人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题3 分解纤维素的微生物的分离学案

这是一份人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题3 分解纤维素的微生物的分离学案，共6页。学案主要包含了学习目标，自主预习，互动探究，课堂练习等内容，欢迎下载使用。

1．简述纤维素酶的种类及分布；
2．简述从土壤中分离出分解纤维素的微生物的方法；
3．说出刚果红染色法及其原理。
【自主预习】
一、纤维素与纤维素酶
1．纤维素的基本单位是葡萄糖，人体内没有分解纤维素的酶，所以人体不能直接利用纤维素作为能源物质，但土壤中有分解纤维素的微生物，能最终把纤维素分解成CO2和水释放到无机环境中去。
2．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，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶再将其分解成葡萄糖。
3．纤维素酶的最适pH为4．8。
二、纤维素分解菌的筛选
1．筛选方法
刚果红染色法——能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选。
2．刚果红染色法筛选纤维素分解菌的原理
刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。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。这样，我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
三、实验设计
1．实验流程：土壤取样→选择培养(此步可省略)→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。
2．土壤取样
采取土样时，可以选择富含纤维素的环境。
3．选择培养
(1)目的：增加纤维素分解菌的浓度，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30 mL选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下振荡培养1～2_d，直至培养液变混浊，也可重复选择培养。
4．涉及的生物技术主要有：培养基的制作、无菌操作、稀释涂布平板法、选择培养、土壤取样等。
5．梯度稀释
6．将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。
常用的刚果红染色法有两种，一种是先培养微生物再加入刚果红，另一种是在倒平板时就加入刚果红。
四、课题延伸
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，纤维素酶的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，一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。
【互动探究】
1．为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
2．为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
【课堂练习】
1．蓝色牛仔裤常选用质地较粗的棉布料，为了美观和穿着舒适，以往采用“石洗”法，把成捆的布料和浮石放在机器中翻滚，使它变得柔软。现在改用“生物石洗”法，用含有纤维素酶和蓝靛染料的溶液水洗布料，当达到一定柔软度时，冲洗掉纤维素酶。
(1)自然界中纤维素的来源是______。它是________的基本组成成分。纤维素酶能使布料柔软的原因是_________________________________。
(2)某研究性学习小组同学，为了从土壤中筛选纤维素分解菌，利用下列材料和用具进行了实验，请完善下列实验步骤。
提示：刚果红能与纤维素形成红色复合物，纤维素分解菌在含有刚果红和纤维素的培养基上形成有透明圈的菌落。
材料用具：采集的土样，研钵，配制纤维素分解菌培养基的各种原料，琼脂，纤维素粉，刚果红溶液，培养箱，无菌水。
实验步骤：
①利用培养纤维素分解菌培养基的各种原料、琼脂及________________________配制固体培养基，灭菌。
②将采集的土壤样品在研钵中研碎后________________，制成土壤匀浆。
③利用无菌操作方法把土壤匀浆__________到培养基上，放在培养箱内培养一段时间。
④用显微镜观察纤维素分解菌时，要从________________挑取材料制成临时装片。
(3)如果探究温度对纤维素酶活性的影响，自变量是______，应该保持________等不变(至少答两项)。
答案：(1)光合作用合成的有机物转化而来 植物细胞壁 纤维素酶水解棉布中的一些纤维素 (2)①纤维素粉和刚果红溶液 ②加入无菌水 ③点接或接种 ④周围有透明圈的菌落 (3)温度 纤维素的量与纤维素酶的浓度、反应时间、pH
苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中，对环境有严重危害。小明同学准备依据下图操作步骤，从处理废水的活性污泥中分离筛选酚降解高效菌株。请回答下列问题：
(1)酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和水，其中可作为碳源的有________。
(2)将采集到的样品接种培养，苯酚用量应随转接次数增加而逐渐________，以达到富集酚降解菌的目的。若上图平板中菌落过于密集，应进一步________，以便于菌落计数与分离。制备平板培养基时除了需要水、营养物质外，还必须添加________。
(3)
右图为连续划线法示意图，在图中________(填图中序号)区域更易获得单菌落。
(4)采用比色测定法(使用苯酚显色剂)检测降解后的废水中苯酚残留量。先制作系列浓度梯度并进行显色反应，下表中1～5号比色管的苯酚浓度应分别为________________。
如果废水为50 mg/L苯酚溶液，降解后约有21%的苯酚残留，则需将残留液稀释________(填序号：①5 ②10 ③20)倍后，再进行比色。
答案：(1)蛋白胨、苯酚 (2)增加 稀释涂布 凝固剂 (3)③ (4)0、0．2、0．4、0．6、0．8 ③
管号
1
2
3
4
5
6
苯酚浓度(mg/L)
1