课题3　分解纤维素的微生物的分离教学实录

选修1 生物技术实践

专题2 课题3 分解纤维素的微生物的分离

教学设计

一、教材分析

本课题选自人教版生物选修一《生物技术实践》中的第二个专题微生物的培养与应用中的第3个课题。

本课题作为第二个专题中课题1的应用和课题2的深入，分离某种特定的微生物，难度较大、探索性更强，在高考中考查的可能性也很大。教材在课题背景中利用学生已经学过的纤维素的化学组成推广到生活中纤维素的广泛分布和应用。而若要充分利用纤维素，就应将其分解，从而自然而然的引导学生过渡到分解纤维的微生物及其产生的相关的酶。之后，教材紧接着介绍了纤维素、纤维素酶以及如何从土壤中分离分解纤维素的微生物，通过对课题中实验设计思路的深入学习，要求学生掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

二、教学目标

1.知识目标

（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）掌握从土壤中分离某种特定微生物的实验操作。

2.能力目标

分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，掌握实验操作的原理。

3.情感、态度与价值观

（1）通过自主设计、完成实验，培养勇于探索的科学精神。

（2）通过了解土壤中能分解纤维素的微生物在保护环境中的作用，增强社会责任感。

三、教学重难点

1.重点

从土壤中分离出分解纤维素的微生物。

2.难点

从土壤中分离出分解纤维素的微生物。

四、教学准备

多媒体课件，视频资料。

1

五、教学过程

教学流程

环节一：课程导入

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，成为葡萄糖的替代品。 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

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

从教材课题背景导入，展示课题目标。

教师活动

学生设计活动

意图

阅读

情景导入倾听 本节目标

2

环节二：讲授新课

一、基础知识

（一）纤维素与纤维素酶

1．纤维素 阅读教材P27，,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。

2.纤维素酶

（1）指导学生阅读教材P27并填空；

老师讲解纤维素水解相关知识。

纤维素酶是一种 ，一般认为它至少包括三种组分，即 、

，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将纤维二糖分解成 。

阅读

思考

回答

复习

纤维素相关知识

简述纤维素酶的种类及作用

（2）纤维素酶活性的测定实验

课堂分析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：

2.原理：

指导学生阅读教材P28，讲解刚果红染色原理。

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1】 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：

演练

3

(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)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________。

回答

理解二、实验设计

（一）展示实验流程图，让学生回答〖旁栏思考1〗。

阅读

纤维倾听

素分解菌 的筛〖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？

选原

理 （二）让学生阅读P28教材相关资料，讨论回答问题，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？

〖旁栏思考3〗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？

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（P29），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 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？

讨论回答

讨论

能够设计筛选

4

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？

c.你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用。

（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？

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

分解回答 纤维

讨论素微生物实验方案

进行回答

各个

步骤操作

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10,10,10,10,10,10不同稀释度的溶液。稀释最大倍数到10。

-1-2-3-4-5-66

阅读

倾听

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

思考

回答

46

（2）涂布平板

讲解操作过程：将稀释度为10～10的菌悬液各取0.1ml涂布在培养基上，30℃倒置培养。

5

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2】 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。

演练

回答

讨论

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

（二）分离的结果是否一致

回答

回忆倾听

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。

回答

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环节三：课堂小结

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―――――→葡萄糖

CX酶2.纤维素分解菌的筛选

①原理：

呼应

突出本节

刚果红纤维素酶→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。

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

回答 重点

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