高中人教版生物选修1课件专题2课题3分解纤维素的微生物的分离

课题3

分解纤维素的微生物的分离课标阐释思维脉络1.以结构与功能观分析纤维素酶的种类及作用,并能设计实验验证其作用。2.结合选择培养基的配方,学会筛选纤维素分解菌的方法及操作技术,培养科学思维。3.讨论从土壤中分离出的分解纤维素的微生物的应用。

二一三一、纤维素与纤维素酶

二一三二一三二、纤维素分解菌的筛选与鉴别

二一三二一三三、实验设计和课题延伸

二一三二一三探究点一探究点二问题导引刚果红染色法筛选(鉴别)纤维素分解菌的原理是什么?常用的刚果红染色法有两种,各有何优、缺点?据下列实验原理,回答有关问题。当堂检测本课必记纤维素分解菌筛选(鉴别)的原理

探究点一探究点二当堂检测本课必记(1)筛选纤维素分解菌时,应向培养基中加入

,此方法叫

法,该方法可以通过

筛选纤维素分解菌。(2)某同学在实验时得到了如下图所示的结果,则图中①②③指示的位置中,为纤维素分解菌菌落的是

。

(3)刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有20多年的历史,在本课题中给出了两种方法,哪种方法操作比较简单?

。

刚果红

刚果红染色颜色反应③方法二:倒平板时加入刚果红归纳提升常用的刚果红染色法有两种,两种方法的比较如下表。探究点一探究点二当堂检测本课必记方法操

作优

点缺

点方法一先培养微生物,再加入刚果红显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用操作烦琐,加入的刚果红会使菌落之间发生混杂方法二倒平板时加入刚果红操作简便,不存在菌落混杂的问题①由于纤维素粉和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质,可使能产生淀粉酶的微生物出现透明圈,产生较为模糊的假阳性反应;②有些微生物具有降解色素的能力,长时间培养会降解刚果红而形成明显的透明圈,与纤维素分解菌不易区分探究点一探究点二问题导引如何从土壤中分离出能分解纤维素的微生物?结合实验原理和教材给出的材料,完善下面的实验流程,并讨论回答有关问题。当堂检测本课必记分解纤维素的微生物的分离实验

探究点一探究点二当堂检测本课必记实验过程分析:(1)土壤取样①为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌?②如果找不到合适的环境,可以将滤纸埋在

中,过一段时间后会有能分解纤维素的微生物生长。

(2)选择培养

纤维素分解菌的选择培养基配方(单位:g)纤维素粉NaNO3Na2HPO4·7H2OKH2PO4MgSO4·7H2OKCl酵母膏、水解酪素511.20.90.50.5各0.5将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1000mL探究点一探究点二当堂检测本课必记①该培养基中的主要碳源是

,只有能利用它的纤维素分解菌才能大量生长繁殖。

②该培养基为

培养基(根据物理状态)。

③你能否设计一个对照实验,说明选择培养的作用?

。

④选择培养的目的是

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记(3)鉴别纤维素分解菌鉴别纤维素分解菌的培养基配方①该培养基从物理状态看是

培养基。

②培养基中的CMC-Na是羧甲基纤维素钠,它在该培养基中可作为

。

CMC-Na/g5~10酵母膏/g1KH2PO4/g0.25琼脂/g15土豆汁/mL100将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1000mL探究点一探究点二当堂检测本课必记③在该培养基中加入

