《顯微鏡下的微生物》案例

《顯微鏡下的微生物》教學案例【教學內(nèi)容】上海市高級中學課本生命科學拓展型課程（試用本）高三年級第一學期第一章微生物第2節(jié)Ⅰ：教案一、【教學目標】1．知識與技能(1)認識各類群微生物，知道真細菌、古細菌、真菌和原生生物等類群微生物的主要特征。(2)知道微生物的共同特性。(3)認識微生物各類群與人類及自然界的關(guān)系。2．過程與方法(1)通過用顯微鏡觀察口腔細菌實驗和探究蘑菇為什么是真菌（微生物）等活動、提高微生物實驗操作、活動設計等實踐能力和探索精神。(2)通過對圖片及教材中各類群微生物的觀察、對比和聯(lián)系中學會歸納微生物的共同特性，提高識圖分析、歸納梳理能力。(3)聯(lián)系身邊的實際，通過查閱資料，關(guān)注各類群微生物與人類及自然界的關(guān)系，嘗試思考對微生物用益防弊解決生活實際問題，體驗自主學習獲取信息的過程及科學知識與生活實際的密切關(guān)系。3．情感態(tài)度與價值觀(1)通過各類群微生物主要特征學習，樹立結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的生物學觀點。(2)從古細菌的發(fā)現(xiàn)和研究，體驗人類對微生物等科學的探究是無止境的。(3)從微生物與人類及自然界的關(guān)系，感悟微生物和微生物研究的價值，提高養(yǎng)成良好的衛(wèi)生習慣、保護健康的社會責任感，自覺糾正微生物都有害的片面認識。(4)通過了解人類對“太歲”等微生物的認識過程，學會用辯證唯物主義觀點分析客觀事物。二、【教學重點與難點】【教學重點】(1)微生物的共同特性(2)微生物與人類及自然界的關(guān)系【教學難點】古細菌的認識及其與真細菌的異同三、【教學準備】師：課件；蕈類，腐爛的蔬菜水果，霉變的衣物、橘子、面包等實物標本生：查詢資料及思考題：1.原核生物都是微生物嗎？微生物都是原核生物嗎？自然界中什么樣的生物屬于微生物？2.微生物是無處不在的，你如何向別人說明或通過實驗證明這一點?你身體內(nèi)有細菌嗎？3.微生物個體都是個體微小的嗎？你如何觀察到微生物?4.微生物都是有害的嗎？你如何向別人說明你的觀點?微生物與人類、自然界有何關(guān)系?四、【教學過程】第一課時導入：“神舟七號”從太空返回地球著陸后，需要對航天員進行一段“密閉”環(huán)境的醫(yī)學隔離；采用分餐制用餐；手術(shù)室要嚴格消毒等都是為了預防微生物傳播傳染。我們學過的原核生物、病毒都屬于微生物。你還知道哪些微生物？你知道微生物是一類什么樣的生物嗎？微生物是生物的分類單位嗎？你是否“親眼見過”微生物？微生物通常是指所有形體微小、結(jié)構(gòu)簡單、要用光學或電子顯微鏡才能看清楚的生物的統(tǒng)稱。按流行的生物分類六界說，微生物包括的生物類群如下所示：植物界（真核，多細胞分化，光合自養(yǎng)）動物界（真核，多細胞分化，異養(yǎng)）六界說原生生物界（真核，單或多細胞群體，自養(yǎng)或異養(yǎng)）真菌界（真核，腐生異養(yǎng)）微生物原核生物界（原核，單細胞）病毒界（非細胞生物）微生物家族龐雜，占生物六界中的四界，在生物界地位舉足輕重，與人類和自然界關(guān)系也及其密切，與遺傳學、生物化學等主流學科匯合后愈發(fā)體現(xiàn)出其在生命科學中的地位，是近些年高考的熱點和整合點。