1、实验十三、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化（必修3 P68、69）等级要求：C一、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显微计数的方法。二、实验原理1、酵母菌可以用液体培养基来培养。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数量随时间而发生的变化。2、培养液中的养分、空间、pH、温度和有害代谢产物的积累等是影响酵母菌种群数量持续增长的限制因素。3、酵母菌计数的方法抽样检测法（1）利用血球计数板在显微镜下直接计
2、数，是一种常用的微生物计数法。此法的优点是直观、快速；此法适用稀释的菌悬液（或孢子悬液），也就是液体培养基中菌体的计数；此计数法是在显微镜下计数的，也叫做显微镜直接计数法；此法计得的是活菌体和死菌体的总和，又称为总菌计数法。（2）血球计数板构造计数室高度： ；一个计数室有 个小格，每个小格的面积 ；计数室的总面积： ；计数室的总容积： （3）计数室的两种类型 类型一、1625 类型二、2516（模仿画出）（4）血球计数板的使用镜检计数室：在加样前，先对计数板的计数室进行镜检。若有污物，则需要清洗后才能进行计数。稀释：将酵母菌培养液进行适当的稀释，如菌液不浓，可不必稀释。加样品：在清洁干燥的血球
3、计数板先盖上盖玻片，再用无菌的细口滴管将稀释的酵母菌液由盖玻片边缘滴一小滴（将计数室充满即可），让菌液沿缝隙靠毛细渗透作用自行渗入计数室。多余培养液用滤纸吸去，注意不可有气泡产生。问题：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。为什么？ 显微镜计数稍待片刻（静止5分钟后），待酵母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，用低倍镜（1610）找到计数室所在的位置，进行计数；若是2516的计数室，每个计数室选5个中格（选4个角和中央的中格）中的菌体进行计数；若是1625的计数室，每个计数室选4个中格（选4个角的中格）中的菌体进行计数；每个小格内约有5-10个菌体为宜。若一个
4、小格内酵母菌过多，难以数清，应当采取怎样的措施？ 计数原则：、位于格线上的菌体一般只数上方和左边线上的，如遇顶角的只算左上角的菌体；、如遇酵母出芽，芽体大小达到母细胞的一半时，即作为两个菌体计数；、计数一个样品要从两个计数室中计得的值来计算样品的含菌量。清洗血球计数板：使用完毕后，将血球计数板用自来水浸泡和在水龙头上用水柱冲洗，切勿用硬刷洗刷，洗完后自行晾干或用吹风机吹干。镜检，观察每个小格内是否有残留菌体或其他沉淀物。若不干净，则必须重复洗涤直至干净为止。（5）计算：以一个大方格有25个中方格的计数板为例进行计算：假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（即0
5、.1mm3中的总菌数）为 （个）；故10ml菌液总的总菌数为 （个）。【例】利用计数板可在显微镜下对微生物细胞进行直接计数。计数板是一个特制的可在显微镜下观察的玻片，样品就滴在计数室内。计数室由2516400个小室组成，容纳液体的总体积为01mm3。现将lmL谷氨酸棒状杆菌样品加99mL无菌水稀释，用无菌吸管吸取少许使其自行渗入计数室，盖上盖玻片并用滤纸吸去多余菌液。 现观察到图中所示a、b、c、d、e 5个中格80个小格内共有谷氨酸棒状杆菌44个，则上述1mL谷氨酸棒状杆菌样品中约有细菌 个。为获得较为准确的数值，减少误差，你认为可采取的做法是 。三、实验设计1、探究性实验一般步骤有 、 、
6、讨论探究思路、再 、 、分析结果，得出结论、表达和交流以及进一步探究。2、提出的问题是： 作出最合理的假设为 尝试从影响酵母菌种群数量的变化因素角度提出其他一些探究问题，如： 、 3、探究步骤（1）配制无菌马铃薯培养液或肉汤培养液；以及配制酵母菌菌种母液；（2）将10mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中，并将酵母菌菌种接种到试管的培养液中；通过显微镜计数，估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量（N0）；（3）将试管放在适宜温度（约25）条件下培养，连续观察7天，每天取样并计数，分别记录下这7天的数值； 设计实验数据记录表格（思考：每天每次只测一次行吗？）问题该实验没有另外设置对照实验，原
