部编版学年高中生物专题2第7课时分解纤维素的微生物的分离同步备课教学案选修277Word格式文档下载.docx
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取两支试管，分别加入等量的滤纸条和缓冲液，在一支试管中加入纤维素酶，另一支试管中加入等量蒸馏水，振荡反应一段时间后，可观察到加入纤维素酶的试管中滤纸条被水解，而加入蒸馏水的试管中滤纸条没有变化。
2.纤维素分解菌的获得
（1）为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
答案 筛选目的菌株应该到有利于目的菌株生长的环境中寻找。
（2）为什么将滤纸埋在土壤中可以提取到目的菌？
答案 将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。
3.分析教材P29“纤维素分解菌的选择培养基配方”，回答下列问题：
（1）此配方是液体培养基还是固体培养基？
为什么选择此类培养基？
答案 液体培养基，因为配方中无凝固剂。
液体培养基与微生物的接触更密切，微生物更容易从培养基中获得营养物质，因此可以快速增加微生物的浓度。
（2）这个选择培养基对微生物是否具有选择作用？
怎样设计对照实验证明你的观点？
答案 有选择作用。
本配方中富含纤维素，更适合能够分解纤维素的微生物大量繁殖。
对照实验可以用牛肉膏蛋白胨培养基培养微生物。
若选择培养基上微生物数量明显少于牛肉膏蛋白胨培养基上微生物的数量，则说明培养基起到了选择作用。
归纳总结 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是富集培养，以便得到大量的目的微生物。
1.下列关于纤维素酶的叙述中，错误的是（ ）
A.纤维素酶只有一种，只能将纤维素分解为葡萄糖
B.纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分
C.纤维素可被纤维素酶水解成葡萄糖，为微生物提供营养物质
D.分解纤维素的细菌、真菌和放线菌，都是通过产生纤维素酶来分解纤维素的
答案 A
解析 纤维素酶是一种复合酶，一般认为至少包括三种组分——C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，其中C1酶和CX酶将纤维素分解为纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解为葡萄糖。
一题多变
（1）上题中分解纤维素的细菌能否在不含纤维素但富含其他有机物的环境中生存？
为什么？
答案 能。
纤维素分解菌分解纤维素只是为了利用纤维素作为碳源，其他有机物若可提供碳源，也可以生存。
（2）题中纤维素酶也在微生物细胞内分解纤维素吗？
答案 不在细胞中分解纤维素。
多数细胞不能直接吸收纤维素，一般来说，纤维素酶都是分泌到细胞外分解纤维素的。
2.分析下表培养基的配方，请回答下面的问题。
纤维素分解菌的选择培养基：
组分
含量
纤维素粉
5g
NaNO3
1g
Na2HPO4·
7H2O
1.2g
KH2PO4
0.9g
MgSO4·
0.5g
KCl
酵母膏
水解酪素
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
（1）此培养基配方中为微生物提供碳源的主要是、氮源是。
（2）此配方为培养基（根据物理状态）配方。
（3）此培养基选择出的微生物主要是。
问题导析
（1）该培养基中纤维素是主要的碳源，所以可以用于筛选纤维素分解菌。
（2）由于该培养基中没有加入琼脂，所以为液体培养基。
液体培养基中微生物与营养成分的接触更充分，可以提高微生物的代谢效率。
答案
（1）纤维素粉 NaNO3、酵母膏、水解酪素
（2）液体 （3）纤维素分解菌
解析 该培养基的主要碳源是纤维素粉，氮源有NaNO3、酵母膏、水解酪素。
因没有凝固剂成分，因此，该培养基从物理状态上看属于液体培养基。
因该培养基仅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。
（1）从土壤中分离纤维素分解菌时，哪种情况下可以省略选择培养？
答案 当土壤中纤维素分解菌的浓度很高时，可以省略选择培养这一步骤。
（2）本题中的培养基配方中的酵母膏可以为微生物提供什么成分？
答案 可以提供碳源、氮源和生长因子。
（3）该培养基中纤维素是否为唯一的碳源？
答案 不是，纤维素是主要的碳源，另外，酵母膏和水解酪素也可以提供少量的碳源。
二、尝试从土壤中分离出分解纤维素的微生物
1.实验流程
土壤取样：
选择富含纤维素的环境
选择培养：
用富含纤维素的选择培养基扩大培养
梯度稀释：
依次稀释101～106倍
涂布平板：
