2019-2020年高中生物 2.3《分解纖維素的微生物的分離》教學設計 新人教版選修1.doc

《2019-2020年高中生物 2.3《分解纖維素的微生物的分離》教學設計 新人教版選修1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019-2020年高中生物 2.3《分解纖維素的微生物的分離》教學設計 新人教版選修1.doc（3頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高中生物 2.3《分解纖維素的微生物的分離》教學設計 新人教版選修1 一、課題目標 簡述纖維素酶的種類及作用，從土壤中分離出分解纖維素的微生物，討論這類微生物的應用價值。 二、課題重點與難點 課題重點：從土壤中分離分解纖維素的微生物。 課題難點：從土壤中分離分解纖維素的微生物。 三、課題背景分析 教材首先說明了纖維素的化學組成以及纖維素在生物圈的廣泛分布，由此轉入到如何對纖維素進行有效利用的問題。接著，教材介紹了產(chǎn)纖維素酶的微生物能夠分解纖維素，因此，對纖維素的利用離不開對分解纖維素的微生物的研究。最后，教材點明了本課題的研究主題，即從土壤中分離能夠分解纖維素的微生物。 四、基礎知識分析與教學建議 （一） 纖維素與纖維素酶 知識要點： 1.纖維素在生物圈的分布；2.纖維素酶的作用。 教學建議：有關纖維素的知識，教師可以聯(lián)系必修模塊《分子與細胞》中多糖的知識并安排學生通過閱讀進行自學，學生自學后應該能夠說出纖維素的化學組成以及在生物圈中的分布狀況。關于纖維素酶的作用，教師可以參照課本的楷體字部分做演示實驗。該實驗的現(xiàn)象明顯，能使學生對纖維素酶的作用留下深刻的印象。如果不做實驗，也可以參照課本中圖2-12來了解纖維素酶的作用。 （二）纖維素分解菌的篩選 知識要點： 1.剛果紅染色法；2.剛果紅染色法的原理。 教學建議：教材在介紹剛果紅染色法之前，首先用“篩子篩沙”這一形象的比喻來說明篩選微生物的基本思想方法。教師還可以結合本專題課題2介紹選擇培養(yǎng)基的有關內容，進一步引導學生深入認識分離微生物的基本思想。剛果紅染色法的知識難度并不大，學生通過自學就能夠理解。 五、實驗案例 土壤中纖維素分解菌的分離 實驗的具體操作步驟如下。 1.土樣采集 土樣采集的方法與本專題課題2類似。土樣的采集要選擇富含纖維素的環(huán)境，這是因為在纖維素含量豐富的環(huán)境，通常會聚集較多的分解纖維素的微生物。如果找不到合適的環(huán)境，可以將濾紙埋在土壤中，過一個月左右也會有能分解纖維素的微生物生長。 2.選擇培養(yǎng) 選擇培養(yǎng)需要的儀器有：250 mL錐形瓶、無菌稱量瓶、藥匙、1 mL和10 mL的移液管、天平、搖床、溫度計等。 培養(yǎng)基的制備參照課本旁欄中的比例配制。在250 mL錐形瓶中裝入30 mL培養(yǎng)基，用8層紗布做成瓶塞，將瓶口塞緊，再在瓶塞外包裹兩層包裝紙（或報紙），用線繩扎緊，在121 ℃下高壓蒸汽滅菌20 min。 選擇培養(yǎng)的操作：稱取土樣20 g，在無菌條件下加入裝有30 mL培養(yǎng)基的搖瓶中。將搖瓶置于搖床上，在30 ℃下振蕩培養(yǎng)1～2 d，至培養(yǎng)基變混濁。此時可以吸取0.1 mL培養(yǎng)液進行梯度稀釋和涂布平板，也可以按課本中所述，重復選擇培養(yǎng)的步驟一次，然后再進行梯度稀釋和涂布平板。 3.剛果紅染色法分離 纖維素分解菌這一步所需要的儀器有：無菌培養(yǎng)皿、涂布器、1 mL移液管，裝有9mL無菌水的20 mL大試管，溫箱等。 培養(yǎng)基的制備參照課本旁欄中的比例配制。在500 mL三角瓶中裝入200 mL培養(yǎng)基，在121 ℃下高壓蒸汽滅菌20 min。 倒平板操作：將滅菌后的固體培養(yǎng)基熔化，按無菌操作的要求，在無菌的培養(yǎng)皿中倒入15～20 mL培養(yǎng)基，凝固后待用。 制備菌懸液：按照本專題課題1的稀釋操作方法，將選擇培養(yǎng)后的培養(yǎng)基進行等比稀釋，稀釋最大倍數(shù)至106。 涂布平板：將稀釋度為104～106的菌懸液各取0.1 mL，滴加在平板培養(yǎng)基上，用涂布器將菌液涂布均勻，在30 ℃倒置培養(yǎng)，至菌落長出。每個稀釋度下需涂布3個平板，并注意設置對照。剛果紅染色的具體操作步驟參照課本［資料三］。 六、課題成果評價 （一）培養(yǎng)基的制作是否合格以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落：對照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中沒有菌落生長則說明培養(yǎng)基制作合格。