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文本内容:
2019-2020年高中生物微生物的营养、代谢和生长微生物的营养教案旧人教选修【教学目标】
1、微生物所需的碳源、氮源、生长因子等营养物质的主要来源和功能
2、培养基的种类和培养基配制的原则【重点难点】重点
1、微生物所需要的碳源、氮源、和生长因子的来源和功能
2、培养基配制的原则难点培养基配制的原则【课时安排】1课时【教学过程】 1.由人体营养物质与营养的概念引出微生物的营养物质与营养的概念,导入本课题 2.由组成生物体的化学元素引出微生物的化学组成,并以下表“C、H、O、N、P、S在不同微生物体内含量(占细胞的质量分数/%)”,证明微生物与其他生物在化学组成的统一性以及不同的微生物化学组成的差异性
3.组成微生物的化学元素分别来自微生物生长所需的营养物质,营养物质按照它们在机体中的生理作用,将它们区分为碳源、氮源、生长因子、水和无机盐 4.碳源和氮源
(1)阅读教材第85~86页相关内容
(2)教师提供研究课题,学生交流讨论,深化知识理解,拓展学生思维,提高运用知识的能力 研究课题一关于自养微生物和异养徽生物碳源的利用和能量的来源 归纳
①自养徽生物以二氧化碳或碳酸盐为惟一碳源进行代谢生长;异养微生物必须以有机物作为碳源进行代谢生长
②自养微生物生命活动所需的能源一种类型是利用光能,如蓝细菌等着色细菌;一种类型是依靠物质氧化过程释放能量,如硝化细菌 异养微生物生命活动所需的能源主要依靠物质氧化分解放能,碳源是异养微生物的主要能源物质,即碳源对于异养微生物来说,不仅可为机体提供构成细胞的物质,而且为机体提供完成整个生理活动所需的能量;某些异养微生物也可以光能作为能源,例如红螺菌,它不能以二氧化碳作为主要或惟一碳源,而需要有机物参与,才能利用光能将二氧化碳还原成细胞物质,这种营养类型称为光能异养型
③依据微生物生长所需碳源物质的性质以及生长所需能源,将微生物的营养类型进行归纳,以此作为碳源知识的归纳、巩固、深化 研究课题二利用某些微生物碳源的特殊性解决环境污染、粮食危机等问题 归纳
①利用某些细菌、放线菌、酵母菌以石油作为碳源的原理,消除石油污染;
②运用某些细菌可以分解、利用氰化物、酚等有毒物质的原理处理有害物质;
③研究开发以纤维索、石油、二氧化碳等作为碳源和能源的工业微生物,解决工业发酵用粮与人们日常用粮的矛盾 研究课题三关于氮源物质的来源和作用 归纳
①对许多微生物来说,既可利用无机含氮化合物作为氮源,也可利用有机合氮化合物作为氮源
②固氮微生物可以利用氮气作为氮源进行生长
③铵盐、硝酸盐等既可作为微生物最常用的氮源,也可作为某些化能自养微生物的能源物质
④自养微生物与异养微生物类型的划分主要是依靠能否以二氧化碳作为生长的主要或惟一碳源,而不决定于氮源,例如,异养微生物最常用的氮源是无机氮源中的铵盐和硝酸盐 5.生长因子
(1)以“许多微生物在含有碳源、氮源、水、无机盐的培养基中还不能生长或生长极差,但当补充某些物质后,微生物就能生长良好,补充的这些物质称为生长因子”为引言,导入“生长因子”内容的学习
(2)引导学生由生长因子的功能归纳培养基中补充生长因子的原因;根据生长因子的化学本质、含量引导学生总结生长因子的概念
(3)如何证明某种物质是某种微生物的生长因子? 思路在含碳源、氮源、水、无机盐但缺乏某种物质的培养基中培养微生物,微生物不能生长或生长极差,向培养基加入该种物质,微生物正常生长6.
