课题3　分解纤维素的微生物的分离公开课教案

《课题3 分解纤维素的微生物的分离》教学设计

北京四中呼和浩特分校

连永亮

一、教学目标：

1.简述纤维素酶的种类及作用。

2.从土壤中分离出分解纤维素的微生物。

3.讨论分解纤维素的微生物的应用价值。

二、教学重点：从土壤中分离分解纤维素的微生物。

三、教学难点：从土壤中分离分解纤维素的微生物。

四、教学用具：多媒体及课件

五、教学过程: 教学过程

环节一：

导入

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。棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。木材、作物秸秆等也富含纤维素。许多商品纤维素都是由天然纤维素制得的。土壤中某些微生物能够产生纤维素酶,把纤维素分解为葡萄糖后再利用。

对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。而要研究这些微生物，首先要将它们从土壤中种类众多的微生物中分离出来。如何从土壤中分离出分解纤维素的微生物呢？带着这个问题，我们来学习本节课的内容。

环节二：学习新课

一、基础知识

（一）纤维素与纤维素酶

1.纤维素酶

学生阅读教材第27页正文第一、第二自然段后，简述纤维素酶的组成和作用。

思考、素酶的组成和阅读、简述纤维上的图片，倾听。

以学生熟悉的多糖——纤维素导入本节课。

纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是地球教师活动

学生设计活动

意图

观察PPT由已知到未知，引出本节课的课题。

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、回1

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。 答。

作用。

观察、思考、回

阅

通过2.体会纤维素酶作用的实验

课件展示纤维素酶分解滤纸实验：乙试管中加入了纤维素酶，而甲试管中没有加入。

实验分析：该实验是如何构成对照的？

本实验的自变量是纤维素酶的有无，自变量的操纵方法是：在一支试管中添加适量的纤维素酶溶液，在另一支试管不添加纤维素酶，但需加入等量的缓冲液，不能加入蒸馏水，否则会影响溶液的pH。

（二）纤维素分解菌的筛选

1.方法：刚果红染色法。

2.原理

学生阅读教材，小组讨论，讲解原理。

刚果红可以与纤维素形成红色复合物，而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。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，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，这样我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

二、实验设计

（一）展示实验流程图，让学生回答“旁栏思考1”。

答

读、

讨论、讨论、回答。

讲述加深理解纤维素分解菌的筛选原理。

2

“旁栏思考1”：本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？

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唯一氮源的选择培养基上，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，再将菌液稀释涂布在培养基上。其他步骤基本一致。 （二）学生阅读教材第28—29页的相关资料，讨论回答问题。

1.土壤取样

“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？

选择富含纤维素的环境，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。

由于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，因此从这种土样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？

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。一般应将滤纸埋于深约10cm左右的腐殖土壤中。

2.选择培养

（1）目的

讲解目的：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

学生结合教材第29页资料二中的问题，分析选择培养基配方，讨论回答问题。

纤维素分解菌的选择培养基

纤维素粉 5g NaNO3 1g Na2HPO4·7H2O 1.2g KH2PO4 0.9g MgSO4·7H2O 0.5g KCl 0.5g 酵母膏 0.5g 3

能够设计筛选纤维素分解菌的实验方案，进

阅读、思考、讨论、回答。

行各

阅读、倾听、讨论、回个步骤操作。

答。

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？

是液体培养基，原因是配方中无凝固剂（琼脂）

b.这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果具有，又是如何进行选择的？

有选择作用，本配方中纤维素粉作为主要碳源，只有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，说明选择培养的作用？

若设置一个对照实验说明选择培养基的作用，可用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照,或者将纤维素改为葡萄糖。

（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，在一定温度下振荡培养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？

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

学生回忆课题1的系列稀释操作方法，简述将选择培养后的培养基进行等比稀释10～10倍的过程。

16

分析、回

答。

回忆、回

答。

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

PPT展示鉴别培养基成分。

鉴别纤维素分解菌的培养基

CMC-Na 5-10g

4

酵母膏 1g 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

讲解操作过程：将稀释度为10～10的菌悬液各取0.1ml涂布到平板培养基上，30℃倒置培养。

（3）刚果红染色法

学生阅读教材第29页资料三，简述两种刚果红染色法并分析比较它们的优缺点。

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。

46

阅读、分析、比较、回

答。

思考：方法一中加入NaCl溶液有什么作用？

漂洗作用，洗去与纤维素结合不牢的刚果红，以免出现的透明圈不够清晰。

5.挑选产生透明圈的菌落

讲解操作过程：挑选产生明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。

挑取并接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在30℃－37℃培养，

可获得纯化培养。 三、结果分析与评价

学生对以下问题进行分析和评价：

（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

对照的培养基在培养过程中没有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。

5

分析、回

（二）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，不同同学也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。

四、课题延伸

学生阅读教材第30页最后一个自然段，说出纤维素酶的发酵方法和纤维素酶的测定方法。

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。

环节三：回顾小结，巩固练习

1.下列关于纤维素酶的说法，错误的是（ ）

A．纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分

B．葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖

C．纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁

D．纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖

答案：B 2.使用液体选择培养基培养纤维素分解菌的目的是( ) ①用液体选择培养基可获得大量纤维素分解菌

②用液体培养基便于稀释涂布平板

③纤维素分解菌只能在液体培养基中生长

④用液体培养基可鉴别纤维素分解菌

A．①② B．①③ C．②④ D．③④

答案：A 3.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直接涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

B．当土壤样品中纤维素分解菌数量较多时，选择培养这一步可以省略

6

答。

阅读、回答。

结合板书回顾本节课内容，强调重点是从土壤中分离分解纤维素的微生物。

巩固练习：

练习、分析、回答。

巩固知识、强化重点

C．可先在固体培养基上培养微生物，再用刚果红溶液染色

D．鉴别纤维素分解菌的原理是纤维素分解后的产物不能和染料形成红色复合物

答案：A 4.研究人员成功地从土壤中筛选到能产生纤维素酶的微生物。请就“如何从土壤中获得纤维素分解菌”回答以下问题：

(1)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_____________ 酶。

(2)刚果红可以与纤维素等多糖形成红色复合物，但并不与__________和__________发生这种反应。常用的刚果红染色法有两种：第一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；第二种是在________时就加入刚果红。________(填“第一种”或“第二种”)方法会使菌落之间发生混杂。

（3）从土壤中分离纤维素分解菌的实验流程是：土壤取样→选择培养→__________→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生_____的菌落。该鉴别培养基从物理性质来看属于______培养基。

(4)如果观察到产生________的菌落，说明可能获得了纤维素分解菌。为了确定是纤维素分解菌，还需要进行_____________________的实验。

答案：葡萄糖苷 纤维二糖 葡萄糖 倒平板 第一种 梯度稀释 透明圈 固体 透明圈 发酵产纤维素酶

六、板书设计：

课题3 分解纤维素的微生物的分离

一、基础知识

1.纤维素酶

①组成：复合酶，至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。

C1酶葡萄糖苷酶②作用：纤维素――→纤维二糖―――――→葡萄糖

CX酶7

2.纤维素分解菌的筛选

①原理：

刚果红纤维素酶→红色复合物――→出现透明圈

纤维素②方法：刚果红染色法

二、实验设计

土壤取样→选择培养→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

三、结果分析与评价

四、课题延伸

七、作业布置：完成课本第30页的练习题。

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