课题3　分解纤维素的微生物的分离教案设计

课题3分解纤维素的微生物的分离

【预习学案】

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学习目标

1．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。

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学习重点

从土壤中分离分解纤维素的微生物。

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自学步骤（10分钟）

1．阅读教材第27～28页，说出纤维素酶的组成以及筛选纤维素分解菌的方法。

2．重点阅读第28页实验流程示意图，尝试构建完整的实验操作思路。

3．尝试思考第28～29页旁栏思考题。

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自我测评（8分钟）

一、基础知识

1．纤维素与纤维素酶

（1）纤维素的化学组成： 三种元素，是一种 糖。

（2）纤维素的分布： 是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。

（3）纤维素酶的作用：纤维素酶是一种 ，一般认为它至少包括三种组分，即 酶、

酶和 酶，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将纤维二糖分解成 。

2．纤维素分解菌的筛选

（1）筛选方法： 染色法。

（2）筛选原理：刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成 ，但并不和水解后的纤维二糖和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 为中心的透明圈，我们可以通过 来筛选纤维素分解菌。

二、实验设计

土壤中纤维素分解菌的分离的实验方案：

1．土壤取样：采集土样时，应选择富含 的环境。

2．选择培养： 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。

3．刚果红染色法：常用的刚果红染色法有两种，一种是先培养 ，再加入刚果红进行颜色反应，另一种是在 时就加入刚果红。

三、结果分析与评价

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

【探究案】

1．第28页的实验流程与课题2中的实验流程有哪些异同？

2．分析下述两种培养基的异同。（从营养成分、物理状态、用途等方面进行分析）

纤维素分解菌的选择培养基：

纤维素粉 5.0 g NaNO3 1.0 g Na2HP04·7H20 1.2 g KH2P04 0.9 g MgS04·7H20 0.5 g KCl 0.5 g 酵母膏 0.5 g 水解酪素 0.5 g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到l000 mL。

鉴别纤维素分解菌的培养基：

CMC-Na 5～10 g 酵母膏 1.0 g KH2P04 0.25 g 琼脂 l5 g 土豆汁 100 mL 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到l000 mL。

3．仔细阅读刚果红染色法的操作流程，试讨论两种方法的优劣。

刚果红染色法

方法一：先培养，后加刚果红

优点

缺点

方法二：倒平板时加入刚果红，后培养

【训练案】

（限时完成；错题必须用红笔更正并做出简要提示。）

1．某研究性学习小组的同学为了从树林中多年落叶形成的腐殖土中筛选纤维素分解菌，利用下列材料和用具进行了实验，请完善下列实验步骤。

材料用具：采集的土样、研钵、配制纤维素分解菌培养基的各种原料、琼脂、纤维素粉、刚果红溶液、培养箱、无菌水。

实验步骤：

（1）利用纤维素分解菌培养基的各种原料、琼脂及 和刚果红溶液，配制固体培养基，灭菌。

（2）将采集的土壤样品在研钵中研碎后加入 ，制成土壤匀浆。

（3）利用无菌操作方法把土壤匀浆 到培养基上，放在培养箱内培养一段时间。

（4）用显微镜观察纤维素分解菌时，要从 中挑取材料制成临时装片。

2．某校生物兴趣小组的同学对洞庭湖水体中的微生物种类进行了调查，并且分离出了一种能分解芦苇纤维素茎秆的细菌，对细菌培养后进行了计数，请据所学知识回答下列问题：

（1）培养基中一般含有微生物生长所需的 、 、碳源、氮源等；培 养基灭菌时采用的方法是 ，接种时要对接种环进行 。

（2）对芦苇纤维素分解菌计数时，常采用的方法是 。

（3）当芦苇纤维素分解菌数量较少时，可采用 增加其数量；在稀释度数 6为10倍下涂布了三个平板（每次取0.1 mL），统计菌落数分别为240、250、260，则稀释前1 mL菌液中所含细菌数为 个。

（4）获取芦苇纤维素分解菌后如要临时保存，可将其接种在 上，等长出菌落后

放在 的冰箱中保存。

3．某些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究，人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制的培养基，成功地筛选到能产生纤维素酶的微生物。请分析并回答问题：

