高二生物 分解纖維素的微生物的分離精華學(xué)案

1、課題3 分解纖維素的微生物的分離【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1能簡(jiǎn)述纖維素酶的種類及作用，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(yīng)用。3能掌握從土壤中分離某種特定微生物的操作技術(shù)?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】從土壤中分離分解纖維素的微生物?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】從土壤中分離分解纖維素的微生物。自主探究一、課題背景分析纖維素是一種由 首尾相連而成的高分子化合物，植物每年產(chǎn)生的纖維素能被土壤中的某些微生物分解利用，是因?yàn)樗鼈兡墚a(chǎn)生 。對(duì)這些微生物的研究與利用，使人們能夠利用秸稈等廢棄物生產(chǎn) ，用 處理服裝面料等。二.基礎(chǔ)知識(shí)：（一）纖維素和纖維素酶閱讀課本27頁(yè)基礎(chǔ)知識(shí)部分第一、二段，回答下列問(wèn)題：1、纖維素在生物圈的分布

2、狀況？纖維素是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)。植物的根、莖、葉等器官都含有大量的纖維素。其中 是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物。2、纖維素酶的組成及作用？纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即 、 和 ，前兩種酶使纖維素分解成 ，第三種酶將 分解成葡萄糖。（二）纖維素分解菌的篩選閱讀課本課本28頁(yè)相關(guān)部分，回答下列問(wèn)題：1、纖維素分解菌的篩選方法- ，這種方法能夠通過(guò)顏色反應(yīng)直接對(duì)微生物進(jìn)行篩選2、纖維素分解菌的篩選方法的原理剛果紅是一種染料，它可以與纖維素形成 ，但并不和 、 發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后剛果紅纖維素的復(fù)合物就無(wú)法形成，培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解為中心

3、的 。這樣我們可以通過(guò)是否產(chǎn)生透明圈來(lái)篩選纖維素分解菌針對(duì)性練習(xí)1下列關(guān)于纖維素酶的說(shuō)法，錯(cuò)誤的是A、纖維素酶是一種復(fù)合酶，至少包括三種 B、纖維素酶可把纖維素分解成葡萄糖C、纖維素酶可用于去掉植物的細(xì)胞壁 D、葡萄糖苷酶可把纖維素分解成葡萄糖三、實(shí)驗(yàn)操作分離分解纖維素的微生物實(shí)驗(yàn)流程：土壤取樣 梯度稀釋 。旁欄思考題本實(shí)驗(yàn)的流程與課題2中的實(shí)驗(yàn)流程有哪些異同？提示：本實(shí)驗(yàn)流程與課題2的流程的區(qū)別如下。課題2是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為惟一氮源的選擇性培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。本課題通過(guò)選擇培養(yǎng)，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在選擇培養(yǎng)基上。其他步驟基本一致。(一) 土壤取

4、樣采集土樣時(shí)，應(yīng)選擇富含纖維素的環(huán)境。若找不到合適環(huán)境，可將濾紙埋在土壤中一個(gè)月左右，也會(huì)有能分解纖維素的微生物生長(zhǎng)。旁欄思考題取樣的環(huán)境是怎樣的，作出這種選擇的理由是什么？選擇 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。根據(jù)生物與環(huán)境的互相依存關(guān)系，在富含纖維素的環(huán)境中 的含量相對(duì)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。旁欄思考題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？提示：將濾紙埋在土壤中能使 ，實(shí)際上是人工設(shè)置纖維素分解菌生存的適宜環(huán)境。一般應(yīng)將紙埋于深約 cm左右腐殖土壤中。（二）選擇培養(yǎng)1.選擇培養(yǎng)的目的：增加 ，以確保能夠從樣品

5、中分離到所需要的微生物。2.制備選擇培養(yǎng)基：參照課本29頁(yè)旁欄中的比例配置，回答下列問(wèn)題：旁欄中的配方是液體培養(yǎng)基還是固體培養(yǎng)基？為什么？是液體培養(yǎng)基，原因是配方中無(wú)凝固劑。這個(gè)培養(yǎng)基對(duì)微生物是否具有選擇作用？如果具有，是如何進(jìn)行選擇的？有選擇作用，本配方中的碳源是纖維素，所以能分解纖維素的微生物可以大量繁殖。你能否設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明選擇培養(yǎng)基的作用用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基與之對(duì)照。3、選擇培養(yǎng)將土樣加入裝有30ml選擇培養(yǎng)基的錐形瓶中，將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下震蕩培養(yǎng)12天，直至培養(yǎng)液變渾濁。也可重復(fù)選擇培養(yǎng)旁欄思考題為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？提示：在選擇培養(yǎng)的條件下

6、，可以使那些能夠適應(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（三）梯度稀釋按照課題1的稀釋操作方法，將選擇培養(yǎng)后的培養(yǎng)基進(jìn)行等比稀釋101107倍。將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上。（四）將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上1.制備培養(yǎng)基:參照課本旁欄中的比例配制。2.倒平板操作。3.涂布平板：將稀釋度為104106的菌懸液各取0.1ml涂布到平板培養(yǎng)基上，30倒置培養(yǎng)，菌落周圍會(huì)出現(xiàn)明顯的透明圈。4.挑選產(chǎn)生透明圈的菌落（參照課本剛果紅染色法，挑選產(chǎn)生透明圈的菌落，一般即為分解纖維素的菌落。）（五）剛果紅染色法方法一：

