高中生物23分解纖維素的微生物的分離教案新人教版選修

1、專(zhuān)題2微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用課題2.3分解纖維素的微生物的分離一、【課題目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能簡(jiǎn)述纖維素酶的種類(lèi)及作用，從土壤中分離出分解纖維素的微生物；掌握從土壤中分離某種特定微生 物的操作技術(shù)（二）過(guò)程與方法分析分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程，弄懂實(shí)驗(yàn)操作的原理（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀領(lǐng)悟科學(xué)探究的方法，發(fā)展科學(xué)思維和創(chuàng)新能力二、【課題重點(diǎn)】從土壤中分離分解纖維素的微生物三、【課題難點(diǎn)】從土壤中分離分解纖維素的微生物四、【教學(xué)方法】啟發(fā)式教學(xué)五、【教學(xué)工具】多媒體課件六、【教學(xué)過(guò)程】（一）引入新課上節(jié)課我們探討學(xué)習(xí)了土壤中尿素分解菌的分離與計(jì)數(shù)，這節(jié)課我們以纖維素分解菌的分離與純化為 例，鞏

2、固加深對(duì)這方面技術(shù)的理解和掌握。（二）進(jìn)行新課1. 基礎(chǔ)知識(shí)活動(dòng)1 ：閱讀纖維素與纖維素酶”，回答下列問(wèn)題：1. 1纖維素是一種由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物，是含量最豐富的多糖類(lèi)物質(zhì)。纖維素能被 土壤中某些微生物分解利用，這是因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生纖維素 延伸：草食性動(dòng)物是怎樣消化食物中纖維素的？腸胃中的共生物生物。1. 2棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物。纖維素的分解需要在纖維素酶的催化作用下完成, 請(qǐng)完成下列過(guò)程：纖維素 |_C1酶、CX酶片纖維二糖葡萄糖苷酶思考1實(shí)驗(yàn)分析：P27的小實(shí)驗(yàn)是如何構(gòu)成對(duì)照的？在一支試管中添加纖維素酶，另一支試管不添加纖維素酶；盡管醋酸-醋酸鈉緩沖液用量

3、不同，但都 能維持相同的pH。思考21個(gè)酶活力單位是指在溫度為_(kāi)25_C,其它反應(yīng)條件最適宜情況下，在 丄min內(nèi)轉(zhuǎn)化1mmol 的底物所需要的酶量?；顒?dòng)2 :閱讀“纖維素分解菌的篩選”，回答下列問(wèn)題：1. 3篩選纖維素分解菌的方法是剛果紅染色法。該方法可以通過(guò)顏色反應(yīng)直接篩選。2. 4其原理是：剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物，當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后，紅色復(fù)合物無(wú)法 形成，出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，我們可以通過(guò)是否產(chǎn)生透明圈來(lái)篩選纖維素分解菌。2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)3:完成實(shí)驗(yàn)方案流程圖，討論回答問(wèn)題:土壤取樣卜出選擇培養(yǎng)t梯度稀釋涂布到鑒別纖維素分解菌培養(yǎng)基上純化培養(yǎng)|挑選產(chǎn)生透明圈的菌

4、落 n 微生物培養(yǎng)思考3實(shí)驗(yàn)流程中“選擇培養(yǎng)”的培養(yǎng)基類(lèi)型是什么？該培養(yǎng)的目的是什么？液體選擇培養(yǎng)基。其目的是使纖維素分解菌增殖，含量增多。思考4本實(shí)驗(yàn)流程與尿素分解菌的分離實(shí)驗(yàn)流程有哪些異同？尿素分解菌的分離實(shí)驗(yàn)流程是將土樣制成的菌懸液直接涂布在選擇培養(yǎng)基上；本課題通過(guò)選擇培養(yǎng)使 細(xì)菌增殖后，再涂布在鑒別培養(yǎng)基上。其它操作基本基本共同?；顒?dòng)4:閱讀資料一 “土壤取樣”，回答下列問(wèn)題：2 . 1纖維素分解菌大多分布在富含纖維素的環(huán)境中。2 . 2為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌?生物適應(yīng)一定環(huán)境，環(huán)境對(duì)生物具有選擇作用，只有在纖維素含量豐富的環(huán)境中纖維素分解菌的含量 才會(huì)高于其它普

