课题3　分解纤维素的微生物的分离教学评价实录

课题3 分解纤维素的微生物的分离

知识与技能

1、

2、

请简述纤维素的种类及作用。

了解从土壤中分离出的分解纤维素的微生物。

过程与方法

从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

情感态度与价值观

领悟科学研究的方法，培养科学思维和创新能力。

【学习重点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。

【学习难点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。

一、预习思考，自主学习

1、课题背景分析

纤维素是一种由

首尾相连而成的高分子化合物，植物每年产生的纤维素能被土壤中的某些微生物分解利用，是因为它们能产生

。对这些微生物的研究与利用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产

，用

处理服装面料等。

2、基础知识：

（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 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 、 和 ，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将 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、纤维素分解菌的筛选方法-- ，这种方法能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选

2、纤维素分解菌的筛选方法的原理

刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成 ，但并不和 、 发生这种反应。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为中心的 。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌

二、展示交流，合作探究

(一)实验操作

分离分解纤维素的微生物实验流程：

土壤取样→

→梯度稀释→

→ → 。

〖旁栏思考题〗本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？

（1）土壤取样

〖旁栏思考题〗取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？

选择 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。根据生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中 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。

〖旁栏思考题〗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？

提示：将滤纸埋在土壤中能使 ，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 cm左右腐殖土壤中。

（2）选择培养

Ⅰ.选择培养的目的：增加 ，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。

Ⅱ.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：

①

旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？

②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？

③你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用

Ⅲ、选择培养

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

〖旁栏思考题〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？

（3）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101～107倍。将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。

（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:参照课本旁栏中的比例配制。

2.倒平板操作。

3.涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0.1ml涂布到平板培养基上，30℃倒置培养，菌落周围会出现明显的透明圈。

4.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。）

（5）刚果红染色法

方法一：先 ，再加入刚果红进行颜色反应。方法二：在 时就加入刚果红。

〖旁栏思考题〗这两种方法各有哪些优点与不足？

（二）结果分析与评价

培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落？

（三）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 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 进行定量的测定。

三、共同总结，知识生成

(一)、纤维素与纤维素酶

1.纤维素的化学组成

含C、H、O三种元素，是一种多糖。纤维素的基本组成单位是葡萄糖，人体内没有纤维素酶，所以人体不能直接以纤维素为能源物质，但土壤中有分解纤维素的微生物，最终把纤维素分解成葡萄糖释放到无机环境。

2.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。纤维素产生于植物的光合作用，地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨。研究土壤中分解纤维素的微生物将给我们的生活带来很大变化。

3.纤维素酶的组分

纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶三种组分。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

1.方法

刚果红染色法，常用的有两种，一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，另一种是在倒平板时就加入刚果红。

2.原理

(1)含纤维素的培养基中加入的刚果红，可与纤维素形成红色复合物。

(2)当纤维素被纤维素酶分解后，形成的纤维二糖、

葡萄糖不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形成，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

（三）、实验设计

1.实验流程

土壤取样→选择培养(此步可省略)→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。

2.土壤取样

采取土样时，可以选择富含纤维素的环境。

3.选择培养

(1)目的：增加纤维素分解菌的浓度，确保能够从样品中分离得到所需要的微生物。

(2)操作方法：将土样加入装有30 mL选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下振荡培养1～2_d，直至培养液变混浊，也可重复选择培养。

4.涉及的生物技术

主要有：培养基的制作、无菌操作技术、稀释涂布平板法、选择培养基的作用、土壤取样等。

四

、科学训练，巩固提高（导学案自主测评）

1、关于纤维素酶的叙述中，错误的是（ ）

A、纤维素酶只有一种，只能将纤维素分解为葡萄糖

B、纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1、Cx和葡萄糖苷酶三种组分

C、纤维素可被纤维素酶水解成葡萄糖，为微生物提供营养物质

D、分解纤维素的细菌、真菌、放线菌都是通过产生纤维素酶来分解纤维素的

2、下列关于纤维素的叙述中，不正确的是（ ）

A、纤维素是由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物

B、纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，是因为这些微生物能产生纤维素酶

C、植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素

D、自然界中的各种生物均能把纤维素分解成葡萄糖，从而作为生物体的能量来源

3、纤维素、纤维素酶和控制纤维素酶合成的物质，它们的基本组成单位依次是（ ）

A、葡萄糖、葡萄糖和氨基酸

B、葡萄糖、氨基酸和核苷酸

C、氨基酸、氨基酸和核苷酸

D、淀粉、蛋白质和核酸

4、下列有关纤维素酶作用的验证实验的叙述，不正确的是（ ）

A、可用报纸、复印纸来代替滤纸条

B、两支试管中所加缓冲液的量相等

C、在一定范围内，滤纸条的分解速度会随着纤维素酶量的增加而加快

D、振荡会加快滤纸条的分解

5、在加入刚果红的培养基中会出现透明圈，产生透明圈是（ ）

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