课题3　分解纤维素的微生物的分离优秀完整教案

《分解纤维素的微生物的分离》教学设计（1课时）

一、教学目标

（一）知识与技能

1.简述纤维素酶的种类及作用

2.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

（二）过程与方法

分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，弄懂实验操作的原理

（三）情感、态度与价值观

领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力

二、教学重难点

从土壤中分离分解纤维素的微生物

教学工具：多媒体

三、教学过程

（一）引入新课

在全球资源紧缺的情况下，利用纤维素生产酒精具有广泛的应用前景，而且纤维素是地球上含量最为丰富的多糖，将其水解为葡萄糖之后，便可发酵成酒精。用分离纯化的纤维素作原料，可以制造乙醇燃料，以及甲基纤维素、乙基纤维素等醚类衍生物，用于塑料、炸药、电工以及科研器材等方面。人类膳食中的纤维素主要含于蔬菜和粗加工的谷类中，虽然不能被消化吸收，但有促进肠道蠕动，利于粪便排出等功能。草食动物则依赖其消化道中的共生微生物将纤维素分解，从而得以吸收利用。本课题我们就探究如何分离土壤中能够分解纤维素的微生物。

（二）进行新课

1．基础知识

活动1：阅读“纤维素与纤维素酶”，回答下列问题：

1.1 纤维素的化学组成？

延伸：草食性动物是怎样消化食物中纤维素的？肠胃中的共生物生物。

1．2 纤维素的分布和纤维素酶的组成及作用？

棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素的分解需要在纤维素酶的催

化作用下完成，请完成下列过程：

〖思考1〗实验分析：P27的小实验是如何构成对照的？

在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；尽管醋酸－醋酸钠缓冲液用量不同，但都能维持相同的pH。

〖思考2〗1个酶活力单位是指在温度为 25 ℃，其它反应条件最适宜情况下，在 1 min内转化 1mmol 的底物所需要的酶量。

活动2：阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：

1.3 筛选纤维素分解菌的方法是？

1.4 其原理是：刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

2．实验设计

活动3：完成实验方案流程图，讨论回答问题：

〖思考3〗实验流程中“选择培养”的培养基类型是什么？该培养的目的是什么？

液体选择培养基。其目的是使纤维素分解菌增殖，含量增多。

〖思考4〗本实验流程与尿素分解菌的分离实验流程有哪些异同？

尿素分解菌的分离实验流程是将土样制成的菌悬液直接涂布在选择培养基上；本课题通过选择培养使细菌增殖后，再涂布在鉴别培养基上。其它操作基本基本共同。

活动4：阅读资料一“土壤取样”，回答下列问题：

2．1纤维素分解菌大多分布在什么环境中？

2．2为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？

生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用，只有在纤维素含量丰富的环境中纤维素分解菌的含量才会高于其它普通环境，从而提高获得目的微生物的几率。

2．3将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？

人工设置适宜环境，使纤维素分解菌相对聚集。将纸埋于深约250px的腐殖土壤中。

活动5：阅读资料二“选择培养基”，回答以下三个问题：

2．4 旁栏给出的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？ 2．5 这个培养基对微生物是否有选择作用？如果有，又是如何进行选择的？

2．6 你能否设计一个对照实验，说明选择培养的作用？

活动5：阅读资料三“刚果红染色法”，填表比较两种染色法的各自的优缺点：

〖思考5〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

在选择培养条件下，可使能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。

3．结果分析与评价

活动6：阅读“课题延伸”，回答：

3．1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。

3．2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。

课后小结（流程图表示）

分离微生物的一般方法：

课后习题

现在大力提倡无纸化办公，但是仍然不可避免的每年要产生大量的废纸，其主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的资源——乙醇。如图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工艺流程，请回答相关问题;

(1)自然界中①环节需要的微生物大多分布在__________的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以____________ 为碳源并加入__________的培养基上筛选周围有__________的菌落。

(2)如上所述的筛选中获得了三个菌落，对它们分别培养，并完成环节②，且三种等量酶液中酶蛋白浓度相同，则你认为三种酶液的活性__________(填“一定相同”“不一定相同”或“一定不同”)，可以通过_____________________ _____________________________________进行定量测定。

(3)根据测定结果，①环节常选择木霉，则②中获得的酶是__________酶。该酶至少包括__________三种组分。

(4)生产中可以满足④环节的常见菌种是__________，为了确保获得产物乙醇，⑤环节要注意__________，④过程要注意避免__________。

(5)该技术虽然有广阔的前景，但存在酶的成本高等问题，为了降低成本主要从以下几方面入手改进该过程。首先要通过__________等技术手段对产酶微生物改造，提高酶的产量。其次，可利用__________等技术使酶能够重复利用。

答案：(1)富含纤维素(其他合理答案也可，如落叶较多等) 纤维素

刚果红

透明圈

(2)不一定相同

对纤维素酶催化纤维素分解后所产生的葡萄糖

(3)纤维素

C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶

(4)酵母菌发酵装置密闭(或保证无氧条件等) 杂菌污染

(5)基因工程(或基因突变) 固定化酶

板书

课题2.3 分解纤维素的微生物的分离

1．纤维素与纤维素酶

2．纤维素分解菌的筛选——刚果红染色法

3.实验

4.操作提示：选择培养的操作方法