2024高中生物專題2微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用課題3分解纖維素的微生物的分離教案新人教版選修1

PAGE12-課題3分解纖維素的微生物的分別[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解纖維素酶的組分及作用。2.理解纖維素分解菌的篩選原理。3.了解分解纖維素的微生物在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。學(xué)問(wèn)點(diǎn)一纖維素與纖維素酶學(xué)問(wèn)梳理1.纖維素(1)組成：由eq\o(□,\s\up1(01))C、H、O三種元素組成，單體是eq\o(□,\s\up1(02))葡萄糖，是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)。(2)分布主要分布在植物的根、莖、葉等器官的細(xì)胞壁中，eq\o(□,\s\up1(03))棉花是自然界中纖維素含量最高的自然產(chǎn)物。(3)性質(zhì)纖維素為白色、無(wú)氣味的纖維狀結(jié)構(gòu)物質(zhì)，不溶于水，也不溶于一般有機(jī)溶劑。與淀粉一樣，纖維素不具有eq\o(□,\s\up1(04))還原性。2．纖維素酶(1)組分：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eq\o(□,\s\up1(01))C1酶、eq\o(□,\s\up1(02))CX酶和eq\o(□,\s\up1(03))葡萄糖苷酶。(2)作用：纖維素eq\o(□,\s\up1(04))C1酶＋CX酶eq\o(□,\s\up1(05))纖維二糖eq\o(□,\s\up1(06))葡萄糖苷酶葡萄糖。(3)驗(yàn)證纖維素酶的作用現(xiàn)象：試驗(yàn)組中的濾紙條被分解，比照組中的濾紙條基本無(wú)變更。結(jié)論：eq\o(□,\s\up1(07))纖維素酶能分解纖維素。1.牛、羊等食草動(dòng)物體內(nèi)是否可以合成纖維素酶？提示：否。在食草動(dòng)物牛、羊等的消化道內(nèi)共生有分解纖維素的微生物，其可產(chǎn)生分解纖維素的纖維素酶。2．纖維素酶能在微生物細(xì)胞內(nèi)分解纖維素嗎？提示：不能。多數(shù)細(xì)胞不能干脆汲取纖維素，一般來(lái)說(shuō)，纖維素酶都是分泌到細(xì)胞外分解纖維素的。典題分析題型一纖維素酶的相關(guān)分析[例1]關(guān)于纖維素酶的敘述中，錯(cuò)誤的是()A．牛、羊等草食動(dòng)物可以合成纖維素酶，從而利用纖維素B．纖維素酶是一種復(fù)合酶，至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三種組分C．纖維素可被纖維素酶水解成葡萄糖，為微生物供應(yīng)養(yǎng)分物質(zhì)D．分解纖維素的細(xì)菌、真菌、放線菌，都是通過(guò)產(chǎn)生纖維素酶來(lái)分解纖維素的解題分析牛、羊等草食動(dòng)物不能合成纖維素酶，它們之所以能利用纖維素是因?yàn)樗鼈兊牧鑫钢杏泻芏辔⑸锟煞置诶w維素酶，A錯(cuò)誤；纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三種組分，B正確；纖維素被纖維素酶分解后的產(chǎn)物是葡萄糖，葡萄糖可作為微生物的養(yǎng)分物質(zhì)，C正確；能分解纖維素的微生物都能產(chǎn)生纖維素酶，D正確。答案A

學(xué)問(wèn)點(diǎn)二纖維素分解菌的篩選學(xué)問(wèn)梳理1.篩選纖維素分解菌的原理及方法(1)篩選方法：eq\o(□,\s\up1(01))剛果紅染色法。(2)剛果紅：一種染料，可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。(3)原理2．篩選過(guò)程中涉及的兩種培育基(1)纖維素分解菌的選擇培育基①配方②該培育基為eq\o(□,\s\up1(03))液體培育基，利用液體選擇培育基可增加纖維素分解菌的eq\o(□,\s\up1(04))濃度。(2)鑒別纖維素分解菌的培育基①配方組分含量供應(yīng)的主要養(yǎng)分或作用CMC—Na5～10g碳源酵母膏1geq\o(□,\s\up1(05))碳源、eq\o(□,\s\up1(06))氮源、生長(zhǎng)因子KH2PO40.25g無(wú)機(jī)鹽瓊脂15geq\o(□,\s\up1(07))凝固劑土豆汁100mL碳源將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到1000mL②此培育基為eq\o(□,\s\up1(08))固體培育基——在其中加入eq\o(□,\s\up1(09))剛果紅可形成以eq\o(□,\s\up1(10))纖維素分解菌為中心的透亮圈，據(jù)此可篩選到纖維素分解菌。1.