课题3　分解纤维素的微生物的分离ppt配套教案和课堂实录

课题3 分解纤维素的微生物的分离

【教学目标】

（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

【教学重点】从土壤中分离分解纤维素的微生物

【教学难点】从土壤中分离分解纤维素的微生物

【教学方法】

启发式教学

【教学工具】

多媒体课件

【教学课时】1 【教学过程】

【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。

【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

纤维二糖

纤维素

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。

〖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。

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。

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

涂布到鉴别纤维素分解菌培养基上

选择培养

梯度稀释

[来源:学科网ZXXK]

纯化培养

挑选产生透明圈的菌落

微生物培养

1

〖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】阅读投影资料一“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】阅读投影资料二“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。[来源:Z|xx|k.Com]

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】阅读投影资料三“刚果红染色法”，填表比较两种染色法的各自的优缺点：

染色法

优点

缺点

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。

纤纤维素酶

种类、作用、最适pH、催化活力

【课堂总结】

维前置染色法

素筛选原理

刚果红染色

后置染色法

分

解实验设计

土壤取样

富含纤维素土壤

微

生增大分解菌含量

选择培养

物

的涂布培养

染色鉴别

分离

纯化培养

分离出分解菌

2

【巩固练习】

1、下列关于纤维素酶的说法，错误的是

A、纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种 B、纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖

C、纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁 D、葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖

2、利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌，下列说法错误的是

A、刚果红能与纤维素形成红色复合物 B、刚果红能与纤维二糖形成红色复合物 C、刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物

D、若培养基上产生了透明圈，则说明已筛选出了纤维素分解菌

3、纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维素。回答下列问题：

(1)在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用____________染这种方法能够通过颜色反应直接对纤维素分解菌进行筛选。学在实验时得到了如图所示的结果，则纤维素分解菌位于

(

) D．①②③

醋酸A．③ B．①② C．②③

色法，甲同

(2)乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数，与分离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________。

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________________________。

(3)丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中，为了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、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，其中的葡萄糖苷酶可将________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。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的________。

(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

＋

＋

注：“＋”表示有，“－”表示无。

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，

3

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_________________________________________。

5、有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究和应用，使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。纤维素酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种的方法，获得产生纤维素酶较多的菌株。

（1）写出实验步骤：

①将培养好的生产菌株分成两组，

②制备含有

的固体培养基。

③

。

。

。

④

（2）预期实验结果及结论：

①诱变组中菌落周围的透明圈比对照组

，说明

。

。

。

②诱变组中菌落周围的透明圈与对照组

，说明

③诱变组中菌落周围的透明圈比对照组小，说明

（3）若欲获得纯净的高产菌株，需进行

或

操作。

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