7.2 用酵母菌研究一个种群

实验原理

酵母菌繁殖快，是单细胞个体，常被用来研究种群。我们将观察在试管内肉汤培养基中的酵母菌种群的生长情况。

酵母菌的种群属于封闭种群类型。在自然条件下，开放种群的大小会随着生物个体的迁入或迁出而变大变小。在开放种群中，各种物质可通过种群进行循环。但在封闭种群中，情况有些不同，测定封闭种群的增长率比开放种群的增长率要容易得多。用浊度计测定培养液的浑浊度，就能知道酵母菌种群是如何随时间而发生变化的。通过细胞计数就可以知道酵母菌细胞的数量变化与浑浊度之间的关系。

 目的要求

通过实验观察，说明种群是如何随时间而发生变化的。

学习酵母菌计数的方法以及取样法。

 材料用具（2人一组）

2副护目镜；2支16mm×150mm有螺旋盖的试管，每支盛有10ml无菌肉汤培养液；2支18mm×150mm试管；盖玻片；有标尺的载玻片（2mm×2mm方格）；有刻度的吸量管（1ml）;滴管；比浊计或比色计；显微镜；试管架；玻璃标记笔；米尺；4张半对数坐标纸。

实验方法

请仔细阅读实验并提出3种假设，说明种群如何随时间而发生变化。把这些假设记在你的记录本上，并用你在实验中收集的数据对它们做出评价。

本实验采用的方法叫取样法—通过对样品中的酵母菌计数以估计试管中的种群大小。还可根据试管中培养液的浑浊度获得这一估算值。

实验步骤

实验从第0天—第7天。

（一）   第0天：

1、在你的记录本上画好与表2.1类似的数据表。

2、用标记笔把两支螺旋盖的试管标上A和B，并在每支试管上标上你的组别。

表2.1酵母菌细胞的数目

3、教师将把0.1ml酵母菌贮存用培养物注入试管A中，轻轻倒转试管几次使酵母细胞分布均匀。试管B不加任何东西。将试管盖稍微拧松并将两支试管放在教师指定的地方。设置试管B的目的是什么？

4、试管A中为刚开始增长的酵母菌新种群。就下周期间你认为可能会发生的变化评论你的假设。

5、为了确定酵母菌种群的增长速率，必须在实验过程中对酵母菌进行计数。拧紧试管盖将试管A轻轻倒转几次使酵母菌细胞分布均匀，然后用滴管从试管A中取出一滴培养液移到载玻片方格上，小心盖上盖玻片，不要有气泡。在显微镜高倍镜下进行镜检。

 注意：观察酵母菌细胞时光线不要太强。

6、为了计算中央方格内酵母菌细胞的数目，先将方格左上部置于高倍镜下并记下酵母菌细胞数目，接着按顺时针方向分别统计方格右上部、右下部和左下部的酵母菌数，直到把整个方格内全部酵母菌数量统计完为止。要确保你所观察到的是酵母菌细胞而不是其他的什么东西。酵母菌细胞常常粘附在一起，但可以数出任何一个分离团块中的每一个细胞，酵母菌出芽时的芽体也应算为独立的个体。

7、至少要数300个细胞，如果少于300就应在原方格周围的另一方格内进行计数，直到达到300为止。用细胞数除以方格数即可得到每方格内的平均数。

8、为了知道每立方厘米（cm³）体积(1ml)内的细胞数，可用计得的细胞数乘以2500。这是因为每方格的面积是2mm×2mm,盖玻片下的培养液厚度是0.1mm,所以每方格的体积就是2mm×2mm×0.1mm=0.4mm³,而1cm³=1000mm³,因此：

细胞数    1000mm³   2500×细胞数

为了知道试管A中的细胞总数，可将最终获得的细胞总数乘以10，因为试管A中含有10ml培养液。

9、让同组的另一人对一个新样品做同样的工作，将结果写在记录本上并计算两次计数的平均值。把第0天观察到的种群大小填写在你的数据表中。

10、对试管B重复步骤5—9。

11、使用比浊计测定两试管的浑浊度。算出读数的平均值，并将第0天的平均值写入你的资料表和班长的表格中。当酵母菌种群增长时你预测将会出现什么情况？把你的预测写入记录本。