溶液,该溶液能与培养基中的CMC-Na形成红色复合物。当培养基中长出菌落后,由于在该培养基上生长的

菌能分泌

,因此菌落周围红色复合物无法形成,从而形成

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:梯度稀释透明圈(1)这是因为在纤维素含量丰富的环境中,通常会聚集较多的分解纤维素的微生物。土壤(2)纤维素粉液体用牛肉膏蛋白胨液体培养基与该选择培养基作对照(或将该选择培养基的纤维素粉换成葡萄糖与之对照),在相同条件下接种、培养,并进行纤维素分解菌的鉴别实验。与对照组相比,若经选择培养基选择培养后,得到的纤维素分解菌的菌落数多,即可说明选择培养的作用增加纤维素分解菌的浓度(3)固体碳源刚果红纤维素分解纤维素酶透明圈探究点一探究点二当堂检测本课必记名师精讲1.纤维素分解菌的富集培养(1)培养基特点:纤维素分解菌的选择培养用的是富含纤维素的培养基,而不是以纤维素为唯一碳源的培养基。(2)培养结果:由于培养基中加入了酵母膏和水解酪素等,因此培养基上除了能得到大量的纤维素分解菌外,也有其他微生物的存在。(3)进一步筛选:需根据微生物的菌落特点继续进行鉴别培养以筛选到纤维素分解菌。(4)选择培养的实质:纤维素分解菌的选择培养实质上是富集培养,以便得到大量的目的微生物。探究点一探究点二当堂检测本课必记2.从土壤中分离纤维素分解菌实验的注意事项(1)在实验操作中必须注意无菌操作。(2)梯度稀释和涂布培养具体步骤可参照课题2中的相关操作进行。(3)本实验需要设置对照,将题中的选择培养基换成不具有筛选作用的培养基,其余不变,观察最终纤维素分解菌的菌落数目。探究点一探究点二当堂检测本课必记典例剖析类型一

刚果红染色法例1下列有关刚果红染色法的叙述,不正确的是(

)A.刚果红可以在倒平板时加入B.刚果红可以在菌落形成后加入C.刚果红在倒平板时加入,加入的刚果红不需要灭菌D.在菌落形成后加入刚果红时,刚果红可以不灭菌探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:C解析:刚果红可以在倒平板时加入,也可以在菌落形成后加入。若在倒平板时加入刚果红,则所加刚果红要进行灭菌,以防杂菌的侵入,影响纤维素分解菌菌落的形成;若在菌落形成后加入刚果红,则所加刚果红可以不灭菌。方法点拨两种刚果红染色法都会出现透明圈,区别是加入刚果红的时间不同。探究点一探究点二当堂检测本课必记纤维素分解菌的筛选原理是(

)A.刚果红可以与纤维素形成红色复合物B.刚果红可以与纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物C.刚果红可以与纤维素酶形成红色复合物D.刚果红可以与纤维素分解菌结合形成红色复合物答案:A解析:刚果红是一种染料,可以与纤维素形成红色复合物,但并不和纤维素水解后产生的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应,刚果红也不与纤维素酶或者与纤维素分解菌结合形成红色复合物。探究点一探究点二当堂检测本课必记类型二

分离分解纤维素的微生物的实验流程例2某同学为了从土壤中分离得到纤维素分解菌,设计了以下实验方案。第一步,土壤取样。用小铁铲和普通信封将土样取回,然后倒入一烧瓶中,加蒸馏水稀释,塞好棉塞。探究点一探究点二当堂检测本课必记第二步,制备培养基。

纤维素粉/g5.0NaNO3/g1.0Na2HPO4·7H2O/g1.2KH2PO4/g0.9MgSO4·7H2O/g0.5KCl/g0.5酵母膏/g0.5水解酪素/g0.5待上述物质溶解后加水定容到1000mL。第三步,稀释涂布平板。用接种环取少量土壤稀释液在以上培养基表层涂布接种。探究点一探究点二当堂检测本课必记第四步,培养观察。把接种好的培养基放到35℃的条件下振荡培养1~2d,直至培养液变混浊。根据以上实验操作,回答下列问题。(1)找出该同学明显的设计错误。(2)要想增强该实验的说服力,还应该怎么做?(3)此培养基配方中主要为微生物提供碳源和氮源的分别是

、

。

(4)此配方为

培养基。(根据物理状态)

(5)此培养基选择出的微生物主要是

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记(6)将此培养基加琼脂制备固体选择培养基,用稀释涂布平板法进行菌落计数。如果将该固体选择培养基中的纤维素粉换成葡萄糖(其他条件相同),菌落数

