高中生物专题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教案新人教版选修1.docx
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高中生物专题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教案新人教版选修1
课题3 分解纤维素的微生物的分离
[学习目标] 1.了解纤维素酶的组分及作用。
2.理解纤维素分解菌的筛选原理。
3.了解分解纤维素的微生物在生产和生活中的应用。
知识点一 纤维素与纤维素酶
知识梳理
1.纤维素
（1）组成：
由
C、H、O三种元素组成，单体是
葡萄糖，是地球上含量最丰富的多糖类物质。
（2）分布
主要分布在植物的根、茎、叶等器官的细胞壁中，
棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。
（3）性质
纤维素为白色、无气味的纤维状结构物质，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。
与淀粉一样，纤维素不具有
还原性。
2．纤维素酶
（1）组分：
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。
（2）作用：
纤维素
C1酶＋CX酶
纤维二糖
葡萄糖苷酶葡萄糖。
（3）验证纤维素酶的作用
现象：
实验组中的滤纸条被分解，对照组中的滤纸条基本无变化。
结论：
纤维素酶能分解纤维素。
1.牛、羊等食草动物体内是否可以合成纤维素酶？
提示：
否。
在食草动物牛、羊等的消化道内共生有分解纤维素的微生物，其可产生分解纤维素的纤维素酶。
2．纤维素酶能在微生物细胞内分解纤维素吗？
提示：
不能。
多数细胞不能直接吸收纤维素，一般来说，纤维素酶都是分泌到细胞外分解纤维素的。
典题分析
题型一 纤维素酶的相关分析
[例1] 关于纤维素酶的叙述中，错误的是（ ）
A．牛、羊等草食动物可以合成纤维素酶，从而利用纤维素
B．纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分
C．纤维素可被纤维素酶水解成葡萄糖，为微生物提供营养物质
D．分解纤维素的细菌、真菌、放线菌，都是通过产生纤维素酶来分解纤维素的
解题分析 牛、羊等草食动物不能合成纤维素酶，它们之所以能利用纤维素是因为它们的瘤胃中有许多微生物可分泌纤维素酶，A错误；纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分，B正确；纤维素被纤维素酶分解后的产物是葡萄糖，葡萄糖可作为微生物的营养物质，C正确；能分解纤维素的微生物都能产生纤维素酶，D正确。
答案 A
知识点二 纤维素分解菌的筛选
知识梳理
1.筛选纤维素分解菌的原理及方法
（1）筛选方法：
刚果红染色法。
（2）刚果红：
一种染料，可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。
（3）原理
2．筛选过程中涉及的两种培养基
（1）纤维素分解菌的选择培养基
①配方
②该培养基为
液体培养基，利用液体选择培养基可增加纤维素分解菌的
浓度。
（2）鉴别纤维素分解菌的培养基
①配方
组分
含量
提供的主要营养或作用
CMC—Na
5～10g
碳源
酵母膏
1g
碳源、
氮源、生长因子
KH2PO4
0.25g
无机盐
琼脂
15g
凝固剂
土豆汁
100mL
碳源
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL
②此培养基为
固体培养基——在其中加入
刚果红可形成以
纤维素分解菌为中心的透明圈，据此可筛选到纤维素分解菌。
1.选择培养基中纤维素是否是唯一的碳源？
提示：
不是。
纤维素是主要的碳源，另外，酵母膏也可以提供少量的碳源。
2．选择培养基与鉴别培养基的使用顺序及原因？
提示：
在使用顺序上，一般先使用选择培养基培养，梯度稀释后再用鉴别培养基鉴别。
在上述选择培养基中以纤维素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；而上述鉴别培养基可用于鉴别出纤维素分解菌。
典题分析
题型二 关于纤维素分解菌筛选实验原理的考查
[例2] 在加入刚果红的培养基中会出现如图所示透明圈，产生的透明圈是（ ）
A．刚果红与纤维素形成的复合物
B．刚果红与纤维二糖形成的复合物
C．纤维素分解后形成的葡萄糖导致的
D．以纤维素分解菌为中心形成的
解题分析 刚果红可以与纤维素结合形成红色复合物，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，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，D正确。
答案 D
题型三 选择培养基与鉴别培养基的比较
[例3] 下列关于微生物培养和利用的叙述，不正确的是（ ）
A．利用稀释涂布平板法既能分离微生物也能对微生物进行计数
B．以纤维素为唯一碳源且含有刚果红的培养基可分离出纤维素分解菌
C．以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌
D．选择培养基作用的原理是显现某微生物的特征，以区别于其他微生物
解题分析 稀释涂布平板法能分离纯化微生物，也能对微生物进行计数，A正确；在以纤维素为唯一碳源且含有刚果红的培养基上，可通过挑选产生透明圈的菌落来分离纤维素分解菌，B正确；尿素分解菌的选择和鉴别可以选用以尿素为唯一氮源，且含酚红的培养基，C正确；选择培养基是在培养基中加入某一化学物质或改变某一理化性质，使某一微生物正常生长，而其他微生物则被杀灭或生长受到抑制，从而选出所需要的微生物，D错误。
答案 D
技法提升
知识点三 筛选纤维素分解菌的实验设计
知识梳理
1.实验流程
2．刚果红染色法
（1）染色方法
方法一：
培养基经
涂布培养长出菌落→覆盖质量浓度为
1mg/mL的CR溶液
倒去CR溶液→加入物质的量浓度为1mol/L的
NaCl溶液
倒掉
NaCl溶液→出现
透明圈。
方法二：
配制质量浓度为
10mg/mL的CR溶液→灭菌→按照每200mL培养基加入1mL的比例加入CR溶液→混匀→倒平板→接种后培养→出现透明圈。
（2）两种染色方法进行比较
3．菌种进一步鉴定
（1）鉴定原理
通过微生物发酵，看能否产生
纤维素酶。
发酵的方法分为
固体发酵和
液体发酵。
若发酵产物中有
纤维素酶，则菌种是纤维素分解菌。
（2）纤维素酶的鉴定方法
通过鉴定纤维素酶水解纤维素产生的
