如果当时的副歌:探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化

一、考点搜索

l         考试说明要求：探究培养液中酵母种群数量的动态变化（c级）

①探究培养液中酵母菌种群数量的变化，建构种群增长的数学模型

②解释种群数量的波动类型及其原因，指出影响种群数量变动的因素

③正确使用显微镜、血球计数板等实验器材解决实验问题

④明确探究实验的一般步骤并能恰当评价和完善实验方案

二、基础回扣

1．酵母菌

酵母菌是一种既能进行出芽生殖又能进行有性生殖的单细胞真核生物。由于酵母菌的生长周期短，增殖速度快，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                                       。

【答案】酵母菌呼吸作用方式

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        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           。“S”型曲线的形成原因是                          。

3．血球计数板

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，它的规格有两种，一种叫16×25型，另一种叫25×16型。以16×25型为例，在血球计数板的中央有两个平面台，每个平面台各有一个含9个大格的方格网， 中央大格叫          。将其放大，可见它含

16中格，每一个大方格的面积为1mm2，盖上盖玻片后，载玻片和盖玻片之间的高度为0.1mm，所以计数室的容积为0.1mm3。（已知1mL=1cm3=1000mm3）计数时，一般取     个中格计数。遇压线细菌，一般只计                    。

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5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（即0.1mm3中的总菌数）的总菌数A/5×(25×B)；故1mL菌液中的总菌数为A/5×(25×10×1000×B)=50000AB(个)。

【答案】大方格  5   相邻两边及其顶角的酵母菌    

三、自主建构

某生物兴趣小组开展探究实验，课题是：“培养液中酵母菌种群数量与时间的变化关系”。

实验原理：

①酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生CO2和H2O，无氧时产生CO2和酒精；

②用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受到培养液的成分、空间、PH、温度等因素的影响；

③在理想的环境中，酵母菌增长呈“J”型增长，在有限环境中，酵母菌增长呈“S”型增长。

实验步骤：

    ①取培养液10mL加入到试管中，先通过显微镜观察估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量(N0)。(注意：从试管中吸取培养液进行记数之前，将试管振荡几次)

    ②每天定时观察记录数值，对于压在小方格界线上的酵母菌应取_______________记数。  ③以__________为横坐标，

    ④酵母菌的数量为纵坐标，画出酵母菌的_____________________________________。

    结果分析：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。

    (1)请将上述实验原理和实验步骤补充完整。

    (2)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？

    (3)本实验需要设计对照实验吗？为什么？

(4)请你设计表格处理实验数据：

(5)在计数前，还应有哪些步骤？需注意些什么？

(6)针对“培养液中酵母菌种群数量的动态变化”，你还能提出哪些问题？试写出实验设计的主要步骤。

【注意事项】

①用显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应至计数相邻两边及其顶角的；

②吸取培养液计数前要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，减少误差；

③结果的记录要用记录表；

④每天取样计数的时间要固定。

【拓展】封闭环境中的种群数量变化模型

在封闭环境中，由于没有外源物质和能量的补充，种群的数量变化与“S”型曲线相比多了一个衰亡期。在恒定容积的液体培养基中培养酵母菌，“恒定容积”的含义就是“物质资源有限、生存空间有限”，所以在培养一段时间后必然会由于物质的消耗、空间的限制，种群数量减少。

 【巩固练习】

1．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25×16＝400个小室组成，容纳液体的总体积为0．1mL。现将lmL酵母菌样品加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个大格80个小室内共有酵母菌440个，则上述ImL酵母菌样品中约有菌体__________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______________________________________________。

【解析】因为每个小格的菌体数=440/80=5.5，体积是0.1mm3/400，所以单位体积酵母细胞=每小格平均菌体数4×106×稀释倍数=5.5×4×106×10=2.2×108个。可采用重复实验求平均值的方法获得较为准确的数值以减少误差。（说明：mm3指立方毫米；106、108分别指10的6次方和8次方）

2.探究在有限的养分中和不同的温度下酵母菌种群数量的动态变化。

材料用具：酵母菌母液、蒸馏水、无菌水、酵母膏、蛋白胨、葡萄糖、1mol/L硫酸溶液、烧杯、试管、滴管、量杯、漏斗、1mL刻度吸管、标签、玻璃棒、酒精灯、pH试纸、天平、计数板、恒温箱、显微镜、高压蒸汽灭菌锅等。

  （一）探究思路：

  （1）设计对照实验。为了探究培养液中酵母菌种数量的动态变化，某同学按下表完成了有关实验。

 （2）实验操作：

    配制培养基→        →接种→        →计数→分析数据，得出结论。

  （二）问题探讨：

 ①请写出该同学研究的课题名称：                                              。

②用显微镜定期测酵母菌数日，结果仅A管中第3天开始个体数目迅速增加，第5天开始A管中个体数目达到最大，实验至第6天结束。请将A、B、C三组预期结果的走势图绘制在坐标系中。

③培养的酵母菌种增长曲线是否呈“S”型？为什么？                           

 ④酵母菌增殖方式即可以是出芽方式又可以是有丝分裂。在酵母菌有丝分裂全过程中其基因是否都在表达？      ；有丝分裂过程需要的蛋白质有很多种类，这些蛋白质是在        的直接指导下合成的。

 【解析】本题存在两个自变量不同的养分和不同的温度。设计实验时可分别设计：1.要探究养分不同的影响，实验组不提供养分，对照组提供养分，其他条件（包括温度）相同且适宜；2.要探究不同温度影响，实验组温度不适宜，对照组适宜，其他条件相同且适宜。然后合并起来看，对照组养分重组、温度适宜，实验组要两组，因此至少需要三组。A、B组对照探究温度的影响，A、C组对照探究养分的影响。

【答案】（一）（2）灭菌  培养

（二） ①温度和营养物质以对酵母菌生长的影响       ② 见图   ③否，最后阶段应该是衰亡期  ④否mRNA

3.酵母菌是一种单细胞真菌，酿酒和做面包都需要酵母菌，它也是常用的实验材料。根据所 学知识回答：

  (1)下图是关于酵母菌的实验装置，其操作步骤是：取20g新鲜的食用酵母菌，分成两等份，分别放在锥形瓶A(500mL)和锥形瓶B(500mL)中，分别向其中注入240mL质量分数为5％的葡萄糖溶液，装置如下图。然后将实验装置放到25~35℃的环境中培养8~10h。

 ①该实验的目的是探究酵母菌的__________________。

②甲实验装置中质量分数为10％的NaOH的作用是______________。

③B瓶应封口放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，这是因为____________。

(3)下表是在一固定容积的发酵罐中培养酵母菌，每日定时测定菌体数量(万个/毫升)的所得结果：

 ①绘制酵母菌种群数量增长曲线。

②曲线图是数学模型的一种表现形式，建立该数学模型的意义在于___________。

(3)有人采用下列方法进行酵母菌的计数：将500个红细胞与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：

 则该5毫升培养液共含有酵母菌的个数约为_____________。

【答案】 (1)①呼吸方式(或有氧呼吸和无氧呼吸，或细胞呼吸产物)②除去空气中的C02(避免空气中的C02对实验结果的干扰)③先消耗瓶中的氧气，保证以后实验的无氧条件(2)①见下图(3分)  ②直观地反映出种群数量增长趋势  (3)2500个

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