课题3　分解纤维素的微生物的分离教学目标设计

《分解纤维素的微生物的分离》教学设计

四川省峨眉第二中学校 母小玲

一、教学目标

1.简述纤维素酶的种类及作用，从土壤中分离出分解纤维素的微生物；掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术；

2.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；

3.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

1.课题重点

从土壤中分离分解纤维素的微生物

2.课题难点

从土壤中分离分解纤维素的微生物

三、教学工具

多媒体

四、教学过程

教学流程

教师活动

学生活动

从教材课题背景导入，展示课题目标。

背景材料：

棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，其

纤维素的质量分数可达92%～95%，亚麻、木材、

作物秸秆等也富含纤维素。许多商品纤维素都是

由天然纤维素制得的。用分解纤维素的微生物处

理后，纤维素可分解成糖。它不仅可以供给人们

能量，还可以用于酿酒、酿醋等食品加工业，成阅读、倾为葡萄糖的替代品。

听。

在土壤中有许多能利用和分解纤维素来作为能源的微生物，因为它们含有纤维素酶。

课题目标：

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

一、基础知识

1

环节一：

课程导入

设计意图

情景导入本节目标。

环节二：

阅读、思复习纤维

讲授新课

（一）纤维素与纤维素酶

1．纤维素

阅读教材有关纤维素材料，回答下列问题：

含________三种元素，是一种多糖。纤维素的基本组成单位是________，人体内没有________，所以人体不能直接以纤维素为能源物质，但土壤中有分解纤维素的微生物，最终把纤维素分解成________释放到无机环境。

C、H、O

葡萄糖

纤维素酶

葡萄糖

2.纤维素酶

（1）指导学生阅读教材相关纤维素酶材料，讲解纤维素水解相关知识。

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。

（2）纤维素酶活性的测定实验

课堂演示纤维素水解滤纸实验：右边的试管中加入了纤维素酶，而左边的没有加入。

（二）纤维素分解菌的筛选

1.方法：刚果红染色法，通过颜色反应筛选。

2.原理

指导学生阅读教材，讲解原理。

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。

【典型例题】

植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列相关问题：

(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分形成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将______________分解成______________。

2

考、回答。

阅读、回答。

阅读、倾听。

演练、回答。

阅读、倾听、思考、回答。

素相关知识，简述纤维素酶的种类及作用。

理解纤维素分解菌的筛选原理。

能够设计筛选分解纤维素微生物实验方案，进行各个步骤操作。

〖旁栏思考1〗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。其它操作基本相同。

分析、回（二）让学生阅读教材相关资料，讨论回答问题，答。

纠正点拨后讲解实验设计步骤和注意事项。

1.土壤取样

〖旁栏思考2〗

取样的环境是怎样的，作出这

种选择的理由是什么？

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。

生物与环境的互相依存关系，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

土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境。

〖旁栏思考3〗将滤纸埋在土壤中有什么作用？回忆、倾你认为滤纸应该埋进土壤多深？

听、回答。

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10cm的腐殖土壤中。

2.选择培养

（1）目的

讲解目的：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

让学生分析选择培养基配方，回答问题。

纤维素分解菌的选择培养基

纤维素粉

5g NaNO3

1g

Na2HPO4·7H2O

0.5g KH2PO4

0.9g

MgSO4·7H2O

0.5g (2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)染料时，CR可与纤维素形成________色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的________。

答案

(1)纤维二糖

葡萄糖(2)红

透明圈

二、实验设计

（一）展示实验流程图，让学生回答〖旁栏思考1〗。

3

理解纤维素分解菌的分离过程和土壤中分解尿素的细菌的分离与技术在实验操作上的区别

掌握分解纤维素的微生物的分离步骤中的正确操作和注意事项

KCl

0.5g 酵母膏

0.5g 水解酪素

0.5g 将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1000ml a.旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？

液体培养基，配方中无凝固剂琼脂。

b.这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果有，是如何进行选择的？

有选择作用，碳源是纤维素，能分解纤维素的微生物可以大量繁殖。

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）具体操作

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4〗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。

