课题3　分解纤维素的微生物的分离主要内容及教案内容

2006级（高二）生物选修1专题2学案

编写

审核：高二生物组

2007、12、1

总第62课时 课题3 分解纤维素的微生物的分离

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【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。

【学习重点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。

【学习难点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。

【自主探究】

一、课题背景分析

纤维素是一种由 首尾相连而成的高分子化合物，植物每年产生的纤维素能被土壤中的某些微生物分解利用，是因为它们能产生 。对这些微生物的研究与利用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产 ，用 处理服装面料等。

二.基础知识：

（一）纤维素和纤维素酶

阅读课本27页基础知识部分第一、二段，回答下列问题：

1、纤维素在生物圈的分布状况？

纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质。植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。其中 是自然界中纤维素含量最高的天然产物。

2、纤维素酶的组成及作用？

纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即 、 和 ，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将 分解成葡萄糖。

（二）纤维素分解菌的筛选

阅读课本课本28页相关部分，回答下列问题：

1、纤维素分解菌的筛选方法-- ，这种方法能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选

2、纤维素分解菌的筛选方法的原理

刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成 ，但并不和 、 发生这种反应。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，培养基中会出现以纤维素分解为中心的 。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌

〖针对性练习1〗下列关于纤维素酶的说法，错误的是

A、纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种 B、纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖

C、纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁 D、葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖

三、实验操作

分离分解纤维素的微生物实验流程：

土壤取样→ →梯度稀释→ → 。

〖旁栏思考题〗本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？

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提示：本实验流程与课题2的流程的区别如下。课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为惟一氮源的选择性培养基上，直接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本一致。

(一)土壤取样

采集土样时，应选择富含纤维素的环境。若找不到合适环境，可将滤纸埋在土壤中一个月左右，也会有能分解纤维素的微生物生长。

〖旁栏思考题〗取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？

选择 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。根据生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中 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。

〖旁栏思考题〗将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？

提示：将滤纸埋在土壤中能使

，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约

cm左右腐殖土壤中。

（二）选择培养

1、

选择培养的目的：

增加 ，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29页旁栏中的比例配置，回答下列问题：

①旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？

是液体培养基，原因是配方中无凝固剂。

②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？

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。

③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、选择培养

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

〖旁栏思考题〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

提示：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

（三）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10～10倍。将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。

（四）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:参照课本旁栏中的比例配制。

2、

倒平板操作。

3、

涂布平板：将稀释度为10～10的菌悬液各取0.1ml涂布到平板培养基上，30℃倒置培养，菌落周围会出现明显的透明圈。

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4、

挑选产生透明圈的菌落（参照课本刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。）

（五）刚果红染色法

方法一：先 ，再加入刚果红进行颜色反应。

方法二：在 时就加入刚果红。

〖旁栏思考题〗这两种方法各有哪些优点与不足？

提示：方法一

缺点是操作烦琐，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。

〖针对性练习2〗有关选择培养正确的叙述是（ ）

A、可以增加纤维素分解菌的浓度 B、可以减少纤维素分解菌的浓度

C、所用培养基是固体培养基 D、所用培养基是平板培养基

四、结果分析与评价

（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

如果不同，分析产生不同结果的原因。

五、课题延伸

本课题对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，但是这只是分离纯化的第一步。为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行 的实验，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 进行定量的测定。

【达标练习】

1．下列材料中纤维素含量最高的是……( ) A．杨树 B．小麦 C．玉米 D．棉花

2．纤维素酶能够分解……………………( )

A．纤维素的微生物 B．淀粉的微生物 C．纤维素 D．淀粉

3．刚果红能与哪项物质形成红色复合物( ) A．纤维二糖 B．纤维素 C．葡萄糖 D．麦芽糖

4．寻找纤维素分解菌应到………………( )

A．湿润的环境中 B．富含纤维素的环境中

C．富含无机盐的环境中 D．池塘中

5．纤维素分解菌的选择培养基有选择作用，原因在于其含有………………………( )

A．NaNO3 B．KCl C．酵母膏 D．纤维素粉

6．下列哪种生物能产生纤维素酶

…( )

A．纤维素分解菌 B．牛 C．羊 D．兔

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7．选择培养时应将锥形瓶固定在………( )

A．桌子上 B．温箱里 C．窗台上 D．摇床上

8．选择培养的结果：培养液变…………( )

A．清澈 B．浑浊 C．红色 D．产生透明圈

9．刚果红染色时，加入刚果红可在……( )

①制备培养基时 ②梯度稀释时 ③倒平板时 ④涂布时 ⑤培养基上长出菌落时

A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．④⑤

10．两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

11、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

12、从土壤中分离获得某种微生物的步骤是（ ）

①土壤取样 ②梯度稀释 ③选择培养 ④菌悬液涂布平板 ⑤挑选出单个菌落

A、

①②③④⑤ B、①③②④⑤ C、

①②④③⑤ D、①④②③⑤

13、利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌，下列说法错误的是

A、刚果红能与纤维素形成红色复合物 B、刚果红能与纤维二糖形成红色复合物

C、刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物 D、若培养基上产生了透明圈，则说明已筛选出了纤维素分解菌

14、下表为纤维素分解菌的鉴别培养基配方，请设计试验测定培养基用于鉴定纤维素分解菌的最适Ph。

CMC-Na KH2PO4

酵母膏

琼脂

土豆汁

蒸馏水

5-10g 1g 0.25g 15g 100mL 1000mL 实验步骤：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）放在适宜条件下培养，观察并记录结果。

（6）仅凭一次实验能否准确测出培养基的最适Ph?为什麽？

15．选做题：

某小组同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。请回答与此实验相关的问题。

（1）培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了____和______。除此之外，培养基还必须含有的基本成分是_____和______。

（2）对培养基进行灭菌，应该采用的方法是_______。

（3）为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的平板置于______中培养，培养的温度设定在37℃。要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平板上接种______作为对照进行实验。

（4）培养20小时后，观察到平板上有形态和颜色不同的菌落，这说明湖水样品中有_____种细菌。一般说来，菌落总数越多，湖水遭受细菌污染的程度越_______。

（5）如果提高培养基中NaCl的浓度，可以用于筛选耐_______细菌，这种培养基被称为

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