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.实验操作注意事项
（1）土壤取样时要选择富含纤维素的环境。
（2）选择培养的方法：
用富含纤维素的选择培养基。
目的：
增加纤维素分解菌的浓度。
（3）梯度稀释的目的：
能获得单个菌落。
（4）涂布平板时要选择鉴别纤维素分解菌的培养基。
（5）挑选产生透明圈的菌落。
3.菌种的进一步鉴定
（1）鉴定原理：
为确定透明圈内的菌落是纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验。
（2）发酵方法：
有液体发酵和固体发酵两种。
（3）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。
1.鉴别纤维素分解菌的培养基
（1）鉴别纤维素分解菌时需在培养基中添加什么物质？
答案 刚果红染色剂。
（2）鉴别培养基和选择培养基在目的和物理性质方面的区别是什么？
答案 ①鉴别培养基是在培养基中加入某些特定的作用底物和指示剂，观察微生物生长过程中分解底物所释放的不同产物，通过指示剂的反应不同来鉴别微生物；
选择培养基是在培养基中加入某些物质，以促进目的菌的生长繁殖，同时抑制其他杂菌的生长繁殖。
②选择培养的培养基中没有加入琼脂，所以属于液体培养基，而鉴别培养基一般为固体培养基。
2.鉴别方法——刚果红染色法
从显色结果上看，两种刚果红染色法中哪种染色法更容易区分纤维素分解菌和其他杂菌？
答案 方法一更容易区分纤维素分解菌和其他杂菌。
即先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，所显示的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。
方法二中有些微生物具有降解色素的能力，它们在生长过程中会降解刚果红，也会使培养基上形成透明圈，与纤维素分解菌不易区分。
3.透明圈的形成
（1）对分离的纤维素分解菌作进一步的鉴定的原因是什么？
答案 产生透明圈的菌落可能是能产生纤维素酶的微生物，也可能是能降解刚果红的菌种，所以需要进一步鉴定。
（2）简要概述筛选纤维素分解菌时透明圈是如何形成的。
答案 纤维素分解菌分解纤维素产生的纤维二糖和葡萄糖，不能与刚果红形成红色复合物，而出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
（3）向含有分解尿素的细菌的培养基中加入酚红指示剂，会出现类似的圈吗？
答案 分解尿素的细菌能够将尿素分解成氨，加入酚红指示剂后会变红，也会形成以尿素分解菌为中心的红色的圈。
归纳总结 两种刚果红染色法的比较
比较项目
方法一
方法二
先培养微生物，再加入刚果红
在倒平板时加入刚果红
优点
显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用
操作简单，不存在菌落混杂
缺点
操作繁琐，刚果红会使菌落之间发生混杂
有些微生物会降解刚果红，形成透明圈，与纤维素分解菌相混
3.下列有关刚果红染色法的叙述，不正确的是（ ）
A.刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入
B.刚果红可以在菌落形成后加入
C.刚果红在菌落形成前倒平板时加入，加入的刚果红不需要灭菌
D.在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌
答案 C
解析 刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入，也可以在菌落形成后加入，若在细菌菌落形成前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，则不需要灭菌。
4.研究人员成功地从土壤中筛选到能产生纤维素酶的微生物，请就如何从土壤中获得纤维素分解菌回答以下问题：
（1）纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和酶。
（2）若获得纯净的菌株，常采用平板划线法进行接种，此过程所用的接种工具是，操作时采用灭菌的方法。
（3）刚果红可以与纤维素等多糖形成红色复合物，但并不与和发生这种反应。
常用的刚果红染色法有两种：
第一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；
第二种是在时就加入刚果红。
（4）如果观察到产生的菌落，说明可能获得了纤维素分解菌。
为了确定是纤维素分解菌，还需要进行的实验。
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进行定量的测定。
