课题3　分解纤维素的微生物的分离教案（名师）

2-3 分解纤维素的微生物的分离

一、教材分析

本课题作为课题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，引导学生自然而然地过渡到分解纤维素的微生物及其产生的相关酶。之后，教材紧接介绍了纤维素、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、知识与技能

（1）能简单叙述纤维素酶的种类和作用。

（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

（1）通过自主设计、完成实验，培养勇于探究的科学精神。

（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

从土壤中分离分解纤维素的微生物。

四、教学过程

【课程导入】棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。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；分布在植物的根、茎、叶中。

糖类是生物体进行生命活动的主要能源，人类以淀粉作为能量的主要来源，但完全不能消化纤维素，而动物和大量的微生物却能以纤维素作为能量的主要来源，此中奥妙何在？让我们一起来了解这种能分解纤维素的微生物。

一、纤维素和纤维素酶

1、一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，广泛地存在于植物的根、茎、叶等器官中。

2、纤维素酶：由微生物分泌的一种复合酶，包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，由于它们的协同作用，最终将纤维素分解成葡萄糖。

〖思考1〗实验分析：投影的小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。

1个酶活力单位是指在温度为

25 ℃，〖思考2〗其它反应条件最适宜情况下，在

1 min内转化

1mmol 的底物所需要的酶量。

二、纤维素分解菌的筛选原理

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，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

请你根据实验流程图和提供的三个资料以及“操作提示”，在思考有关问题的基础上，设计出一个详细的实验方案。

土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→筛选产生透明圈的菌落

1、土壤取样

①取样环境

富含纤维素的环境（树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等）

②讨论:如果找不到合适的环境，可以将滤纸埋在土壤中，将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋在土壤中多深？

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。

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所需要的微生物。

②制备选择培养基：培养基的制备参照课本旁栏中的比例配制。在250 mL锥形瓶中装入30 mL培养基，用8层纱布做成瓶塞，将瓶口塞紧，再在瓶塞外包裹两层包装纸（或报纸），用线绳扎紧，在121 ℃下高压蒸汽灭菌20 min。

③操作：

P29称取土样20 g，在无菌条件下加入装有30 mL培养基的摇瓶中。将摇瓶置于摇床上，在30 ℃下振荡培养1～2 d，至培养基变混浊。此时可以吸取0.1 mL培养液进行梯度稀释和涂布平板，也可以按课本中所述，重复选择培养的步骤一次。

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）制备鉴别培养基P29 （2）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

方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应

方法二：在倒平板时就加入刚果红

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。

四、课题成果评价

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：对照的培养基在培养过程中没有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。

2、分离的结果是否一致：由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，学生也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。

五、课堂小结

六、课堂练习

1下列不属于微生物的是

(

)

A．蓝藻和蘑菇

B．葫芦藓和铁线蕨

C．噬菌体和黄曲霉

D．放线菌和变形虫

【解析】病毒、原核生物(例如细菌、放线菌、支原体、蓝藻)、真核类的藻类和真菌及原生动物都是微生物。而一般多细胞的植物与动物不属于微生物，如葫芦藓是苔藓植物，铁线蕨是蕨类植物，都属于多细胞高等植物。

【答案】B 2有关微生物营养物质的叙述中，正确的是（

）

A．是碳源的物质不可能同时是氮源

B．凡碳源都提供能量

C．除水以外的无机物只提供无机盐

D．无机氮源也能提供能量

【解析】不同的微生物，所需营养物质有较大差别，要针对微生物的具体情况具体分析。对于A、B选项，它的表述是不完整的。有的碳源只能是碳源，如CO2；有的碳源可同时是氮源，如NH4HCO3；有的碳源同时是能源，如葡萄糖；有的碳源同时是氮源，还是能源，如蛋白胨。对于C选项，除水以外的无机物种类繁多，功能也多样。如CO2可作自养型微生物的碳源；NaHCO3可作自养型微生物的碳源和无机盐；而NaCl则只能提供无机盐。对于D选项，无机氮源提供能量的情况还是存在的，如NH3可为硝化细菌提供能量和氮源。

【答案】D 3要从多种细菌中分离某种细菌，培养基要用（

）

A．加入青霉素的培养基

B．加入高浓度食盐的培养基

C．固体培养基

D．液体培养基

【解析】微生物的分离需使用固体培养基，由于某种细菌的种类不明，所以难以使用选择培养基，如加入青霉素的培养基可以分离到酵母菌和霉菌，加入高浓度食盐的培养基可以分离到金黄色葡萄球菌。

【答案】C 4产生标准菌落的细菌的最初数目和培养基分别是（

）

A．一个细菌，液体培养基

B．许多细菌，液体培养基

C．一个细菌，固体培养基

D．许多细菌，固体培养基

【解析】菌落是一个或几个细菌的子细胞群体，在固体培养基上，有一定的形态结构，肉眼可见，菌落可作为菌种鉴别的重要依据，而多种细菌形成的菌落，就不可能有比较标准的形态。

【答案】C