课题3　分解纤维素的微生物的分离教学设计和教学实录

分解纤维素的微生物的分离

学习目标: 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。

3.讨论分解纤维素的微生物的应用价值。

预学案：

一、纤维素与纤维素酶

1.纤维素:由C、H、O三种元素组成,是一种多糖。①

棉花

是自然界中纤维素含量最高的天然产物,此外,木材、作物秸秆等也富含纤维素。

2.纤维素酶的作用:纤维素酶是一种②

复合酶

,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、③

CX

酶和④

葡萄糖苷

酶,前两种酶使纤维素分解成⑤

纤维二糖

,第三种酶将纤维二糖分解成⑥

葡萄糖

。

二、纤维素分解菌的筛选

1.筛选方法:⑦

刚果红

染色法。

2.筛选原理:刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成⑧

红色复合物

,但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应,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⑨

是否产生透明圈

来筛选纤维素分解菌。

三、实验设计

1.土壤取样:采集土样时,应选择富含⑩

纤维素

的环境。

2.选择培养 (1)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。

(2)制备选择培养基:参照课本旁栏中的比例配制。

(3)选择培养:称取土样20 g,在无菌条件下加入装有30 mL 培养基的锥形瓶中,将锥形瓶固定在

摇床

上,在一定温度下振荡培养1~2 d,直至培养液变

混浊

。也可重复17选择培养。

(4)梯度稀释:依次将培养液稀释10~10倍。(5)将样品涂布到鉴别

纤维素分解菌

的培养基上。

(6)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。

四、结果分析与评价

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。

2.纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等所产生的

葡萄糖

含量进行定量测定。

探究案：知识点一:纤维素分解菌的筛选

1.尝试完成纤维素分解菌的筛选原理图解。

2.列表比较两种刚果红染色法,尝试完成表中内容。

方操作

优点

缺点

法

方

先培养显示出的颜色反应基操作烦琐,加入刚果红溶液会使法

①

,再加本上是纤维素分解菌②

一

入刚果红

的作用

方

(1)由于在纤维素粉和琼脂、土豆汁中都含③

时加操作简便,不存在④

法

有淀粉类物质,可以使能够产生⑤

的入刚果红

的问题

二

微生物出现透明圈较为模糊的假阳性反

1

应;(2)有些微生物具有降解色素的能力,长时间培养会降解⑥

而形成明显的透明圈

3.纤维素分解菌有何应用价值?

知识点二:分离土壤中纤维素分解菌实验操作

1.尝试归纳出分离纤维素分解菌的实验流程。

2.下表为筛选过程中涉及的两种培养基一与培养基二,根据表尝试完成以下问题: 培养基一

组分

含量/g 提供的主要营养

纤维素粉

5 碳源、能源

NaNO3

1 Na2HPO4·7H2O 1.2 KH2PO4

0.9 无机盐

MgSO4·7H2O 0.5 KCl 0.5 生长因子、碳源、酵母膏

0.5 氮源

水解酪素

0.5 氮源、生长因子

将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1000 mL 培养基二

组分

含量

提供的主要营养

CMC-Na 5~10 g 碳源

碳源、氮源、生长酵母膏

1 g 因子

KH2PO4

0.25 g 无机盐

琼脂

15 g 凝固剂

土豆汁

100 mL 碳源

将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1000 mL

(1)培养基一从物理性质上分属于哪种培养基?有何作用? (2)使用培养基一的目的是什么?作用原理是什么? (3)选择培养基之所以能选择纤维素分解菌的原因是什么? (4)培养基二从物理性质上分属于哪种培养基?筛选到纤维素分解菌的原理是什么? 检测案：

1．

课本中两种刚果红染色法的结果是(

)。

A.均会出现透明圈

B.均不会出现透明圈

C.方法一出现,方法二不出现

D.方法一不出现,方法二出现

2．

生物乙醇是以生物为原料生产的可再生能源。我国利用农作物废弃物(秸秆)生产乙醇,其技术流程为:纤维素酶解→酵母发酵→蒸馏→成品。纤维素酶的成本能否下降,是能否实现乙醇工业化生产的关键因素。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程。土壤取样→选择培养→梯度稀释→鉴别培养

结合所学知识回答下列问题。

(1)最好选择怎样的环境采集土样?

。

(2)下面是一种培养基配方:纤维素粉5 g、NaNO3

1 g、Na2HPO4·7H2O 1.2 g、KH2PO4

0.9 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、酵母膏0.5 g、水解酪素0.5 g(蒸馏水定容到1000 mL)。该培养基能够增加样品中纤维素分解菌的浓度,其原理是

。

(3)为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种,可以在鉴别培养基上加入

染液,将筛选获得的菌液稀释后用

的方法接种到鉴别培养基上,然后挑选产生

的菌落作为菌种进行扩大培养。

(4)纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量如何呢?请设计实验进行检测。

。

3.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

2

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

我的收获

我的疑问

3