答案
（1）葡萄糖苷
（2）接种环 灼烧 （3）纤维二糖
葡萄糖 倒平板 （4）透明圈 发酵产纤维素酶 葡萄糖
解析
（1）纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。
（2）常用的接种工具是接种环，操作时采用灼烧的方法灭菌。
（3）刚果红不与纤维二糖和葡萄糖发生反应。
（4）刚果红与纤维素反应呈红色，纤维素分解菌产生的纤维素酶会将纤维素分解而不能与刚果红染液反应呈红色，在菌落周围会出现透明圈。
为了确定是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验。
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。
易错易混
关于纤维素分解菌筛选的三个易错警示
（1）纤维素分解菌的选择培养基中的碳源并不只有纤维素，其中酵母膏和水解酪素也可起碳源的作用。
（2）在纤维素分解菌的选择培养基中生长的不只有纤维素分解菌。
因此，选择培养后要进行鉴别培养，才能获得纤维素分解菌。
（3）出现透明圈的菌落也不一定是纤维素分解菌。
1.加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮（橘络），会产生严重污染。
目前使用酶解法去除橘络，可减少污染。
下列生长在特定环境中的4类微生物，不能产生所用酶的是（ ）
A.生长在麦麸上的黑曲霉
B.生长在酸奶中的乳酸菌
C.生长在棉籽壳上的平菇
D.生长在木屑上的木霉
答案 B
2.当纤维素被纤维素酶分解后，会在培养基中出现一些透明圈，这些透明圈是（ ）
A.刚果红与纤维素形成的复合物
B.纤维素分解后的葡萄糖
C.由纤维素酶聚集在一起形成的
D.以纤维素分解菌为中心形成的
答案 D
解析 刚果红与纤维素反应形成红色复合物，当有纤维素分解菌生长时，菌落周围的纤维素被分解，形成透明圈。
3.在分解纤维素的微生物的分离实验中，为了判断选择培养基是否起到了对纤维素分解菌的选择作用，需要设置的对照是（ ）
A.未接种的只有纤维素为唯一碳源的培养基
B.未接种的牛肉膏蛋白胨培养基
C.接种了的牛肉膏蛋白胨培养基
D.接种了的只有纤维素为唯一碳源的培养基
4.通过分离分解纤维素的微生物实验，对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，这只是分离提纯的第一步，还需要进行（ ）
A.发酵产纤维素酶的实验
B.提取纤维二糖的实验
C.浓缩纤维素分解菌的实验
D.提取葡萄糖的实验
解析 为确定得到的是纤维素分解菌，还需进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的测定方法一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后产生的葡萄糖进行定量测定。
5.下图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答下面有关问题：
→
（1）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。
（2）某同学根据需要，配制了纤维素分解菌的选择培养基，成分如下，整个实验过程严格执行无菌操作。
含量/g
5
1
1.2
0.9
0.5
酵母膏、水解酪素
适量
如果将其中的纤维素粉换成，菌落数，即可说明选择培养基的作用。
（3）本实验宜采用法而不使用平板划线法，原因是该法可以根据稀释体积计算每克样品中的细菌数。
答案
（1）根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找
（2）葡萄糖 明显多于选择培养基上的菌落数
（3）稀释涂布平板
解析
（1）选择菌种是分离、纯化、扩大培养细菌的前提和基础，其基本原理就是根据菌株对生存环境的要求，到相应环境中去寻找。
（2）纤维素分解菌的培养，必须在以纤维素为主要碳源的培养基上进行。
要想说明选择培养基的作用，需设立对照实验：
将纤维素粉换成葡萄糖，进行菌落数比较，可见后者菌落数较多，说明以葡萄糖为碳源的培养基与以纤维素为碳源的培养基在微生物培养中的作用不同。
（3）由题意知，本实验不仅要分离出土壤中的纤维素分解菌，同时还要统计每克土壤样品中的纤维素分解菌的细菌数，因此不能用平板划线法接种，而要用稀释涂布平板法接种。
因为前者无法统计出每克样品中细菌数。
课时作业
[学考达标]
1.下列有关分解纤维素的微生物的分离的叙述，不正确的是（ ）
A.纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵
