课题3 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》导学案【学习目标】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，了解这类微生物的应用；3．能掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

【学习重点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。

【学习难点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。

【预习指导】课前通过阅读教材、查阅教辅资料、交流，初步完成下列问题。

【学习过程】一、基础知识活动1：阅读P27“课题背景”和“纤维素与纤维素酶”，回答下列问题：1、纤维素是一种由 首尾相连而成的 化合物，是含量最丰富的多糖类物质。

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、 是自然界中纤维素含量最高的天然产物。

纤维素的分解需要在 酶的催化作用下完成，请完成下列过程：3、1个酶活力单位是指在温度为 ℃，其它反应条件最适宜情况下，在 min 内转化的底物所需要的酶量。

4、P27小实验：通过设置对照实验体会纤维素酶的作用。

分析课本是如何设置对照的？活动2：阅读P28“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：1、筛选纤维素分解菌的方法是 。

该方法可以通过 反应直接筛选。

2、其原理是：刚果红可以与纤维素形成 ，当纤维素被 _分解后，红色复合物无法形成，出现以 为中心的 ，我们可以通过是否 来筛选纤维素分解菌。

二、实验设计实验方案流程图：活动3：阅读资料一 “土壤取样”，回答下列问题：土壤取样：纤维素分解菌大多分布在 的环境中。

若找不到合适环境，可将滤纸埋在土壤中一个月左右，也会有能分解纤维素的微生物生长。

〖思考1〗为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？〖思考2〗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？活动4：阅读资料二“选择培养”，回答下列问题：1、目的：增加纤维素分解菌的，确保能够从样品中分离到所需要的微生物。

2、操作方法：将土样加入装有30ml 的锥形瓶中，将锥形瓶固定在上，在一定温度下 1～2d，直至培养液变浑浊，也可重复选择培养。

课题3 分解纤维素的微生物的分离课题背景纤维素，一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，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。

地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%～60%能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。

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。

在本课题中，我们将探讨如何分离土壤中能够分解纤维素的微生物。

基础知识（一）纤维素与纤维素酶棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物（图2-11），此外，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，如水溶性的羧甲基纤维素钠（ CMC-Na ）、不溶于水的微晶纤维素（Avicel ）等。

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，纤维素最终被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养，同样，也可以为人类所利用。

下面我们通过一个小实验来体会纤维素酶的作用。

在2支20 mL的试管中，分别放入1 cm×6 cm的滤纸条，再分别加入pH为4.8、物质的量浓度为0.1 mol/L的醋酸—醋酸钠缓冲液10 mL、11mL。

在加入10 mL缓冲液的试管中加入 1 mL纤维素酶（70~80 U/mL ）。

将2支试管固定在50 mL的锥形瓶中，在摇床上以140 r/min的转速振荡反应1h，观察结果。

你也可以用报纸、复印纸做这个实验。

如果没有摇床，你可以采用定时人工振荡的方法。

时间足够长时，你会观察到滤纸被完全分解（图2-12）。

1U表示1个酶活力单位，是指在温度为25℃，其他反应条件，如pH等，均为最适的情况下，在1 min内转化1 mmol的底物所需的酶量。

【情景创设】纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质，大量存在于植物的根茎叶等器官中。

地球上40%-60%的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纤维素酶。

人们要想利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等，就需要对这些微生物进行研究与应用，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。