7、因是 ；该实验是否需要重复实验？ ，试解释原因 。时间种群数量（4）分析数据，画出曲线。（5）结果分析：画出酵母菌种群数量最可能的变化曲线，并分析原因酵母菌种群数量变化的总趋势是先增加后保持相对稳定最后降低。原因是在开始时培养液中营养充足，空间充裕，pH等条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量大增；随着酵母菌数量的不断增多，由于 、 、 等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降。4、实验案例分析（一）提出问题：（1）酵母菌种群的数量是怎样随时间变化的？（2）温度会影响酵母菌的生长吗？（3）养分会影响酵母菌的生长吗？（二）设计实验：将24支试管分成A、B、C三组，每组8支。A组为
8、实验组，装培养液10 mL，酵母菌母液0.1mL，环境温度28。B组装培养液10 mL，酵母菌母液0.1mL，环境温度5，与A组形成温度条件对照。C组不装培养液，只装无菌水10mL，酵母菌母液0.1mL，环境温度28，与A组形成营养条件对照。（三）实验操作：1配制无菌马铃薯培养液和酵母菌母液；2预先设计分装。先每次用10mL刻度吸管吸取10mL培养液到A组和B组试管，用另一支10mL刻度吸管吸取10mL无菌水到C组试管。待分装完毕，每支试管加塞后把试管扎成捆后，然后用记号笔注明培养基的名称、组别、日期。3用高压蒸汽灭菌锅灭菌；4接种菌种：用灭菌干净的1mL刻度吸管每次吸取0.1mL酵母菌母液，
9、往每支试管中加入。（注意滴加量不要太多，避免初始菌数过多。）5培养：将 A、C试管置于 28的恒温箱中培养。将 B试管置于5的恒温箱中培养。（5的恒温箱可由某些型号冰箱保温室设定5时代替。）6计数和记录：每天取样时间大体一致，每次每组按序号取一支试管。计数过程中一定要遵守无菌操作规范，取样的吸管要干净且分开使用，每次取样前要试管振荡摇匀。显微镜下进行细胞计数，后立即将数据填到记录表格中。【例1】在探究“培养液中酵母菌种群的数量变化”的实验中，某学生的部分实验操作过程是这样的：从静置试管中吸取酵母菌培养液进行计数，记录数据；把酵母菌培养液放置在冰箱中；第七天再取样计数，记录数据，统计分析绘成曲线
10、。请纠正该同学实验操作中的错误： 【例2】（2011年江苏卷）26（8分）右图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题： (1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是 ；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为 。 (2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外，还有 、 。 (3)在T1一T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有 、 。 (4)某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D对应的数量，原因可能有 、 和用血球计数板计数时出现错误等。【例3】（2010江苏卷）26(7分)右图为酵母菌细胞结构示意圈。请回答下列问题：(1)酵
11、母菌细胞结构与菠菜叶肉细胞相比最主要的区 别是酵母菌_ _；与蓝藻细胞相比，最主要的区别是 酵母菌 。(2)图中含有RNA的结构有 (填序号)。(3)图中不能直接分解葡萄糖但能释放的结构是 (填序号)。(4)为制备酵母菌原生质体，需用酶解法除去结构，但应在 溶液中进行。(5)为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了如下操作。其中操作正确的有 (填下列操作的序号)。将适量干酵母放人装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养静置一段时间后，用吸管从锥形瓶中吸取培养液在血球计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片用滤纸吸除血球计数板边缘多余培养液将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计
12、数室底部，在显微镜下观察、计数【例4】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/A100.128B100.15C100.128（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
