课题3　分解纤维素的微生物的分离教案设计（一等奖）

选修1专题2课题3分解纤维素的微生物的分离

一、基础知识

【知识点讲解】

（一）纤维素与纤维素酶

1．纤维素

含C、H、O三种元素，是一种多糖。纤维素的基本组成单位是葡萄糖，人体内没有纤维素酶，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葡萄糖释放到无机环境。

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。

（二）纤维素分解菌的筛选

①原理

纤维素分解菌

↓

刚果红→红色复合物红色消失，出现透明圈

纤维素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。

【方法点拨】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。

【典型例题】 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(

) A．③

C．②③ B．①②

D．①②③

(2)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目往往比活菌的实际数目________。

【答案】(1)刚果红

A (2)保证无氧环境

小(低) 【解析】(1)刚果红与纤维素形成的红色复合物在纤维素被分解后将不再形成，则在培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。

(2)牛胃是一个厌氧的环境，所以其中的纤维素分解菌与需氧的醋酸菌培养条件有所不同。因是活菌计数法，所以部分死亡菌无法计数。另外当两个或多个细菌连在一起时平板上只观察到一个菌落，所以偏小。[来源:Z.xx.k.Com]

(3)探究最适温度可设置一系列的温度梯度相互对照，其他无关变量要适宜。

【方法点拨】

有透明降解菌说明纤维素被纤维素酶催化降解，则降解圈大小与纤维素酶的量与活性有关。降解圈越大，说明降解纤维素能力最强。

【变式训练】

下列有关“分解纤维素的微生物的分离”实验几种说法中，正确的是（ ）

A. 纤维素酶中C1酶和葡萄糖苷酶都能将纤维素分解成纤维二糖

B. 选择培养基应以纤维素为唯一碳源，得先培养微生物，再加入刚果红

C. 应先通过固体选择培养基增加纤维素分解菌的浓度，以保证筛选效果

D. 菌落上的透明圈不一定是能分解纤维素的微生物所形成

【答案】D

二、实验设计

【知识点讲解】

1.实验流程图

土壤取样：富含纤维素的环境

↓

选择培养：用选择培养基培养，以增加纤维素分解菌的浓度

↓

梯度稀释：制备系列稀释液

↓

涂布平板：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

【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：

(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

【方法点拨】筛选纤维素分解菌常用的方法是刚果红染色法，实验流程是：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。

【变式训练】

下面从土壤中筛选纤维素分解菌的实验步骤，正确的是(

) ①土壤取样

②称取10 g土壤加入盛有90 mL无菌水的锥形瓶中

③吸取0.1 mL进行平板涂布

④依次稀释至101、102、103、104、105、106、107稀释度

A.①→②→③→④

C.①→②→④→③

【答案】C B.①→③→②→④

D.①→④→②→③

三、结果分析与评价

【知识点讲解】

（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

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。

【典型例题】

为从富含纤维素分解菌的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落并加以鉴定，某同学设计了甲、乙两种培养基：

酵母膏

无机盐

淀粉

纤维素粉

琼脂

CR溶液

培养基甲

＋

＋

－

＋

－

＋

[来源:Zxxk.Com]水

＋

＋

培养基乙

＋

＋

＋

－

＋

＋

注：“＋”表示“有”，“－”表示“无”。

据表判断，培养基甲________(填“能”或“不能”)用于分离纤维素分解菌，原因是__________________________；培养基乙________(填“能”或“不能”)用于鉴定纤维素分解菌，原因是_______________________________________。

【答案】不能

液体培养基不能分离单菌落

不能

培养基中没有纤维素(不能形成CR－纤维素红色复合物)

【变式训练】

某校生物兴趣小组研究发现，秸秆还田的过程中施加外源纤维素酶能起到较好的效果。下列有关叙述错误的是：（ ）

A. 纤维素酶是一种复合酶，其中纤维二糖酶能够将纤维素分解为纤维二糖

B. 纤维素分解菌主要分布于富含纤维素的环境中，纤维素分解菌常用刚果红染液进行鉴定

C. 菌落周围的透明圈大小可以反应纤维素分解菌产生的酶的多少

D. 为了确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产生纤维素酶的实验

【答案】A 【解析】纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶三种，其中能够将纤维二糖分解为葡