本课题中，我们就将探讨如何分离土壤中能够分解纤维素的微生物。

【问题设计】1、回顾纤维素的相关知识，说说纤维素酶的组成及作用。

2、筛选纤维素分解菌的原理是什么？3、说说分离分解纤维素的微生物的实验流程，回答P28旁栏思考1.4、简述采集土样的要求，回答P28旁栏思考2、3。

5、如何进行选择培养？结合P29“操作提示（二）”回答楷体字“资料二”相关问题及右栏思考2.6、常用的刚果红染色法有哪些？回答右栏思考1。

【达标检测】（必做）1. 纤维素酶能够分解（ ）A ．纤维素的微生物B ．淀粉的微生物C ．纤维素D ．淀粉2. 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3. 寻找纤维素分解菌应到…（ ）A ．湿润的环境中B ．富含纤维素的环境中C ．富含无机盐的环境中D ．池塘中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 ． NaNO3B ．KClC ．酵母膏D ．纤维素粉5. 下列哪种生物能产生纤维素酶( )A.纤维素分解菌 B ．牛 C ．羊 D ．兔【使用时间】 第 3 周 第 2 课时 【编辑】李玲珍 刘萍萍 【审核】刘萍萍 【主题】 专题二 课题3 分解纤维素的微生物的分离 2012.02.256.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．④⑤7.两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(选做)有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究，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。

专题2 微生物的培养与应用课题3分解纤维素的微生物的分离（高二生物）【学习目标】1 学生预习教材P27 “（一）纤维素与纤维素酶”，能够整理归纳出纤维素和纤维素酶的基础知识，纤维素酶的组成和各自作用。

并能对小字部分实验体会纤维素酶的作用2 学生预习教材P28 “（二）纤维素分解菌的筛选”的内容，能整理归纳筛选的原理及操作过程3教材P24 “实验设计”的内容，通过教师提示，学生合作探究，学生能够掌握分解纤维素的微生物分离的实验流程，实验操作，及操作中应该注意的问题，并能与课题2的实验设计结合对比理解4通过教师提示，学生合作探究，学生能够正确的分析实验结果，能对结果作出合理的评价5学生能够了解纤维素分解菌的进一步分离纯化的方法重点纤维素分解菌的筛选分解菌的实验流程操作难点纤维素分解菌的筛选原理培养基的配制【课前预习】一纤维素与纤维素酶阅读教材P27 “（一）纤维素与纤维素酶”，能够整理归纳纤维素和纤维素酶的基础知识，纤维素酶的组成和各自作用，1纤维素和纤维素酶（1）纤维素是一种由首尾相连而成的高分子化合物，纤维素的化学组成是三种元素，是一种糖。

纤维素的基本组成单位是，人体内没有，所以人体不能直接利用纤维素，但土壤中有分解纤维素的微生物，最终把纤维素分解成。

（2）纤维素的分布：是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。

（3）纤维素酶是一种 ，一般认为它至少包括三种组分，即 酶、 酶 酶，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将纤维二糖分解成 。

二、纤维素分解菌的筛选阅读教材P28 “（二）纤维素分解菌的筛选”的内容，及P29培养基的配方，能整理归纳筛选原理(1)筛选方法： 法。

通过 直接随纤维素分解菌进行筛选。

(2)筛选原理：刚果红可以与纤维素形成 ，但不和纤维二糖和葡萄糖发生反应，当纤维素被 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 ，我们可以通过 来筛选纤维素分解菌。

即墨市北中学高二生物课前预习案课题课题3分解纤维素的微生物的分离编写人张宗瑜审核人陈、李、刘时间2013.3.15学习目标 1.能简述纤维素酶的种类及作用2.能掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

重点掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

难点掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

一、纤维素与纤维素酶1．纤维素的化学组成：三种元素，是一种糖。

2．纤维素的分布：是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。

3．纤维素酶的作用：纤维素酶是一种，一般认为它至少包括三种组分，即酶、酶酶，前两种酶使纤维素分解成，第三种酶将纤维二糖分解成。

二、纤维素分解菌的筛选1．筛选方法：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，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，出现以为中心的透明圈，我们可以通过来筛选纤维素分解菌。

三、试验设计土壤中纤维素分解菌的分离的实验方案：分解纤维素的微生物的分离的试验流程、、、、1．土壤取样：采集土样时，应选择富含的环境。

2．选择培养：阅读资料二“选择培养基”，回答以下三个问题：(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)制备选择培养基：参照课本旁栏中的比例配制。

