课题3　分解纤维素的微生物的分离多媒体教学设计及其点评

课题3

分解纤维素的微生物的分离

【学习目标】

1．能简述纤维素酶的种类及作用，

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．能掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

【学习重点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。

【学习难点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。

自主探究

一、课题背景

纤维素是一种由 首尾相连而成的高分子化合物，植物每年产生的纤维素能被土壤中的某些微生物分解利用，是因为它们能产生 。对这些微生物的研究与利用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产 ，用 处理服装面料等。

二.基础知识

（一）纤维素和纤维素酶

1、纤维素在生物圈的分布状况？

纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质。植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。其中 是自然界中纤维素含量最高的天然产物。

2、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 、 和 ，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将 分解成葡萄糖。

（二）纤维素分解菌的筛选

1、纤维素分解菌的筛选方法-- ，这种方法能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选

2、纤维素分解菌的筛选方法的原理

刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成 ，但并不和 、 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为中心的 。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌

〖针对性练习1〗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

三、实验操作

分离分解纤维素的微生物实验流程：土壤取样→ →梯度稀释→ → 。

〖旁栏思考题〗本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？

提示：本实验流程与课题2的流程的区别如下：课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择性培养基上，直接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本一致。

(一)

土壤取样

采集土样时，应选择富含纤维素的环境。若找不到合适环境，可将滤纸埋在土壤中一个月左右，也会有能分解纤维素的微生物生长。

〖旁栏思考题〗取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？

选择 的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等等。根据生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中 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。

〖旁栏思考题〗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？

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提示：将滤纸埋在土壤中能使

，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约

cm左右腐殖土壤中。

（二）选择培养

1.选择培养的目的：增加 ，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。

2.制备选择培养基：参照课本29页旁栏中的比例配置，回答下列问题：

①旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？

是液体培养基，原因是配方中无凝固剂。

②这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果具有，是如何进行选择的？

有选择作用，本配方中的碳源是纤维素，所以能分解纤维素的微生物可以大量繁殖。

③你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用

用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照。

3、选择培养

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

〖旁栏思考题〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

提示：在选择培养的条件下，可以使那些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

（三）梯度稀释

17按照课题1的稀释操作方法，将选择培养后的培养基进行等比稀释10～10倍。将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。

（四）将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

1.制备培养基:参照课本旁栏中的比例配制。

2.倒平板操作。

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

4.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。）

（五）刚果红染色法

方法一：先 ，再加入刚果红进行颜色反应。方法二：在 时就加入刚果红。

〖旁栏思考题〗这两种方法各有哪些优点与不足？

提示：方法一

缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；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。

方法二 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。

〖针对性练习2〗有关选择培养正确的叙述是（ ）

A、可以增加纤维素分解菌的浓度 B、可以减少纤维素分解菌的浓度

C、所用培养基是固体培养基 D、所用培养基是平板培养基

四、结果分析与评价

（一）培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落？

设置对照，若对照的培养基在培养过程中无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。

（二）分离的结果是否一致

如果不同，分析产生不同结果的原因。

五、课题延伸

本课题对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，但是这只是分离纯化的第一步。为确定得到的是纤维素分

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解菌，还需要进行 的实验，纤维素酶的测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的 进行定量的测定。

巩固提升

1．下列材料中纤维素含量最高的是(

)

A.杨树

B.小麦

C.玉米

D.棉花

2．下列哪种生物能产生纤维素酶(

)

A.纤维素分解菌

B.牛

C.羊

D.兔

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

4、以纤维素为惟一碳源筛选出了真菌和细菌，试分析此类微生物在生态系统中的作用与下列哪种生物类似(

) A．硝化细菌

B．蓝藻

C．蚯蚓

D．兔子

5. 当纤维素被纤维素酶分解后，会在培养基中出现一些透明圈，这些透明圈是

(

) A．刚果红与纤维素形成的复合物

B．纤维素分解后的葡萄糖

C．由纤维素酶聚集在一起形成的

D．以纤维素分解菌为中心形成的

6．下列有关刚果红染色法的叙述，不正确的是

(

) A．刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入

B．刚果红可以在菌落形成后加入

C．刚果红在菌落形成前倒平板时加入，加入的刚果红不需要灭菌

D．在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌

7．寻找纤维素分解菌应到(

)

