片与盖玻片之间的高度为0．1mm，所以计数室的容积为0．1mm3。在计数时，通常数五个中方格的总菌数，然后求得每个中方格的平均值，再乘上16或25，就得出一个大方格中的总菌数，然后再换算成1ml菌液中的总菌数。下面以一个大方格有25个中方格的计数板为例进行计算：设五个中方格中总菌数为A，菌液稀释倍数为B，那么，一个大方格中的总菌数（个）如果是16个中方格的计数板，设五个中方格的总菌数为A＇，菌液稀释倍数为B＇则实验目的1．通过探究培养液中酵母菌种群数量的变化，尝试建构种群增长的数学模型。2．用数学模型解释种群数量的变化。3．学会使用血球计数板进行计数。实验原理1．在含糖的液体培养基（培养液）中酵母菌繁殖很快，迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群，通过细胞计数可以测定封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。2．养分、空间、温度和有毒排泄物等是影响种群数量持续增长的限制因素。433．酵母菌计数方法：抽样检测法。先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。注意：从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几次。实验步骤(1)将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。(2)将酵母菌接种入试管中的培养液，先通过显微镜观察估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量。(3)将试管放在25℃条件下培养。(4)每天定时取样计数酵母菌数量。(5)以_____为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，画出酵母菌种群数量的变化曲线。结果分析时间/天123456…平均数量/个（1）酵母菌在培养液中开始呈__________增长，经过一段时间的增长后，数量趋于稳定，呈___________增长。⑵增长曲线的总趋势是先增加再降低。原因是(3)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH空间及有害代谢废物等问题探讨(1)从试管中吸取培养液进行记数之前，为什么要将试管振荡几次？(2)对于压在小方格界线上的酵母菌应怎样计数？(3)本实验需要另设对照吗？为什么？(4)培养后期酵母菌浓度过高，一个小方格内酵母菌过多，应该采取怎样的措施？课外练习一、选择题1．主要利用酵母菌进行生产的产品是A．果酒B．果醋C．酸奶D．腐乳2．用血球计数板计数的酵母菌数目是A．活菌的数目B．死菌的数目C．代谢旺盛的酵母菌数目D．活菌和死菌的总数3．血球计数板规格为16×25，计数室为1mm×1mm，一个计数室内液体的总量为A．0.001mm3B．0.01mm3C．0.1mm3D．1mm34．若血球计数板大方格的边长是1mm，规格是25×16型的。培养液被稀释400倍后，计数5个中方格的酵母菌的总数为n，则每mL培养液中的酵母菌数量为A．2n×106B．4n×106C．2n×107D．4n×10745．右图是某小组研究营养物质、温度对酵母菌种群数量变化的影响，温度有28℃和5℃两个变量，营养物质有马铃薯培养液和蒸馏水两种。若曲线B是5℃、马铃薯培养液中酵母菌的种群数量变化情况，那么曲线A最可能是A．5℃、蒸馏水B．28℃、蒸馏水C．28℃、马铃薯培养液D．5℃、马铃薯培养液6．下列有关操作正确的是A．取样的吸管先吸蒸馏水中培养的酵母菌液再吸马铃薯培养液的酵母菌液B．血球计数板用吸耳球吹干净后滴加酵母菌液进行计数C．血球计数板用流水冲洗，镜检若发现不干净，可用质地稍硬的刷子刷洗D．在血球计数板的槽与盖玻片之间滴加酵母菌培养液，让其渗入，随后吸去多余的酵母菌培养液7．右图显微镜下见到的某血球计数板的一个中方格内酵母菌的分布情况，下列相关说法正确的是A．该血球计数板是25×16型B．计数时只计数小方格内的酵母菌，而方格线上的概不计数C．据此图可准确推算出每mL培养液中酵母菌的数目为1.1×107D．显微镜放大倍数越大，一个小方格内的酵母菌数目就越少8．以下为某小组在进行“探究培养液中酵母菌种群数量动态变化”实验之前提出的一些问题，你觉得不合适通过本实验进行探究的是A．