,即可说明选择培养基起到了选择作用。

(7)要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌,从高温热泉中寻找耐热菌,这说明

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)第一步,取样工具应提前灭菌;应将蒸馏水换成无菌水;土壤取回后的操作应在酒精灯火焰旁进行。第二步,培养基制备好后应灭菌。第三步,接种应在无菌条件下进行,另外,所用培养基为液体培养基,所以无法涂布,也不用接种环接种,应该用灭菌的吸管或移液管吸取培养液,加入培养基中。(2)一是设置对照实验:将上述培养基中的纤维素换成葡萄糖,制备对照培养基,相同条件下接种、培养观察。二是最后要对菌落进行鉴定,用刚果红染色法鉴定菌落周围是否出现透明圈。(3)纤维素粉NaNO3、酵母膏(4)液体(5)纤维素分解菌(6)明显多于固体选择培养基上的菌落数(7)要分离目的菌株,应根据目的菌株对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找目的菌株探究点一探究点二当堂检测本课必记解析:从土壤中分离微生物的一般流程:土壤取样→选择培养→梯度稀释→菌悬液涂布平板→挑选出单个菌落。题中实验过程没有进行无菌操作,因而无法说明分解纤维素的微生物一定来自土壤。要想增强实验的说服力,设置对照实验必不可少。另外,该实验应再加一步该微生物的鉴定实验。实验中培养基的主要碳源是纤维素粉,氮源有NaNO3和酵母膏。因没有凝固剂成分,因此该培养基属于液体培养基。因该培养基以纤维素粉为主要碳源,因此可用于选择培养纤维素分解菌。因为葡萄糖是能被大部分微生物直接利用的有机小分子碳源,所以如果将纤维素粉换成葡萄糖,一些不能分解纤维素的微生物也能在培养基上生长,故其上生长的微生物数量明显多于选择培养基。纤维素分解菌与耐热菌生活在不同的环境中,有不同的生活习性,故要分离目的菌株就要根据目的菌株对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找目的菌株。探究点一探究点二当堂检测本课必记从土壤中筛选纤维素分解菌,下列流程正确的是(

)A.土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→挑选菌落B.土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落C.土壤取样→梯度稀释→选择培养→挑选菌落D.土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→选择培养→挑选菌落答案:B探究点一探究点二当堂检测本课必记1.纤维素、纤维素酶和控制纤维素酶合成的物质,它们的基本组成单位依次是(

)A.葡萄糖、葡萄糖和氨基酸B.葡萄糖、氨基酸和核苷酸C.氨基酸、氨基酸和核苷酸D.淀粉、蛋白质和核酸答案:B解析:纤维素属于多糖,是由葡萄糖聚合形成的多聚体,因此其基本组成单位是葡萄糖;纤维素酶的本质是蛋白质,蛋白质的基本组成单位是氨基酸;控制纤维素酶合成的物质是DNA,DNA是由核苷酸聚合形成的多聚体,控制纤维素酶合成的物质的基本组成单位是核苷酸。探究点一探究点二当堂检测本课必记2.下列关于纤维素分解菌分离及运用的叙述,不合理的是(

)A.选择培养基中含有大量的纤维素为纤维素分解菌的生长提供营养B.可从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌C.在鉴别纤维素分解菌的培养基上长出的菌落不需要进一步确定其产纤维素酶的能力D.用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:C解析:选择培养基中的纤维素能为纤维素分解菌的生长提供营养,A项合理;富含腐殖质的林下土壤中富含纤维素,其中的纤维素分解菌较多,故可以从富含腐殖质的林下土壤中筛选产纤维素酶菌,B项合理;在鉴别纤维素分解菌的培养基上长出的菌落只是对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选,为确定得到的是纤维素分解菌,还需要进行发酵产纤维素酶的实验,C项不合理;用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆,可以把纤维素分解成葡萄糖,提高其饲用价值,D项合理。探究点一探究点二当堂检测本课必记3.要将能分解纤维素的细菌从土壤中分离出来,应将它们接种在(

)A.加入指示剂的鉴别培养基上B.含有蛋白胨的固体培养基上C.富含纤维素粉的选择培养基上D.含四大营养要素的培养基上探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:C解析:分离纤维素分解菌应该使用选择培养基而不是鉴别培养基,A项不符合题意;培养细菌的培养基一般都含有蛋白胨,它没有选择作用,B项不符合题意;在富含纤维素粉的培养基上,纤维素分解菌能大量繁殖,可以筛选出纤维素分解菌,C项符合题意;含四大营养要素的培养基是基本培养基,没有选择作用,D项不符合题意。探究点一探究点二当堂检测本课必记4.纤维素分解菌能够产生纤维素酶而分解纤维素。回答下列问题。(1)实验室中筛选微生物的原理是

。筛选纤维素分解菌应先将从土壤中获得的微生物,在以

为主要碳源的

(填“固体”或“液体”)培养基中进行选择培养。

(2)乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数,与分离醋酸菌相比,进行培养时除了营养物质不同外,最主要的差别是

。该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比实际数目

。

探究点一探究点二当堂检测本课必记答案:(1)人为提供有利于目的菌株生长的条件,