课题3　分解纤维素的微生物的分离课件配套优秀教案案例

课题

3 分解纤维素的微生物的分离

【教学目标】

知识目标: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

能力目标:1.掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术

2.

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

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

【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

【教学用具】

多媒体、板书

【教学过程】

（一）引入

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。

提问导入新课

•

植物细胞壁的主要成分是什么？

•

落叶知秋，每年落到地上的枯枝败叶为什么这么多年来没有堆积成山呢？

•

动物体内没有能分解纤维素的酶，那么它们是如何消化吃的草茎？

•

[学生回答问题

肠胃中的共生物生物。草食性动物肠胃中的共生微生物。除自然环境中存在分解纤维素的微生物外，在草食性动物等的消化道内，也共生有分解纤维素的微生物，其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人没有分解纤维素的能力。

一、课题背景

【学生阅读课题背景，叫一些学生自己从课题背景里提问并较其他学生回到学生提出的问题】

学生问的问题可能有以下几种：

1.纤维素

1.什么是纤维素？

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。

2.纤维素有哪些应用价值？

老师补充：你能想出利用纤维素还能做一些什么? 学生回答：1.农作物秸秆：米秸、麦秸、稻草、草、木屑

等富含大量的纤维素，被利用的机会很少、效率低；

2. 纤维素生物燃料：

3. 最有希望替代石油能源

科学家正致力于研究，怎样将农业废弃物、木材及生长更为迅速的草本植物，转化为种类繁多的生物燃料（甚至是航空燃油

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。

一、纤维素和纤维素酶

【让学生阅读基础知识第一段，并请同学提出自己根据短文设的问题】

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。其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。

纤维素酶的组成？

2.纤维素酶

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，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。正是在这三种酶的协同作用下，纤维素最终被水解为葡萄糖，为微生物的生长提供营养，同样也为人类所利用。

学生提问：纤维素酶的作用是什么？

请同学上黑板用简图写出纤维素酶的作用

体会纤维素酶作用的实验

让学生阅读实验内容，请一位学生上黑板看着PPT上的实验图，简短的解释实验过程

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

快速让学生回答出本实验的目的，自变量，应变量和自己对本实验的预测结果。

讨论：乙试管的滤纸条为什么会消失？甲试管的作用是什么？这个实验是如何构成对照的？

二、纤维素分解菌的筛选

纤维素分解菌的筛选方法

刚果红染色法

请同学们阅读刚果红染色法的实验原理，并请同学上黑板根据PPT上的这幅图来解释刚果红染色法的原理。产生透明圈的原因.

二、纤维素分解菌的筛选

1、纤维素分解菌的筛选方法

刚果红染色法：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红色复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。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菌为中心的透明圈

。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌

练一练：

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

B、纤维素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、葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖

2、利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌，下列说法错误的是(

) A、刚果红能与纤维素形成红色复合物

B、刚果红能与纤维二糖形成红色复合物

C、刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物

D、若培养基上产生了透明圈，则说明已筛选出了纤维素分解菌

三、实验操作

土壤取样

请同学们阅读实验操作过程，并设问题

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

土壤取样

问题1.取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？

选择纤维素丰富的环境，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。

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

问题2.选择培养的目是什么？

1、选择培养的目的：

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

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

b、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？

有选择作用，本配方中的碳源是纤维素，所以能分解纤维素的

微生物可以大量繁殖

c、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用？

用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照

3、操作方法：

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：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

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（液体培养基）进行等比稀释101～106倍。

101102103104105106

将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

什么是鉴别培养基？

利用微生物的代谢产物与指示剂的显色反应快速鉴别不同微生物的培养基。

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

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

思考：这两种方法各有哪些优点与不足

方法一

缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发

生混杂；优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用

方法二

优点是操作简便，不存在菌落混杂问题

缺点一是由于培养基中还含有淀粉类物质，可以使能产生淀粉酶的微生物出现假颜色反应；

缺点二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

练一练

1、在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌，符合下列哪一生物学观点？（

）

A、生物结构与功能相适应的观点

B、生物结构与功能整体性观点

C、生物与环境相适应的观点

D、生物发展进化的观点

2、从土壤中分离获得某种微生物的步骤是（

）

①土壤取样

②梯度稀释

③选择培养

④菌悬液涂布平板

⑤挑选出单个菌落

A、

①②③④⑤

B、①③②④⑤

C、

①②④③⑤

D、①④②③⑤

3、有关选择培养正确的叙述是（

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

四、结果分析与评价

（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

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。

（二）分离的结果是否一致

如果不同，分析产生不同结果的原因。

五、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，还需要进行发酵产纤维素酶的实验，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葡萄糖进行定量的测定。

请观看实验视频

巩固练习

[冲向高考] 乙醇等“绿色能源”的开发备受世界关注。利用玉米秸秆生产燃料酒精的大致流程为：

玉米秸秆

预处理

，水解

糖液

发酵

酒精

(1)玉米秸秆经预处理后，应该选用

_______酶进行水解，使之转化为发酵所需的葡萄糖。

(2)从以下哪些微生物中可以提取上述酶？(多选)(

) A．酿制果醋的醋酸菌

B．生长在腐木上的霉菌

C．制作酸奶的乳酸菌

D．生产味精的谷氨酸棒状杆菌

E．反刍动物瘤胃中生存的某些微生物

(3)若从土壤中分离产生这种酶的微生物，所需要的培养基为________(按功能分)，培养基中的碳源为________。

(4)从生物体提取出的酶首先要检测________，以便更好地将酶用于生产实践。

(5)发酵阶段需要的菌种是________，在产生酒精时要控制的必要条件是________。

板书设计

第二节：分解纤维素的微生物的分离

一、纤维素和纤维素酶

二、纤维素分解菌的筛选

纤维素分解菌的筛选方法：刚果红染色法

三、实验操作