課題3分解纖維素的微生物的分離

一、課題目標

簡述纖維素酶的種類及作用。

從土壤中分離出分解纖維素的微生物。

討論分解纖維素微生物的應用價值。

二、課題重點

從土壤中分離出分解纖維素的微生物。

三、課題難點

從土壤中分離由分解纖維素的微生物。

四教學流程

教學流教師活動學生活設計意

程動圖

環(huán)節(jié)一：從教材課題背景導入，展示課題目標。閱讀、傾情景導

課程導入本節(jié)

背景材料：聽。

入FI標.

棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，其纖維素的質

量分數(shù)可達92%?95樂亞麻、木材、作物秸稈等也富含纖維

素。許多商品纖維素都是由天然纖維素制得佗。用分解纖維

素的微生物處理后，纖維素可分解成糖。它不僅可以供給人

們能量，還可以用于釀酒、釀醋等食品加工業(yè)，成為前萄糖

的替代品。

在土壤中有許多能利用和分解纖維素來作為能源的微生物，

因為它們含有纖維素酶。

課題目標：

2.能從土壤中分離出分解纖維素的微生物，了解這類微生物

的應用

一、基礎知識

環(huán)節(jié)二:閱讀、思復習纖

（一）纖維素與纖維素酶

講授新考、回維素相

1.纖維素

課答。關知

閱讀教材有關纖維素材料，回答下列問題：

識，簡

含_______三種元素，是一種多糖。纖維素的基本組成單位

是_________,人體內沒有_________,所以人體不能直接以纖述纖維

維素為能源物質，但土壤中有分解纖維素的微生物，最終把素酶的

纖維素分解成________釋放到無機環(huán)境。種類及

、、葡萄糖纖維素能葡萄糖

CH0作用。

閱讀、回

（1）指導學生閱讀教材相關纖維素酶材料，講解纖維素水

答。

解相關知識。

纖維素酶是一種復合酣，一般認為它至少包括三種組分，即

G酶、口酶和葡萄糖甘酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二

糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。

C：南、Cx函P|~『但二生—葡萄糖昔篇.—=5==-

纖維素”--------------引纖維—糖P----------Mf葡萄糖a

（2）纖維素酶活性的測定實驗

課堂演示纖維素水解濾紙實驗：右邊的試管中加入了纖維素

陋，而左邊的沒有加入。

理解纖

維素分

閱讀、傾

解菌的

聽。

篩選原

理。

（二）纖維素分解菌的篩選

1.方法：剛果紅染色法，通過顏色反應篩選。

演練、回

指導學生閱讀教材，講解原理。如

口O

剛果紅可以與纖維素形成紅色復合物，當纖維素被纖維素酶

分解后，紅色復合物無法形成，出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心

i1勺透明圈，我們可以通過是否產(chǎn)1上透明圈來篩選纖維素分解

jSo

【典型例題】

1胡果紅可以與纖維素形成紅色復合物,但并不與纖維素降解

能夠設

“物纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應。研究人員在剛果紅

計篩選

J普養(yǎng)基平板上,篩到了幾株有透H月降解圈的菌落(見下圖)。

分解纖

1鋁中降解圈大小與纖維素酣的______________有關。圖中降

維素微

/眸纖維素能力最強的菌株是—_(填圖中序號)。

降解圈生物實

■4菌落①驗方

■C□曲落②案，進

，行各個

闞落③

【答案】量與活性①步驟操

【方法點撥】有透明降解菌說日月纖維素被纖維素酶催化降閱讀、傾作。

樨，則降解圈大小與纖維素酶的汽式與活性有關。降解圈越大，聽、思

,兌明降解纖維素能力最強。

考、回

二、實驗設計

答。

(-)展示實驗流程圖，讓學生回答K旁欄思考建。

土壤取樣”1選擇培養(yǎng)~T梯度稀釋涂布到鑒別纖維素分解菌培弟基上P

純化培養(yǎng)”4—4—微生物培養(yǎng)

