抗生素对健康人鼻腔细菌的选择作用拓展实验（说课稿）.docx

抗生素对健康人鼻腔细菌的选择作用拓展实验王磊安徽省宿城第一中学1说学习需要1.1 说学习内容基于高中生物学教材新人教版必修2第6章第3节中的探究实践“探究抗生素对细菌的选择作用”，该实验的实验操作是必修课程中全新的内容，同时与选修课程中生物技术与工程相吻合，本实验选取青霉素、四环素、链霉素等八种常用抗生素，采用药物敏感纸片法测定药物的抑菌圈直径，来探究上述抗生素对健康人鼻腔细菌的耐药性。1.2 说学习者该拓展实验需要配备标准化的实验室，需要较长时间才能得到结果和结论，此实验难度较大。高中生虽有一定的学习基础，但是探究能力还不强，因此在学习本实验相关知识时，要给与适当的引导，锻炼学生动手实验和思维探究能力，尤其是对于数据进行统计分析是有待于提高的环节。2说教学目标2.1. 知识方面(1)探究上述抗生素对健康人鼻腔细菌的耐药性(2)感知滥用抗生素的危害，提高合理使用抗生素的意识。2.2. 能力方面通过对数据的统计分析，探究自然选择对种群基因频率变化的影响。本拓展实验更注重学生科学思维的培养，对科学探究能力的全面提高具有独特价值。2.3. 情感态度和价值观方面通过健康人鼻腔细菌的接种实验，培养学生动手操作能力。通过统计学分析实验，培养学生的科学思维能力，形成合理使用抗生素的意识。3说教与学的策略教学方法；实验探究法、启发法、师生互动法、设问法。统计检验：采用GraPhPadPriSm8、SPSS28软件对实验数据进行统计学分析处理。优点：形象直观，启发性强，易于展开讨论。4说实验原理关于选择作用，用达尔文的生物进化论进化观点解释,其原因是通过自然选择，可遗传变异逐渐积累，导致生物更好地适应特定环境并不断出现适应各种环境的生物新类型，而现代生物进化理论则认为自然选择导致了种群基因频率的定向改变，0但是在探讨选择作用前，要了解如何选取合适的菌株以及何种抗生素的抑菌效果比较明显，以方便后续进行连续培养，探讨种群基因频率的定向改变。“探究抗生素对细菌的选择作用”实验是新人教版必修2新增的探究实践活动，但教材中未对供试菌株、抗生素的选择进行具体说明，且采用的抗生素滤纸片测得的抑菌圈没有进行统计学上的分析，存在较多误差影响因素，因此，实施该探究活动具有较大难度。人类的鼻咽部寄居有多种正常的菌群，以上呼吸道为例，金黄色葡萄球菌以及肺炎链球菌、流感嗜血菌等都是在其中分布的主要菌群，在机体状态正常的情况下，上述菌群对机体不产生致病影响闻。本实验选取青霉素、四环素、链霉素等八种常用抗生素作为实验用抗生素，利用注射器吸取无菌生理盐水冲洗健康人鼻腔，获得冲洗液，将冲洗液接种于培养基中，置于恒温培养箱中培养，获得的人鼻腔细菌样品作为供试菌株，方法操作简便。采用药物敏感纸片法测定药物的抑菌圈直径，滤纸片上的抗生素杀死了其周围的细菌，使其不能形成菌落而出现抑菌圈，抑菌圈直径的不同大小反映了抗生素对健康人鼻腔不同细菌的抑菌效果，也体现了不同细菌的耐药性。5说教学实验过程5.1 实验材料与设备5.1.1 药物与试剂八种抗生素药物敏感纸片，包括克林毒素（15g片），头布氨茉（30g片），链霉素（10g片），青霉素（10g片），克拉霉素（15g片），四环素（3Og片），氯霉素（3Og片），万古霉素（3Og片）。5.1.2 仪器设备恒温培养箱，恒温振荡培养箱，超净工作台,高压灭菌锅，紫外分光光度计，低速离心机，电子天平，磁力搅拌器，微量移液器，涂布器，培养皿，酒精灯，注射器等。5.2实验准备与方法1.1.1 试剂配制1.1.1.1 LB培养基的制备胰蛋白腺10g、酵母提取物5g、NaCllOg,用5molLNaOH调至pH7.2,用去离子水定容至I（X）OmL,置于高压灭菌锅内121灭菌15分钟，贮存于4备用。1.1.1.2 牛肉膏蛋白陈培养平板的制备见新人教版（选修3生物技术与工程）第10-12页。1.1.2 人鼻腔细菌样品的制备使用注射器吸取5mL无菌生理盐水冲洗健康人鼻腔，用烧杯装入鼻腔冲洗液，多次重复，获得共计60mL的冲洗液，将冲洗液全部接种于LB培养基中，置于恒温培养箱中培养15小时，保存作为人鼻腔细菌样品。1.1.3 药物敏感纸片法测定抑菌圈1.1.3.1 含菌平板的制备取健康人鼻腔细菌样品，离心后收集菌体，用无菌生理盐水调至OD6oonm=0080.12作为实验用菌液。在无菌操作台前，使用酒精消毒，取空白培养皿，在底部十字划线分为四个区域，每个区域写上即将放入的药品名称，在角落标注姓名和日期。