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10页。学案主要包含了纤维素与纤维素酶，纤维素分解菌的筛选，试验设计等内容，欢迎下载使用。

1．能简述纤维素酶的种类及作用，
2．能从土壤中分离出分解纤维素的微生物，了解这类微生物的应用。
3．能掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。
双基过关
一、纤维素与纤维素酶
1．纤维素的化学组成： 三种元素，是一种 糖。
2．纤维素的分布： 是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。
3．纤维素酶的作用：纤维素酶是一种 ，一般认为它至少包括三种组分，即 酶、 酶 酶，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将纤维二糖分解成 。
二、纤维素分解菌的筛选
1．筛选方法： 染色法。
2．筛选原理：刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成 ，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，红色复合物无法形成，出现以 为中心的透明圈，我们可以通过 来筛选纤维素分解菌。
三、试验设计
土壤中纤维素分解菌的分离的实验方案 ： 分解纤维素的微生物的分离的试验流程
、 、 、 、
1．土壤取样：采集土样时，应选择富含 的环境。
2．选择培养： 阅读资料二“选择培养基”，回答以下三个问题：
〖思考1〗纤维素分解菌选择培养基属于 培养基，原因是什么？。
〖思考2〗培养基选择作用机制是什么？
〖思考3〗若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是什么？
(1)目的：增加纤维素分解菌的 ，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。
(2)制备选择培养基：参照课本旁栏中的比例配制。
(3)选择培养：称取土样20 g，在无菌条件下加入装有30mL培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在 上，在一定温度下振荡培养1～2 d，直至培养液变 。也可重复选择培养。
（4）梯度稀释： 依次将培养液稀释101～107倍。思考是如何操作的？
(5)．将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
<1>制备培养基：参照课本旁栏中的比例。 <2>倒平板操作。 <3>涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0．1 mL涂布在平板培养基上，30℃倒置培养。
(6)．刚果红染色法：挑选产生 的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。
〖思考4〗本实验流程与尿素分解菌的分离实验流程有哪些异同？
3刚果红染色法：常用的刚果红染色法有两种即
。
阅读资料三“刚果红染色法”，填表比较两种染色法的各自的优缺点
染色法
优点
缺点
方法一
方法二
是 、 。
阅读资料三“刚果红染色法”，填表比较两种染色法的各自的优缺点：
〖思考5〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
四：结果分析与评价
1为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行 实验，纤维素酶的发酵方法有 发酵和 发酵。
2纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的 含量进行定量测定。
典例精析
类型一 纤维素酶的作用
【例1】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
类型二 纤维素分解菌筛选的原理
【例2】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
类型三 选择培养基
【例3】本实验关于选择培养目的叙述正确的是…( )
A．可以增加纤维素分解菌的浓度
B．可以减少纤维素分解菌的浓度
C．所用培养基是固体培养基
D．所用培养基是平板培养基
基础自测
一、选择题
1．下列材料中纤维素含量最高的是( )
A．杨树 B．小麦 C．玉米 D．棉花
2．纤维素酶能够分解（ ）
A．纤维素的微生物 B．淀粉的微生物
C．纤维素 D．淀粉
3．刚果红能与哪项物质形成红色复合物( )
A．纤维二糖 B．纤维素
C．葡萄糖 D．麦芽糖
4．寻找纤维素分解菌应到…（ ）
A．湿润的环境中 B．富含纤维素的环境中
C．富含无机盐的环境中 D．池塘中
5．纤维素分解菌的选择培养基有选择作用，原因在于其含有…( )
A．NaNO3 B．KCl
C．酵母膏 D．纤维素粉
6．下列哪种生物能产生纤维素酶( )
A纤维素分解菌 B．牛 c．羊 D．兔
7．选择培养时应将锥形瓶固定在( )
A．桌子上 B．温箱里 C．窗台上 D．摇床
8．选择培养的结果：培养液变…（ ）
A．清澈 B．浑浊 C．红色 D．产生透明圈
9．刚果红染色时，加入刚果红可在……( )
①制备培养基时 ②梯度稀释时 ③倒平板时 ④涂布时 ⑤培养基上长出菌落时
A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．④⑤
10．两种刚果红染色法的结果是（ ）
A．均会出现透明圈 B均不会出现透明圈
C方法一出现方法二不出现 D方法一不出现方法二出
11．下面是弗来明对青霉素的早期研究过程：
发现问题：在培养细菌的器具中发现一种青霉菌，在这种青霉菌的周围有没有其它细菌生存?为什么会产生这种现象?
