课题3　分解纤维素的微生物的分离教学设计(教案)

课题3 分解纤维素的微生物的分离

一、教材分析

本节内容来自人教版高中生物选修一专题二微生物的培养与应用的第三节内容。是在学习完微生物的实验室培养的基础原理和基本技术之后，同时也在学习完土壤中分解尿素的细菌的分离和计数之后的安排的一节内容。本节内容首先介绍课题背景：纤维素的化学本质及其在地球上含量丰富，引出首先介绍了纤维素的化学组成以及纤维素在生物圈的广泛分布，由此引出如何对纤维素进行有效利用的问题。从而引出如何分离土壤中能够分解纤维素的微生物的研究主题。本节内容包括五部分内容：一、基础知识部分：纤维素和纤维素酶、纤维素分解菌的筛选；二、实验设计：教材给出实验流程图和相关资料，要求学生写出具体的实验方案。三、操作提示；四、结果分析与评价；五、课题延伸。

二、学情分析

通过本节内容的学习，学生不仅能回顾前面所学的内容，同时也能对微生物的培养和应用所包含的技术有了更深入的了解。进一步提升学生对微生物培养和应用技术的兴趣。但是他们在本节内容学习中，也面临着一些困难，如刚果红染色法的原理与操作以及写出具体的实验方案。

三、教学目标 1、知识与技能 （1）能简单叙述纤维素酶的种类和作用。 （2）说出刚果红染色法及其原理

（3）掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

2、过程与方法 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

通过自主设计、完成实验，培养勇于探究的科学精神。 四、教学重难点 重点：简述纤维素酶的组成及作用。说出刚果红染色法及其原理。

难点：从土壤中分离出分解纤维素的微生物的方法。

五、教学过程

一、自主学习：

【基础知识】

（一）纤维素和纤维素酶 1、棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素是一种由葡萄糖相连而成的高分子多糖类化合物。 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。

即

3．实验分析：P27的小实验是如何设置对照的？

在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶。

4．1个酶活力单位（1U）是指在温度为25℃，其它反应条件最适宜情况下，在1min内转化1mmol的底物所需要的酶量。

（二）纤维素分解菌的筛选 1、方法：刚果红染色法，该方法可以通过颜色反应直接筛选。

2、纤维素分解菌筛选方法的原理:刚果红是一种染料，它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透明圈。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

二、探究合作：

【实验设计】

阅读教材P28“实验设计”部分，完成实验方案流程图，讨论并回答下列问题：

（一）分离分解纤维素的微生物的实验流程

1、土壤取样

选择纤维素丰富的环境，依赖于生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高，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。 2、选择培养 （1）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）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。 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液进行等比稀释101~107倍，之后，将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。 4、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：参照旁栏中的比例。（2）倒平板操作。（3）涂布平板：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，菌落周围会出现明显的透明圈。 5、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。 6、阅读教材P28“资料一土壤取样”，讨论并回答下列问题：

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。

3．将滤纸埋在土壤中有什么作用？

人工设置适宜环境，使纤维素分解菌相对聚集。

滤纸应该埋进土壤多深？一般将纸埋于深约10cm的腐殖土壤中。

阅读教材P29“资料二选择培养基”和栏旁培养基配方，讨论并回答下列问题：

1．纤维素分解菌选择培养基属于液体（液体、固体）培养基。

纤维素分解菌鉴别培养基属于固体（液体、固体）培养基。

2．纤维素分解菌选择培养基的选择作用机制是什么？

以纤维素粉为唯一碳源，只有分解纤维素分解菌才能生存。

3．若设置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，

4．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。

【结果分析与评价】

1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落？

2.分离的结果是否一致？

【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两种。

2．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产生的葡萄糖含量进行定量测定。

三、课堂小结：

1．纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，因培养基中无凝固剂，利用液体选择培养基以增加纤维素分解菌的浓度。 2．为确定得到的菌是否是纤维素分解菌，还需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两种。纤维素酶的测定方法，一般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测定。

3．流程中的“选择培养”是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定。

四、课堂练习：（见课件）

六、教学反思

本实验为设计性实验，通过让学生设计从环境中分离筛选纤维素酶生产菌的技术路线并予以实验，使学生学习并掌握从环境中分离筛选纤维素酶产生菌的原理和方法，理解选择培养基的原理和应用方法。使学生了解从环境中获得有用菌种的基本实验环节和技术路线方法；培养学生触类旁通，举一反三，从事微生物学科学研究的基本素质能力。