用微量移液器吸取菌液，取菌液200L接种至牛肉膏蛋白陈培养平板上，取涂布器，灼烧冷却后涂抹菌液。在四个区域的中心位置，按照标注的药品名，使用镜子，取一片药敏片，用镣子轻微按压，避免倒置时药片脱落，然后依次放入其他三片药敏片，一个培养基中放置四种抗生素药敏片。1.1.3.2 抑菌圈直径的测量取药物敏感纸片，轻柔放置于含菌平板表面的相应位置，将贴好药物敏感纸片的含菌平板置于恒温培养箱培养12h；培养结束后，十字交叉测定抑菌圈直径。5.2.4统计检验采用GraPhPadPriSm8、SPSS28软件对实验数据进行统计学分析处理。5.3 结果我们选取了七大类共八种抗生素包括克林霉素，头泡氨不，链霉素，克林霉素，克拉霉素，四环素，氯霉素，万古霉素，用来探究人鼻腔细菌的耐药性。表1在各种抗生素中的抑菌圈直径大小生素种类抑菌圈直彳"克林霉素头抱氨茉链霉素四环素克拉霉素万古霉素氯霉素主宏H莓素抑菌圈直径大小（厘米）1.52.532.53.22.83.850.721.10.93.32.62.83.60.31.110.93.232.942.533.12.92.52.83.542.62.93.233.22.82.83.92.42.932.71.51.91.821.232.92.52.33.42.74.222.832.52.73.52.542.23.132.63.32.83.24.22332.63.42.533.52.42.83.22.92.52.53.642.22.72.82.42.52.5342.333.12.92.42.833.42.62.93：12.72.72.53.41.92.92.82.42.42.42.22.52.442.22.3一般情况下，一定浓度的抗生素会杀死细菌，但变异的细菌可能产生耐药性，抗生素的频繁使用会使人体产生一定的耐药菌。各种各样的抗生素被广泛应用于致病细菌感染的临床治疗中，但随着抗生素的持续使用，一些细菌产生了耐药性，使一些常见抗生素在某些机体上使用时的抗菌效果降低。抗生素的抑菌或杀菌作用主要是针对细菌有而人（或其他动植物）没有的机制进行杀伤，包括的作用机理有：抑制细菌细胞壁的合成、增强细菌细胞膜的通透性、干扰细菌的蛋白质合成以及抑制细菌内核酸的复制转录等。对于人鼻腔细菌而言，八种抗生素均显示不同程度的抑菌效果，其中青霉素抑菌效果最好,抑菌圈直径为（3.713±0.719）cm；克林霉素的抑菌效果最差，抑菌圈直径为（1.950±0.686）cm（见表1、图2）,抑菌圈越大，代表抑制效果越明显。青霉素的抑菌作用机理是抑制细菌细胞壁肽聚糖的形成，主要对革兰氏阳性菌有效，说明鼻腔中的细菌对青霉素敏感，而对克林霉素不敏感。图2在各种抗生素中的抑菌圈大小表2对于各种抗生素效果的统计分析样本1-样本2检验统计标准误差标准检验统计显著性克林霍素-四环素-25.46912.674-2.0090.004克林霉素-万古霉素36.82112.8842.8580.004克林霉素-克拉霉素40.12112.8843.1140.002克林霉素-头抱氨不-46.12512.674-3.639<0.001克林霉素-氯霉素-48.45412.884-3.761<0.001克林霉素-链霉素-48.68712.674-3.841<0.001克林霉素-青霉素-82.65412.884-6.415<0.001四环素-万古霉素11.35212.8840.8810.378四环素-克拉霉素14.65212.8841.1370.255四环素-头他氨苇-20.65612.674-1.6300.103四环素一氯霉素-22.98512.884-1.7840.074四环素-链霉素-23.21912.674-1.8320.067四环素-青霉素-57.18512.884-4.439<0.001万古霉素-克拉霉素-3.30013.090-0.2520.801万古霉素-头抱氨节-9.30412.884-0.7220.470万古霉素-氯霉素-11.63313.090-0.8890.374万古霉素-链霉素-11.86712.884-0.9210.357万古霉素一吉霉素-45.83313.090-3.501<0.001克拉霉素-头抱氨不-6.00412.884-0.4660.641克拉霉素-氯霉素-8.33313.090-0.6370.524克拉霉素-链霉素-8.56712.884-0.6650.