酵母菌的种群数量是怎样随时间变化的B．温度会影响酵母菌的生长吗C．养分会影响酵母菌的生长吗D．在30℃条件下，酵母菌的生殖方式是什么9．每次从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几次，其作用是A．加快酵母菌的繁殖速度B．使酵母菌在培养液中分布均匀C．使正在生殖的酵母菌子代与亲代分离D．让酵母菌暂时停止分裂10、在放有5mL培养液的培养瓶中放入少量酵母菌菌种，然后每隔一天统计一次酵母菌的数量。经过反复实验，得出如右图所示的结果：对这一结果的分析，错误的是（）A.酵母菌增长呈现出“S”型的原因可能与营养液浓度有关B.酵母菌种群数量达到200时，种内斗争达到最大C.在第4天至第6天中，种群的出生率与死亡率相当D.该培养瓶内酵母菌种群的最大容纳量约为400二、非选择题1．为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某兴趣小组按下表完成了有关实验并定期对培养液中的酵母菌进行计数，根据多次计数的平均值绘制出酵母菌细胞数目变化曲线图（右图）。请回答：5⑴该小组探究的课题是。⑵该实验设计中存在的不足之处是。⑶实验过程中需要控制的无关变量有（至少列举出两种）。⑷右图中最可能代表A组酵母菌种群数量变化的曲线是。2、为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某研究性学习小组按表一完成了有关实验，并定期对培养液中的酵母菌进行计数，绘制出酵母菌细胞数目变化曲线图。请回答：表一：为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学按下表完成了有关实验。试管编号培养液/mL无菌水/mL酵母菌母液/mL温度/℃A10—0.128B10—0.15C—100.128（1）请写出该同学研究的课题名称。（2）此实验组设计的变量是：（3）为什么在接种、培养和计数的整个实验过程中，要遵守无菌操作规范？（4）A组培养液中酵母菌第______天的增长率最大；第3天后A组培养液中酵母菌数目减缓甚至不增长的原因是____________________________________。（5）A组与B组酵母菌中数量达到的最大值在生态学上称为______________，A组中该数值比B组大的原因是___________________________________。（6）图中缺少C组酵母菌的数目变化曲线，请你根据自己的推测在答题纸相应的图中补充画出该曲线。（7）在该实验的基础上，根据你对影响酵母菌种群生长的因素的推测，进一步确定一个探究实验的课题：。3．某同学进行了实验探究：培养液中酵母菌种群数量的动态变化实验材料：6酵母菌菌种、无菌肉汤培养液、试管、血球计数板（1mm×1mm，16×25型如右图）、滴管、显微镜等。实验步骤：第1次实验：⑴将一定量的酵母菌种置于无菌肉汤培养液中，搅拌均匀。⑵取血球计数板，在计数室上盖上盖玻片，用滴管滴适量含有酵母菌的肉汤滴于盖玻片的边缘，用吸水纸吸去多余的培养液。⑶立即将上述计数板置于显微镜下进行观察。⑷将数据填于事先设计好的表格中。⑸实验结束对血球计数板进行清洗。以后每天相同时间进行相同步骤的实验，只到实验结束。该同学使用的计数板如右上图，为16个中方格。16个中方格中的酵母菌数目如下表：方格号12345678910111212141516酵母菌数目512520497511508499501503531488514489522496468519分析以上材料，回答下列问题：⑴从实验步骤上看，有多处不足，如计数板在使用之前应＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、吸去多余培养液后还要＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，及进行重复实验等。⑵用血球计数板计数，应将培养液进行适当的稀释，使计数板的每一小方格内的酵母菌数在5－10个为宜，从表格中数据看，该同学存在的问题是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。⑶从记录表格看，该同学对血球计数板的计数规则不清楚。事实上没有必要将16个中方格中