课题3　分解纤维素的微生物的分离第二课时教学实录

“2.3 分解纤维素的微生物的分离”教学设计

陕西咸阳中学

卢燕

一、教材分析

本节课为人教版《高中生物新课标选修1·生物技术实践》专题2《微生物的培养与应用》的第3个课题，是微生物的实验室培养的实例之一。教材首先介绍了纤维素的化学组成和分布、纤维素酶的组成和作用及纤维素酶水解滤纸实验；接着，介绍纤维素分解菌的筛选方法；最后，教材着重介绍了本课题的研究主题，即从土壤中分离能够分解纤维素的微生物的实验设计。

二、教学目标：

（一）知识与技能

1、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

2、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

三、学情分析

学生在必修一学过纤维素，知道纤维素属于多糖，单体是葡萄糖。通过刚刚学习的微生物的实验室培养和土壤中分解尿素的细菌的分离和计数基本知道了无菌技术的操作和培养基的种类和制备、接种方法。

四、重点与难点

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

五、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。

（二）进行新课

出示学习目标：①知道纤维素酶的种类及作用

②初步掌握从土壤中分离出分解纤维素的微生物的实验方法

Ⅰ.基础知识

【活动1】阅读课本“课题背景”和“纤维素与纤维素酶”,讨论并回答下列问题: 1．纤维素和纤维素酶：

(1)纤维素的基本组成单位：葡萄糖。

(2)纤维素的含量：是地球上最丰富的多糖类物质。

(3)纤维素的分布：棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。

(4)纤维素酶的组成：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。

(5)纤维素酶的作用：

〖思考1〗实验分析：纤维素水解滤纸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2】阅读教材“纤维素分解菌的筛选”,讨论并回答下列问题: 2.纤维素分解菌的筛选

(1)筛选方法：刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。

(2)筛选原理：

刚果红纤维素酶→红色复合物――→红色消失，出现透明圈，我们可以通过纤维素是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

【方法点拨】刚果红染色法

学生阅读教材资料三，分析比较两种刚果红染色法

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。

【教师讲解】刚果红染色的两种方法的优缺点

【巩固练习1】纤维素酶及刚果红染色法

Ⅱ.实验设计

【活动3】阅读教材

“实验设计”部分,完成实验方案流程图: 土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选产生透明圈的菌落

〖思考2〗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。其它操作基本共同。

1.土壤取样

【活动4】阅读教材

“资料一土壤取样”，尝试填空：

纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。

〖思考3〗

为什么要在富含纤维素的环境中找纤维素分解菌？

根据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。

〖思考4〗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。

将纸埋于深约10cm的腐殖土壤中。

2.选择培养

【活动5】阅读教材

“资料二选择培养基”和栏旁培养基配方,讨论并回答下列问题: (1)纤维素分解菌选择培养基属于液体(液体、固体)培养基，原因是没有添加琼脂成分。

(2)该培养基对微生物具有（具有，不具有）选择作用，其机制是以纤维素粉为唯一碳源，能分解纤维素的微生物可以大量繁殖。

(3)你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用？

若设置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。

【教师讲解】实验流程中“选择培养”

的目的是什么？

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。

(4)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。

〖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

4.将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

5.挑选产生透明圈的菌落

【巩固练习2】筛选纤维素分解菌的实验步骤及鉴别方法

Ⅲ.结果分析与评价

以两个例子让学生进行分析和评价。

1、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。

2、分离的结果是否一致

由于在土壤中细菌的数量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的分离结果。

【教师讲解】关于纤维素分解菌筛选的三点提醒：

(1)纤维素分解菌的选择培养基中的碳源并不只有纤维素，其中酵母膏和水解酪素也可起碳源的作用。

(2)纤维素分解菌的选择培养基中生长的不只有纤维素分解菌。因此，选择培养后要进行鉴别培养，才能获得纤维素分解菌。

(3)出现透明圈的菌落也不一定是纤维素分解菌。

Ⅳ.课题延伸

【活动6】阅读教材

“课题延伸”,回答: 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两种。

2.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产生的葡萄糖含量进行定量测定。

【巩固练习3】综合应用

六、课堂小结

七、课后作业：1、总结分离培养微生物的一般方法

2、比较选择培养基和鉴别培养基

八、板书设计

课题3 分解纤维素的微生物的分离

一、基础知识

纤维素酶：种类、作用

纤维素分解菌的筛选原理：刚果红染色法

二、实验设计

土壤取样→富含纤维素

↓

选择培养→增大菌的含量

↓

涂布培养→染色鉴别

↓

纯化培养→分离出分解菌