我們知道，在陸地、水域和空中等地球的各種生態(tài)環(huán)境乃至生物體中都有微生物的存在，實際上微生物幾乎無處不在。在微生物各類群中，除我們過去學過的病毒和細菌外，在顯微鏡下還能看到哪些微生物?微生物包括哪些類群，各有什么特點？它們有什么共同特性?與人類及自然界又有什么關(guān)系?今天開始重點學習光學顯微鏡下能看到的微生物。第2節(jié)顯微鏡下的微生物本節(jié)的教學內(nèi)容主要有真細菌和古細菌、真菌和原生生物的特點及微生物的共同特性。實驗1．1口腔細菌的顯微觀察(選做)實驗目的：1.學會細菌涂片制作2.觀察人口腔中的細菌材料選擇：人的牙縫碎屑儀器和試劑：顯微鏡、載玻片、蓋玻片、酒精燈、燒杯、牙簽、％亞甲基藍溶液實驗方法：取樣、制涂片、染色，觀察口腔中細菌的形態(tài)。1.取材：消毒牙簽挑取自己牙縫里嚼爛的碎屑2.制作涂片：取潔凈（尤其不能有油，目的是使口腔細菌牢固粘附在載玻片上）載玻片一塊，在一側(cè)滴加一滴清水，將碎屑放在水滴中攪拌均勻，另取一塊清潔的載玻片(推片)，讓其—端接觸水滴1／3處，兩片呈300～450角，將2／3水滴向前輕推使水滴推成均勻涂層(仍未均勻可往回刮推片)，并使其自然干燥。把已自然干燥的涂片在火焰上徐徐移動數(shù)次，烘烤使細菌牢固粘附在載玻片上（以載玻片不燙手、載玻片上薄層呈灰白色為適度）。3．染色：待載玻片冷卻后，加1滴%亞甲基藍溶液染色l～2min，，然后把其放在清水中浸一下，洗去多余染液（不可用自來水直接沖洗哦！）4.觀察：干燥后，先在低倍鏡下選擇觀察薄涂層（不加蓋玻片），再換高倍鏡。5.進一步探究：也可換油鏡（涂片上滴一滴香柏油，增加放大倍率）觀察，分辨更清晰。實驗結(jié)果：一般能看到桿菌、球菌、螺菌(不易看清楚)以及雙球菌和四聯(lián)球菌。解釋：雙球菌是細菌細胞在一個平面上分裂，兩個球菌一直連接著；而四聯(lián)球菌是細胞朝兩個方向分裂成4個連結(jié)在一起的細菌。第二課時一、原核微生物——真細菌和古細菌（一）真細菌1．生活環(huán)境：常溫、常壓等通常環(huán)境條件。2．范疇：包括球菌、桿菌、螺菌、放線菌、支原體、衣原體、立克次氏體、藍細菌。3.形態(tài)、結(jié)構(gòu)及功能：個體微小，細胞細短、直徑大多在0．2～2μm，高倍鏡才可見。結(jié)構(gòu)簡單、多以二分裂繁殖和水生性較強的原核生物。（1）細胞壁：絕大多數(shù)細菌有堅韌的細胞壁。a.成分：肽聚糖。b.作用：保護細菌、維持細胞形狀，是細菌特定的抗原性、致病性及對抗生素和噬菌體的敏感性的物質(zhì)基礎(chǔ)。（2）細胞膜：成分、結(jié)構(gòu)功能似真核細胞的選擇透過性細胞膜。（3）細胞質(zhì)：主要成分核糖體、貯藏物、多種酶和質(zhì)粒a.核糖體:原核細胞唯一細胞器,數(shù)量多，合成蛋白質(zhì)。b.質(zhì)粒:獨立于核區(qū)外的雙鏈小型環(huán)狀DNA分子，相對分子量小，一般有幾千個堿基對，其上含有幾個到幾百個基因，控制著細菌的抗藥性、固氮、抗生素生成等性狀。質(zhì)粒可通過細胞間的結(jié)合而轉(zhuǎn)移，并可以獨立復制，也可以整合到其他細胞的染色體上隨染色體的復制而復制，所以可以用作基因工程中基因的運載工具。（4）核區(qū)（擬核）：“三無”無核膜、無核仁、無染色質(zhì)。是無固定形態(tài)的原始細胞核，實質(zhì)是一條環(huán)狀裸露的DNA分子，控制著細菌的主要遺傳性狀。（5）某些真細菌的特殊結(jié)構(gòu)：a.莢膜：（多糖和蛋白質(zhì)，保護）；鞭毛（蛋白質(zhì)，運動），菌毛（附著）b．芽孢：①概念：某些細菌（如桿菌）抵抗十分惡劣環(huán)境（干燥、高溫、酸堿、輻射、溶菌酶等）條件時細胞內(nèi)形成的球形、圓柱形或橢圓形的休眠體（壁外形成很厚多糖莢膜，使其滲透性差，含水量極少）。②生命活動特點：含水量低、酶活性代謝活力極低，是整個生物界中抗逆性最強的生命體。100℃的高溫都不能殺死它，一般情況下芽孢可以生存十多年。