K旁欄思考12本實驗流程與尿素分解菌的分離實驗流程有

哪些異同？

尿素分解菌的分離實驗流程是將土樣制成的菌懸液宜接涂

布在選擇培養(yǎng)基上；

本課題通過選擇培養(yǎng)使細菌增殖后，再涂布在鑒別培養(yǎng)基

上。其它操作基本相同。

(-)讓學生閱讀教材相關資料，討論回答問題，糾正點撥

后講解實驗設計步驟和注意事項。

K旁欄思考2U取樣的環(huán)境是怎樣的，作出這種選擇的理由

是什么？

選擇纖維素豐富的環(huán)境，如樹林中多年落葉形成的腐殖土，

多年積累的枯枝敗葉等等。

生物與環(huán)境的互相依存關系，在富含纖維素的環(huán)境中纖維素

分解菌的含量相對提高，因此從這種土壤中獲得目的微生物

的幾率要高于普通環(huán)境。

K旁欄思考32將游紙埋在土壤中有什么作用？你認為濾紙

應該埋進土壤多深？

人工設置適宜環(huán)境，使纖維素分解菌相對聚集。將紙埋于

深約10cm的腐殖土壤中。

分析、回

(1)目的

答。

講解目的：增加纖維素分解菌的濃度，以確保能夠從樣品中

分離到所需要的微生物。

(2)制備選擇培養(yǎng)基

讓學生分析選擇培養(yǎng)基配方，回答問題。

纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基

纖維素粉5g

NaN0；51g

Na2HP0i-7H2

KH2Poi

MgSOi,7H2g

回憶、傾

聽、回

將上述物質溶解后，用蒸儲水定容到1000ml答。

a.旁欄中的配方是液體培養(yǎng)基還是固體培養(yǎng)基？為什么？

液體培養(yǎng)基，配方中無凝固劑瓊脂。

b.這個培養(yǎng)基對微生物是否具有選擇作用？如果有，是如何

進行選擇的？

有選擇作用，酸源是纖維素，能分解纖維素的微生物可以大

量繁殖。

c.你能否設計一個對照實驗，說明選擇培養(yǎng)基的作用。

用牛肉百蛋白膝培養(yǎng)基與之對照。

(3)具體操作

將土樣加入裝有30ml選擇培養(yǎng)基的錐形瓶中，將錐形瓶固

1包在搖床上，在一定溫度下震蕩培養(yǎng)1?2天，直至培養(yǎng)液

N花渾濁。也可重復選擇培養(yǎng)。

K旁欄思考。為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？

7工選擇培養(yǎng)的條件下，可以使那些能夠適應這種營養(yǎng)條件的

D黃生物得到迅速繁殖，而那些不適應這種營養(yǎng)條件的微生物

fl勺繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。

“導學生回憶系列稀釋操作相關知識，加以講解。

F目移液管從富集培養(yǎng)土壤液(選擇培養(yǎng)后的培養(yǎng)基)中吸取

1ml加入盛有9皿無菌水的試管中充分混勻。然后換槍頭從

11七試管中吸取1ml加入另一盛有9nli無菌水的試管中，混合

分析、比

i勻勻，以此類推制成10102,103,10;105,不同稀釋度

較、回

勺溶液。稀釋最大倍數(shù)到10\

--tV?■±1一

11L1K四n*RI

(1)制備鑒別培養(yǎng)基

月顯示鑒別培養(yǎng)基成分，引導學生關注剛果紅成分。

2名別纖維素分解菌的培養(yǎng)基

cMC-Na5-10g

酉孝母膏1g

s京脂15g

二二豆汁100ml演練、回

各上述物質溶解后，用蒸鐲水定容到1000ml

4答。

(2)涂布平板

i；并解操作過程：將稀釋度為10,?10"的菌懸液各取0.1ml涂

彳?在培養(yǎng)基上，30℃倒置培養(yǎng)。

【方法點撥】剛果紅染色法

i上學生閱讀教材資料三，分析比較兩種剛果紅染色法優(yōu)缺

木、°分析、回

方法一：先培養(yǎng)微生物，再加入剛果紅進行顏色反應。g

方法二：在倒平板時就加入剛果紅。

染色法優(yōu)點缺點

方法一顏色反應基本上是纖操作繁瑣；剛果紅會假菌落