(1)同一种物质不可能既作碳源又作氮源,(答案错)
(2)凡是碳源都能提供能量(答案错)
(3)除水以外的无机物仅提供无机盐(答案错)
(4)无机氮源也能提供能量(答案对) 7.培养基的配制原则
(1)阅读教材86页内容,思考培养基配制的原则及设置这些原则的原理
(2)学生讨论交流,教师指导归纳
①培养基配制的第一个原则是目的要明确目的包含两层含义,一指培养的微生物种类,因为不同的微生物营养需要不同,培养基中要求的营养成分不同,例如自养微生物,能从简单的无机物合成本身需要的有机物,所以培养该类生物的培养基完全可以由简单的无机物组成,而异养微生物,培养它们的培养基至少含有一种有机物质;二指培养的目的,是用于生产还是科学研究,因为二者对培养基的化学成分、物理状态等方面要求不同,例如用于生产的培养基应具有原料易得、价格低廉、配制方便等特点,而用于科学研究的培养基应具有成分含量准确,可多次重复实验的特点
②培养基配制的第二个原则是营养要协调它表现在两个方面,一是营养物质的浓度要适宜,二是营养物质间的浓度比例要适宜
③培养基配制的第三个原则是pH要适宜由于微生物在生长代谢过程中营养物质利用和代谢产物的形成往往会改变环境中的pH,为了维持培养基中出的相对恒定,可在培养基中加入缓冲剂,最常用的缓冲剂是磷酸氢二钾或磷酸二氢钾 8.培养基的种类
(1)自学教材第87页的内容
①按照物理性质划分培养基
②按照化学成分划分培养基
③按照培养基的用途
(2)依据以上学生的归纳,教师点拨如下内容
①由“判断对错制作固体培养基必须加入琼脂”引出固体、半固体培养基中所加的凝固剂,目前最常用的是琼脂
②由液体培养基为什么适于工业生产的问题,引导学生分析液体培养基营养物质分布均匀,与菌体充分接触,有利于微生物更快吸收营养,有利于菌体繁殖、积累产物,因而适于大规模生产,培养学生的思维能力
③关于选择和鉴别培养基的原理,书中并未直接提到,可以引导学生根据实例总结
(3)设置如下问题,加强知识反馈
①分离固氮微生物,需用何种类型的培养基?
②如何检查自来水中大肠秆菌是否超标? 重点提示 1.异养微生物生长所需的碳源必须有有机物,生长所需的氮源不是必须由有机物提供,最常用的提供者是铵盐,硝酸盐等无机物;二氧化碳是自养型微生物生长的惟一或主要碳源,但自养型微生物不能以氮气作为生长的惟一或主要氮源,氮气是仅指固氮微生物在培养基缺乏化合态氮源条件下,可利用分子态的氮气作为氮源进行生长,这一点也是从众多微生物中分离固氮微生物的理论基础 2.有些微生物需要额外补充生长因子才能正常生长,而有些微生物不需要从外界补充生长因子,因为它们能自行合成所需的物质这一点在学习生长因子时要明确指出 3.学习配制培养基原则和种类之前可以安排阅读书中小字部分“固体培养基发现”及补充培养基的概念,达到知识的自然过渡 补充内容如下培养基是人工配制的适用于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质,它是进行科学研究、发酵生产微生物制品等的基础;由于不同的微生物所需的营养种类、比例不同以及培养目的不同,选择的培养基种类也不同;科学家依据多年实践,总结出了培养基配制原则以及培养基的类型及应用,以适应不同的需要 4.同学归纳总结学习目标时,教师要加强语言的的引导,适时点拨,使学生在思维的基础上尽可能准确表达 5.依据学生情况,本节教学也可采取如下设计改变学生的学习方式,尝试由学生通过阅读课本相关内容,自己确定学习目标、知识清单,然后同学问进行知识交流、相互补充,最后教师点拨归纳这种方式对学生来讲有一定难度,但它对于学生学习能力及交流与合作能力的培养提供了良好途径 板书设计
一、微生物的营养
(一)微生物需要的营养物质及功能 1.化学组成C、H、O、N、P、S及其他元素组成 2.营养要素物质碳源、氮源、生长因子、水、无机盐
(1)碳源(见“教学过程”)
(2)氮源(见“教学过程”)
(3)生长因子
①化学本质有机物(主要)氨基酸、维生素、碱基
②含量微量
③作用一般是酶和核酸的组成成分
④补充原因往往是缺乏合成某些物质所需的酶或合成能力有限
⑤概念微生物生长不可缺少的微量有机物
(二)培养基配制原则
(三)培养基种类参考材料
1.微生物与动、植物的营养比较不论从元素水平还是从营养要素的水平来看,微生物的营养与摄食型的动物包括人类和光合自养型的植物非常相似,它们之间存在着“营养上的统一性”见下表具体地说,微生物有五大营养要素物质,即碳源、氮源、生长因子、无机盐和水动物异养微生物绿色植物自养异养自养碳源糖类、脂肪糖、醇、有机酸CO2碳酸盐CO2碳酸盐氮源蛋白质或其代谢产物蛋白质或其代谢产物、有机氮化物无机氮化物、氮无机氮化物生长因子维生素一部分需维生素等生长因子不需要不需要无机盐无机盐无机盐无机盐无机盐水水水水水
2.比较几种微生物的营养生物种类碳源氮源生长因子能源甲基营养菌甲醇、甲烷铵盐、硝酸盐等有机物乳酸菌糖类等铵盐、硝酸盐等多种维生素有机物根瘤菌糖类等N2有机物硝化细菌CO2NH3NH3谷氨酸棒状杆菌糖类等铵盐、硝酸盐等维生素有机物青霉菌糖类等蛋白质或降解物与碳源相同光合细菌红螺菌CO
2、有机醇无机氮化物利用日光能【教后感】思考讨论反馈训练生物类型营养要素。