课题3　分解纤维素的微生物的分离优质课教案设计

专题2微生物的培养与应用

课题3分解纤维束的微生物的分离

实验原理

(一)纤维素与纤维素酶 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。

一、基础知识

植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%-60%能被土壤中能产生纤维素酶的微生物所利用。

人类可应用分解纤维素的微生物将秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。 2、纤维素酶

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。

纤维二糖 C1酶、Cx酶

葡萄糖苷酶

葡萄糖

纤维素 (二)①取二支20mL的试管

实验：纤维素酶分解纤维素

②各加入一张滤纸条

③各加入pH4.8，物质量为0.1mol/L的醋酸－醋酸钠缓冲液11ml和10ml 甲

乙

④在乙试管中加入1mL纤维素酶

⑤两支试管固定在锥形瓶中，放在 140r/min的摇床上振荡1h 结果：乙试管的滤纸条消失

讨论：乙试管的滤纸条为什么会消失？甲试管的作用是什么（三）纤维素分解菌的筛选 -----刚果红染色法

刚果红能与纤维素形成红色复合物，而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。

当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。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，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，这样我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

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、土壤取样

选择纤维素丰富的环境，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。如果找不到合适的环境，可以将富含纤维素的物质，如滤纸等，埋在土壤中一个月左右，再从已腐烂的滤纸上筛选。 2、选择培养

增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离所需要的微生物。 3、梯度稀释 4、将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

实验操作

(三) 方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应。

方法二：在倒平板时就加入刚果红。

这两种方法各有哪些优点与不足？

方法二

方法一

缺点

优点

染色法

颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用

操作繁琐，刚果红会使菌落之间发生混杂。

操作简便不存在菌落混杂问题 1、产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈。 2、有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。 5、挑选产生透明圈的菌落

挑取产生明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。

接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在300C－370C培养，可获得纯培养。 (四)四、结果分析与评价

(五) 五、课题延伸

例1;有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题：

（1）在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以

为唯一碳源的固体培养基土，从功能上讲，该培养基属于

培养基。

（2）纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即

和

。

（3）为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈说明该菌株的降解能力

。

（4）通常情况下，在微生物培养过程中实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、

和

。无菌技术要求试验操作应在酒精灯

附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。

原油

选择

平板划线法

稀释涂布平板法

强

干热灭菌

高压蒸汽灭菌

火焰 *能整体性观点 C.生物与环境相适应的观点三、实验操作

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

①取样环境

②原因

土壤取样

①取样环境

富含纤维素的环境中

②原因

土壤取样

①取样环境

富含纤维素的环境中

由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。

②原因

土壤取样

③实例：树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等。

土壤取样

③实例：树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等。

④讨论:如果找不到合适的环境，可将滤纸埋在土壤中，将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应埋进土壤中多深？

土壤取样

③实例：树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等。

④讨论:如果找不到合适的环境，可将滤纸埋在土壤中，将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应埋进土壤中多深？

将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集中，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将滤纸埋于深约10cm左右的土壤中。

选择培养 ?1.选择培养的目的： ?1.选择培养的目的：

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

选择培养制备选择培养基

参照课本29页旁栏中的比例配置，回答下列问题 a.旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？ b.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？

是液体培养基，原因是配方中无凝固剂 ?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 a.旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？ b.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？

是液体培养基，原因是配方中无凝固剂

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 ?2.制备选择培养基 c.你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用

c.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.操作方法：

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，在一定温度下振荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养

思考：为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

思考：为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

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

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基进行等比稀释，稀释最大倍数到106 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:

参照旁栏中的比例 2. 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

挑选产生透明圈的菌落

挑取产生明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。

接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在300C－ 370C培养，可获得纯培养。

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

方法二：

在倒平板时就加入刚果红

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

方法二：

在倒平板时就加入刚果红

思考：这两种方法各有哪些优点与不足？

方法一

缺点是操作繁琐，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

(六)作业布置

在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌，符合下列哪一生物学观点？ A.生物结构与功能相适应的观点

B.生物结构与功能整体性观点 C.生物与环境相适应的观点

D.生物发展进化的观点