提出假设：
设计实验：在液体中培养青霉菌后，考察这种液体对细菌增殖的影响。
实验结果：培养液使细菌的增殖停止。
结论：下面几项最适合作为该实验假设的是
A．青霉菌与细菌之间是共生关系 B．青霉菌污染了细菌生存的环境
C．青霉菌产生了对人体有益的物质 D．青霉菌能产生抑制细菌增殖的物质
12．培养流感病毒时，应选用
A．固体培养基 B．含有多种无机盐的培养液
C．活的鸡胚 D．无菌的牛肉汤
13．以下关于微生物对氧的需求的叙述中正确的是
A．产甲烷杆菌属厌氧呼吸，但氧的存在不影响其生存
B．链球菌进行厌氧呼吸，不能接触空气
C．黄色短杆菌在氧气充足时才能产生谷氨酸
D．谷氨酸棒培育杆菌是厌氧呼吸
14．可以使微生物细胞内蛋白质、核酸发生不可逆破坏的环境因素是
A．高温 B.营养成分的变化
C.氧含量 D.温度、pH、氧的共同作用
15．微生物（除病毒外）需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法正确的是
A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的
B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子
C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利
D．生长因子一般是酶或核酸的组成成分，微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足
16．下列有关味精生产的一些措施的叙述，正确的是
A．常用的菌种是谷氨酸棒状杆菌和金黄色葡萄球菌
B．培养基是含有五种营养成分的合成培养基
C．在发酵中要控制的只是温度、pH、通气量
D．味精是谷氨酸经Na2CO3中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离而成
17．菌落形成的根本原因是
A．细菌有鞭毛 B．细菌能运动
C．培养基有琼脂 D．子细胞成为群体
18．在接种操作的过程中，不正确的是
A．要将接种环灼烧灭菌
B．取下棉塞后要将试管口灼烧灭菌
C．将接种环伸入试管内，先接触长菌多的部位
D．接种后还要将管口灭菌加塞
19．高压蒸气灭菌的原理是
A．高压使细菌DNA变性 B．高压使细菌蛋白质凝固变性
C．高温烫死细菌 D．高温使细菌DNA变性
20．某种细菌每30分钟分裂一次，开始接种时为3个细胞，在对数生长期培养5个小时后，问此时有多少细胞？
A．15 B．48 C．1024 D．3072
二、非选择题
21．纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括 种组分，即 、
和 。
22．当纤维素被 分解后，刚果红一纤维素自合物就无法形成，培养基中会出现以
为中心的透明圈。这样，我们就可以通过是否产生 来筛选纤维素分解菌。
23．为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维分解菌?
24．请分析下面的培养基配方，回答下面的问题：
纤维素分解菌的选择培养基
纤维素粉 5 g
NaN03 1 g
Na2HP04·7H 20 1.2 g
KH2P04 0.9 g
MgS04·7H 20 0.5 g
KCl 0.5 g
酵母膏 0.5 g
水解酪素 0.5 g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000 mL
(1)上述配方是液体培养基还是固体培养基?为什么?

(2)这个培养基对微生物是否具有选择作用?如果具有，又是如何选择的?