B.对分解纤维素的微生物进行了初步筛选后，无需再进行其他实验
C.纤维素酶的测定方法，一般是对所产生的葡萄糖进行定量的测定
D.纤维素酶是一种复合酶
解析 初步筛选只是分离纯化的第一步。
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。
2.两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，方法二出现
解析 两种刚果红染色法都会出现透明圈，但方法一在加入刚果红溶液时会造成菌落混杂，而先加入刚果红的方法则可能出现假阳性反应。
3.从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计，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
解析 实验的正确流程是“土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落”，其中选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度，因此需要在稀释涂布平板之前进行，最后根据菌落的特征挑选纤维素分解菌。
4.在对纤维素分解菌进行选择培养时，用液体培养基的目的是（ ）
A.用液体培养基可获得大量菌体
B.纤维素分解菌适宜在液体培养基上生长
C.用液体培养基可以使菌体充分利用培养基中的营养物质
D.用液体培养基可获得高纯度的纤维素分解菌
解析 使用液体选择培养基培养纤维素分解菌，一方面可以获得大量纤维素分解菌，另一方面便于稀释涂布平板。
5.在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基之前，一般先进行选择培养，其主要目的是（ ）
A.完全除去其他微生物
B.没有意义，去掉这一步更好
C.增加纤维素分解菌的浓度
D.使纤维素分解菌充分长大
解析 如果在所采集的土样中纤维素分解菌含量较少，稀释涂布到鉴别培养基上后形成的菌落数就更少，不利于挑选所需菌落。
通过选择培养可以增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。
6.分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是（ ）
A.经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B.选择培养这一步可省略，但获得的纤维素分解菌较少
C.样品经稀释培养后，用刚果红染色
D.对照组可将同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上
解析 分离土壤中的纤维素分解菌，需先进行选择培养，增大纤维素分解菌的浓度，然后再经过梯度稀释，将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。
[高考提能]
7.下列有关培养基和菌种鉴定的叙述，不正确的是（ ）
A.根据培养基的物理状态可将其分为液体培养基和固体培养基
B.可利用固体培养基上菌落的特征来判断和鉴别细菌的类型
C.利用刚果红培养基上是否形成透明圈来筛选纤维素分解菌
D.在无氮培养基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌
解析 在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌。
8.在纤维素分解菌的鉴定实验中，纤维素酶的测定方法一般是（ ）
A.对纤维素进行定量测定
B.对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定
C.对纤维素酶分解纤维素后所产生的纤维二糖进行定量测定
D.对纤维素分解菌进行定量测定
解析 纤维素酶的测定方法一般是对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。
9.不能够与刚果红反应生成红色复合物的是（ ）
A.纤维二糖B.纤维素
C.CMC－NaD.淀粉
解析 刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但不与纤维二糖、葡萄糖、麦芽糖等发生反应。
10.分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是（ ）
①稀释倒平板法 ②稀释涂布平板法 ③单菌落挑取法 ④选择培养
A.①②B.②③④
C.②③D.①③④
解析 要获得纤维素分解菌，需从取样的土壤中选择分离出样品，然后用稀释涂布平板法将样品接种到鉴别培养基上经筛选获得目的菌，再用单菌落挑取法接种到纤维素分解菌的选择培养基上，最终获得培养物。