5、通環(huán)境，從而提高獲得目的微生物的幾率。2 . 3將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進(jìn)土壤多深？人工設(shè)置適宜環(huán)境，使纖維素分解菌相對(duì)聚集。將紙埋于深約10cm的腐殖土壤中?；顒?dòng)5:閱讀資料二“選擇培養(yǎng)基”，回答以下三個(gè)問(wèn)題：2. 4纖維素分解菌選擇培養(yǎng)基屬于液體培養(yǎng)基，原因是沒(méi)有添加瓊脂成分。2. 5培養(yǎng)基選擇作用機(jī)制是以纖維素粉為唯一碳源，只有纖維素分解菌才能生存。2. 6若設(shè)置一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)說(shuō)明選擇培養(yǎng)的作用，應(yīng)控制的變量是將纖維素粉改為葡萄糖。 活動(dòng)5 :閱讀資料三“剛果紅染色法”，填表比較兩種染色法的各自的優(yōu)缺點(diǎn)：染色法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方法一顏色反應(yīng)基本上是 纖維素分解菌的作用操作繁瑣剛

6、果紅會(huì)使菌落之間發(fā)生混雜方法二操作簡(jiǎn)便 不存在菌洛混雜冋題產(chǎn)生淀粉酶的微生物也產(chǎn)生模糊透明圈， 有些微生物能降解色素，形成明顯的透明圈。思考5為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？在選擇培養(yǎng)條件下，可使能夠適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件 的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。3 結(jié)果分析與評(píng)價(jià)活動(dòng)6 :閱讀“課題延伸”，回答：3. 1為了確定分離得到的是纖維素分解菌，還需要進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶 實(shí)驗(yàn)，纖維素酶的發(fā)酵方法有 液體 發(fā)酵和 固體 發(fā)酵。3. 2纖維素酶測(cè)定方法是對(duì)纖維素酶分解濾紙等纖維素所產(chǎn)生的葡萄糖 含量進(jìn)行定量測(cè)定。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)

7、評(píng)（四）實(shí)例探究例1 有關(guān)谷氨酸發(fā)酵的敘述中正確的是A. 發(fā)酵中要不斷通入空氣B培養(yǎng)條件不當(dāng)將不能得到產(chǎn)品C.攪拌的唯一目的是使空氣成為小泡D 冷卻水可使酶活性下降解析：進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵的菌種是異養(yǎng)需氧型微生物，所以要在培養(yǎng)過(guò)程中不斷通入空氣，但是必須通 入的是無(wú)菌空氣，普通空氣是不行的，容易造成雜菌污染。攪拌不但使空氣成為小氣泡以增加培養(yǎng)基中的 溶氧量，還能使培養(yǎng)基與菌種充分接觸，提高原料的利用率。在培養(yǎng)過(guò)程中，由于微生物的代謝產(chǎn)熱和機(jī) 械磨擦生熱，會(huì)使培養(yǎng)基的溫度升高，高到一定程度，就會(huì)使酶的結(jié)構(gòu)和核酸的結(jié)構(gòu)遭到破壞，培養(yǎng)會(huì)因 此而受到影響。降低溫度，是保證酶正?；钚缘臈l件之一而不會(huì)使酶的活