選擇培育基中纖維素是否是唯一的碳源？提示：不是。纖維素是主要的碳源，另外，酵母膏也可以供應(yīng)少量的碳源。2．選擇培育基與鑒別培育基的運(yùn)用依次及緣由？提示：在運(yùn)用依次上，一般先運(yùn)用選擇培育基培育，梯度稀釋后再用鑒別培育基鑒別。在上述選擇培育基中以纖維素作為碳源和能源的微生物可以正常生長(zhǎng)，而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長(zhǎng)；而上述鑒別培育基可用于鑒別出纖維素分解菌。典題分析題型二關(guān)于纖維素分解菌篩選試驗(yàn)原理的考查[例2]在加入剛果紅的培育基中會(huì)出現(xiàn)如圖所示透亮圈，產(chǎn)生的透亮圈是()A．剛果紅與纖維素形成的復(fù)合物B．剛果紅與纖維二糖形成的復(fù)合物C．纖維素分解后形成的葡萄糖導(dǎo)致的D．以纖維素分解菌為中心形成的解題分析剛果紅可以與纖維素結(jié)合形成紅色復(fù)合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(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，培育基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透亮圈，D正確。答案D題型三選擇培育基與鑒別培育基的比較[例3]下列關(guān)于微生物培育和利用的敘述，不正確的是()A．利用稀釋涂布平板法既能分別微生物也能對(duì)微生物進(jìn)行計(jì)數(shù)B．以纖維素為唯一碳源且含有剛果紅的培育基可分別出纖維素分解菌C．以尿素為唯一氮源且含酚紅的培育基可選擇和鑒別尿素分解菌D．選擇培育基作用的原理是顯現(xiàn)某微生物的特征，以區(qū)分于其他微生物解題分析稀釋涂布平板法能分別純化微生物，也能對(duì)微生物進(jìn)行計(jì)數(shù)，A正確；在以纖維素為唯一碳源且含有剛果紅的培育基上，可通過(guò)選擇產(chǎn)生透亮圈的菌落來(lái)分別纖維素分解菌，B正確；尿素分解菌的選擇和鑒別可以選用以尿素為唯一氮源，且含酚紅的培育基，C正確；選擇培育基是在培育基中加入某一化學(xué)物質(zhì)或變更某一理化性質(zhì)，使某一微生物正常生長(zhǎng)，而其他微生物則被殺滅或生長(zhǎng)受到抑制，從而選出所須要的微生物，D錯(cuò)誤。答案D技法提升學(xué)問(wèn)點(diǎn)三篩選纖維素分解菌的試驗(yàn)設(shè)計(jì)學(xué)問(wèn)梳理1.試驗(yàn)流程2．剛果紅染色法(1)染色方法方法一：培育基經(jīng)eq\o(□,\s\up1(01))涂布培育長(zhǎng)出菌落→覆蓋質(zhì)量濃度為eq\o(□,\s\up1(02))1mg/mL的CR溶液eq\o(→,\s\up7(10～15min后))倒去CR溶液→加入物質(zhì)的量濃度為1mol/L的eq\o(□,\s\up1(03))NaCl溶液eq\o(→,\s\up7(15min后))倒掉eq\o(□,\s\up1(04))NaCl溶液→出現(xiàn)eq\o(□,\s\up1(05))透亮圈。方法二：配制質(zhì)量濃度為eq\o(□,\s\up1(06))10mg/mL的CR溶液→滅菌→依據(jù)每200mL培育基加入1mL的比例加入CR溶液→混勻→倒平板→接種后培育→出現(xiàn)透亮圈。(2)兩種染色方法進(jìn)行比較3．菌種進(jìn)一步鑒定(1)鑒定原理通過(guò)微生物發(fā)酵，看能否產(chǎn)生eq\o(□,\s\up1(01))纖維素酶。發(fā)酵的方法分為eq\o(□,\s\up1(02))固體發(fā)酵和eq\o(□,\s\up1(03))液體發(fā)酵。若發(fā)酵產(chǎn)物中有eq\o(□,\s\up1(04))纖維素酶，則菌種是纖維素分解菌。(2)纖維素酶的鑒定方法通過(guò)鑒定纖維素酶水解纖維素產(chǎn)生的eq\o(□,\s\up1(05))葡萄糖，來(lái)鑒定纖維素酶的產(chǎn)生。葡萄糖與eq\o(□,\s\up1(06))斐林試劑在eq\o(□,\s\up1(07))50～65℃水浴條件下共熱1～2min，可形成eq\o(□,\s\up1(08))磚紅色沉淀，以此推斷微生物是否產(chǎn)生了纖維素酶。1.為什么要在富含纖維素的環(huán)境中找尋纖維素分解菌？提示：由于生物與環(huán)境的相互依存，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對(duì)較高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的概率要高于一般環(huán)境。2．將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)當(dāng)埋多深？