葡萄糖，来鉴定纤维素酶的产生。
葡萄糖与
斐林试剂在
50～65℃水浴条件下共热1～2min，可形成
砖红色沉淀，以此判断微生物是否产生了纤维素酶。
1.为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
提示：
由于生物与环境的相互依存，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，因此从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境。
2．将滤纸埋在土壤中有什么作用？
你认为滤纸应该埋多深？
提示：
将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌适宜的生存环境。
一般应将滤纸埋于深约3～8cm左右的腐殖土壤中。
3．刚果红染色方法一中加入NaCl溶液的作用是什么？
提示：
洗去未和纤维素结合的刚果红染液。
4．分离得到的纤维素分解菌菌落形态是否一致？
提示：
能够分解纤维素的微生物种类很多，不仅有细菌，还有霉菌、放线菌等。
这些微生物的菌落特征各不相同，分解纤维素的能力也不相同，所以形成的菌落大小、形态以及透明圈的大小并不相同。
5．为什么要对分离的纤维素分解菌作进一步的鉴定？
提示：
形成透明圈的菌落可能与其他物种菌落出现混杂现象，产生透明圈的菌落可能是能产生淀粉酶的微生物，也可能是能降解刚果红的菌种，所以需要进一步确定。
6．本实验流程与本专题课题2中的实验流程有哪些异同？
提示：
课题2中的实验是将土样制成菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择培养基上，直接分离得到目的菌落，而本课题中的实验是将土样先进行选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布到选择培养基上，其他步骤基本一致。
典题分析
题型四 尿素分解菌和纤维素分解菌的分离与鉴定的比较[例4] 下列关于尿素分解菌和纤维素分解菌的分离的叙述，错误的是（ ）
A．分离尿素分解菌需要以尿素为唯一的氮源
B．尿素分解菌能产生脲酶，纤维素分解菌能产生纤维素酶
C．两个过程中都需要梯度稀释
D．刚果红染色法也可以用于筛选尿素分解菌
解题分析 分离尿素分解菌的培养基以尿素为唯一氮源，A正确；尿素分解菌和纤维素分解菌分别产生脲酶和纤维素酶，B正确；由于样品中目的菌的浓度较大，所以都要进行梯度稀释，C正确；刚果红染色法用于纤维素分解菌的筛选，D错误。
答案 D
技法提升
两种细菌分离与鉴定的比较
课堂小结
当堂检测——查漏补缺 巩固提升
1．微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是（ ）
A．C1酶和CX酶
B．C1酶和葡萄糖苷酶
C．CX酶和葡萄糖苷酶
D．C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶
答案 A
解析 纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，其中C1酶和CX酶能将纤维素分解成纤维二糖，而葡萄糖苷酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。
2．纤维素酶可以将下列哪种物质分解（ ）
A．牛肉片B．鱼片
C．滤纸条D．塑料条
答案 C
解析 纤维素酶只能使纤维素分解，滤纸条的主要成分是纤维素，C正确。
3．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
答案 C
解析 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。
4．从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计正确的是（ ）
A．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→发酵培养
B．土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落
C．土壤取样→梯度稀释→选择培养→挑选菌落
D．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→选择培养→挑选菌落
答案 B
解析 土壤取样之后，应先经过选择培养，以增大目的菌株的浓度，然后为避免一个培养基上的菌落太多，需进行稀释涂布平板，最后挑选产生透明圈的菌落，B正确。
5．下表是探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂（分解）的设计思路：
将等量的带落叶的土壤，用带有编号的相同塑料袋分别包扎好，并埋在5cm深的土壤中。
请回答下列问题：
（1）对实验组土壤应该进行________处理，尽可能排除________的作用。
（2）探究土壤微生物中是否含有分解纤维素的细菌的实验过程中，应将土壤浸出液接种在以________为唯一碳源的培养基上，这样的培养基属于________培养基。
（3）纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方式有两种，即____________和________________。
并用________（试剂）加以鉴别。
当形成菌落以后可以根据菌落周围是否产生______来筛选纤维素分解菌。
答案
（1）灭菌'土壤微生物
（2）纤维素'选择
（3）平板划线法'稀释涂布平板法'刚果红'透明圈
解析
（1）由题干可知实验目的是探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂，根据实验目的将实验分两组，一组为实验组，应去除土壤中微生物，即对实验组进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用；另一组为对照组，对土壤不做任何处理。
（2）若要探究土壤微生物中是否含有分解纤维素的细菌，应将土壤浸出液接种在以纤维素为唯一碳源的培养基上，这样的培养基属于选择培养基。
（3）纯化菌种常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。
对能分解纤维素的细菌进行鉴别，常在培养基中加入刚果红染液，观察菌落周围是否出现透明圈，菌落周围出现透明圈的属于分解纤维素的微生物菌落。
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