506克拉霍素-青霉素-42.53313.090-3.2490.001头抱氨羊一氯霉素-2.32912.884-0.1810.857头抱氨芾-链霉素-2.56212.674-0.2020.840头抱氨茶-青霉素-36.52912.884-2.8350.005氯霉素-链霉素-0.23312.884-0.0180.986氯霉素-青霉素-34.20013.090-2.6130.009链霉素-青霉素-33.96712.884-2.6360.008注：每行都检验“样本1与样本2的分布相同”这原假设，显示了渐进显著性(双侧检验)，显著性水平为0.050O对于八种抗生素的抑菌圈直径的统计分析表明，青霉素组与其他各组均有统计学差异(P<0.05),克林霉素组与其他各组均有统计学差异(P<0.05),结合抑菌圈直径大小的分析，八种抗生素对于人鼻腔细菌抑菌效果，其中青霉素的抑菌效果最好，克林霉素的抑菌效果最差，具有统计学意义。在研究抑菌效果时，要重点研究与其他抗生素统计学差异大的，往往在其中能找到对菌株作用效果明显的抗生素，此类抗生素充当教材实验用抗生素比较合适，以方便后续进行连续培养，探讨种群基因频率的定向改变。5.4 说实验效果评价抗生素耐药性(AMR)的威胁已经成为一个重大公共卫生威胁。由于自然选择的存在，抗生素耐药性往往会自然地在敏感菌中出现,但不幸的是,抗生素的滥用大大加速了这一进程。滥用抗生素会使细菌对抗生素的耐药性不断增强，甚至出现无药可治的“超级细菌”，所以必须在生产生活中合理使用抗生素，如在医生的指导下规范使用抗生素，控制使用含有抗生素的用品与用量，采取措施阻断耐药菌的感染和传播，该实验的实验操作是必修课程中全新的内容，同时与选修课程中生物技术与工程相吻合，但教材中未对供试菌株、抗生素的选择进行具体说明，教材中列举的抗生素为青霉素、卡那霉素等，且没有进行统计学分析，具有一定的盲目性。本拓展实验用健康人鼻腔细菌作为供试菌株，具有创新性和可操作性，可为其他开展此类探究活动的师生提供借鉴。通过本次拓展实验可知，人鼻腔细菌对青霉素敏感，而克林霉素对其抑制效果较差，可直接选取青霉素作为实验用抗生素，方便后续进行连续培养，巩固理解“自然选择导致种群基因频率的定向改变”这一概念模型。本实验对于结果的统计分析，证明了抗生素对人鼻腔细菌的耐药性差异，学生能从实践的角度去感知滥用抗生素的危害，这对提升学生的社会责任感具有十分积极的意义。借助于实验，让学生主动查阅资料以了解滥用抗生素的危害，从而养成健康的生活习惯。还可进一步探究健康人鼻腔中细菌的具体种类，对其进行分离连续培养，甚至分析细菌的DNA遗传序列，能够为今后治疗因鼻腔细菌造成的感染提供一定的理论依据，更好的指导抗生素用药，进而减少抗生素的滥用。6说创新点(1)与新人教版高中生物学教材必修二的探究实践类实验相结合，同时与选修课程中生物技术与工程相吻合，证明了抗生素对人鼻腔细菌的耐药性差异，加强对高中生物学教材的理解，具有示范和引领作用。(2)在实践中选择克林霉素、头抱氨羊、氯霉素、青霉素等8种抗生素，对数位健康人鼻腔的细菌进行药敏试验,探究病原菌大致类型及抗生素的抑菌效果,在研究抑菌效果时，要重点研究与其他抗生素统计学差异大的，往往在其中能找到对菌株作用效果明显的抗生素，从而在治疗中选择合理的药物应用。(3)通过本次拓展实验可知，人鼻腔细菌对青霉索敏感，而克林霉素对其抑制效果较差，可直接选取青霉素作为实验用抗生素，方便后续进行连续培养，巩固理解“自然选择导致种群基因频率的定向改变”这一概念模型。(4)对于8种抗生素的统计分析表明,青霉素组与其他各组均有统计学差异(P<0.05),克林霉素组与除四环素组的其他各组均有统计学差异(P<0.05)0本实验对于结果的统计分析，证明了抗生素对人鼻腔细菌的耐药性差异，学生能从实践的角度去感知滥用抗生素的危害，这对提升学生的社会责任感具有十分积极的意义。主要参考文献1朱正威，赵占良.普通高中教科书生物学必修2遗传与进化V.北京：人民教育出版社，2019:125.2张云,林凡.抗生素对细菌的选择作用实验的优化J.实验设计与技术，2021,7(8):78-79.3张明英.咽拭子标本细菌培养及药敏试验对上呼吸道感染患儿抗生素合理使用的影响J.现代医用影像学,2018,27(6):2123-2125.4李毅.王秀红.“探究多种抗生素对连续传代细菌的选择作用”实验创新性设计J.生物学教学，2021,46(8):63-64.