芽孢又小又輕，可隨氣流傳播到各處。在適宜的條件下(水、營養(yǎng)物、溫度和O2)，芽孢在幾分鐘內(nèi)便可萌發(fā)重新轉(zhuǎn)變成為營養(yǎng)態(tài)細菌細胞；討論：芽抱的形成是細菌的繁殖方式嗎？（不是。一個細菌只能生成一個芽孢，在適宜條件下，一個芽抱萌發(fā)形成一個菌體。期間生物個體數(shù)量沒有增多。）③殺滅芽孢最有效的方法是高壓蒸氣滅菌法，121℃、15分鐘以上。

衡量各種消毒滅菌手段的最重要的指標——是否能消滅芽孢。（6）生殖：直接二分裂，簡單?？焖?，屬于無性生殖。（7）對自然界的意義和與人類的關(guān)系：學生舉例。a．腐生細菌是分解者，對自然界中物質(zhì)循環(huán)（碳循環(huán)、氮循環(huán)）起重要作用。b.光合細菌、藍細菌是生產(chǎn)者，增加水體氧含量。c.與人類關(guān)系：①多數(shù)細菌對人類有益。人體口腔、胃腸道中的正常共生菌群；許多細菌或其代謝產(chǎn)物對人類有應用價值；如乳酸桿菌（制酸奶）；地衣芽孢桿菌發(fā)酵生產(chǎn)蛋白酶；谷氨酸棒桿菌可用于生產(chǎn)味精，有些可以用于分子遺傳學、基因工程、制藥業(yè)、生物防治環(huán)境保護如：蘇云金桿菌和日本甲蟲桿菌等產(chǎn)生的副芽孢體（有些芽孢桿菌形成芽孢的同時，產(chǎn)生的晶體內(nèi)含物）對某些昆蟲有強烈毒性，用蘇云金桿菌等細菌作為殺蟲劑又稱生物農(nóng)藥，既能消滅害蟲又不污染環(huán)境。②少數(shù)種類是有害的病原菌。（8）放線菌：一類具有菌絲(分菌絲基內(nèi)營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲)，以孢子進行繁殖的生物。在自然界分布很廣，尤其在土壤中種類和數(shù)量很多，能降解各類有機物，產(chǎn)生抗生素。放線菌可發(fā)酵生產(chǎn)許多醫(yī)用抗生素。（9）支原體：

在長期進化過程中的適應自然生活條件形成的無細胞壁的原核生物。(10)衣原體:（二）古細菌：如生活在發(fā)酵的糞池、含有機物質(zhì)豐富的池塘等嚴格缺氧、甚至高溫條件下的產(chǎn)甲烷細菌，能釋放沼氣，（冒出氣泡，主要成分甲烷能燃燒)，就是一類古細菌。這類細菌雖然叫做“古”細菌，但它成為和真細菌、真核生物并駕齊驅(qū)的三大類微生物之一，卻是30年前的事。自學教材11頁－12頁,思考討論：1．為什么稱它們?yōu)楣偶毦?？古細菌和真細菌概念如何產(chǎn)生？（古細菌生活的極端環(huán)境條件與早期原始地球環(huán)境相似）。2.細菌的生活環(huán)境、結(jié)構(gòu)特征、生理特性與通常的細菌有哪些共同特征和明顯的不同？完成下表。