7、先 ，再加入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng)。方法二：在 時(shí)就加入剛果紅。旁欄思考題這兩種方法各有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足？提示：方法一 缺點(diǎn)是操作煩瑣，加入剛果紅溶液會(huì)使菌落之間發(fā)生混雜；優(yōu)點(diǎn)是這樣顯示出的顏色反應(yīng)基本上是纖維素分解菌的作用。 方法二 優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，不存在菌落混雜問(wèn)題。缺點(diǎn)一是由于培養(yǎng)基中還含有淀粉類物質(zhì)，可以使能產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽(yáng)性反應(yīng)；缺點(diǎn)二有些微生物具有降解色素的能力，它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)過(guò)程中會(huì)降解剛果紅，形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區(qū)分。針對(duì)性練習(xí)2有關(guān)選擇培養(yǎng)正確的敘述是（ ）A、可以增加纖維素分解菌的濃度 B、可以減少纖維素分解菌的濃度C、所用培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基 D、所用

8、培養(yǎng)基是平板培養(yǎng)基四、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)（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(shè)置對(duì)照，若對(duì)照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過(guò)程中無(wú)菌落生長(zhǎng)則說(shuō)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(shuō)明可能獲得了分解纖維素的微生物。（二）分離的結(jié)果是否一致如果不同，分析產(chǎn)生不同結(jié)果的原因。五、課題延伸本課題對(duì)分解纖維素的微生物進(jìn)行了初步的篩選，但是這只是分離純化的第一步。為確定得到的是纖維素分解菌，還需要進(jìn)行 的實(shí)驗(yàn)，纖維素酶的測(cè)定方法一般是對(duì)纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的 進(jìn)行定量的測(cè)定。鞏固提升1下面是弗來(lái)明對(duì)青霉素的早期研究過(guò)程：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，在這種青霉菌的周圍

9、有沒(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

10、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 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

11、、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分鐘分裂一次，開始接種時(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？A15 B48 C1024 D307211某同學(xué)在做微生物實(shí)驗(yàn)時(shí)，不小心把圓

12、褐固氮菌和酵菌混在一起。該同學(xué)設(shè)計(jì)下面的實(shí)驗(yàn)，分離得純度較高的圓褐固氮菌和酵母菌。(1)實(shí)驗(yàn)原理：圓褐固氮菌是自生固氮菌，能在無(wú)氮培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)繁殖而酵母菌則不能；青霉素不影響酵母菌的生長(zhǎng)繁殖，而會(huì)抑制圓褐固氮菌的生長(zhǎng)繁殖。(2)材料用具：（略）(3)主要步驟：制備兩種培養(yǎng)基，一種是 培養(yǎng)基，另一種是 培養(yǎng)基，將兩種培養(yǎng)基各自分成兩份，依次標(biāo)上A、a和B、b。分別向A、B培養(yǎng)基中接種混合菌，適宜條件培養(yǎng)了34天。分別從A、B培養(yǎng)基的菌落中挑取生長(zhǎng)良好的菌并分別接種到a、b培養(yǎng)基中，適宜條件下培養(yǎng)34天。(4)請(qǐng)同答：將題中的空處填充完整： 培養(yǎng)基和 培養(yǎng)基。本實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)上述原理配制的培養(yǎng)基的

13、類型屬于 培養(yǎng)基。根據(jù)所需目的配制上述培養(yǎng)基時(shí)除營(yíng)養(yǎng)要協(xié)調(diào)外還應(yīng)注意 。實(shí)驗(yàn)步驟中第步的目的是 。圓褐固氮菌與酵母菌在結(jié)構(gòu)上的主要差異為 。青霉素抑制圓褐固氮菌的生長(zhǎng)繁殖，其作用機(jī)理是破壞或抑制其細(xì)胞壁的形成。請(qǐng)據(jù)此推測(cè)不影響酵母菌等真菌生長(zhǎng)繁殖的原因是 。12為了研究細(xì)菌對(duì)青霉素抗藥性形成的機(jī)理，有人設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案： 步驟1 取培養(yǎng)皿A若干(A1、A2、A3)，加人普通細(xì)菌培養(yǎng)基；取培養(yǎng)皿B若干(B1、B2、B3)，加入含青霉素的細(xì)菌培養(yǎng)基。 步驟2 將適量細(xì)菌培養(yǎng)液涂抹在培養(yǎng)皿A1的培養(yǎng)基表面，放在適宜的條件下培養(yǎng)一段時(shí)間，培養(yǎng)基的表面會(huì)出現(xiàn)一些細(xì)菌菌落。 步驟3 用滅菌后的絲絨包上棉

14、花制成的一枚“印章”，在A1上輕輕蓋一下，再在B1上輕輕蓋一下，這樣A1中的細(xì)胞就按一定的位置準(zhǔn)確的“復(fù)制”到了B1之中。將B1培養(yǎng)一段時(shí)間后，B1中一定部位出現(xiàn)了少量菌落。步驟4 根據(jù)B1中菌落出現(xiàn)的方位，將A1中對(duì)應(yīng)位置的菌落取出，均勻涂抹在A2表面，培養(yǎng)一段時(shí)間后，培養(yǎng)基表面又會(huì)出現(xiàn)許多菌落。反復(fù)重復(fù)步驟3、4，在B2、B3中保留下來(lái)的菌落越來(lái)越多。直到最后，所有“復(fù)制”到B中的菌落全都保留下來(lái)，都具有對(duì)青霉素的抗藥性。(1)普通培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)要素物質(zhì)有 。根據(jù)培養(yǎng)基的用途，加人青霉素的培養(yǎng)基屬于 。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了縮短時(shí)間，最好在細(xì)菌生長(zhǎng)的哪一個(gè)時(shí)期接種? (2)細(xì)菌抗藥性的產(chǎn)生是細(xì)胞出現(xiàn) 的結(jié)果。根據(jù)現(xiàn)代進(jìn)化理論，青霉素在細(xì)菌抗藥性形成過(guò)程中起 的作用。實(shí)驗(yàn)中所用的細(xì)菌的代謝類型屬于