導(dǎo)學(xué)案-分離土壤中能分解纖維素的微生物

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】從土壤中分離分解纖維素的微生物?！緦W(xué)習(xí)難點】從土壤中分離分解纖維素的微生物?！咀灾魈骄俊恳?、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，是因為它們能產(chǎn)生。對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：（一）纖維素和纖維素酶閱讀課本27頁基礎(chǔ)知識部分第一、二段，回答下列問題：1．纖維素在生物圈的分布狀況？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頁相關(guān)部分，回答下列問題：1．纖維素分解菌的篩選方法--，這種方法能夠通過顏色反應(yīng)直接對微生物進(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)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解為中心的。這樣我們可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌〖針對性練習(xí)1〗下列關(guān)于纖維素酶的說法，錯誤的是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、實驗操作分離分解纖維素的微生物實驗流程：土壤取樣→→梯度稀釋→→?！寂詸谒伎碱}〗本實驗的流程與課題2中的實驗流程有哪些異同？提示：本實驗流程與課題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）土壤取樣采集土樣時，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月左右，也會有能分解纖維素的微生物生長?！寂詸谒伎碱}〗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?！寂詸谒伎碱}〗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頁旁欄中的比例配置，回答下列問題：①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，原因是配方中無凝固劑。②這個培養(yǎng)基對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。③你能否設(shè)計一個對照實驗，說明選擇培養(yǎng)基的作用用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基與之對照。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)1～2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，可以使那些能夠適應(yīng)這種營養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應(yīng)這種營養(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101～107倍。將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上。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104～106的菌懸液各取涂布到平板培養(yǎng)基上，30℃倒置培養(yǎng)，菌落周圍會出現(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：先，再加入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng)。方法二：在時就加入剛果紅?！寂詸谒伎碱}〗這兩種方法各有哪些優(yōu)點與不足？提示：方法一缺點是操作煩瑣，加入剛果紅溶液會使菌落之間發(fā)生混雜；優(yōu)點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)點是操作簡便，不存在菌落混雜問題。缺點一是由于培養(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)假陽性反應(yīng)；缺點二有些微生物具有降解色素的能力，它們在長時間培養(yǎng)過程中會降解剛果紅，形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區(qū)分?！坚槍π跃毩?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．所用培養(yǎng)基是平板培養(yǎng)基四、結(jié)果分析與評價（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)置對照，若對照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中無菌落生長則說明培養(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)行的實驗，纖維素酶的測定方法一般是對纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的進(jìn)行定量的測定?！具_(dá)標(biāo)練習(xí)】1．下列材料中纖維素含量最高的是……()A．楊樹B．小麥C．玉米D．棉花2．纖維素酶能夠分解……()A．纖維素的微生物B．淀粉的微生物C．纖維素D．淀粉3．剛果紅能與哪項物質(zhì)形成紅色復(fù)合物()A．纖維二糖B．纖維素C．葡萄糖D．麥芽糖4．尋找纖維素分解菌應(yīng)到………………()A．濕潤的環(huán)境中B．富含纖維素的環(huán)境中C．富含無機鹽的環(huán)境中D．池塘中5．纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基有選擇作用，原因在于其含有……………()A．NaNO3B．KClC．酵母膏D．纖維素粉6．下列哪種生物能產(chǎn)生纖維素酶…()A．纖維素分解菌B．牛C．羊D．兔7．選擇培養(yǎng)時應(yīng)將錐形瓶固定在………()A．桌子上B．溫箱里C．窗臺上D．搖床上8．選擇培養(yǎng)的結(jié)果：培養(yǎng)液變…………()A．清澈B．渾濁C．紅色D．產(chǎn)生透明圈9．剛果紅染色時，加入剛果紅可在……()①制備培養(yǎng)基時②梯度稀釋時③倒平板時④涂布時⑤培養(yǎng)基上長出菌落時A．①③B．②⑤C．③⑤D．④⑤10．兩種剛果紅染色法的結(jié)果是………()A．均會出現(xiàn)透明圈B．均不會出現(xiàn)透明圈C．方法一出現(xiàn)，方法二不出現(xiàn)D．方法一不出現(xiàn)，方法二出現(xiàn)11.在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌，符合下列哪一生物學(xué)觀點？（）A.生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點B.生物結(jié)構(gòu)與功能整體性觀點C.生物與環(huán)境相適應(yīng)的觀點D.生物發(fā)展進(jìn)化的觀點12.從土壤中分離獲得某種微生物的步驟是（）①土壤取樣②梯度稀釋③選擇培養(yǎng)④菌懸液涂布平板⑤挑選出單個菌落A.①②③④⑤B.①③②④⑤C.①②④③⑤D.①④②③⑤13.利用剛果紅法可以篩選出纖維素分解菌，下列說法錯誤的是A.剛果紅能與纖維素形成紅色復(fù)合物B.剛果紅能與纖維二糖形成紅色復(fù)合物C.剛果紅不能與葡萄糖形成紅色復(fù)合物D.若培養(yǎng)基上產(chǎn)生了透明圈，則說明已篩選出了纖維素分解菌14.下表為纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基配方，請設(shè)計試驗測定培養(yǎng)基用于鑒定纖維素分解菌的最適Ph。CMC-Na酵母膏KH2PO4瓊脂土豆汁蒸餾水5-10g1g15g100mL1000mL實驗步驟：（1）（2）（3）（4）（5）放在適宜條件下培養(yǎng)，觀察并記錄結(jié)果。（6）僅憑一次實驗?zāi)芊駵?zhǔn)確測出培養(yǎng)基的最適Ph?為什麼？15．選做題：某小組同學(xué)為了調(diào)查湖水中細(xì)菌的污染情況而進(jìn)行了實驗。實驗包括制備培養(yǎng)基、滅菌、接種及培養(yǎng)、菌落觀察計數(shù)。請回答與此實驗相關(guān)的問題。（1）培養(yǎng)基中含有的蛋白胨、淀粉分別為細(xì)菌培養(yǎng)提供了____和______。除此之外，培養(yǎng)基還必須含有的基本成分是_____和______。（2）對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌，應(yīng)該采用的方法是______