课题3　分解纤维素的微生物的分离教学内容分析

人教版高中生物选修一

专题2 微生物的培养和应用

课题3 分解纤维素的微生物的分离

教学设计

云南民大附中 袁永华

学习目标：

1.简述纤维素酶的种类和作用；

2.掌握从土壤中分离分解纤维素的微生物的方法；

3.讨论土壤中分离出分解纤维素的微生物的应用价值。

学习重点：

从土壤中分离分解纤维素的微生物的方法

学习难点：

从土壤中分离分解纤维素的微生物的方法

生物学概念：

1.获得纯净的微生物培养物是发酵工程的基础；

2.通过调整培养基的配方可有目的地培养某种微生物；

3.平板划线法和稀释涂布平板法是实验室中进行微生物分离和纯化的常用方法。

教学方法：

讲授、讨论

教学手段: PPT辅助教学

教学思路：

复习必修三中的实验“探究土壤微生物的分解作用”，引出土壤中存在纤维素分解菌；通过类比土壤微生物的分解作用和纤维素酶分解纤维素的实验，推理得出土壤微生物通过分泌纤维素酶分解落叶；再通过实验设计筛选和分离出纤维素分解菌，验证土壤中存在可以分泌纤维素酶分解纤维素的微生物。

教学过程：

引入：回顾“探究土壤微生物的分解作用”，巩固土壤微生物作为分解者，具有分解枯枝落叶等腐殖质的作用。

温故：1.落叶叶片中的主要成分是纤维素；

2.纤维素是一种多糖，有葡萄糖脱水缩合而成，元素组成是C、H、O。

3.纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，由高尔基体合成。

知新:1.富含纤维素的天然材料：棉花、木材和农作物秸秆

2.

富含纤维素的商品材料：羧甲基纤维素钠（CMC-Na）和微晶纤维素

问题：土壤微生物为什么能分解纤维素为主要成分的叶片？

实验：纤维素酶分解滤纸实验（分析醋酸-醋酸钠缓冲液和摇床振荡或人工振荡的作用，分析单一变量，根据实验结果得出结论）

类别推理：“探究土壤微生物的分解作用”和“纤维素酶分解滤纸的实验”类比，推测土壤微生物产生纤维素酶分解落叶中的纤维素。

新知：纤维素酶（PPT动画展示纤维素酶水解纤维素的过程）

1

纤维素酶是一种复合酶（包含C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶）；

纤维素酶的作用是水解纤维素。

推理的准确性需要分离出纤维素分解菌进行验证。

实验验证：

筛选纤维素分解菌（实验）：学生阅读教材P28完成学案 实验步骤：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

土壤取样：把土壤加入蒸馏水中，充分搅拌后，过滤出土壤浸出液

（学生讨论，完成学案上的问题）

土壤富含腐殖质，是微生物的天然培养基；

在富含纤维素的土壤中容易获得纤维素分解菌，因为富含纤维素的土壤有利于纤维

素分解菌的生长；

在土壤3-8厘米的深度埋藏滤纸容易获取纤维素分解菌；滤纸中的纤维素可做纤维

素分解菌的碳源。

选择培养：（学生阅读教材P29，讨论、完成学案上的问题）

选择培养的作用是增加纤维素分解菌的浓度；当培养液表现混浊，说明菌体增多，

达到目的；当菌体数量足够多时不需要选择培养；

选择培养的培养基从功能上划分属于选择培养基，因为以纤维素为主要的碳源；

选择培养的培养基是液体培养基，液体培养基有利于菌体与培养基充分接触。

选择培养的对照实验可以用等量的牛肉膏蛋白胨培养基培养土壤微生物。预期结果

是牛肉膏蛋白胨培养基中的菌体多于选择培养基中的菌体。

梯度稀释：使得土壤浸出液中的菌体能够分离，便于得到纯化的菌种。

梯度稀释的方法有平板划线法和稀释涂布平板法；具体的操作是：用灭菌的接种环

蘸取土壤浸出液，在灭菌过的平板上划线。通过蘸取上一区域划线末端的菌种划线来达

到稀释的目的；稀释涂布平板法是通过用无菌水对土壤浸出液进行一系列的稀释而达到

分离的目的。

鉴别纤维素分解菌： 纤维素酶

鉴别纤维素分解菌的原理是：纤维素+刚果红→红色 纤维素 葡萄糖

纤维素+刚果红+纤维素酶→无色

两种刚果红染色法的比较：（学生阅读教材P29，讨论，弯沉学案上的问题）

区别

优点

方法一

先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应

显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用

方法二

倒平板时就加入刚果红

操作简便，不存在菌落混杂问题

容易出现假阳性反应

缺点

操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂

没有透明圈，说明不能分解纤维素；有透明圈，说明能分解纤维素；透明圈越大，分解纤维素的能力越强。

分离和纯化纤维素分解菌：

产生透明圈的菌落不一定是纤维素分解菌，可能是刚果红分解菌或是淀粉分解菌，所以需要进一步的进行分离和纯化，进行定性和定量的测定，也就是还要进行纤维素酶发酵和纤维素酶测定。

