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第1章 种群及其动态
第2节 种群数量的变化
第2课时 培养液中酵母菌种群数量的变化
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建立数学模型的一般步骤:
观察研究对象,提出问题→提出合理的假设→根据实验数据,用适当的数学形式对事物的性质进行表达,即建立数学模型→通过进一步实验或观察等,对模型进行检验或修正。
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制作果酒和面包等都需要酿酒酵母。酿酒酵母是兼性厌氧型单细胞真菌,繁殖旺盛时以出芽生殖方式为主。在含糖的液体培养基中,酿酒酵母繁殖很快,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容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化,探究培养液中酵母菌种群的数量呈“J”形增长还是呈“S”形增长。
环节一：血细胞计数板及相关计算
血细胞计数板由一块厚玻璃片特制而成,其中央有两个方格网。每个方格网划分为9个大方格(如图1所示),每个大方格的面积为1 mm2,加盖玻片后的深度为0.1 mm。
因此,每个大方格的容积为0.1 mm3(1×10-4 mL)。
环节一：血细胞计数板及相关计算
环节一：血细胞计数板及相关计算
血细胞计数板有16×25和25×16两种规格。
对于16×25规格的而言,计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量;
而对于25×16规格的而言,计四角和正中间的5个中方格共计80个小方格中的个体数量(如图2所示)。
环节一：血细胞计数板及相关计算
环节一：血细胞计数板及相关计算
计算公式：
1 mL培养液中细胞个数＝
×400×104×稀释倍数。
1.实验原理
(1)用液体培养基培养酵母菌,种群数量的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(2)在理想的环境条件下,酵母菌种群数量呈“J”形增长;在有环境阻力的条件下,酵母菌种群数量呈“S”形增长。
(3)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。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路一）
2.材料用具
干酵母粉、葡萄糖、蒸馏水,显微镜、盖玻片、血细胞计数板、高压蒸汽灭菌锅、恒温箱、天平、滴管、量筒、试管、试管架、直尺、坐标纸。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路一）
3.实验流程
(1)配制质量分数分别为25%和10%的葡萄糖溶液,将葡萄糖溶液和接种、培养用具等一起灭菌。
(2)无菌条件下,取干酵母量20~30倍的25%葡萄糖液,将干酵母溶于其中,在33~35 ℃下培养10 h左右,制成酵母菌液。
(3)无菌条件下将0.5 mL酵母菌液接种到盛有40 mL10%葡萄糖液的锥形瓶中,混合均匀。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路一）
(4)将锥形瓶放入25 ℃恒温箱中连续培养7天,每天定时取样并计数。
(5)将盖玻片放在血细胞计数板的计数室上,用滴管吸取培养液,滴于盖玻片边缘让培养液自行渗入,待酵母菌细胞全部沉降到计数室底部后,用显微镜计数酵母菌细胞数量,再以此为依据,估算锥形瓶中的酵母菌细胞总数。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路一）
4.注意事项
(1)本实验不需要设置对照实验,因不同时间取样已形成对照;需要做重复实验,目的是尽量减小误差,需对每个样品计数三次,取其平均值。
(2)从试管中吸出培养液进行计数前,需将试管轻轻振荡几次,目的是使培养液中的酵母菌均匀分布,减小误差。
(3)用镊子轻压盖玻片,避免因菌液过多顶起盖玻片而改变计数室的容积导致计数偏高。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路一）
(4)如果一个小方格内酵母菌过多,难以数清,应当稀释培养液重新计数,以每个小方格内含有5~10个酵母菌为宜。稀释培养液时要进行定量稀释,便于计算。
(5)如遇酵母菌出芽,芽体大小达到或超过母细胞的1/2时,可将芽体作为1个菌体计数。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路一）
(6)每天计数酵母菌数量的时间要固定。结果的记录最好用记录表,如：
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路一）
5.结果分析
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路一）
(1)开始一段时间内,酵母菌的增长符合“S”形增长模型。
(2)de段曲线下降的原因可能有营养物质随着消耗逐渐减少,有害产物逐渐积累,培养液的pH等理化性质发生改变等。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
1.目的要求
(1)尝试绘制酵母菌种群数量变化曲线图并进行分析。