13、_。（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： 。【例5】.酿酒需要酵母菌，酵母菌的数量变化对生产有着重要的意义。I某生物兴趣小组为研究酵母菌种群数量随时间变化的情况，设计了如下实验。实验步骤：(1) 选取一定量的酵母菌，放入液体培养基中进行培养（装置如右图所示），并在培养过程中不断充入无菌空气。(2) 连续培养7天，每天定时取样一次，每次取三份样品，取样前将培养
14、液摇匀。结果分析：（3）每次取样之前要摇匀，目的是 。（4）将500个红细胞与某时刻取样的5毫升该培养液混匀，然后制片观察，进行随机统计。结果如下表，请算出该时刻5毫升培养液共含有酵母菌大约_ _ 个。视野1视野2视野3视野4红细胞数21172220酵母菌个数1029810694（5）请你帮助该兴趣小组设计一个表格，以便记录实验数据。II该小组继续探究酵母菌无氧呼吸产生酒精所需的适宜温度（温度条件为20、25、30、35、40）。实验材料：新鲜的酵母菌液、一定浓度的葡萄糖液、图示装置若干套，可调节温度的恒温水浴装置若干套，计时器，其它装置自选。请你根据上述实验材料，设计合理的实验步骤。5小时后
15、，该小组测得不同温度条件下产生的气体量如下表所示：温度（）20253035405小时产生的CO2气体量（mL）21611028141实验结论： 。实验十三、探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化参考答案思考题1、细胞数较多，不易分辨，可在吸取样液时进行适多稀释，并在计数将稀释倍数考虑进去。思考题2、用表格记录结果，可作如下设计：次数12345678时间/h024487296120144168酵母菌数（106/ mL）ABC练习题：【例】220 000000 多次测量，求平均值【例1】应将试管轻轻震荡几次再吸取酵母菌培养液进行计数 应将酵母菌培养液放置在适宜温度下培养 应连续七天，每天观察、取样计
16、数并记录数据【例2】(1)细胞质基质和线粒体 有氧呼吸和无氧呼吸 (2)乙醇含量过高 培养液的pH下降 (3)酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少 酵母菌种群数量增多 (4)取样时培养液未摇匀，从底部取样 未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体【例3】（1）没有叶绿体 具有核膜包被的细胞核（成形的细胞核）（2）（3）（4）等渗（或高渗）（5）【解析】本题以酵母菌亚显微结构图为载体，考查细胞结构与功能、以及探究种群数量变化的相关实验操作步骤。（1）酵母菌为真菌，与菠菜叶肉相比，无叶绿体；酵母菌为真核生物，与作为原核生物蓝藻的蓝藻相比，其主要区别是具有核膜包被的细胞核（成形的细胞核）。（2）RNA包括m
17、RNA、tRNA、rRNA三种类型，后者存在于核糖体中，前两者可以存在于核糖体中，前两者可以存在于细胞质、线粒体、细胞核中。（3）线粒体是有氧呼吸的主要场所，进行有氧呼吸第二、三阶段，分解的底物都是丙酮酸。（4）酵母菌具有细胞壁，可以保护酵母菌不会因吸水而涨破，因此去除细胞壁时，为防止酵母菌吸水涨破，需要在等渗或高渗溶液中进行。（5）探究酵母菌种群数量变化时，进行酵母菌记数时，从试管中吸出培养液之前，应将试管震几次，以便使酵母菌均匀分布，提高计数准确性，其他操作均正确。【例4】、 （1）温度、营养物质对酵母菌生长的影响； （2）温度、营养物质； （3）排除杂菌对实验的干扰；（4）2 培养基中营
18、养物质的大量消耗，代谢废物的积累，pH值的改变，使环境阻力增大。（5）环境容纳量 A组的培养温度更适合酵母菌的繁殖，环境阻力小。（6）如下图：（7）酵母种群数量与营养物质(或废物、pH、溶氧等)的变化关系【例5】、（3）保证取样的随机性 （4）2500（5）（3分）时间表格修改 数量（个/5ml）样品1样品2样品3平均值第1天第2天第3天第4天第5天第6天第7天实验步骤： 第一步：取五套图示装置分别编号为A、B、C、D、E，向五只锥形瓶内各加入适量的酵母菌液和适量的葡萄糖液。（2分）第二步：将五套装置中的锥形瓶分别放入温度为20、25、30、35、40的水浴装置保温。（2分）第三步：经过一段时间后，观察U形管右侧液面的变化。（2分）实验结论：酵母菌无氧呼吸产生酒精所需的适宜温度是30。