微生物的营养、代谢和生长 教学过程

第一课时

    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。

 

元素	细菌	酵母菌	霉菌
碳	50	49.8	47.9
氢	8	6.7	6.7
氧	20	31.1	40.2
氮	15	12.4	5.2
磷	3	——	——
硫	1	——	——

    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）讨论：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．利用以下判断题，反馈、巩固知识。

    （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？

第一课时 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（见“教学过程”）
    （三）培养基种类（见“教学过程”）

第二课时 板书设计

    二、微生物的代谢
    1.特点：微生物代谢旺盛
    2.微生物的代谢产物：初级代谢产物、次级代谢产物
    3.微生物代谢的调节
    4.微生物代谢的人工控制
    5.发酵