維素分解菌的作用之間發(fā)生混雜

產(chǎn)生淀粉酶的微生物#產(chǎn)生

操作簡便；不存在

模糊透明蜀，有些微生切能降

方法二菌落混雜問題

解色素，形成明顯的透月圈。

講解操作過程：挑取產(chǎn)生明顯的透明圈的菌落，一般即為分

解纖維索的菌落。

接種到纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基上，在30℃—37℃培養(yǎng)，

可獲得純培養(yǎng)。

【典型例題】

某些農作物秸稈富含纖維素，纖維素經(jīng)過水解可以形成葡萄

糖，葡萄糖再經(jīng)過發(fā)酵可以生產(chǎn)酒精。如圖是利用農作物桔

稈生產(chǎn)酒精的大致流程，請回答下列問題：

|農作物嵇稈|預處理、水解，恤贏性叫酒精|

(1)農作物秸稈含有豐富的纖維素，纖維素可以經(jīng)過纖維素

分解菌分解成葡萄糖。人們常常從土壤中分離纖維素分解

菌。篩選纖維素分解菌常用的方法是.

其實驗流程是：土壤取樣一選擇培養(yǎng)一________一將樣品涂

布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上一挑選產(chǎn)生__________

的菌落。

【答案】剛果紅染色法梯度稀釋透明圈

【方法點撥】篩選纖維素分解菌常用的方法是剛果紅染色

法，實驗流程是：土壤取樣一選擇培養(yǎng)一梯度稀釋一將樣品

涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上一挑選產(chǎn)生透明圈的

菌落。

三、結果分析與評價

以兩個例子讓學生進行分析和評價。

（一）培養(yǎng)基的制作是否合格以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌

落

設置對照，若對照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中無菌落生長則說明

培養(yǎng)基制作合格。如果觀察到產(chǎn)生透明圈的菌落，則說明可

能獲得了分解纖維素的微生物。

（二）分離的結果是否一致

由于在土壤中的細菌遠遠高于真菌和放線菌的數(shù)量，因此最

容易分離得到的是細菌。但由于所取土樣的環(huán)境不同，也可

能得到真菌和放線菌等不同結果。

四、課題延伸

指導學生閱讀教材，關注課題延伸。

為確定得到的是纖維素分解菌，還需要進行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶

的實驗，纖維素酶的發(fā)酵方法有液體發(fā)酵和固體發(fā)酵。

纖維素酶的測定方法一般是對纖維素酶分解濾紙等纖維素

后所產(chǎn)生的葡萄糖進行定量的測定。

環(huán)節(jié)三：共同回顧本節(jié)要點：呼應、回突出本

.纖維素酶

課堂小1答。節(jié)重

①組成：纖維素酶是一種復合酶，一般認為它至少包括三種

結點。

組分，即G酶、Cx酶和葡萄糖甘酶。

②作用：纖維素震纖維二糖鮑蚪暨葡萄糖

①原理：

剛果紅］纖維素酶

"攤主卜紅色復合物嶼紅色消失，出現(xiàn)透明圈

纖維素J

②篩選方法：剛果紅染色法，即通過是否產(chǎn)牛.透明圈來篩選

纖維素分解菌。

③培養(yǎng)基：以纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基。

④實驗流程

土壤取樣一選擇培養(yǎng)一梯度稀釋一涂布平板一挑選產(chǎn)生透

明圈的菌落

植物秸稈中的纖維素可被某些微生物分解，回答下列相關問

環(huán)節(jié)四：演練、回突出重

題：

課堂練（1）分解秸稈中纖維素的微生物能分泌纖維素酶，該酶是由3答。點。

種組分形成的復合酶，其中的葡萄糖甘酶可將

習

________________分解成________________。

（2）為從富含纖維素分解菌的上壤