课题3　分解纤维素的微生物的分离教学设计方案

专题二 课题3 分解纤维素的微生物的分离

学习目标

1.简述纤维素酶的种类及作用

2.从土壤中分离出分解纤维素的微生物

3.掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术

课题重点

从土壤中分离分解纤维素的微生物

课题难点

分析从土壤中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

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

教学过程

（一）引入新课

上节课我们探讨学习了土壤中尿素分解菌的分离与计数，这节课我们以纤维素分解菌的分离与纯化为例，巩固加深对这方面技术的理解和掌握。

（二）教授新课

一．基础知识

活动1：阅读课本27页基础知识“纤维素与纤维素酶”，回答下列问题：

1、

纤维素在生物圈的分布状况？

纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，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。其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。

延伸：草食性动物是怎样消化食物中纤维素的？(肠胃中的共生物生物)。

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CX酶、 C1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。

请完成下列过程：

C1酶、Cx酶

葡萄糖苷酶

纤维二糖

纤维素

葡萄糖

例题1：下列关于纤维素酶的说法，错误的是（D ）

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

3、纤维素的分解

能分解纤维素的微生物有各种细菌、真菌和少数放线菌。

例题2：下列生物①人 ②兔 ③牛 ④蘑菇 ⑤纤维杆菌

能分解纤维素的是（

C

）

A、①②③④⑤ B、②③⑤

C、②③④⑤ D、③⑤

4、纤维素酶活性的测定实验：

滤纸分解法实验，该实验是如何构成对照的？

在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；尽管醋酸－醋酸钠缓冲液用量不同，但都能维持相同的pH。

活动2：阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：

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。

其原理是：刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。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。

二．实验设计

活动3：完成实验方案流程图，讨论回答问题：

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

纯化培养

微生物培养

挑选产生透明圈的菌落

1.实验流程中“选择培养”的培养基类型是什么？该培养的目的是什么？

液体选择培养基。其目的是使纤维素分解菌增殖，含量增多。

2.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。其它操作基本基本共同。

活动4：阅读资料一“土壤取样”，回答下列问题：

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。

讨论: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？

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。

活动5：阅读资料二“选择培养基”，回答以下问题：

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。

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。

若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是将纤维素粉改为葡萄糖。

活动6：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〖思考5

〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

纤维素分解菌的作用

刚果红会使菌落之间发生混杂

产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，

操作简便

方法二

有些微生物能降解色素，形成明显的透明不存在菌落混杂问题

圈。

在选择培养条件下，可使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．操作方法

（1））土壤取样 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，在一定温度下振荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养

（2）选择培养 思考：为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

（3）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，稀6释最大倍数到10

（4）将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 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 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300C－ 370C培养，可获得纯培养。

4、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，还需要进行发酵产纤维素酶的实验，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葡萄糖进行定量的测定。

（三）、课堂总结

纤纤维素酶

种类、作用、最适pH、催化活力

维前置染色法

素筛选原理

刚果红染色

后置染色法

分

解实验设计

土壤取样

富含纤维素土壤

微

生增大分解菌含量

选择培养

物

的涂布培养

染色鉴别

分

离

纯化培养

分离出分解菌

（四）、课堂练习

例3．淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产最，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。

提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。（2004天津理科综合能力测试）

解析：这是一道以诱变育种、选择培养和鉴别培养等知识为载体的实验设计题，综合性强，难度较大。既要求学生掌握实验原理，也要求学生具备较强的实验设计的能力及对实验结果的预测和分析能力。

答案：

①主要实验步骤：

第一步：将培养好的生产菌株分两组。一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。

第二步：制备含淀粉的固体培养基。

第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相

同条件下培养。

第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。

②预期实验结果：

a．由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。

b．由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。

（五）、课余作业

1、用流程图总结分离培养微生物的一般方法

(六)、课后反思