课题3　分解纤维素的微生物的分离精品学案

分解纤维素的微生物的分离

课程目标：

1、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

2、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

3、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：从土壤中分离出分解纤维素的微生物

教学难点：从土壤中分离出分解纤维素的微生物

一、纤维素和纤维素酶

阅读课本27页基础知识部分第一、二段，回答下列问题

1、纤维素的化学组成及在生物圈的分布状况？

纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质。植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。

2、纤维素酶的组成及作用？

纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即CX酶、

C1酶和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。

二、纤维素分解菌的筛选

阅读课本课本28页相关部分，回答下列问题：

1、筛选方法：刚果红染色法。能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选。

2、刚果红染色法筛选纤维素分解菌的原理

刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红－纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这样，我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

问题：

草食性动物是怎样消化食物中纤维素的？

肠胃中的共生微生物可合成纤维素酶。

三、分离分解纤维素的微生物的实验流程

土壤取样→选择培养（此步是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定）→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落

1、土壤取样

〖旁栏思考1〗

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。其它操作基本相同。

〖旁栏思考2〗

取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？

选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等等。

生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高，

因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境

〖旁栏思考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。

2、选择培养

（1）、选择培养的目的：

增加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

（2）、制备选择培养基：

参照课本29页旁栏中的比例配置，回答下列问题：

a、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？

是液体培养基，原因是配方中无凝固剂

b、这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果具

有，是如何进行选择的？

有选择作用，本配方中的碳源是纤维素，所以能分解纤维素的

微生物可以大量繁殖

c、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用

用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照

3、具体操作：

将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养

〖旁栏思考4〗

为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

在选择培养的条件下，可以使那些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

4、将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

（1）、制备培养基:参照旁栏中的比例

（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

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

刚果红染色法：

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

〖旁栏思考5〗

这两种方法各有哪些优点与不足？

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是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。

五、课题延伸

本课题对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，但是这只是分离纯化的第一步。

为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵方法有 液体 发酵和 固体 发酵。

纤维素酶的测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定