真細菌和古細菌共同特征和不同特征比法表比較項目真細菌古細菌共同特性生活環(huán)境最適溫度通常環(huán)境常溫82－110℃極端環(huán)境微小單細胞結(jié)構(gòu)簡單無成形的細胞核生長繁殖快的原核生物壓力常壓高壓含氧量大氣缺氧pH中性（鹽分）滲透壓低鹽高鹽3－4mol/L細胞壁肽聚糖青霉素抑制不含真正的肽聚糖青霉素不抑制細胞膜成分不同蛋白質(zhì)、核酸利福平抑制利福平不抑制，似真核細胞營養(yǎng)類型自養(yǎng)（光合，化能），異養(yǎng)（腐生，寄生）多種，包括化解有機型和化解無機型等。3．細菌生活在極端環(huán)境條件下，可能有哪些適應極端環(huán)境的結(jié)構(gòu)和組成？（酶，結(jié)構(gòu)與功能相適應）4．古細菌的發(fā)現(xiàn)為什么會引起人類高度關(guān)注?a.古細菌生活的極端環(huán)境與早期地球環(huán)境很相像，它們在生物進化上有重要地位，是研究生物進化上的好材料。b.古細菌耐熱、耐酸、耐高滲透壓，可能在生物工程等科學研究及新產(chǎn)業(yè)上有潛在的實用價值。如：從嗜熱菌水生棲熱菌分離純出耐高溫的TaqDNA聚合酶，解決了一般DNA聚合酶不耐熱的問題，在PCR技術(shù)中得到廣泛應用。用于生物工程，反應溫度高，縮短反應時間，降低污染危險；降低冷卻費用，用于污水處理還能殺死病原菌。c.反映出人類對微生物探究的無止境，體現(xiàn)了生命科學的價值。（三）真細菌和古細菌與人類和自然界的關(guān)系13頁表格。（四）真細菌和古細菌在自然界氮循環(huán)中的作用看書13頁圖總結(jié)。1．細菌固氮。2．氨(銨)的同化和氨化作用。3．硝化作用。4．反硝化作用。小結(jié)：第三課時二、真菌提問：釀酒、制作面包和饅頭用到哪種微生物？導入：酵母菌是人類的第一種“家養(yǎng)微生物”。千百年來，酵母菌及其發(fā)酵產(chǎn)品大大改善和豐富了人類的生活。酵母菌也姓“菌”，是否屬于細菌呢？為什么不是？又屬于哪類微生物呢？二、真菌：真菌包括三個類群，即酵母菌、霉菌和蕈。1.酵母菌：（1）形態(tài)：通常有球形、卵圓形、臘腸形、橢圓形、檸檬形或藕節(jié)形等。比細菌的單細胞個體大得多，一般為1-5微米×5-30微米。不能游動。（2）結(jié)構(gòu)：典型的真核單細胞結(jié)構(gòu)，有細胞壁、細胞膜、細胞核、細胞質(zhì)、液泡、線粒體等。（3）生理：腐生，兼性厭氧呼吸。（4）繁殖方式：主要無性繁殖，出芽或孢子生殖，也可有性生殖。（5）應用價值：a.發(fā)酵：啤酒酵母釀酒；用葡萄酒酵母釀制葡萄酒；面包酵母用于制面包；飼料酵母用于制飼料。b.啤酒酵母菌體內(nèi)有豐富的維生素和蛋白質(zhì)，可食用、藥用和做飼料，也可用于提取核酸、生產(chǎn)甘油、甘露醇等。2.霉菌：綠色、黑色的腐爛水果果皮或霉變的食品衣物表面是由于霉菌在其表面生長繁殖的緣故。主要包括青霉、根霉、曲霉。（1）形態(tài)：細絲狀，直徑一般為3-10微米，比細菌和放線菌的細胞約粗幾倍到幾十倍。（2）結(jié)構(gòu)：多細胞真菌，構(gòu)成霉菌營養(yǎng)體的基本單位是細長分枝狀的絲狀細胞組成的菌絲，許多菌絲集合糾纏在一起成團塊狀的菌絲體。（3）生理：異養(yǎng)腐生或寄生。根霉為匍枝根霉，其菌絲在基物上呈弓形匍匐蔓延，并向下生出假根伸入基質(zhì)中吸取營養(yǎng)。（4）繁殖：繁殖能力極強，方式多種多樣，主要形形色色的無性孢子（直接由生殖菌絲產(chǎn)生分化而形成的有節(jié)孢子、厚垣孢子、孢囊孢子和分生孢子），有時也產(chǎn)生有性孢子（接合孢子）。