8、性下降。當(dāng)培養(yǎng)條件不恰當(dāng)時(shí)， 不能得到谷氨酸。如 pH 降低時(shí)將得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低時(shí)將得到乳酸或琥珀酸。答案： B例2 .溫度對(duì)發(fā)酵過(guò)程的影響，不正確的是A溫度過(guò)高，發(fā)酵周期縮短，產(chǎn)量降低B溫度不影響生物合成的途徑C. 溫度能影響菌種對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收D. 菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成所需的最適溫度不一定相同解析：解答此題需要從以下幾方面入手分析：第一，發(fā)酵過(guò)程需要適宜的溫度，如果溫度過(guò)高，酶很 快失活，菌體衰老，發(fā)酵周期就會(huì)縮短，產(chǎn)量也會(huì)降低；第二，溫度能影響生物合成的途徑，這是因?yàn)樯?物合成過(guò)程需要酶， 酶的活性與溫度高低有關(guān)； 第三， 菌種吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一部分是通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸來(lái)完成的， 需呼吸作用

9、提供能量，這與溫度有關(guān)；第四，菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成需體內(nèi)旺盛的代謝作基礎(chǔ)，而用于生長(zhǎng) 繁殖和代謝產(chǎn)物生成的酶不同，因此所需的最適宜的溫度也不一定相同。答案： B綜合應(yīng)用例 3、淀粉酶可以通過(guò)微生物發(fā)酵生產(chǎn)，為了提高酶的產(chǎn)最，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用誘變育種方法， 獲得產(chǎn)生淀粉酶較多的菌株。寫(xiě)出主要實(shí)驗(yàn)步驟。根據(jù)誘發(fā)突變率低和誘發(fā)突變不定向性的特點(diǎn)預(yù)期 實(shí)驗(yàn)結(jié)果。提示：生產(chǎn)菌株在含有淀粉的固體培養(yǎng)基上，隨其生長(zhǎng)可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉，在菌落周 圍形成透明圈。 （2004 天津理科綜合能力測(cè)試）解析 ：這是一道以誘變育種、選擇培養(yǎng)和鑒別培養(yǎng)等知識(shí)為載體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，綜合性強(qiáng)，難度較大。 既要求

10、學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理，也要求學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)和分析能力。答案： 主要實(shí)驗(yàn)步驟： 第一步：將培養(yǎng)好的生產(chǎn)菌株分兩組。一組用一定劑量的誘變劑處理，另一組不處理做對(duì)照。 第二步：制備含淀粉的固體培養(yǎng)基。第三步： 把誘變組的大量菌株接種于多個(gè)含淀粉的固體培養(yǎng)基上，同時(shí)接種對(duì)照組， 相同條件下培養(yǎng)。第四步：比較兩組菌株菌落周?chē)该魅Φ拇笮?，選出透明圈變大的菌株。 預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：a 由于誘發(fā)突變率低，誘變組中絕大多數(shù)菌落周?chē)耐该魅Υ笮∨c對(duì)照組相同。b 由于誘發(fā)突變不定向性，誘變組中極少數(shù)菌落周?chē)耐该魅εc對(duì)照組相比變大或變小。（五）鞏固練習(xí)1下面是弗來(lái)明對(duì)青霉素的早期研究過(guò)程：

11、 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：在培養(yǎng)細(xì)菌的器具中發(fā)現(xiàn)一種青霉菌，在這種青霉菌的周?chē)袥](méi)有其它細(xì)菌生存?為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象 ?提出假設(shè)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：在液體中培養(yǎng)青霉菌后，考察這種液體對(duì)細(xì)菌增殖的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：培養(yǎng)液使細(xì)菌的增殖停止。結(jié)論：下面幾項(xiàng)最適合作為該實(shí)驗(yàn)假設(shè)的是A. 青霉菌與細(xì)菌之間是共生關(guān)系B青霉菌污染了細(xì)菌生存的環(huán)境C.青霉菌產(chǎn)生了對(duì)人體有益的物質(zhì)D青霉菌能產(chǎn)生抑制細(xì)菌增殖的物質(zhì)2 培養(yǎng)流感病毒時(shí)，應(yīng)選用A. 固體培養(yǎng)基B.含有多種無(wú)機(jī)鹽的培養(yǎng)液C.活的雞胚D.無(wú)菌的牛肉湯3以下關(guān)于微生物對(duì)氧的需求的敘述中正確的是A. 產(chǎn)甲烷桿菌屬厭氧呼吸，但氧的存在不影響其生存B. 鏈球菌進(jìn)行厭氧呼吸，不能接觸空