(3)选择培养：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。

（4）梯度稀释：依次将培养液稀释101～107倍。

思考是如何操作的？(5)．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：(6)．刚果红染色法：挑选产生的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。

〖思考4〗本实验流程与尿素分解菌的分离实验流程有哪些异同？3刚果红染色法：常用的刚果红染色法有两种即。

分解纤维素的微生物的分离一、纤维素与纤维素酶1．纤维素(1)化学组成：(2)含量：是地球上含量最丰富的多糖类物质。

(3)分布：棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。

2．纤维素酶(1)组成：纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，即C 1酶、C X 酶和葡萄糖苷酶。

(2)作用：纤维素C 1酶、C X 酶,纤维二糖葡萄糖苷酶,葡萄糖二、纤维素分解菌的筛选1．原理：纤维素分解菌产生的纤维素酶能分解刚果红和纤维素形成的红色复合物，使培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。

2．方法：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三、实验流程四、纤维素分解菌的进一步鉴定1．为确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验，发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。

2．纤维素酶的测定方法，一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖 1.纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、CX 酶和葡萄糖苷酶等组分。

2．纤维素酶的作用：纤维素――→C1酶、CX 酶 纤维二糖――→葡萄糖苷酶葡萄糖 3．刚果红可与纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。

4．以纤维素为主要碳源的选择培养基培养可以增加纤维素分解菌的浓度。

5．分离后，为确定得到的是纤维素分解菌，还需进行发酵产纤维素酶的实验。

进行定量测定。

1．寻找纤维素分解菌应到( )A．湿润的环境中 B．富含纤维素的环境中C．富含无机盐的环境中 D．池塘中解析：选B 在寻找目的菌株时，要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找，因此寻找纤维素分解菌应到富含纤维素的环境中寻找。

2．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．乳酸菌解析：选C 分解纤维素的细菌能将纤维素分解，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。

课题三分解纤维素的微生物的分离专题二微生物的堵养与应用纤维素: 棉花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微生物分解利用, 这是因为他们能够产生纤维素酶。

■ 1・简述纤维素酶的种类及作用■ 2 •从土壤中分离分解纤维素的微生物讨论：食草动物是怎样消化食物中纤维素的?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。

纤维素生物燃料：最有希望替代石油的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（甚至是航空燃料）基础知识（一）纤维素和纤维素酶1・纤维素纤维素是以一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。

2 •纤维素酶纤维素酶是一种复合酶，一般认为至少包括三组分, 即G酶、C,酶和葡萄糖昔酶纤维素纤维二糖葡萄糖昔酶葡萄糖【思考】实验分析:对照组实验组实验说明：纤维素酶可以分解纤维素酶水解滤纸实验纤维素左：不含纤维素酶右:加有纤维素酶（二）纤维素分解菌的筛选1・方法：刚果红染色法该方法通过颜色反应直接筛选2 •原理:刚果红可以与纤维素形成红色复合物，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，可以通是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

基上形成的透明带从功能上看，这是一种什么培养基?鉴别培养基空白的刚果红培养基纤维素分解菌在刚果红培养实验设计（一）实验流程【选择培养】1、纤维素分解菌选择培养基属于液体（固体、液体）培能分解纤维素的微生物可以大量繁殖;忖维空净菌的选择培养基NaNO3~FgNa.HPO, - 7H:0 1.2 g养基，原闵是没有添加琼脂2、该培养基对微生物（具KH2PO4MgSO4-7H2O有，不具有）选择作用。

如果具有，其选择机制是KCI 酵母膏水解酪素0.9 g0.5 g0.5 g0.5 g(15 g以纤维素粉为唯一碳源,将上述物质溶解后，用蒸馆水定容到1()0() IT1J113、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用? 若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制 的变量是将经继翹_改为葡萄糖。