(3)如果要证明该培养基的选择培养作用可用 培养基做 实验。
25.请你设计实验来证明纤维素酶的作用。
实验步骤：
(1)取2支20mL的试管,分别放入1cm×6cm的 。
(2)再分别加入pH为4.8，物质的量浓度为0.1 ml·L-1的 缓冲液10mL、11mL。
(3)在加入lOmL缓冲液的试管中加入1mL 。
(4)将2支试管固定在摇床上，振荡反应1ｈ。结果：加纤维素酶的滤纸条被分解，另一支中的未分解。则证明： 。
综合应用
26、淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产最，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。
提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。（2004天津理科综合能力测试）
参考答案：
一、1.C H O 多糖 2.棉花 3.复合酶C1 菜纤维素 葡萄糖纤维二糖
二 1. 刚果红 2.红色复合物，纤维素分解菌，是否产生透明圈
三 1. 纤维素
2〖思考1〗液体，没有添加琼脂成分.
〖思考2〗以纤维素粉为唯一碳源，只有纤维素分解菌才能生存。
〖思考3〗将纤维素粉改为葡萄糖。
(1)纯度 (3).摇床 混浊(4)参照专题1的稀释操作， (6).透明圈
〖思考4〗尿素分解菌的分离实验流程是将土样制成的菌悬液直接涂布在选择培养基上；本课题通过选择培养使细菌增殖后，再涂布在鉴别培养基上。其它操作基本基本共同。
3填表
〖思考5〗在选择培养条件下，可使能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。
四 1 发酵产纤维素酶 ， 液体 发酵和 固体 发酵
2葡萄糖
◇◇ 典例精析
【例1】 解析：纤维素酶只能使纤维素分解，本题中只有C项滤纸条的主要成分是纤维素，所以可以将滤纸条分解。
答案：C
启示：酶具有专一性，纤维素酶只能分解含纤维素的物质。
【例2】解析：分解纤维素的细菌能将纤维素分解，则刚果红一纤维素的复合物就无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
答案：C
启示：在合纤维素的培养基中加入刚果红时出现的透明圈，一般是以纤维素分解菌为中心。
【例3】解析：这里选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度，所用培养基是液体培养基，以便于下一步的稀释涂布操作。
答案：A
启示：掌握选择培养的目的。
课题3分解纤维素的微生物的分离参考答案
基础自测
一、1．D 2．C 3．B 4．B 5．D 6．A 7．D 8．B 9．C 10．A
11—15 DCCAD 1 6—20 DDCBD
二、21．C1酶 CX酶 葡萄糖苷酶
22．纤维素酶 纤维素分解菌 透明圈
23．由于生物与环境的相互依存关系，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几率要高于普通环境。
24．(1)是液体培养基，原因是配方中无琼脂。
(2)有选择作用，本配方中的碳源是纤维素，所以能分解纤维素的细菌可以大量繁殖，不能利用纤维素的微生物则难以生存。
(3) 牛肉膏蛋白胨 对照。
25．(1) 滤纸条。
(2) 醋酸—醋酸钠
(3) 纤维素酶。
(4) 纤维素酶有分解纤维素的作用。
☆综合应用
26解析：这是一道以诱变育种、选择培养和鉴别培养等知识为载体的实验设计题，综合性强，难度较大。既要求学生掌握实验原理，也要求学生具备较强的实验设计的能力及对实验结果的预测和分析能力。
答案：
①主要实验步骤：
第一步：将培养好的生产菌株分两组。一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。
第二步：制备含淀粉的固体培养基。
第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。
第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。
②预期实验结果：
a．由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。
b．由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。
◇◇知识拓展
1．两种刚果红染色法的比较
刚果红染色法在本课题中我们给出了两种方法：方法一是传统的方法，缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相区分。
方法二的另一缺点是有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。
染色法
优点
缺点
方法一
颜色反应基本上是
纤维素分解菌的作用
操作繁琐
刚果红会使菌落之间发生混杂
方法二
操作简便
不存在菌落混杂问题
产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，
有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。