课题3　分解纤维素的微生物的分离课堂实录及点评

分解纤维素的微生物的分离

贺满贵

2017

12.19 一、教材分析

本课题作为课题1的应用和课题2的深入，分离某种特定的微生物，难度较大、探索性更强，在高考中考查的可能性也很大。教材在课题背景中利用学生已经学过的纤维素的化学组成推广到生活中纤维素的广泛分布和应用。教材在基础知识部分介绍了纤维素、纤维素酶以及鉴定和筛选纤维素分解菌的方法和原理，通过从土壤中分离分解纤维素的微生物的实验设计思路的深入学习，要求学生掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）能简单叙述纤维素酶的种类和作用。

（2）能从土壤中分离出分解纤维素的微生物，了解这类微生物的应用。

（3）掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术及流程。

2、过程与方法

分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，掌握实验操作的原理。

3、情感、态度与价值观

（1）通过自主设计、完成实验，培养勇于探究的科学精神。

（2）通过了解土壤中能分解纤维素的微生物在保护环境中的作用，增强社会责任感。

三、教学重难点

1．重点

纤维素酶的种类和作用

从土壤中分离分解纤维素的微生物。

2．难点

从土壤中分离分解纤维素的微生物。

四、教学准备

多媒体课件。

五、课时安排

1课时。

六、教学过程

【课程导入】

幻灯出示网络调侃长沙的雾霾，引导学生分析农民焚烧秸秆背后的深层原因，以期激起学生热爱科学并立志将科技转化为生产力的兴趣，引导根据学生的实际情况灵活处理

【基础知识】

（一）纤维素和纤维素酶

活动1、阅读教材P27页完成以下基础填空

1.纤维素

纤维素是一种由

葡萄糖

首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质

棉花

是自然界中纤维素含量最高的天然产物。

2.纤维素酶

纤维素酶的组成及作用：纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。

活动2

基础过关自检（一）

1、下列生物能分泌纤维素酶分解纤维素的是（ ）

①人 ②兔 ③牛 ④蘑菇 ⑤纤维杆菌

A.①②③④⑤ B.②③⑤ C.②③④⑤ D. ④⑤

2.下列关于纤维素酶的说法，错误的是

A. 纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种 B. 纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖

C. 纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁 D. 葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖

3、微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是（ ）

A．C1酶和Cx酶 B．C1酶和葡萄糖苷酶

C．Cx酶和葡萄糖苷酶 D．C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶

活动3、师生归纳小结规律

纤维素

C1酶、 Cx酶

纤维二糖

葡萄糖苷酶

葡萄糖

活动4、观察纤维素酶分解纤维素的结果加深纤维素酶的作用

（二）纤维素分解菌的筛选 活动5阅读教材P28页第二三段完成以下基础填空

1、筛选纤维素分解菌的方法：刚果红染色法，

该方法可以通过_颜色__反应直接筛选

2、筛选纤维素分解菌原理:刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成红色复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

活动5、基础过关自检（二）：

1．在加入刚果红的培养基中会出现透明圈，产生的透明圈是（ ）

A．刚果红与纤维素形成的复合物 B．刚果红与纤维二糖形成的复合物

C．纤维素分解后形成的葡萄糖导致的 D．以纤维素分解菌为中心形成的

2.利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌，下列说法错误的是

A. 刚果红能与纤维素形成红色复合物 B. 刚果红能与纤维二糖形成红色复合物 C. 刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物

D. 若培养基上产生了透明圈，则说明已筛选出了纤维素分解菌

活动6、师生共同归纳小结规律

【实验设计】活动7 (1)、引导学生回忆分解尿素的细菌分离与计数基本流程，小组合作设计分离纤维素分解菌的基本实验流程

活动8(2)、指导学生与教材28页的实验流程图比较并逐项落实流程图中的各项操作及分析注意事项（与学生一起落实如下问题）

1、分离分解纤维素的微生物的实验流程

土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落

2、土壤取样

选择纤维素丰富的环境，依赖于生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境。

3、

选择培养

a、目的：增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物

b、操作：将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养。

4、梯度稀释

按照课题1的稀释操作方法，将选择培养后的培养液进行等比稀释101~107倍，之后，将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。

5、将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

a、制备培养基：参照旁栏中的比例并说出每种成分的作用。

b、倒平板操作。

C、涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0.1ml涂布在培养基上，30℃倒置培养，菌落周围会出现明显的透明圈。

6、挑选产生透明圈的菌落

参照课本刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落

7、刚果红染色法

方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应

优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。

缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；

方法二：在倒平板时就加入刚果红

优点是操作简便，不存在菌落混杂问题；

缺点一是由于培养基中还含有淀粉类物质，可以使能产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应；缺点二有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红，形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。

【课题成果评价】

1、培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落：对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。

2、分离的结果是否一致：由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，学生也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。

【课题延伸】为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行_发酵产纤维素酶实验，纤维素酶的发酵方法有__液体_ 发酵和_固体_ 发酵。纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的葡萄糖

含量进行定量测定。

活动9能力过关检测：莠去津是一种含氮农药，在土壤中不易降解，为修复被其污染的土壤，可按下面程序选育能降解莠去津的细菌(目的菌)。请据图回答(已知莠去津在水中溶解度低，含过量莠去津的固体培养基不透明)：

(1)由图推断，从A瓶到C瓶液体培养的过程称为______________，目的是___________。

(2)在将C瓶菌种接种到固体培养基之前通常要进行________________，将菌种接种到固体培养基的方法有平板划线法和__________________法，从图中看本实验采用的是

__________(填“前者”或“后者”)。

(3)一段时间后，培养基出现无透明圈和有透明圈两种菌落，我们筛选的目的菌是菌落中__________的细菌，该菌落生长所需的氮元素主要来自__________。

(4)为弄清固体培养基中的非目的菌落来自C瓶菌种还是培养基，应如何设置对照组？__________________________________________________________________________。

答案：(1)选择培养

初步选择能降解莠去津的细菌(目的菌)并提高其密度

(2)梯度稀释

稀释涂布平板

后者

(3)有透明圈

莠去津

(4)配制的培养基灭菌后不接种菌种，与实验组放在相同条件下培养

活动10

能力提升：通过对本专题的学习请总结出分离培养微生物的一般方法，用流程图表示

土壤取样→选择培养→梯度稀释→将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上→挑单菌落

→纯培养保藏或发酵培养

【课堂小结】活动11、师生共同小结

纤维素酶

分解纤维素的微生物的分离

筛选原理

种类、作用

刚果红染色

土壤取样

选择培养

实

验

设

计

梯度稀释

纯化培养

染色鉴别

分离出分解菌

前置染色法

后置染色法

富含纤维素土壤

初步筛选、增大分解菌含量

发酵培养