12、氣C. 黃色短桿菌在氧氣充足時(shí)才能產(chǎn)生谷氨酸D. 谷氨酸棒培育桿菌是厭氧呼吸4可以使微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸發(fā)生不可逆破壞的環(huán)境加素是A.高溫 B. 營(yíng)養(yǎng)成分的變化C.氧含量 D. 溫度、pH氧的共同作用5. 微生物（除病毒外）需要從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并通過(guò)代謝來(lái)維持正常的生長(zhǎng)和繁殖。下列有關(guān)微 生物營(yíng)養(yǎng)的說(shuō)法正確的是A. 乳酸菌與硝化細(xì)菌所利用的碳源物質(zhì)是相同的B. 微生物生長(zhǎng)中不可缺少的一些微量的無(wú)機(jī)物稱(chēng)為生長(zhǎng)因子C. 培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度越高對(duì)微生物的增殖越有利D. 生長(zhǎng)因子一般是酶或核酸的組成成分，微生物本身合成這些生長(zhǎng)因子的能力往往不足6. 下列有關(guān)味精生產(chǎn)的一些措施的敘述，正確的是

13、A. 常用的菌種是谷氨酸棒狀桿菌和金黃色葡萄球菌B. 培養(yǎng)基是含有五種營(yíng)養(yǎng)成分的合成培養(yǎng)基C. 在發(fā)酵中要控制的只是溫度、pH、通氣量D. 味精是谷氨酸經(jīng) Na2CO3中和后，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、濃縮、離心分離而成7. 菌落形成的根本原因是A.細(xì)菌有鞭毛B細(xì)菌能運(yùn)動(dòng)C.培養(yǎng)基有瓊脂D.子細(xì)胞成為群體8. 在接種操作的過(guò)程中，不正確的是A.要將接種環(huán)灼燒滅菌B取下棉塞后要將試管口灼燒滅菌C.將接種環(huán)伸入試管內(nèi)，先接觸長(zhǎng)菌多的部位D 接種后還要將管口滅菌加塞9. 高壓蒸氣滅菌的原理是A.高壓使細(xì)菌DNA變性B .高壓使細(xì)菌蛋白質(zhì)凝固變性C.高溫燙死細(xì)菌D.高溫使細(xì)菌 DNA變性10. 某種細(xì)菌每 30 分

14、鐘分裂一次，開(kāi)始接種時(shí)為 3 個(gè)細(xì)胞，在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期培養(yǎng) 5 個(gè)小時(shí)后，問(wèn)此時(shí) 有多少細(xì)胞？A. 15B . 48 C . 1024 D . 3072答案： 15 DCCAD 6 10 DDCBD七、【 課余作業(yè)】1、為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？2、將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進(jìn)土壤多深八、【教學(xué)體會(huì)】教材在介紹剛果紅染色法之前，首先用“篩子篩沙”這一形象的比喻來(lái)說(shuō)明篩選微生物的基本思想方 法。在教學(xué)過(guò)程中可以結(jié)合專(zhuān)題 2介紹的選擇培養(yǎng)基的內(nèi)容，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生深入認(rèn)識(shí)分離微生物的基本 思想。剛果紅染色法的知識(shí)難度并不大，學(xué)生通過(guò)自學(xué)就能夠理解。九、【 資料袋】?jī)煞N剛果紅染色法的比較剛果紅在篩選纖維素分解菌上的應(yīng)用已經(jīng)有超過(guò) 20 年的歷史，在本課題中我們給出了兩種方法。方 法一是傳統(tǒng)的方法，缺點(diǎn)是操作繁瑣，加入剛果紅溶液會(huì)使菌落之間發(fā)生混