课题3　分解纤维素的微生物的分离教学设计

分解纤维素的微生物分离

【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。

【教学过程】

一、纤维素与纤维素酶

1．纤维素的化学组成：

三种元素，是一种

糖。

2．纤维素的分布：

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。

3．纤维素酶的作用：纤维素酶是一种

，一般认为它至少包括三种组分，即

酶、

酶

酶，前两种酶使纤维素分解成

，第三种酶将纤维二糖分解成

。

二、纤维素分解菌的筛选

1．筛选方法：

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

，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

为中心的透明圈，我们可以通过

来筛选纤维素分解菌。

三、实验设计

土壤中纤维素分解菌的分离的实验方案

：

分解纤维素的微生物的分离的试验流程

、

、

、

、

。

1．土壤取样：采集土样时，应选择富含

的环境。

2．选择培养：

阅读资料二“选择培养基”，回答以下三个问题：

〖探究1〗纤维素分解菌选择培养基属于

培养基，原因是什么？

〖探究2〗培养基选择作用机制是什么？

〖探究3〗若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是什么？

(1)目的：增加纤维素分解菌的

，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30mL培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在

上，在一定温度下振荡培养1～2 d，直至培养液变

。也可重复选择培养。

(4)梯度稀释：

依次将培养液稀释101～107倍。思考是如何操作的？

(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

的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。

〖探究5〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

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

实验，纤维素酶的发酵方法有

发酵和

发酵。

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

含量进行定量测定。

知识拓展：两种刚果红染色法的比较

刚果红染色法在本课题中我们给出了两种方法：

方法一是传统的方法，缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其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。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相区分。

方法二的另一缺点是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。

【练习巩固】

1.【生物——选修 1：生物技术实践】（ 15 分）

反刍动物如牛和山羊，具有特殊的器官一瘤胃，瘤胃中生活着多种微生物，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究，请回答：

（ 1）在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是_____（多选）。

A.酒精灯 B.培养皿 C.显微镜 D.无菌水 E.接种环

（2 ）

向

试

管

内

分

装

含

琼

脂

的

培

养

基

时

，

若

试

管

口

粘

附

有

培

养

基

，

需

要

用

酒

精

棉

球

擦

净

的

原

因是_____。

（ 3）刚果红可与 _____形成红色复合物，研究人员在刚果红培养基平板上，筛选到了几株有透明降解圈的菌落(见图 1）。图中降解圈大小与纤维素酶的_____有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是_____（填图中序号）。

（ 4）纤维素酶高产菌株在-20℃长期保存时，菌液中常需加入一定量的_____ 保藏。

（ 5）研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株 A 和 B，在不同温度和 pH 条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见图 2，推测菌株_____ 更适合用于人工瘤胃发酵，理由是_____。