無性孢子：a.根霉:菌絲向上產(chǎn)生幾條直立的孢囊梗菌絲，其頂端形成膨大孢子囊，產(chǎn)生許多孢囊孢子，孢子囊破裂后，孢子散出，在適宜的條件下萌發(fā)成新的菌絲體。b.青霉:菌絲體能產(chǎn)生帚狀分枝的分生孢子梗，分生孢子梗頂端長出成串的分生孢子，分生孢子散落在適宜的地方可長出新的青霉菌絲體。c.曲霉：營養(yǎng)菌絲上向上生出一根分生孢子梗，其頂端膨大呈球形或棒形物，其上著生成串的分生孢子，散落的孢子在適宜的條件下形成新的曲霉菌絲體。（5）與人類關(guān)系：a.經(jīng)濟意義：青霉生產(chǎn)青霉素。曲霉是發(fā)酵工業(yè)和食品加工業(yè)重要的菌種，常用于制醬油、釀酒等。匍枝根霉能產(chǎn)生果膠酶，常用來發(fā)酵豆類和谷類食品。有的曲霉、根霉還能產(chǎn)生淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、脂肪酶等，用于制酶制劑。b.不利：某些真菌會引起動植物、人的疾病。青霉可引起淀粉類食品、水果、蔬菜、皮革和光學儀器霉腐。根霉常使食物、瓜果、蔬菜、甘薯等霉腐。曲霉可引起谷物、水果、蔬菜的霉腐，黃曲霉生長在谷物和花生上產(chǎn)生的黃曲霉毒素B，可誘發(fā)肝癌。閱讀視窗：弗萊明和青霉素的發(fā)現(xiàn)啟示我們：生活中具有科學發(fā)現(xiàn)精神、敏銳洞察力及科學思維智慧并潛心研究。3.蕈（菌菇）：美味的蘑菇、香菇、平菇、及木耳、靈芝都是蕈，個體大，肉眼可見，也是微生物嗎?解剖活動：探究蘑菇是真菌地上部分：子實體菌蓋：厚實，直徑7～12cm，最初呈扁半球形。后平展為傘狀，白色或灰白色，菌蓋的下部許多放射狀排列的薄片為菌褶，最初為淡紅色，后變紫褐色。（1）蘑菇菌柄：圓柱形，與菌蓋同色。地下部分：絲狀，與菌柄相連。探究蘑菇為什么是真菌取不同發(fā)育階段的新鮮蘑菇子實體幾個，分別進行以下觀察，與霉菌的形態(tài)進行比較。(1)地下部分菌柄末端殘存絲狀物清水封片顯微觀察(2)解剖針挑取菌柄內(nèi)部組織——菌絲(3)縱切挑取不同發(fā)育階段子實體菌蓋(4)縱切菌褶(5)切下菌蓋，菌褶向下平放在白紙上，扣上玻璃杯。2～3d后，揭開玻璃杯，拿開菌蓋，白紙上留下的呈放射狀分布的褐色粉末—孢子。蕈的營養(yǎng)體與霉菌類似，是由許多微小的菌絲構(gòu)成，因此它們還是屬于微生物中的真菌！討論：為何雨后樹林草叢會迅速長出很多蘑菇？草叢有蘑菇的擔孢子，雨后水分充足，能萌發(fā)，長出菌絲，形成蘑菇的營養(yǎng)體(菌絲體)，然后在其菌絲體上長出菌蕾，由菌蕾中長出由菌柄和菌蓋組成的子實體。（2）與人類的關(guān)系：食用和藥用。學生小結(jié)歸納：真菌的基本特征：A.有真正細胞核的真核生物B.大部分營腐生生活C.用孢子繁殖討論真菌與人類及自然界的關(guān)系:16頁表格真菌類群龐大多樣，主要在自然界的物質(zhì)循環(huán)（碳循環(huán)和氮循環(huán)）中起主要作用，它們是生態(tài)系統(tǒng)中的主要分解者。第四課時三、原生生物導入：夏天，常發(fā)現(xiàn)池塘、湖泊呈藍綠色，這是由于水里長了許多藻類。水中除真細菌中的光合細菌和藍細菌外，還有衣藻、傘藻等單細胞藻類和草履蟲、變形蟲等原生動物。三、原生生物：分單細胞藻類、原生動物和黏菌三個類型。