课题3　分解纤维素的微生物的分离优秀公开课教案

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】

1. 阐述纤维素酶的种类和作用，掌握从土壤中分离某种微生物的方法

2. 分析实验操作流程，掌握实验操作的相关原理

3. 通过自主设计实验，了解分解纤维素的微生物在环境保护方面的作用，增强社会责任感

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、小组合作、

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，这节课我们来学习一下纤维素分解菌的分离，不知道大家有没有想过，我们的课本为什么要设置这一课题？下面我们来观看一段视频

播放视频——新闻1+1播放的《秸秆焚烧，禁了16年，依然在烧》，通过这个视频，让学生了解到农村秸秆焚烧引起的环境污染问题，引导他们去向如何能够帮助农民朋友解决秸秆处理难的问题，激发学生们学习本节课的兴趣，同时增强他们的社会责任感。

这一部分的设置与课程结束后的问题：假如你是一名大学生村官，你能够利用今天学到

的知识为农村秸秆处理提供什么好的建议？相呼应。让他们带着思考去展开本节课的学习。

（二）进行新课

1．基础知识

基础知识部分包括两个活动：

活动1：阅读“纤维素与纤维素酶”，小组成员讨论后回答下列问题：

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：

纤维素

C1酶、Cx酶

纤维二糖

葡萄糖苷酶

葡萄糖

〖思考1〗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

〖思考2〗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。

（活动1内容基础填空部分核对答案即可，延伸内容和思考2 深入讲解）

活动2：阅读“纤维素分解菌的筛选”，小组成员讨论后回答下列问题：

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。

1．4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。（该原理部分按照课本内容齐读，增强学生理解）

1. 5 判断右图中哪种纤维素分解菌的分解能力最强？

菌落2分解能力最强

1.6 下表是纤维素分解菌分解产生透明圈的相关数据，

其中哪种菌株的分解能力最强？（Z-1分解能力最强）

菌株编号

菌落直径(mm) 透明圈直径(mm) 3 1 2

Z-1 Z-2 Z-3 3.4 3.8 3.7 44.6 33.7 31.4 （活动二第1.5和1.6部分学生自主讨论，教师深入讲解，能总结出：透明圈直径/菌落直径，比值越大，说明纤维素分解菌的分解能力越强）

2．实验设计

活动3：完成实验方案流程图，小组成员讨论回答问题：

纯化培养

〖思考3〗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。

〖思考4〗我们可以根据什么来确定是否需要选择培养这一步？

选择培养这一步可以省略，主要根据土壤中菌株数量的多少来判断是否需要。

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？ 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”，小组成员相互讨论后回答以下三个问题：

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6：阅读资料三“刚果红染色法”，小组讨论后回答下列问题：

2 .7 常用的刚果红染色法有两种，一种是先__培养微生物____，再加入刚果红进行颜色反应。另一种是在__倒平板_时就加入刚果红。

〖思考5〗课本P29页第二个培养基配方显示该培养基从物理状态分是什么培养基？从挑选产生透明圈的菌落

微生物培养

土壤取样

选择培养

梯度稀释

涂布到鉴别纤维素分解菌培养基上

功能上分属于什么培养基？（ppt展示该培养基配方）

（固体培养基 鉴别培养基）

〖思考6〗小组讨论，两种刚果红染色法的优缺点

染色法

方法一

方法二

优点

颜色反应基本上是

纤维素分解菌的作用

缺点

操作繁琐

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，

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。

活动7：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。

（三）课堂总结、点评

纤纤维素酶

维

素筛选原理

分

解实验设计

微

生物

的分

离

☆综合应用——旨在引导学生举一反三，掌握分离特定微生物的原理和方法

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。

种类、作用、最适pH、催化活力

刚果红染色

土壤取样

选择培养

涂布培养

纯化培养

前置染色法

后置染色法

富含纤维素土壤

增大分解菌含量

染色鉴别

分离出分解菌

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。

（四）巩固练习

1．下面是弗来明对青霉素的早期研究过程：

发现问题：在培养细菌的器具中发现一种青霉菌，在这种青霉菌的周围有没有其它细菌生存?为什么会产生这种现象? 提出假设：

设计实验：在液体中培养青霉菌后，考察这种液体对细菌增殖的影响。

实验结果：培养液使细菌的增殖停止。

结论：下面几项最适合作为该实验假设的是

A．青霉菌与细菌之间是共生关系

B．青霉菌污染了细菌生存的环境

C．青霉菌产生了对人体有益的物质

D．青霉菌能产生抑制细菌增殖的物质

2．培养流感病毒时，应选用

A．固体培养基

B．含有多种无机盐的培养液

C．活的鸡胚

D．无菌的牛肉汤

3．可以使微生物细胞内蛋白质、核酸发生不可逆破坏的环境加素是

A．高温

B.营养成分的变化

C.氧含量

D.温度、pH、氧的共同作用

（五）核心素养的体现，

本课程严格按照新的课程标准中的“理性思维，科学探究，生命观念，社会责任”这些核心素养设计，学生根据科学设计对照实验的过程，培养自己的理性思维，同时掌握科学探究过程中应当遵循的一些原则，逐渐形成自己对“生物与环境相适应”“结构与功能相适应”的生命观念，进而利用学到的科学知识，加以创新，解决实际生活中出现的一系列的问题，为祖国的科学技术发展奉献一份力量，体现自己的社会责任。

（六）教学反思

1、关于刚果红染色法的两种方法：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。

2、实验设计部分仍是学生的短板：即使本节课已经完成了纤维素分解菌分离技术的讲解，但是由于还没有开展相关实验操作，因此，学生们只有理性认识，缺乏感性认识。在综合应用部分“筛选淀粉分解能力较强的微生物”的实验设计中，必须要给以一定的提示：①诱变育种的常用诱变手段②如何鉴别产淀粉酶的微生物。

3、本专题课题1讲的是微生物分离的基本原理和方法，课题2和本课题是对课题1的补充和举例，这两个课题涉及的也是日常生活中比较常见的微生物，易操作，易理解。