课题3　分解纤维素的微生物的分离教案板书设计

课题：分解纤维素的微生物的分离

官渡区第五中学

张琛

教学目标：

（一）知识与技能

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

（二）过程与方法

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

（三）情感、态度与价值观

领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力

教学重点：从土壤中分离分解纤维素的微生物

教学难点：从土壤中分离分解纤维素的微生物

教学工具：多媒体

教学过程：

引入新课

一．基础知识

（一）纤维素与纤维素酶

活动1：阅读“纤维素与纤维素酶”

思考1：纤维素的化学组成及在生物圈的分布状况？

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

纤维素的基本组成单位：葡萄糖

思考2：纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质，植物每年产生的纤维素超过70亿吨，为什么并没有在地球上大量的累积？

土壤中某些微生物能够合成纤维素酶，自然界40%~60%的纤维素被土壤中的微生物分解利用。

纤维素酶：水解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖的一类酶的总称。

（1）组成：一种复合酶，至少包括三种组分，CX酶、C1酶和葡萄糖苷酶

（2）作用

思考3：人能消化分解纤维素吗？为什么？

不能，因为人体不能产生纤维素酶

思考4：草食性动物是怎样消化食物中纤维素的？

肠胃中的共生微生物可以合成纤维素酶。

（二）纤维素分解菌的筛选

活动2：阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：

1．筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。

2．其原理是：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。

（三）实验设计

1

活动3：完成实验方案流程图，讨论回答问题：

土壤取样

[来源:学科网ZXXK]选择培养

纯化培养

梯度稀释

涂布到鉴别纤维素分解菌培养基上

微生物培养

挑选产生透明圈的菌落

思考5：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，直接分离得到菌落；本课题通过选择培养使细菌增殖后，再涂布在选择培养基上，其他步骤基本一致

活动4：阅读资料一“土壤取样”，回答下列问题：

1纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。

2为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？

生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用，只有在纤维素含量丰富的环境中纤维素分解菌的含量才会高于其它普通环境，从而提高获得目的微生物的几率。

思考6:如果找不到合适的环境，可将滤纸埋在土壤中，将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应埋进土壤中多深？

将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集中，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将滤纸埋于深约10cm左右的土壤中。

活动5：阅读资料二“选择培养”，回答以下四个问题：

1.选择培养的目的是什么？

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.纤维素分解菌选择培养基属于液体培养基，原因是没有添加琼脂成分。

3.培养基选择作用机制是以纤维素粉为唯一碳源，只有纤维素分解菌才能生存。

4.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

思考7：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

活动5：阅读资料三“刚果红染色法”，填表比较两种染色法的各自的优缺点：

染色法

优点

缺点

颜色反应基本上是

操作繁琐

方法一

纤维素分解菌的作用

刚果红会使菌落之间发生混杂

操作简便

产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，

方法二

不存在菌落混杂问题

有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。

（四）课题延伸

活动6：阅读“课题延伸”，回答：

1为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行 发酵产纤维素酶 实验，纤维素酶的发酵方法有 液体 发酵和 固体 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 葡萄糖 含量进行定量测定。

[来源:Z|xx|k.Com]

2

板书设计：

课题3：分解纤维素的微生物的分离

一、纤维素与纤维素酶

1.纤维素的基本组成单位：葡萄糖

2. 纤维素酶：水解纤维素生成纤维二糖和葡萄糖的一类酶的总称。

（1）组成：一种复合酶，包括：CX酶、C1酶和葡萄糖苷酶

（2）作用

二、纤维素分解菌的筛选

1．筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。

2．其原理是：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。

三、实验设计

1.流程

土壤取样

涂布到鉴别纤维素分解菌培养基上

选择培养

梯度稀释

[来源:学科网ZXXK]

纯化培养

挑选产生透明圈的菌落

微生物培养

2.

纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中

3. 通过选择培养可增加纤维素分解菌的浓度

四、课题延伸

1为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行 发酵产纤维素酶 实验，纤维素酶的发酵方法有 液体 发酵和 固体 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 葡萄糖 含量进行定量测定。

巩固练习：

1.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

2.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

3. 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

3

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

4.微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是

A．C1酶和Cx酶

B．C1酶和葡萄糖苷酶

C．Cx酶和葡萄糖苷酶

D．C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶

5.下列生物能分解纤维素的是

①人②兔③牛④蘑菇⑤纤维杆菌

A、①②③④⑤

B、②③⑤

C、②③④⑤

D、③⑤

6.生物乙醇是以生物为原料生产的可再生能源。我国利用农作物废弃物(秸秆)生产乙醇，其技术流程为：纤维素酶解→酵母发酵→蒸馏→成品。纤维素酶的成本能否下降，是能否实现乙醇工业化生产的关键因素。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程。

土壤取样→选择培养→梯度稀释→鉴别培养。

结合所学知识回答下列问题。

(1)最好选择怎样的环境采集土样？

(2)下面是一种培养基配方：纤维素粉5 g、NaNO3 1 g、Na2HPO4·7H2O 1.2 g、KH2PO4 0.9 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、酵母膏0.5 g、水解酪素0.5 g(蒸馏水定容到1 000 mL)。该培养基能够增加样品中纤维素分解菌的浓度，其原理是____________________________。

(3)为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种，可以在鉴别培养基上加入___

___染液，将筛选获得的菌液稀释后用___

___的方法接种到鉴别培养基上，然后挑选产生______的菌落作为菌种进行扩大培养。

(4)纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量如何呢？请设计实验进行检测。__________________________________________

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