(完整word版)高中生物土壤中分解尿素的細菌的計數(shù)公式的思考

1、土壤中分解尿素的細菌的計數(shù)公式的思考關(guān)鍵詞【教材缺陷誤差分析 細菌計數(shù)m倍稀釋法】在人民教育出版社出版的生物（選修一）中，講解了計數(shù)土壤中菌落數(shù)I mL I mL I mL 1 thL祥都的稀糕和柿您液的雙祥培養(yǎng)流程示意圖的相關(guān)實驗。右圖為實驗中樣品的稀釋和稀釋液的取樣培養(yǎng)流程示意圖。在教材中，實驗采用的結(jié)論為每克土壤中的菌株數(shù)-M ,其中“c”代表v某一稀釋度下平板上生長的平均菌落數(shù)，“V ”代表稀釋平板時所用稀釋液的體 積（mL , M代表稀釋倍數(shù)教材中將10g 土樣分散于90mL無菌水中，近似認(rèn)為形成100mL菌液，細菌 均勻地分布在這100mL容液中，假論細菌總數(shù)為N,則在錐形瓶中1m

2、L菌液含有 的細菌數(shù)為-N-,從錐形瓶中取出1mL菌液加入到9mL無菌水中，則在“102”100N 1試管中，在理想條件下，1mL菌液含細菌數(shù)為 ;以此類推，在“ 10n”100 10試管中，1mL菌液中細菌數(shù)為：100 10 1010n 1個1. 一,._ 10 一Nc ,rr，即為上述公式中的,（每mL10n 1v釋液中的細菌數(shù)）。按照公式計算每克土壤中的細菌數(shù)（在稀釋濃度足夠高的情 況下，平板上的一個菌落由一個活細菌生長繁殖成）為：c?M 4?10n N,計算結(jié)果與實際情況完全吻合，在忽略諸如移液管上殘v10n110留細菌，細菌死亡等因素時，沒有絲毫誤差。然而，在這種理想條件下，10g

3、土壤的體積為10cm3,分散于90mL無菌水相當(dāng)于10mL液體，即把土壤的密度當(dāng)成 1g cm3;假設(shè)現(xiàn)在我們把土壤實際的密度代入計算，那又會怎么樣呢？同上，設(shè)10g 土壤中細菌總數(shù)為N, 土壤中菌落分布均為的條件下，每克土壤中細菌數(shù)為N; 土壤的密度為 土（最后計算時取2.75g cm3,摘至百度）。10在錐形瓶中，菌液總體積為（90+10） mL （未考慮溶解對土壤體積的影響， 在教材中也忽略了這一因素，現(xiàn)推算的方法與教材中的方法唯一自變量是土壤的 密度是可以忽略，符合生物學(xué)實驗中的單一變量原則）。1mL菌液中含細菌N7?1090土土 N土 N在 “102”式中，1mL菌液含細菌-10（9

4、 土 1）110土 N100（9 土 1）在 “10n”式中，1mL菌液含細菌-10（9 土 1）1110 10_1土 N10 10n（9 土 1）按照教材中的計算公式可得實驗結(jié)果：每克土壤中細菌數(shù)為c土 N-?M-nv10n（9 土一?10n1）?N ,而實際每克土壤中含細菌數(shù)那9 土 110么誤差會怎樣？以每克樣 品中 細 菌數(shù)結(jié) 論誤90 土 10 10（9 土 1）()N9 土 1 101N10(土 1)N 1010(9 土1) N 9-( 土 =2.75g - cm3 )時。貝土 117%103以細菌總數(shù)作為計數(shù)結(jié)論:按照教材方法10g土樣的細菌總數(shù)為?N;q 土 1實際為N,那么誤

5、差10(9 土1)N7%N10371 ttT"，21037103是必然還是偶然?在10n試管中，1mL菌液含菌土 ? No 1x(91) 10n 1,每克土壤中細菌數(shù)為假設(shè)有xg 土壤按照教材所講的“10倍稀釋法”，設(shè)細菌數(shù)為N，同理可推知,610 土 m ?N0 , x(9 土 1)類似的算得工10371031,2可得出結(jié)論，誤差只與實驗材料的密度有關(guān)。同時1, 2,2符合均勻整體中部分與整體在某些量上全等性質(zhì)，故實驗結(jié)論無論是采用每克樣品中細菌數(shù)作結(jié)還是以細菌總數(shù)作結(jié)都是等效的。教材在沒有任何說明的情況下，在土 =2.75g cm3時計算存在約為7%勺誤差,若土壤密度取其他值，也

6、必然存在誤差。現(xiàn)假設(shè)1 0,或2 0可得一0,當(dāng)且僅當(dāng)1g/cm3時上式成立，即將泥土當(dāng)作水處理，實際10（9 土 1）上是不可能的，教材中應(yīng)給予誤差提示：如“實際誤差與土樣的密度有關(guān)”并且 還會引起同學(xué)探究的興趣。若實驗材料不是土壤，那會“10倍稀釋法”的誤差又將走向何方？設(shè)實驗材料的密度為土，運用函數(shù)的思想，用x代替土，可得10倍稀釋法的誤差其異函數(shù)f'()10(9 x 1)2-3 cm. , » " 、 - 、.可知f ()大于0,原函數(shù)為單調(diào)遞增函數(shù)，誤差將隨著實驗材料密度的增加而增大，其函數(shù)圖象如右:綜上所述“ 10倍稀釋法”實驗計數(shù)作結(jié)時，建議采用以下公

7、式：每克樣品中含有的細菌數(shù)=(c v) M (1 -91、c?M 8 x2-)?1 v9 x 1(x為實驗材料密度)對于其他的倍數(shù)稀釋法稱之為“ m倍稀釋法”可進行下列推演:樣品密度為x,樣品質(zhì)量為x g,樣品中總細菌數(shù)為試管中1mL菌液含細菌數(shù)： N；(m 1)x m x同樣可算得每克樣品中含有的細菌數(shù)=mN x(m 1)x xm x? Nx x(m 1) 1計算誤差"Ix 1x(m 1) 1，代入 m=10可知計算推理正確，則對于“ m倍稀釋法”可采用以下公式做最后的數(shù)據(jù)處理:N(每克樣品)=£!M?(m 2) x 2 (M為每克樣中為稀釋倍數(shù)，m為每一次稀 v x(m 1) 1釋倍數(shù))由本實驗推知，在生