课题3　分解纤维素的微生物的分离多媒体教学设计及其点评

专题二 微生物的培养与应用

课题：

分解纤维素的微生物的分离

教学设计

一、教材分析

本课题作为课题1的应用和课题2的深入，分离某种特定的微生物，难度较大、探索性更强，在高考中考查的可能性也很大。教材在课题背景中利用学生已经学过的纤维素的化学组成推广到生活中纤维素的广泛分布和应用。而若要充分利用纤维素，就应将其分解，引导学生自然而然地过渡到分解纤维素的微生物及其产生的相关酶。之后，教材紧接介绍了纤维素、纤维素酶以及如何从土壤中分离分解纤维素的微生物，通过对课题中实验设计思路的深入学习，要求学生掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）能简单叙述纤维素酶的种类和作用。

（2）能从土壤中分离出分解纤维素的微生物，了解这类微生物的应用。

（3）掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

2、过程与方法

分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，掌握实验操作的原理。

3、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。

三、教学重难点

1．重点

从土壤中分离分解纤维素的微生物。

2．难点

从土壤中分离分解纤维素的微生物。

四、教学过程

【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。

【课题背景】

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。植物细胞壁的重要组成成分。

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。

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。

一、基础知识

（一）纤维素与纤维素酶：阅读“纤维素与纤维素酶”，回答下列问题：

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(外切酶)、CX酶(内切酶)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。

2、实验：纤维素酶分解纤维素的实验

①取二支20mL的试管

②各加入一张滤纸条

③各加入pH4.8，物质量为0.1mol/L的醋酸－醋酸钠缓冲液11ml和10ml ④在乙试管中加入1mL纤维素酶

⑤两支试管固定在锥形瓶中，放在

140r/min的摇床上振荡1h ⑥结果：乙试管的滤纸条消失

讨论：乙试管的滤纸条为什么会消失？甲试管的作用是什么？

〖思考2〗实验分析：P27的小实验是如何构成对照的？

提示： 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（1mL）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活动：阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：

1．筛选方法： 刚果红 染色法。

2．筛选原理：刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成 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，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。

二、实验设计

实验方案流程图

土壤取样

将样品涂布在鉴别纤维素分解菌的培养选择培养

梯度稀释

纯化培养

微生物培养

筛选产生透明圈的菌落

1．土壤取样：采集土样时，应选择富含 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。

〖思考3〗:如果找不到合适的环境，可以将滤纸埋在土壤中，将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋在土壤中多深？

将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集中，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左右的土壤中。

2．选择培养：

①目的：

增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离所需要的微生物。

②制备选择培养基：

〖思考4〗旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？

答：是液体培养基，原因是配方中无凝固剂（琼脂）

〖思考5〗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？

答：有选择作用，本配方中纤维素作为主要碳源，只有能分解纤维素的微生物可以大量繁殖。

〖思考6〗你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用

答：自变量为培养基的种类，即普通培养基和选择培养基。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操作： 称取土样20 g，在无菌条件下加入装有30mL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 浑浊 。也可重复选择培养。

A、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？

173、梯度稀释：

依次将培养液稀释10～10倍。思考是如何操作的？

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。 <2>倒平板操作。 <3>涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0．1 mL涂布在平板培养基上，30℃倒置培养。

5、刚果红染色： ①刚果红染色法：常用的刚果红染色法有两种即：

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。

②填表比较两种染色法的各自的优缺点

是 、 。

染色法

优点

缺点

操作繁琐

颜色反应基本上是纤维素

方法一

刚果红会使菌落之间发生混杂

分解菌的作用

1.产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈

操作简便不存在菌落混杂方法二

2.有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。

问题

6、纯化培养

在产生明显的透明圈的菌落，挑取并接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在300C－

370C培养，可获得纯化培养。

三：结果分析与评价

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

答：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。

2.分离的结果是否一致

答：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

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。

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。

五、课堂总结

【课堂训练】

1、在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是 ( ) A．分解尿素的细菌 B．硝化细菌 C．分解纤维素的细菌 D．乳酸菌

2、本实验关于选择培养目的叙述正确的是… ( ) A．可以增加纤维素分解菌的浓度 B．可以减少纤维素分解菌的浓度

C．所用培养基是固体培养基 D．所用培养基是平板培养基

3．刚果红能与哪项物质形成红色复合物 ( ) A．纤维二糖 B．纤维素 C．葡萄糖 D．麦芽糖

4．纤维素分解菌的选择培养基有选择作用，原因在于其含有… ( ) A．NaNO3

B．KCl C．酵母膏 D．纤维素粉

5．选择培养时应将锥形瓶固定在 ( ) A．桌子上 B．温箱里 C．窗台上 D．摇床

6．刚果红染色时，加入刚果红可在 ( ) ①制备培养基时 ②梯度稀释时 ③倒平板时 ④涂布时 ⑤培养基上长出菌落时

A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．④⑤

7．两种刚果红染色法的结果是 （ A．均会出现透明圈

B均不会出现透明圈

C方法一出现方法二不出现

D方法一不出现方法二出

8．培养流感病毒时，应选用

（

A．固体培养基

B．含有多种无机盐的培养液

C．活的鸡胚

D．无菌的牛肉汤

9．在接种操作的过程中，不正确的是

（

A．要将接种环灼烧灭菌

B．取下棉塞后要将试管口灼烧灭菌C．将接种环伸入试管内，先接触长菌多的部位

D．接种后还要将管口灭菌加塞

） ）

）