高中生物人教版选修1专题2分解纤维素的微生物的分离

课题3　分解纤维素的微生物的分离
课型：新授课　　　　　
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【学习目标】
1．能简述纤维素酶的种类及作用。
2．说出刚果红染色法及其原理。
3．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。
【重点难点】
1．能简述纤维素酶的种类及作用。
2．说出刚果红染色法及其原理。
【学习流程】
【自主学习一】：
（一）纤维素与纤维素酶
(1)纤维素是一种由________首尾相连而成的________化合物，是含量最丰富的________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。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生_______ _。
(2)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。
思考： 构成纤维素和纤维素酶的单体分别是 和 。
（二）纤维素分解菌的筛选
(1)筛选纤维素分解菌的方法是____________法。该方法可以通过________反应直接筛选。
(2)筛选原理：刚果红是一种________，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成____________，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________分解后，_______ _____无法形成，出现以______________为中心的________，我们可以通过__________ ______来筛选纤维素分解菌。
思考：纤维素分解菌的代谢类型
【自主学习二】：
分离分解纤维素的微生物的实验设计
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。
2．选择培养
(1)目的：增加纤维素分解菌的________，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。
(2)操作方法：称取土样20 g，在无菌条件下加入装有30 mL培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在________上，在一定温度下振荡培养1～2 d，直至培养液变________。也可重复选择培养。
(3)纤维素分解菌选择培养基属于________培养基，原因是________________。培养基选择作用机制是以________为唯一碳源，只有____________才能生存。若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是________________。
3．梯度稀释:依次将培养液稀释101～107倍。
4．将样品涂布到________纤维素分解菌的培养基上。
常用的刚果红染色法有两种，一种是先培养__________________，再加入________进行颜色反应，另一种是在________时就加入刚果红。挑选产生________的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。
★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__________________实验，纤维素酶的发酵方法有________发酵和________发酵。
2．纤维素酶测定方法，一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的________含量进行定量测定。
思考： 人体内环境中是否含有纤维素？血液中的葡萄糖可来源于纤维素的水解吗？
【合作探究】
（一）　两种刚果红染色法比较
比较项目
操作方法
优点
缺点
方
法
一
先培养
再加入
显示出的颜色反应基本上是 的
作用
操作繁琐；刚果红会使菌落之间发生
方
法
二
时就加入
操作 ，不存在菌落混
杂问题　
产生 的微生物也产生模糊
透明圈；有些微生物能降解 ，形成明显的透明圈
思考：方法一中NaCl的作用 。
例1:下列对于刚果红染色法的叙述，不正确的是(　 　)
A．可以先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应
B．可以在倒平板时就加入刚果红
C．既可以先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，也可以在倒平板时就加入刚果红
D．可以将刚果红与培养基中其他物质一起放入培养基后再灭菌倒平板
【二】　纤维素分解菌的选择培养基和鉴别培养基的比较
项目
物理性质
微生物的生长情况
目的
纤维素
分解菌
的选择
培养基
培养基，不含 ，利用液体培养基能使营养成分充分消耗，在筛选的同时，又有富集培养目的菌，提高
浓度的作用
以 作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长
通过培养增加纤维素分解菌的
纤维素
分解菌
的鉴别
培养基
培养基，含凝固剂，刚果红染色法就是利用这种培养基，因为在这种培养基上能形成肉眼可见的菌落
绝大多数微生物都可以
正常生长
鉴别微生物
例2:　下列关于分离纤维素分解菌的实验的叙述，有误的是(　　 )
A．经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B．选择培养这一步可省略，但培养的纤维素分解菌少
C．菌液经稀释后，涂布到培养基上培养后，加刚果红染色
D．对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上
【基础达标】
1．分离分解纤维素的微生物与分离分解尿素的微生物的实验流程完全相同。(　 　 )
2．分离分解纤维素的微生物用的培养基均为固体培养基。 (　 　)
3．分离分解纤维素的微生物不需要对照实验。 (　 　)
4．选择培养基能够“浓缩”所需的微生物。 (　 　)
5.当今世界，能源和资源危机日趋严重，人们希望能借助纤维素酶将地球上最丰富(占全球总生物量80%)、最廉价的可再生资源纤维素转化为能直接利用的能源和资源。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程：
土壤取样→选择培养→(　　　　)→鉴别培养
(1)请补充实验流程：__________； 找不到合适的取样环境，可采取的办法是___ __ 。
(2)选择培养的目的是___________ ；研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制的培养基进行选择培养，该培养基为________(填“液体”或“固体”)培养基，其中加入的化合物A是______，为微生物的生长提供________。
(3)为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种，可以在鉴别培养基上加入________染液，将筛选获得的菌液稀释后用____________法接种到鉴别培养基上，然后挑选产生____________的菌落作为菌种进行扩大培养。