板书设计：

一、

纤维素

2

1.基本单位：葡萄糖

2.元素组成：C、H、O 3.富含纤维素的材料

（1）

天然材料：棉花（最多）、木材、农作物秸秆

（2）

商品材料：羧甲基纤维素钠（CMC-Na）；微晶纤维素

二、纤维素酶

1.种类：复合酶（C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶）

2.作用：水解纤维素

三、分解纤维素的微生物的分离

1.筛选实验：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

（1）选择培养：增大纤维素分解菌的浓度

（2）梯度稀释：分离出较纯的纤维素分解菌

方法：平板划线法，稀释涂布平板法

（3）鉴别纤维素分解菌的方法：刚果红染色法

纤维素（多糖）+刚果红→红色复合物

（4）透明圈越大，分解纤维素能力越强

2.分离纯化：纤维素酶发酵和纤维素酶定量测定

3

《分解纤维素的微生物的分离》

学案

云南民大附中 袁永华

学习目标：

1.

简述纤维素酶的种类和作用。

2.

掌握从土壤中分离分解纤维素的微生物的方法。(重难点)

3.

讨论从土壤中分离出分解纤维素的微生物的应用价值。

温故：

1.

纤维素是一种什么化合物？基本单位是什么？元素组成包括哪些？

2.

纤维素参与细胞结构中哪部分的形成？由什么细胞器合成？

知新：

1.

富含纤维素的天然材料和商品材料有哪些？

2.

土壤微生物为什么能使叶片分解？

3.纤维素酶是一种什么样的酶？

4.纤维素分解菌的筛选（阅读教材P28，完成概念图）

（1）土壤取样

①在什么样的土壤中容易寻找到纤维素分解菌？为什么？

②在土壤的什么深度埋藏滤纸容易获取纤维素分解菌？埋藏的滤纸相当于纤维素分解菌的哪类营养物质？

（2）选择培养（阅读教材P29，小组讨论，完成下列问题）

①选择培养的目的是什么？培养到什么状态表明达到目的？所有的分离实验都需要选择培养吗？

②选择培养使用的培养基从功能上划分属于什么培养基？为什么？

③选择培养使用的培养基属于液体培养基还是固体培养基？

④选择培养的对照实验如何设计？

（3）梯度稀释

①梯度稀释的目的是什么？

②梯度稀释的方法有哪些？

4

（4）鉴别纤维素分解菌（阅读教材P29，小组讨论，完成下列问题）

①鉴别纤维素分解菌的原理是什么？

②两种刚果红染色法的优劣分别体现在什么方面？

方法一

方法二

区别

优点

缺点

③如何根据透明圈进行纤维素分解菌分解纤维素能力的判断？

④产生透明圈的菌落一定是纤维素分解菌吗？

巩固练习：

1．从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计正确的是(

) A．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→发酵培养

B．土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落

C．土壤取样→梯度稀释→选择培养→挑选菌落

D．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→选择培养→挑选菌落

2．下列关于纤维素分解菌分离实验的说法，不正确的是(

) A．通常采用刚果红染色法筛选纤维素分解菌

B．从土壤中分离含量较多的微生物时，选择培养可以省略

C．该实验用到选择培养基和鉴别培养基

D．在刚果红染色法中，若将微生物培养在事先加入刚果红的培养基上，出现透明圈的菌落肯定为所需菌种

课后作业：比较纤维素分解菌与尿素分解菌的分离及鉴定

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《分解纤维素的微生物的分离》

教学反思

云南民大附中 袁永华

这堂课的教学，本人觉得已达到教学目标，教学中有成功之处，也有不足，现总结如下。

教学中的成功之处有：1.复习已学知识，引出新知识，使学生温故而知新。比如纤维素的组成元素、所属类别、合成场所和在生物体中的作用，引出落叶中主要成分是纤维素；回顾实验“探究土壤微生物的分解作用”，引出土壤维生物具有分解纤维素的作用。2.采用类比推理的方法让学生通过比较土壤微生物的分解作用和纤维素酶分解滤纸的作用，推导出土壤微生物能够产生纤维素酶分解以纤维素为主要成分的叶片。在这个过程中，即复习类比推理的方法，又让学生产生新的认知，更能提起学生的学习兴趣。3.教学过程流畅。整堂课以假说—演绎的研究方法流程进行，先从实验“探究土壤微生物的分解作用”引出问题：土壤微生物为什么会分解落叶？然后分析落叶的成分，类比纤维素酶分解滤纸的实验，学生得出“土壤微生物会产生纤维素酶分解落叶中的纤维素，进而分解落叶”的假说。之后，再带领学生进行纤维素酶的学习和土壤中纤维素分解菌的分离和验证。4.重点突出。重点就在土壤中纤维素分解菌的分离。这个内容采取学生分组讨论完成学案的方式进行，学生完成学案之后再与全班同学进行讨论结果的分享，充分调动了学生的学习积极性，培养了学生思考和表达能力。5.以问题串的形式引导学生层层递进，完成学习内容。

任何教学过程都有缺憾，在这堂课中也存在不足的地方：1.学生分组讨论的引导不够，导致学生讨论环节不够热烈，更多的是在自己思考；2.课堂略显前松后紧，前半段课还需简练语音，才更能体现后半段的重点内容；3.课堂上没有适当的练习及时巩固所学知识。

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