(2)练习使用血细胞计数板进行计数。
2.实验原理
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发生的数量变化。养分、空间、温度和代谢废物等是影响种群数量持续增长的限制因素。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
3.材料用具
酵母菌母液、酵母菌培养液、试管、量筒、棉塞、高压蒸汽灭菌锅、恒温培养箱、血细胞计数板等。
4.制订并实施实验计划
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
某生物兴趣小组将从葡萄皮上成功分离来的野生酵母菌分别接种于3个盛有等量同种液体培养基的锥形瓶中,并放置在摇床上培养,摇床转速分别为210 r/min、230 r/min和250 r/min。培养时间与酵母菌种群密度的关系如图所示。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
(1)取相同的试管三支,分别加入5 mL酵母菌培养液,塞上棉塞。
(2)将上述装有培养液的三支试管放在高压蒸汽灭菌锅中进行高压蒸汽灭菌,再冷却至室温,并在试管上做 A、B、C标记。
实验计划:制备酵母菌培养液→取样→进行细胞计数→处理数据→建构数学模型。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
(3)各试管分别加入酵母菌母液0.1 mL,摇匀后用血细胞计数板计数起始酵母菌个数,做好记录。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
①在加样前先对计数板的计数室进行检查。若有污物,则需要清洗吹干后才能进行计数。
②将盖玻片盖在血细胞计数板上,将试管内的培养液摇匀后取1 mL培养液滴于盖玻片边缘,让培养液自行渗人,多余培养液用滤纸吸去。静置片刻,将血细胞计数板放在载物台上,用显微镜进行观察。
③根据样品密度,判断是否需要稀释,通常都要进行稀释,稀释倍数为稀释后每小格5~10个菌体为宜。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
④稀释培养液:将试管内待稀释的酵母菌培养液摇匀后取1 mL滴入一支含有9 mL无菌水的试管内进行稀释,即稀释10倍;取稀释后的酵母菌培养液1 mL滴入一支含有9 mL无菌水的试管内进行稀释,即稀释100倍。
⑤稀释后按照②的方式加样,静置一会,将血细胞计数板放在载物台上,待酵母菌全部沉降后,用低倍镜寻找计数室所在的位置,再转换高倍镜观察、计数。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
(4)将试管放入恒温培养箱,35 ℃、150 r/min下培养。
(5)每2 h取一次样,用血细胞计数板计数酵母菌个体数,并做记录。直至确定试管内酵母菌种群数量基本稳定,结束实验观察。
(6)根据实验结果,以时间为横坐标、酵母菌数量为纵坐标,绘制酵母菌种群数量变化曲线图。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
5.交流讨论
(1)盖盖玻片和滴加培养液,哪个步骤在前
(2)吸取培养液之前为什么要将培养液摇匀
提示:如果先滴加菌液再盖盖玻片,容易使盖玻片由于液滴的表面张力作用而不能严密地盖到计数板表面,使计数室内的体积增大,计数结果偏高。
提示:使菌体分散开来、混合均匀,减小实验误差。如未提前振荡,可能出现两种情况:从试管下部吸取的培养液浓度偏大,从试管上部吸取的培养液浓度偏小。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
5.交流讨论
(3)为什么要待酵母菌全部沉降到计数室底部再计数
(4)计数的酵母菌都是活的吗 怎么分辨死细胞和有活性的细胞
提示:酵母菌全部沉降到计数室底部,减小实验误差。如果未沉降下来,在显微镜视野中要么能看清酵母菌但看不清格线,要么能看清格线但看不清酵母菌。
提示:计数的包括活菌和死菌。可以用台盼蓝对菌体进行染色,被染成蓝色的是死菌,没有染色的是活菌。可以算出活菌占的比例再换算出活菌的数量。
环节二：探究培养液中酵母菌种群数量的变化（思路二）
5.交流讨论
(5)本探究需要设置对照吗 如果需要,对照组怎样设计和操作 如果不需要,请说明理由。
(6)要做重复实验吗 为什么
提示:不需要单独设置对照,在时间上自身形成前后对照。
提示:不需要重复实验,但每个样品可计数三次,再取平均值,以提高实验数据的准确性。
核心总结
课堂练习
1.下列关于利用血细胞计数板探究培养液中酵母菌种群数量变化实验的叙述,正确的是 ( )
A.使用血细胞计数板时,应先滴加待测样液再盖上盖玻片
B.培养过程中,酵母菌种群的增长速率随种群密度的增长而升高
C.培养过程中,不同时期的酵母菌数量一定不同
D.培养过程中,pH 逐渐降低
D
课堂练习
2.关于“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验,下列说法错误的是 ( )
A.计数时将培养液滴在盖玻片边缘,让其自行渗入
B.直接吸取培养液进行计数会使实验结果出现偏差
C.如果一个小方格内酵母菌过多,应稀释后再计数
D.计数时应统计小方格中所有的酵母菌,包括各条边界线上的
D
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