提示：將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對(duì)聚集，事實(shí)上是人工設(shè)置纖維素分解菌相宜的生存環(huán)境。一般應(yīng)將濾紙埋于深約3～8cm左右的腐殖土壤中。3．剛果紅染色方法一中加入NaCl溶液的作用是什么？提示：洗去未和纖維素結(jié)合的剛果紅染液。4．分別得到的纖維素分解菌菌落形態(tài)是否一樣？提示：能夠分解纖維素的微生物種類很多，不僅有細(xì)菌，還有霉菌、放線菌等。這些微生物的菌落特征各不相同，分解纖維素的實(shí)力也不相同，所以形成的菌落大小、形態(tài)以及透亮圈的大小并不相同。5．為什么要對(duì)分別的纖維素分解菌作進(jìn)一步的鑒定？提示：形成透亮圈的菌落可能與其他物種菌落出現(xiàn)混雜現(xiàn)象，產(chǎn)生透亮圈的菌落可能是能產(chǎn)生淀粉酶的微生物，也可能是能降解剛果紅的菌種，所以須要進(jìn)一步確定。6．本試驗(yàn)流程與本專題課題2中的試驗(yàn)流程有哪些異同？提示：課題2中的試驗(yàn)是將土樣制成菌懸液干脆涂布在以尿素為唯一氮源的選擇培育基上，干脆分別得到目的菌落，而本課題中的試驗(yàn)是將土樣先進(jìn)行選擇培育，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布到選擇培育基上，其他步驟基本一樣。典題分析題型四尿素分解菌和纖維素分解菌的分別與鑒定的比較[例4]下列關(guān)于尿素分解菌和纖維素分解菌的分別的敘述，錯(cuò)誤的是()A．分別尿素分解菌須要以尿素為唯一的氮源B．尿素分解菌能產(chǎn)生脲酶，纖維素分解菌能產(chǎn)生纖維素酶C．兩個(gè)過(guò)程中都須要梯度稀釋D．剛果紅染色法也可以用于篩選尿素分解菌解題分析分別尿素分解菌的培育基以尿素為唯一氮源，A正確；尿素分解菌和纖維素分解菌分別產(chǎn)生脲酶和纖維素酶，B正確；由于樣品中目的菌的濃度較大，所以都要進(jìn)行梯度稀釋，C正確；剛果紅染色法用于纖維素分解菌的篩選，D錯(cuò)誤。答案D技法提升兩種細(xì)菌分別與鑒定的比較課堂小結(jié)當(dāng)堂檢測(cè)——查漏補(bǔ)缺鞏固提升1．微生物體內(nèi)能夠使纖維素分解成纖維二糖的酶是()A．C1酶和CX酶B．C1酶和葡萄糖苷酶C．CX酶和葡萄糖苷酶D．C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶答案A解析纖維素酶是一種復(fù)合酶，至少包括三種組分，其中C1酶和CX酶能將纖維素分解成纖維二糖，而葡萄糖苷酶能將纖維二糖分解成葡萄糖。2．纖維素酶可以將下列哪種物質(zhì)分解()A．牛肉片 B．魚(yú)片C．濾紙條 D．塑料條答案C解析纖維素酶只能使纖維素分解，濾紙條的主要成分是纖維素，C正確。3．在加入剛果紅的培育基中出現(xiàn)透亮圈的菌落是()A．分解尿素的細(xì)菌 B．硝化細(xì)菌C．分解纖維素的細(xì)菌 D．乳酸菌答案C解析分解纖維素的細(xì)菌能將纖維素分解，剛果紅—纖維素的復(fù)合物就無(wú)法形成，培育基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透亮圈。4．從土壤中篩選纖維素分解菌的試驗(yàn)設(shè)計(jì)正確的是()A．土壤取樣→梯度稀釋→稀釋涂布平板→發(fā)酵培育B．土壤取樣→選擇培育→稀釋涂布平板→選擇菌落C．土壤取樣→梯度稀釋→選擇培育→選擇菌落D．土壤取樣→梯度稀釋→稀釋涂布平板→選擇培育→選擇菌落答案B解析土壤取樣之后，應(yīng)先經(jīng)過(guò)選擇培育，以增大目的菌株的濃度，然后為避開(kāi)一個(gè)培育基上的菌落太多，需進(jìn)行稀釋涂布平板，最終選擇產(chǎn)生透亮圈的菌落，B正確。5．下表是探究落葉在土壤微生物的作用下是否發(fā)生腐爛(分解)的設(shè)計(jì)思路：將等量的帶落葉的土壤，用帶有編號(hào)的相同塑料袋分別包扎好，并埋在5cm深的土壤中。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)對(duì)試驗(yàn)組土壤應(yīng)當(dāng)進(jìn)行________處理，盡可能解除________的作用。(2)探究土壤微生物中是否含有分解纖維素的細(xì)菌的試驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)將土壤浸出液接種在以________為唯一碳源的培育基上，這樣的培育基屬于________培育基。(3)純化菌種時(shí)，為了得到單菌落，常采納的接種方式有兩種，即____________和________________。并用________(試劑)加以鑒別。當(dāng)形成菌落以后可以依據(jù)菌落四周是否產(chǎn)生______來(lái)篩選纖維素分解菌。答案(1)滅菌'土壤微生物(2)纖維素'選擇(3)平板劃線法'稀釋涂布平板法'剛果紅'透亮圈解析(1)由題干可知試驗(yàn)?zāi)康氖?/p>