其實它們的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生活習性差異很大，只是由于它們的祖先很可能是真菌、動植物的祖先而統(tǒng)稱為原生生物。只有細胞中有細胞核，并有含有光合色素的細胞器的低等真核生物才是藻類。藻類分單細胞藻類和多細胞藻類。藍細菌不是藻類。單細胞藻類屬于原生生物。(1)單細胞藻類：綠色能運動的衣藻、不能運動的小球藻(直徑僅數(shù)微米，無鞭毛，浮游生活。葉綠體呈杯狀或彎板狀，喜溫暖，繁殖迅速可大量培養(yǎng)。細胞富含脂肪、蛋白質(zhì)、糖類等，可作高蛋白質(zhì)食物)；黃綠色的甲藻；粉紅色的硅藻。硅藻細胞壁由兩個套合的含豐富二氧化硅的半片組成，殼面形狀不同，構(gòu)成精細的斑紋，呈現(xiàn)獨特美麗的圖案。硅藻細胞有一個細胞核，內(nèi)有板狀或塊狀的葉綠體，含葉綠素、硅藻黃素等褐色素。硅藻有11000種，是魚類等水生動物的餌料。硅藻死后遺留的細胞壁沉積成硅藻土，將其磨成粉，有極強的吸水性，是熱、聲、電的不良導體，可作耐火、絕熱、填充、磨光等材料；在化學工業(yè)上可用作過濾劑、吸附劑等。聽說過赤潮嗎？單細胞藻類與人類、自然界的關(guān)系十分密切，有很多重要經(jīng)濟價值。a.水域生態(tài)系統(tǒng)的重要生產(chǎn)者，增加水體溶解氧含量，維護生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。b.是許多水生動物的餌料。c.過度繁殖，會形成水華、赤潮，危害水域生態(tài)系統(tǒng)中的消費者,會使海洋中貝類、蝦類和魚類死亡,間接影響人類。d.某些甲藻產(chǎn)生神經(jīng)毒素，危害水生動物和人類。(2)原生動物：大多生活在水中的低等單細胞真核動物，有一個或多個細胞核，都能運動，異養(yǎng)。與人類關(guān)系：a.是水域生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈和食物網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)和組成成分(初級消費者)，是許多水生動物的重要餌料，對維護水域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有重要作用。b.少數(shù)原生動物會引起動物和人類的疾病，如瘧原蟲引起瘧疾、阿米巴引起痢疾、錐蟲引起脊椎動物的錐蟲病等。（3）黏菌：聽說過“太歲動土”嗎？a.分布：土壤中、腐朽林木或糞便上等有機質(zhì)豐富的潮濕環(huán)境中，能像變形蟲那樣運動。b.形態(tài)結(jié)構(gòu)：單細胞真核生物，營養(yǎng)體分為細胞型和非細胞型兩類，棒狀，以黏性分泌液彼此結(jié)合成薄而可擴散的菌團，并能滑行。當營養(yǎng)生長結(jié)束時，細胞聚集成球狀，顏色鮮艷；如營養(yǎng)缺乏，便形成休眠子實體。c.生理：異養(yǎng)，以吞噬方式攝食細菌和有機顆粒。d.繁殖：分裂繁殖，環(huán)境條件惡劣時形成的子實體可形成孢子進行繁殖。分析比較：一些典型高等動、植物與微生物的具體數(shù)據(jù)，討論總結(jié)。四、微生物的共同特性比較項目高等動、植物微生物微生物的共同特性個體大小鳳仙花：高O．45～m大熊貓：體長m，高mSARS冠狀病毒：直徑80～160nm大腸桿菌：～×～μm草履蟲：長250μm個體微小結(jié)構(gòu)擬南芥：由根、