课题3　分解纤维素的微生物的分离优质公开课教案

课题3 分解纤维素的微生物

教学设计

一、三维目标

1.知识目标：

简述纤维素酶的种类及作用，掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术

2.能力目标：

从土壤中分离出分解纤维素的微生物，分析实验流程，弄懂实验操作的原理

3.情感、态度与价值观目标：

讨论分解纤维素微生物的应用价值。领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力

二、教学重点

从土壤中分离出分解纤维素的微生物。

三、教学难点

从土壤中分离出分解纤维素的微生物。

四、教学思路：

（一）纤维素与纤维素酶

以学案导学的形式，引导学生通过阅读进行自学，学生自学后，同频技术展示学生填写的导学案，展示检查学习成果，然后以列表归纳的方式，引导学生说出纤维素的化学组成和分布情况。有关纤维素的知识，还可以联系必修1《分子与细胞》中多糖的相关知识进行迁移。

关于纤维素酶的作用，投影展示演示实验，学生通过分析实验自变量对实验结果和结论的分析，使学生对纤维素酶的作用留下深刻的印象

（二）纤维素分解菌的筛选

结合生物与环境相适应的原则，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。同时结合本专题课题2选择培养基的有关内容，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学生通过学案自学课上小结来促进理解。

五、教学流程

教学教师活动

流程

环节一：新从课题背景导入，展示课题目标。

背景材料：

活动

意图

阅读、情景导入倾听。

学生设计

1

课导入

我们美丽的地球上，覆盖着大量的植物，植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素，如含量最高的棉花，其纤维素的质量可高达92%～95%，每年地球上植物能产生70亿吨纤维素。科学家们正着力研发纤维素生物燃料，这种最有希望替代石油的能源。在土壤中分布有多种能能分解纤维素来作能源的微生物，因为它们含有纤维素酶。

课题目标：

1.能简述纤维素酶的种类及作用

2.能掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术，了解这类微生物的应用

明确本节学习目标。

环节二：进行新课

一、基础知识

活动1：自主阅读“纤维素与纤维素酶”，列表归纳小结知识点。 1．纤维素 元素： C、H、O三种

基本组成单位：葡萄糖，多个葡萄糖连接而成，是一种多糖。

提问：人为什么不能直接以纤维素为能源物质？ 无纤维素酶 2.纤维素酶

（1）学生自主阅读教材相关纤维素酶材料，讲解纤维素水解相关知识。

纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX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。 自主学习思考回答问题

分析实验过程预测实验结果

回答问题

同频展示完成的导学案及时纠错，巩固纤维素和纤维素酶相关知识培养实验分析思维能力

2

小实验：纤维素酶活性的测定实验（PPT投影演示纤维素水解滤纸实验）

实验分析：1.乙试管的滤纸条为什么会消失？甲试管的作用是什么？

2.实验的自变量是什么？

3.分析实验自变量右边的试管中加入了纤维素酶，而左边的没有加入，行不行？怎么控制自变量最好？

二、实验设计

自主学习

阅读倾听

质疑

记忆

联系生活

思考

锻炼实验思维

联系

生活实际

明确生物活动2：纤维素分解菌的筛选实验

PPT展示小组活动任务：阅读P28-29页，请根据实验流程图和提供的三个资料，思考完成书上问题。小组合作完成一份实验报告的书写。实验报告内容需包括：实验目的、实验原理、实验器材、实验流程、实验结果结论预测。小组讨论选派发言人展示实验报告、讲解分析实验流程和答疑。

参考时间：18min 通过同屏技术，小组选派同学展示完成的实验方案，并分析实验过程所蕴含的生物学原理，讲解实验设计步骤和注意事项。其他组同学提问质疑，教师点评后继续。

（一）实验流程

PPT展示实验流程图，让学生回答〖旁栏思考〗。

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？

回答。

与环

境相适应的原理

理解纤维素分

解菌的筛选原人工设置适宜环境，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）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

PPT展示选择培养基配方，让学生分析选择培养基配方，回答问题。

纤维素粉 5g NaNO3 1g Na2HPO4·7H2O 0.5g KH2PO4 0.9g

阅读、理。

倾听、3

MgSO4·7H2O 0.5g KCl 0.5g 酵母膏 0.5g 水解酪素 0.5g 将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1000ml a.旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？

液体培养基，配方中无凝固剂琼脂。

b.这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果有，是如何进行选择的？

有选择作用，碳源是纤维素，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？

思考、

回答。

分析、能够比较、设计回答。

筛选

回忆

描述

分解纤维素微生物实验方案，进行各个步骤操作。

锻炼语言表达能力

4 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。

3.梯度稀释

引导学生描述系列稀释操作过程。

用移液管从富集培养土壤液(选择培养后的培养基)中吸取1ml加入盛有9ml无菌水的试管中充分混匀。然后换枪头从此试管中吸取1ml加入另一盛有9ml无菌水的试管中，混合均匀，以此类推制成10,10,10,10,10,10不同稀释度的溶液。稀释最大倍数到10。

6-1-2-3-4-5-6

4.将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

（1）制备鉴别培养基

展示鉴别培养基成分，引导学生关注刚果红成分。

鉴别纤维素分解菌的培养基

CMC-Na 5-10g 酵母膏 1g

结合回忆

准确描述专业操作

KH2PO4 0.25g 琼脂 15g 土豆汁 100ml 将上述物质溶解后,用

蒸馏水定容到1000ml （2）涂布平板

过程

分析、

46

引导学生描述操作过程：将稀释度为10～10的菌悬液各取0.1ml涂布在培养基上，回答。30℃倒置培养。

5.挑选产生透明圈的菌落

引导学生描述操作过程：挑取产生明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。 接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在30℃－37℃培养，可获得纯培养。 三、结果分析与评价

以两个例子让学生进行分析和评价。

（一）培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落

设置对照，若对照的培养基在培养过程中无菌落生长则说明培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。

（二）分离的结果是否一致

由于在土壤中的细菌远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，也可能得到真菌和放线菌等不同结果。 四、课题延伸

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。

小组答疑之回顾思考，以下问题是否都能正确解答：

(1)土壤取样的环境是怎样的？作出这种选择的原因是？

(2)选择培养基选择的原理是什么？

(3)选择培养用液体培养基还是固体培养基？为什么？

(4)选择培养出来的一定是分解纤维素的菌吗？

(5)刚果红染色法有几种方法？怎样操作？两种方法各有哪些优缺点？

PPT展示：纤维素分解菌的筛选原理点拨： 1.方法：刚果红染色法，通过颜色反应筛选。

2.原理：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，

增强表达能力锻炼

回忆、

倾听、

回答。

培养

回忆

准确表达

实验思维

分析、

回答。

重点回顾

5

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。

3.选择培养基分离原理和成分分析。

巩固练习：1-3

巩固原理加强记忆

环节三：课堂总结

共同回顾本节要点：

回忆巩固核心概念

以思维导图突出本节重点，方便学生

记忆

课后作业：

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。

独立思考

知识迁移能力提升提升

教学反思：

本实验为设计性实验，通过让学生设计从环境中分离筛选纤维素酶生产菌的技术路线并予以实验，使学生学习并掌握从环境中分离筛选纤维素酶产生菌的原理和方法，理解选择培养基的原理和应用方法。使学生了解从环境中获得有用菌种的基本实验环节和技术路线方法；培养学生触类旁通，举一反三，从事微生物学科学研究的基本素质能力。

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