A、湿润的环境中

B、富含纤维素的环境中

C、富含无机盐的环境中

D、池塘中

8、从土壤中分离获得某种微生物的步骤是(

)

①土壤取样

②梯度稀释

③选择培养

④菌悬液涂布平板

⑤挑选出单个菌落

A、

①②③④⑤

B、①③②④⑤

C、

①②④③⑤

D、①④②③⑤

9．在对纤维素分解菌进行选择培养用液体培养基的目的是(

) A．用液体培养基可获得大量菌体

B．纤维素分解菌适宜在液体培养基上生长

C．用液体培养基可以使菌体充分利用培养基中的营养物质

D．用液体培养基可获得高纯度的纤维素分解菌

10．在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基之前，一般先进行选择培养，其主要目的是(

)

A．完全除去其他微生物

B．没有意义，去掉这一步更好

C．增加纤维素分解菌的浓度

D．使纤维素分解菌充分长大

11、自养微生物所需碳源和能源为不同的物质，而可作为异养微生物碳源和能源的是（

）

A．CO2

B．NaHCO3

C．碳酸盐

D．含碳有机物

12、能够测定样品活菌数的方法是（

）

A．稀释涂布平板法

B．直接计数法

C．重量法

D．比浊法

13、在做土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验时，甲组实验用氮源只含尿素的培养基，乙组实验用氮源除尿素外还含硝酸盐的培养基，其他成分都相同，在相同条件下操作，培养与观察，则乙组实验属于（

）

A．空白对照

B．标准对照

C．相互对照

D．条件对照

14、下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，其中错误的是（

）

A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板

B．取10 4

、10 5

、10 6

倍的土壤稀释液和无菌水各0.1ml，分别涂布于各组平板上

C．将实验组和对照组平板倒置，37 ℃恒温培养24-48 小时

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D．确定对照组无菌后，选择菌落数在300 以上的实验组平板进行计数

15、有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究和作用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制的培养基，成功的筛选到能产生纤维素酶的微生物。分析回答问题。

(1)培养基中加入的化合物A 是____________，为微生物的生长提供____________，这种培养基属于

__________培养基。

(2)为了筛选出能产生纤维素酶的微生物，向培养基中加入__________。

(3)在筛选出能产生纤维素酶的微生物之前，可用液体培养基培养，增加微生物的浓度。为获得纯净的菌株，常采用平板划线的方法进行接种，此过程所用的接种工具是_____________，操作时采用

________灭菌的方法；还可用__________________________的方法接种。

(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉，这样做的目的是

________________________________________________________________________。

16、纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维素。回答下列问题：

（1）在培养纤维素分解菌的过程中，进行平板划线时，每次划线结束后仍然要灼烧

接种环，原因是_____________________________________________________________________ 。

（2）在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用_________染色法，这种方法能够通过

颜色反应直接对纤维素分解菌进行筛选。甲同学在实验时得到了如图所示的结果，

则纤维素分解菌位于（

）内。

A. ③

B. ①② C. ②③ D.①②③

（3）乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数，与分离醋酸菌相比，进行培养时除了营养不同外，最主要的实验条件差别是__________________ ，该同学采用活菌计数法统计的菌落数往往比活菌的实际数目______ ，原因是__________________________________________________________________ 。

（4）丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中，为了保证抵制外界酸和碱对酶活性的影响，采取的措施是向提取液和分离液中添加_________________ 。若探究纤维素酶活性的最适温度，如何设置对照？__________________________________________。

17、从自然菌样筛选较理想的生产菌种的一般步骤是：采集菌样→富集培养→纯种分离→性能测定。

（1）不同微生物的生存环境不同，获得理想微生物的第一步是从适合的环境采集菌样，然后再按一定的方法分离、纯化。培养嗜盐菌的菌样应从_________________环境采集。

（2）富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条件，使其在群落中的数量大大增加，从而分离出所需微生物的培养方法。对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养应选择_________________的培养基，并在_________________条件下培养。

（3）下面两图是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图解，

请分析接种的具体方法。

获得图A 效果的接种方法是_________________，获得图B 效果的接种方法是_________________ 。

（4）配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行___________________，接种前要进行___________________ ，在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在______________ 条件下进行。

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