12、将手洗净，离开实验室。

（二）   第1—7天

13、多次倒转试管A使酵母菌细胞分布均匀，测定浑浊度，将第1天的平均值记在你的资料表和班长的表格中，对试管B重复同样的工作。

14、分别使用试管A和试管B中的一滴培养液重复步骤5—9的计数工作，并将第1天的结果写入你的资料表和班长的表格中。

15、根据你现在已有的数据，你可开始绘一曲线，此曲线可帮助你从浑浊度读数估算出酵母菌种群的大小，虽然这些天你并未实际统计酵母菌细胞的数目。先在一张半对数坐标纸上画出x轴和y轴。y轴是垂直轴，代表酵母菌细胞数；x轴是水平轴，代表浑浊度读数。y轴的值应当是10⁵至10⁹，x轴的值应当是0—100。

16、在坐标纸上，在第0天的浑浊度读数和试管A酵母菌数的交叉点上做一标记。第二个标记标在第1天的浑浊度读数和酵母菌数的交叉点上，用尺画一条线把两个标记点连接起来，并把此线延伸到图纸的两边。现在，这条线就可帮助你估算出第2天和第3天的酵母菌数量了。对试管B重复同样的工作，用点线标于图上。

17、每天都要重复步骤13和16，第4天和第7天则要重复步骤14。如果你的计数超过了300或多得数不过来，可按下法进行稀释：用1ml的吸量管把0.9ml水移入一清洁试管中，将此试管标记为D₁。把试管A倒转几次混合均匀，马上把0.1ml培养液移入试管D₁中并倒转几次使其混合均匀，然后用吸量管滴一滴在载玻片网格上，盖上盖玻片，按步骤6对细胞进行计数。如有必要可再稀释一次，即从试管A中取出0.1ml培养液移入盛有1.9ml水的干净试管中，并将此试管标记为D₂。按步骤8计算种群大小。第一次稀释后应该再做什么计算？第二次稀释呢？请把计算结果登记在数据表的相应日期内。

18、在第4天和第7天，在坐标纸上，浑浊度读数和酵母菌数的交叉点上也要做上标记，标记做好后如有必要可修改你所画的线。

19、在第7天根据班长的数据表计算全班各组读数的平均值。

20、每天离开实验室前都要把手洗干净。

教学建议

本实验通过对样品中的酵母菌计数以估算试管中的种群大小；也可根据试管中培养液的浑浊度获得这一估算值。为了增加你的估算和读数的精确度，你必须十分谨慎，试管要多次倒转使酵母菌分布均匀。在第0、1、4和7天要按计算程序估算种群大小。取平均值是为了减少各次计算之间的随机误差。你也可以根据浑浊度读数估算种群大小。从班长的数据表中你可以获得各组数据的平均值，利用很多试管的数据可进一步减少随机误差。每天种群的最终计数实际上是根据计数结果所预测的酵母菌数量的平均值。

请在一张新的半对数坐标纸的水平轴上列出培养液的培养天数，在垂直轴上列出每次所测得的酵母菌数。用你自己从试管A和B所获得的数据做图，然后用不同的颜色把各组A和B两试管的平均值画在图上。

讨论

1.根据你对本实验的结果，说明图中各条线（代表着不同组的数据）之间的相似性和差异性。

2.图中代表各组平均数据的线条有没有一个总趋势？如果有请予以说明。

3.在本实验开始前评论一下你提出的3个假设。你所收集的资料是否支持了其中的哪一个，或否定了其中的哪一个？请说明。

4.为什么在第0、1、4和7天必须对酵母菌进行计数？

5.试管B的浑浊度是否有变化？对这些变化你能做何解释？这些变化如何影响你对试管A读数的精确性？

6.可能影响酵母菌种群增长的限制因素是什么？