如果觀察到產(chǎn)生透明圈的菌落，則說明可能獲得了分解纖維素的微生物。 （二）分離的結果是否一致：由于在土壤中細菌的數(shù)量遠遠高于真菌和放線菌的數(shù)量，因此最容易分離得到的是細菌。但由于所取土樣的環(huán)境不同，學生也可能得到真菌和放線菌等不同的分離結果。 七、答案和提示 （一）旁欄思考題 1.本實驗的流程與課題2中的實驗流程有哪些異同？ 答：本實驗流程與課題2的流程的區(qū)別如下。課題2是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為惟一氮源的選擇性培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。本課題通過選擇培養(yǎng)，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在選擇培養(yǎng)基上。其他步驟基本一致。 2.為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？ 答：由于生物與環(huán)境的相互依存關系，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對提高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的幾率要高于普通環(huán)境。 3.將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認為濾紙應該埋進土壤多深？ 答：將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對聚集，實際上是人工設置纖維素分解菌生存的適宜環(huán)境。一般應將紙埋于深約10 cm左右腐殖土壤中。 4.想一想，這兩種方法各有哪些優(yōu)點與不足？你打算選用哪一種方法？ 提示：參看本課題參考資料的內容。 5.為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？ 答：在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使那些能夠適應這種營養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應這種營養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。 （二）練習 2.答：流程圖表示如下。 土壤取樣→選擇培養(yǎng)（此步是否需要，應根據(jù)樣品中目的菌株數(shù)量的多少來確定）→梯度稀釋→將菌懸液涂布到有特定選擇作用的培養(yǎng)基上→挑選單菌落→發(fā)酵培養(yǎng) 八、參考資料 1.纖維素與纖維素酶 纖維素與淀粉都是由葡萄糖組成的，但組成兩者的葡萄糖的連接方式不同，因而使兩者的形態(tài)完全不同。纖維素是由葡萄糖分子按β-1,4糖苷鍵連接而成的，淀粉是由葡萄糖分子按α-1,4糖苷鍵連接而成的。 人類以淀粉為主要能量來源，但完全不能消化纖維素，而反芻動物和大量的微生物則主要以纖維素為能量來源。這是因為，在反芻動物的瘤胃中生活著大量的可以分解纖維素的微生物。微生物產(chǎn)生的纖維素酶是一種復合酶，包括內切酶（Cx酶）、外切酶（C1酶）和葡萄糖苷酶。內切酶作用于無定型的纖維素區(qū)域，使纖維素斷裂成片段；外切酶又叫纖維二糖水解酶，它可以作用于纖維素的結晶區(qū)或小片段纖維素，從糖鏈末端開始切掉兩個葡萄糖分子，產(chǎn)生纖維二糖；葡萄糖苷酶則將纖維二糖分解成葡萄糖。 2.兩種剛果紅染色法的比較 剛果紅在篩選纖維素分解菌上的應用已經(jīng)有超過20年的歷史，在本課題中我們給出了兩種方法。方法一是傳統(tǒng)的方法，缺點是操作繁瑣，加入剛果紅溶液會使菌落之間發(fā)生混雜；其優(yōu)點是這樣顯示出的顏色反應基本上是纖維素分解菌的作用。方法二的優(yōu)點是操作簡便，不存在菌落混雜問題，缺點是由于纖維素和瓊脂、土豆汁中都含有淀粉類物質，可以使能夠產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽性反應。但這種只產(chǎn)生淀粉酶的微生物產(chǎn)生的透明圈較為模糊，因為培養(yǎng)基中纖維素占主要地位，因此可以與纖維素酶產(chǎn)生的透明圈相區(qū)分。方法二的另一缺點是：有些微生物具有降解色素的能力，它們在長時間培養(yǎng)過程中會降解剛果紅形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區(qū)分。