3.梯度稀释

引导学生回忆系列稀释操作相关知识，加以讲解。

用移液管从富集培养土壤液(选择培养后的培养基)中吸取1ml加入盛有9ml无菌水的试管中充分混匀。然后换枪头从此试管中吸取1ml加入另一盛有9ml无菌水的试管中，混合均匀，以此类推制成10-1,10-2,10-3,10-4,10-5,10-6不同稀释度的溶液。稀释最大倍数到106。

4.将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

（1）制备鉴别培养基

展示鉴别培养基成分，引导学生关注刚果红成4

分析、比较、回答。

演练、回答。

分析、回答。

通过问题引导的形式帮助学生理解掌握实验的内容

通过图片和视频展示梯度稀释的操作，使学生更加深刻的理解

学生思考后回答

(1)农作物秸秆含有丰富的纤维素，纤维素可以

经过纤维素分解菌分解成葡萄糖。人们常常从土

壤中分离纤维素分解菌。筛选纤维素分解菌常用

的方法是__________________。其实验流程是：

土壤取样→选择培养→________→将样品涂布

到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生

__________的菌落。

【答案】刚果红染色法

梯度稀释

透明圈

三、结果分析与评价

以两个例子让学生进行分析和评价。

（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。如果观察到产生透学生阅读明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微教材后总生物。

结

（二）分离的结果是否一致

由于在土壤中的细菌远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，也可能得到真菌和放线菌等不同结果。

分。

鉴别纤维素分解菌的培养基

CMC-Na

5-10g 酵母膏

1g KH2PO4

0.25g 琼脂

15g 土豆汁

100ml 将上述物质溶解后,用

蒸馏水定容到1000ml （2）涂布平板

讲解操作过程：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。

5.挑选产生透明圈的菌落

讲解操作过程：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30℃－37℃培养，可获得纯培养。

【典型例题】

某些农作物秸秆富含纤维素，纤维素经过水解可以形成葡萄糖，葡萄糖再经过发酵可以生产酒精。如图是利用农作物秸秆生产酒精的大致流程，请回答下列问题：

5

通过典型例题帮助学生思考，掌握分解纤维素的微生物分离的相关知识

学以致用

通过典型例题分析进行总结实验操作中的规律

四、课题延伸

指导学生阅读教材，关注课题延伸。

为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵。

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葡萄糖进行定量的测定。

共同回顾本节要点：

1.纤维素酶

①组成：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。

C1酶葡萄糖苷酶②作用：纤维素――→纤维二糖―――――→葡CX酶萄糖

2.纤维素分解菌的筛选

①原理：

呼应、回答。

突出本节重点。

环节三：

课堂小结

刚果红纤维素酶→红色复合物――→红色消失，出现纤维素透明圈

②筛选方法：刚果红染色法，即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

③培养基：以纤维素为唯一碳源的选择培养基。

④实验流程

土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选产生透明圈的菌落

五、板书设计

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六、课后习题

1.下面几项最适合作为该实验假设的是

A．青霉菌与细菌之间是共生关系 B．青霉菌污染了细菌生存的环境

C．青霉菌产生了对人体有益的物质 D．青霉菌能产生抑制细菌增殖的物质

2．培养流感病毒时，应选用

A．固体培养基 B．含有多种无机盐的培养液

C．活的鸡胚 D．无菌的牛肉汤

3．以下关于微生物对氧的需求的叙述中正确的是

A．产甲烷杆菌属厌氧呼吸，但氧的存在不影响其生存

B．链球菌进行厌氧呼吸，不能接触空气

C．黄色短杆菌在氧气充足时才能产生谷氨酸

D．谷氨酸棒培育杆菌是厌氧呼吸

4．可以使微生物细胞内蛋白质、核酸发生不可逆破坏的环境加素是

A．高温 B.营养成分的变化 C.氧含量 D.温度、pH、氧的共同作用

5．微生物（除病毒外）需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法正确的是

A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的 B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子 C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利

D．生长因子一般是酶或核酸的组成成分，微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足

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