（1）培养基中加入的化合物A是 。

（2）甲同学在实验中用刚果红染色法得到了如右图所示的结果，则纤 维素分解菌位于 内。

A．③ 8．①② C．②③ D．①②③

（3）在培养纤维素分解菌的过程中，进行平板划线时，每次划线结束 后仍然要灼烧接种环，原因是 。

（4）某同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数，与分离醋酸菌相比．进行培养时除了营养不同外，最主要的实验条件差别是 ，该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目 。

（5）丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中，为了保证抵制外界酸和碱对酶活性的影响，采取的措施是向提取液和分离液中添加 ；若探究纤维素酶活性的最适温度，如何设置对照？ 。

4．高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如下图所示。

（1）①过程称为 ，②过程是为了 。

（2）I号培养基中除了加入淀粉外，还需加入另一种重要的营养成分 。

A．琼脂 B．葡萄糖 C．硝酸铵 D．碳酸氢钠

（3）一般对配制的培养基采用高压灭菌，其中“高压”是为了 。

（4）在高温淀粉酶运用到工业生产前，需对该酶的最佳温度范围进行测定。下图中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到的数据为酶的热稳定性数据，即下图中的曲线②。

①根据图中的数据，判断该酶使用的最佳温度范围是 。

A．40～50℃ B．50～60℃ C．60～70℃ D．70～80℃

②据图判断下列叙述错误的是 。

A．该酶只能在最佳温度范围内测出活性

B．曲线②表明35℃数据点是在80℃时测得的

C．曲线①表明80℃是该酶活性最高的温度

D．曲线②表明该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降

5．植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解，回答下列问题：

（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种组分组成的复合 酶，其中葡萄糖苷酶可将 分解成 。

（2）在含纤维素的培养基中加入刚果红（CR）时，CR可与纤维素形成 色复合物。

（3）为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基（成分见下表）：

培养基甲

培养基乙

酵母膏

无机盐

淀粉

纤维素粉

琼脂

CR溶液

水

+ + + + + + + - - + + + + + 据表判断，培养基甲 （填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是 ；培养基乙 （填“能”或“不能”）用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是 答案

【探究案】

1．同：①为了在培养基上得到数量合适的菌落，都有“梯度稀释”这一步骤。

异：①为了提高纤维素分解菌的浓度，存在“选择培养”这一步骤。

②梯度稀释后的样品涂布在鉴别纤维素的培养基上。

2．营养成分：两种培养基都有微生物生长所必需的碳源、氮源、无机盐、水等。

充当碳源、氮源的化学物质不一样。

物理状态：左图的选择培养基是液体培养基，右图为固体培养基。

用途：左图培养基用来选择培养微生物以增加纤维素分解菌的浓度，右图鉴别培养基用来鉴定纤维素分解菌的存在。

3．

刚果红染色法

优点

缺点

操作繁琐，刚果红会使菌落之间发生混杂

颜色反应基本上是纤维素分解菌方法一：先培养，后加刚果红

的作用

方法二：倒平板时加入刚果红，产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，有些微生物能降解操作简便，不存在菌落混杂问题

后培养

色素，形成明显的透明圈

【训练案】

1．（1）)纤维素粉 （2）无菌水 （3）接种 （4）周围有透明圈的菌落

【解析】分离纤维素分解菌的培养基中要加入纤维素粉作碳源，加入刚果红溶液加以检测，刚果红能与纤维素形成红色复合枥，纤维素分解菌在含有刚果红和纤维素的培养基上生长，其产生的纤维素酶能分解纤维素，在菌落周围产生透明圈。挑取周围有透明圈的菌落制成临时装片可观察到纤维素分解菌。

2．（1）水 无机盐 高压蒸汽灭菌法 灼烧灭菌（2）稀释涂布平板法

9（3）选择培养（扩大培养） 2.5×10 （4）斜面固体培养基 4℃

3．（1）纤维素 （2）A （3）及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境

（4）保证无氧环境 小（低） （5）缓冲溶液 设置不同的温度梯度进行相互对照

4．（1）稀释 单个菌落的筛选（或筛选） （2）C （3）杀死培养基中的细菌芽孢 （4）①C ②A

5．（1）纤维二糖 葡萄糖 （2）红 （3）不能 液体培养基不能用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素，不会形成CR纤维素红色复合物