课题2　土壤中分解尿素的细菌的分离与计数教案3

专题2 微生物的培养与应用

课题2.3 分解纤维素的微生物的分离

一、【课题目标】

（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

二、【课题重点】

从土壤中分离分解纤维素的微生物

三、【课题难点】

从土壤中分离分解纤维素的微生物

四、【教学方法】

启发式教学

五、【教学工具】

多媒体课件

六、【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）进行新课

1．基础知识

活动1阅读“纤维素与纤维素酶”，回答下列问题

1．1纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。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。

1．2棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素的分解需要在纤维素酶的催化作用下完成，请完成下列过程

C1酶、Cx酶

葡萄糖苷酶

纤维素

纤维二糖

葡萄糖

〖思考1〗实验分析P27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。

〖思考2〗1个酶活力单位是指在温度为 25 ℃，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。

活动2阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题

1．3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。

2．4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。

2．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

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3〗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。

〖思考4〗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

2．1纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。

2．2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。

2．3将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？

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”，回答以下三个问题

2．4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。

2．5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。

2．6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

优点

缺点

染色法

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。

〖思考5〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

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．结果分析与评价

活动6阅读“课题延伸”，回答

3．1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。

3．2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。

（四）对点练习

1．下列关于纤维素与纤维素酶的叙述，错误的是

(

) A．牛、羊等草食动物可以合成纤维素酶，从而利用纤维素

B．纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分

C．纤维素可被纤维素酶分解成葡萄糖，为微生物提供营养物质

D．分解纤维素的细菌、真菌、放线菌，都是通过产生纤维素酶来分解纤维素的

2．下列关于刚果红染色法的说法，正确的是

(

) A．先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，不需用NaCl溶液洗去浮色

B．倒平板时就加入刚果红，可在培养皿中先加入1 mL CR溶液后加入100 mL培养基

C．先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，不会使菌落之间发生混杂

D．倒平板时就加入刚果红，长期培养刚果红有可能被其他微生物分解形成透明圈

。

七、【总结升华】

1．筛选纤维素分解菌的注意事项

(1)为确定得到的细菌是否是纤维素分解菌，还需进行发酵产生纤维素酶的实验。因为形成透明圈的菌落与其他微生物菌落可能出现混杂现象，而且产生透明圈的菌落可能是产生淀粉酶的微生物，也可能是降解刚果红的菌种。

(2)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。

(3)本实验的流程与课题2的流程有一定的区别。课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择培养基上，分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在鉴别培养基上。其他步骤基本一致。2.尿素分解菌和纤维素分解菌的分离与鉴定的比较

项目

尿素分解菌的分离与鉴定

分解纤维素的微生物的分离与鉴定

条件

尿素为唯一氮源

纤维素为主要碳源

鉴定方法

在培养基中加入酚红指示剂

在培养基中加入刚果红溶液

细菌合成的脲酶鉴定原理

使尿素分解成氨，氨使培养基pH升高，酚红指示剂变红

土壤取样→样品步骤

梯度稀释→涂布平板→培养与观察

3)分离的结果是否一致：

能够分解纤维素的微生物种类很多，不仅有细菌，还有霉菌、放线菌等。这些微生物的菌落特征各不相同，分解纤维素的能力也不相同，所以形成的菌落大小、形态以及透明圈的大小并不相同。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能够分解纤维素的细菌。但由于所取土样的环境不同，也可能得到能够分解纤维素的真菌和放线菌等不同的分离结果。

七、【课余作业】

1、为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？

2、将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深

八、【教学体会】

教材在介绍刚果红染色法之前，首先用“筛子筛沙”这一形象的比喻来说明筛选微生物的基本思想方法。在教学过程中可以结合专题2介绍的选择培养基的内容，进一步引导学生深入认识分离微生物的基本思想。刚果红染色法的知识难度并不大，学生通过自学就能够理解。

九、【资料袋】

两种刚果红染色法的比较

刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有超过20年的历史，在本课题中我们给出了两种方法。方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点是这样显示出的颜色反应基本上纤维素分解菌的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂的问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相区分。方法二的另一缺点是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。

土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布培养→挑取菌落

微生物产生的纤维素酶能使纤维素分解为纤维二糖或葡萄糖，使刚果红－复合物无法形成而出现透明圈