课题3　分解纤维素的微生物的分离课堂实录

课题3 分解纤维素的微生物的分离

教学设计

课题目标：

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

3、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

4、领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力

课题重点：从土壤中分离分解纤维素的微生物

课题难点:从土壤中分离分解纤维素的微生物

教学过程:

（一）导入

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

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

纤维素

纤维二糖

葡萄糖

〖思考1〗实验分析：P27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。

活动2：阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：

2.1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。

2.2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

1

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

选择培养

纯化培养

梯度稀释

涂布到鉴别纤维素分解菌培养基上

微生物培养

挑选产生透明圈的菌落

〖思考2〗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3〗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：阅读资料一“土壤取样”，回答下列问题：

4．1纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。

4．2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。

4．3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：

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。

染色法

优点

缺点

3．结果分析与评价

活动6：阅读“课题延伸”，回答：

6．1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。

6．2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。

（三）课堂总结

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纤维素分解微生物的分离

纤维素酶

筛选原理

实验设计

种类、作用、最适pH、催化活力

刚果红染色

土壤取样

选择培养

涂布培养

纯化培养

前置染色法

后置染色法

富含纤维素土壤

增大分解菌含量

染色鉴别

分离出分解菌

（四）巩固练习

1.下列关于分离纤维素分解菌的实验的叙述，错误的是(

) A．

经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

B．

选择培养这一步可省略，但培养纤维素分解菌少

C．

经稀释培养后，用刚果红染色

D．

对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上

2.鉴别培养基是根据微生物的代谢特点在培养基中加入一些物质配制而成的，这些物质是(

) A．

指示剂或化学药品 B．

青霉素或琼脂 C．

高浓度食盐 D．

维生素或指示剂

3.在加入刚果红的培养基中会出现透明圈，产生的透明圈是(

) A．

刚果红与纤维素形成的复合物 B．

刚果红与纤维二糖形成的复合物

C．

纤维素分解后形成的葡萄糖导致的 D．

以纤维素分解菌为中心形成的

4.在分离分解纤维素的微生物实验中，下列关于土壤取样的叙述，不正确的是(

) A．

可选取深层的土壤作为样品 B．

可选取树林中多年落叶的腐殖土作为样品

C．

可选取树林中多年积累的枯枝败叶作为样品

D．

可把滤纸埋在土壤中经过30 d左右，再选取已腐烂的滤纸作为样品

5.下列有关纤维素分解菌分离实验的说法中，不正确的是(

) A．

通常采用刚果红染色法筛选纤维素分解菌

B．

当纤维素被纤维素分解菌释放的纤维素酶分解后，培养基中会出现透明圈

C．

该实验用的培养基包括选择培养基

D．

在用刚果红染色时只能先培养微生物再加入刚果红，不能在倒平板时加入

6.下列有关微生物培养的说法，正确的是(

) A．

制备固体培养基的操作顺序为计算、称量、溶化、消毒、倒平板

B．

分离能分解纤维素的细菌，要以纤维素作为培养基中唯一碳源

C．

配置培养不同微生物的培养基时都要将pH调至中性或微碱性

D．

在无氮培养基中加入酚红指示剂可用来鉴定尿素分解菌

7.随着环境污染的加剧和石油危机出现，越来越多的国家使用乙醇作为代替燃料，生产中玉米和麦草的秸秆可以用来生产燃料乙醇，已知秸秆的主要成分是纤维素，回答下列问题：

(1)人们首先利用纤维素分解菌将纤维素分解，纤维素分解菌多分布在________的土壤中，

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该微生物产生的纤维素酶是一种复合酶，一般包括三种成分，________________，____________和________________。前两种酶能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。

(2)从土壤中筛选纤维素分解菌需要配制______________________培养基，该培养基中需要加入纤维素粉作为唯一的________________。

(3)经过梯度稀释后，要将样品均匀涂布在用于鉴别纤维素分解菌的培养基上，在该培养基中需要加入的特殊染料是________，当形成菌落以后可以根据菌落周围是否产生________来筛选纤维素分解菌。当利用涂布器涂布平板之后需要对涂布器进行____________处理。(添“消毒”或者“灭菌”) (4)产生葡萄糖后需要用到____________(微生物种类)发酵产生酒精，还可以使用____________检测产物是否为酒精，该试剂在酸性条件下可与酒精反应，溶液呈灰绿色。

资料袋

两种刚果红染色法的比较

刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有超过20年的历史，在本课题中我们给出了两种方法。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，不存在菌落混杂的问题，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。

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