课题3　分解纤维素的微生物的分离教学实录及点评

课题：2.3 分解纤维素的微生物的分离

三维目标：

1.

知识与技能：

（1）简述纤维素酶的种类及作用。

（2）掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

过程与方法：

（1）分析分离分解纤维素的微生物的实验流程。

（2）掌握实验操作的原理。

情感态度与价值观：

（1）通过自主设计、完成实验，培养勇于探究的科学精神。

（2）通过了解土壤中能分解纤维素的微生物在保护环境中的作用，增强社会责任感。

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的具体过程步骤稀释和涂布。

教具使用：

教学过程

教学环节

导入课题:

学生阅读课本P37课题背景，让学生回忆必修1关于细胞壁的成分纤维素和多糖的相关知识，通过介绍纤维素，探讨如何分离土壤中能够分解纤维素的微生物。

教学意图：通过旧知识过渡到新知识上面。

基础知识

一、纤维素和纤维素酶

阅读课本37页基础知识部分第一、二段，回答下列问题：1、纤维素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。

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1、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，第教师及学生活动

学生阅读课本，回忆以前学过的知识。

学生阅读课本P37，获取有关纤维素和纤维素酶的相关信息。

按组互相交流，识别，说出，归纳，掌握有关纤维素

三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。

和纤维素酶的基础知识。

思考题：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。除自然环境中存在分解纤维素的微生物外，在草食性动物等的消化道内，也共生有分解纤维素的微生物，

其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人没有分解纤维素的能

力。

教学意图：培养学生自主学习，获取知识。

讨论：纤维素酶的作用对照实验

试管

滤纸条

缓冲液

纤维素酶

振动

现象

二、纤维素分解菌的筛选：

阅读课本课本38页相关部分和通过观察课本P38图2-12和2-13回答下列问题：

（1）、纤维素分解菌的筛选方法是什么？

刚果红染色法：这种方法能够通过颜色反应直接

对微生物进行筛选

（2）、说明纤维素分解菌的筛选方法的原理？

①

刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。

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A

1cm x 6cm

10ml

1ml

1h

分解

B

1cm x 6cm

11ml

/

1h

不分解

对提

出

的问题开展讨论

学生通过观察课本P38图2-12和2-13 讨论问题，获取相关知识

②

纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素，从而使菌落周围形成透明圈。

教学意图：培养学生观察能力，和逻辑思维能力。

三、实验设计

实验原理：

了解纤维素酶的作用和纤维素分解菌在刚果红培养基的的实验操作。

分离分解纤维素的微生物的实验流程示意图（图2-14）

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→将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上→挑选单菌落→发酵培养

思考题：1.本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？

答：本实验流程与课题2的流程的区别如下。课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为惟一氮源的选择性培养基上，直接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本一致。

（一）、土壤取样

①取样环境

②原因

思考题：1.为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？

答：由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。

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？答：将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约10 cm左右腐殖土壤中。

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（二）选择培养

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

制备选择培养基：

学生阅读课本P40侧边栏，分析讨论选择培养基配方和鉴别培养基配方，回答问题。

学生讨论，设计实验流程。

学生阅读材料1 讨论问题，分析，归纳。

学生阅读材料2，对提

出

的问题开展讨论

（1）该配方是液态培养基还是固态培养基？

（2）该培养基对微生物是否有选择作用？如果有，有时如何进行选择？

（3）想一想，这两种方法各有哪些优点与不足？你打算选用哪一种方法？

（4）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）

按组互相交流，归纳，掌握有关培养基的基础知识。

（三）、操作方法：

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

思考题：为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

（四）、梯度稀释

按照课题1的稀释操作方法，将选择培养后的培养基进行等比稀释，稀释最大倍数到

106 （五）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

（六）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

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（七）刚果红染色法：

教师讲解：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。

具体方法如下：

方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应。

本方案优点是：显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。

缺点是：操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；

方法二：在倒平板时就加入刚果红。

本方案优点是：操作简便，不存在菌落混杂问题。

学生分小组讨论，总结归纳实验操作的注意事项。

学生阅读课本P30资料三，查阅有关刚果红染色法的原理。

缺点是：a、由于培养基中还含有淀粉类物质，可以使能产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。

b、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

讨论：学生完成下表两种方法进行比较。

染色法

方法一

方法二

优点

缺点

学生分小组讨论分析两个方法的优缺点。

学生查阅相关资料，进一步了解发酵产纤维素酶的实验。

教学意图：培养学生科学探究精神，热爱大自然的学科素养。培养学生实验动手能力自主学习能力，总结归纳能力。

四、结果分析与评价

（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

（二）分离的结果是否一致

教学意图：培养学生学会对别人评价和自我评价的能力

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。

教学意图：开拓学生视野，培养学生情感，并使知识联系生活

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板书设计：

作业：

练习题

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