11.某微生物培养基的配方如下：
NaNO33g，K2HPO41g，KCl0.5g，MgSO4·
7H2O0.5g，FeSO40.01g，（CH2O）30g，H2O1000mL，青霉素0.1万单位。
请回答下列问题：
（1）依物理性质，该培养基属于培养基。
（2）该培养基中的碳源是。
不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要进行的是调整pH和，倒平板时，一般需冷却至左右，在附近操作。
（3）若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去的物质是，应加入的碳源是，为检测纤维素分解菌的存在与否还应加入染料，与纤维素可形成色复合物，若产生，则证明有纤维素分解菌存在。
答案
（1）液体
（2）（CH2O） 灭菌 50℃ 酒精灯火焰 （3）（CH2O） 纤维素粉 刚果红 红 透明圈
解析
（1）培养基按物理性质可分为液体培养基和固体培养基等，分析该培养基的成分，该培养基没有添加琼脂，应为液体培养基。
（2）其碳源应为（CH2O），配制培养基时，各成分溶化后要调节pH和灭菌后再分装。
倒平板时，培养基应冷却到50℃左右，并且在酒精灯火焰附近进行。
（3）由于纤维素分解菌能以纤维素为碳源，其他微生物不能，因此若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去（CH2O）添加纤维素粉。
检测纤维素分解菌常用的方法是刚果红染色法。
12.某同学为了从土壤中分离得到纤维素分解菌，进行了以下操作。
第一步：
土壤取样。
用小铁铲和普通信封将土取回，然后倒入一烧瓶中，加蒸馏水稀释，塞好棉塞。
第二步：
制备培养基。
成分
待上述物质溶解后加蒸馏水定容到1000mL
第三步：
菌悬液涂布平板。
用接种环取少量土壤稀释溶液在以上培养基表层涂布。
第四步：
培养观察。
把接种好的培养皿放到35℃的恒温箱中培养1～2d，观察并记录菌落的生长情况。
根据以上实验操作，完成下列题目：
（1）找出该同学明显的错误操作并改正。
。
（2）要想增加该实验的说服力，还应该怎么做？
答案
（1）第一步：
取样工具应提前灭菌；
不能用蒸馏水，应用无菌水；
土壤取回后的操作应在火焰旁进行。
培养基制备好后应灭菌。
接种应在无菌条件下进行，应用灭菌的吸管或移液器取样品
（2）一是设置对照实验，再配制一组无纤维素粉的培养基，接种该土壤样品培养观察。
二是最后要对该微生物进行鉴定，用刚果红染色法鉴定该微生物的菌落，看周围是否出现透明圈
解析 从土壤中分离微生物一般的流程是：
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。
该实验步骤不完整，且在前三步操作中都没有进行无菌操作，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。
13.一种广泛使用的除草剂（含氮有机物）在土壤中不易被降解，长期使用可污染土壤。
为修复被该除草剂污染的土壤，可按下面程序选育能降解该除草剂的细菌（已知该除草剂在水中溶解度低，含一定量该除草剂的培养基不透明）。
（1）制备土壤浸出液时，为避免菌体浓度过高，需将浸出液进行稀释处理。
现有1L土壤浸出液，用无菌吸管吸取1mL至盛有9mL无菌水的试管中，依次稀释至103倍。
各取0.1mL已稀释103倍的稀释液分别接种到三个培养基上培养，记录的菌落数分别为55、56、57，则每升原土壤浸出液样品中菌体数为。
（2）要从长期使用该除草剂的土壤中分离目的菌，从用途方面来看，上述培养基的特点是。
（3）接种技术的核心是。
接种时，连续划线的目的是将聚集的菌种逐步，培养时，只有很少菌落出现，大部分细菌在此培养基上不能生长的主要原因是或有氧条件抑制了这些细菌的生长。
（4）在培养基上形成的菌落中，无透明圈菌落利用的氮源主要是，有透明圈菌落利用的氮源主要是，据此可筛选出目的菌。
实验结果如下图所示，A～E五种菌株中，是最理想的菌株。
答案
（1）5.6×
108
（2）在无氮培养基中添加了该除草剂
（3）防止杂菌污染，保证培养物的纯度 稀释分散到培养基的表面 培养基中缺少这些细菌可利用的氮源
（4）氮气 该除草剂 E
解析
（1）根据稀释涂布平板法对微生物计数的计算公式：
每毫升原土壤浸出液样品中菌体数＝（C÷
V）×
M＝56÷
0.1×
103＝5.6×
105，则每升原土壤浸出液样品中菌体数为5.6×
108。
（2）该除草剂是含氮元素的有机物，可以为微生物提供氮源，因此选育能降解该
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