选修一2-3分解纤维素的微生物的分离

1、 纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的成的高分子化合物，是含量最丰富的多多糖类物质糖类物质。植物的根、茎、叶等器官都含有植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。大量的纤维素。纤维纤维素能被土壤中某些微素能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶纤维素酶。草食性动物是怎样消化食草食性动物是怎样消化食物中纤维素的？物中纤维素的？草食性动物草食性动物肠胃中的肠胃中的共生微生物共生微生物。除自然环境中。除自然环境中存在分解纤维素的微生物外，在草食性动物等存在分解纤维素的微生物外，在草食性动物等的

2、消化道内，也共生有分解纤维素的微生物，的消化道内，也共生有分解纤维素的微生物，其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人没有分解纤维素的能力。没有分解纤维素的能力。教学目标教学目标:1 1、能简述纤维素酶的种类及作用，、能简述纤维素酶的种类及作用，2 2、能从土壤中分离出分解纤维素的微、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。生物，了解这类微生物的应用。教学重点：教学重点：从土壤中分离分解纤维素的微从土壤中分离分解纤维素的微生物。生物。 棉花棉花是自然界中纤维素含量最是自然界中纤维素含量最高的天然产物，木材、作物秸秆中高的天然产物，木材、

3、作物秸秆中也含大量的纤维素。纤维素的分解也含大量的纤维素。纤维素的分解需要在需要在纤维素酶纤维素酶的催化作用下完成，的催化作用下完成，请完成下列过程：请完成下列过程：（一）纤维素与纤维素酶（一）纤维素与纤维素酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶( (一一) )、基础知识、基础知识纤维素酶是一种纤维素酶是一种_，它包括，它包括_、_和和_，具有催化分解纤维素的作用，具有催化分解纤维素的作用复合酶复合酶C C1 1酶酶C CX X酶酶纤维素纤维素 纤维二糖纤维二糖 葡萄糖葡萄糖C C1 1酶酶C CX X酶酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶滤滤纸纸崩崩溃溃法法纤维素酶活性的测定实验：纤维素酶活性的测定实验： 在在2支支20

4、mL的试管中，分别放入的试管中，分别放入16cm的滤纸条，再分别加入的滤纸条，再分别加入pH为为4.8、物质的量、物质的量浓度为浓度为0.1mol/L的的醋酸醋酸-醋酸钠缓冲液醋酸钠缓冲液10mL、11mL。在加入。在加入10mL缓冲液的试管中加入缓冲液的试管中加入1mL纤维素酶（纤维素酶（7080U/mL）。将二支试管）。将二支试管固定在固定在50mL的锥形瓶中，在摇床上以的锥形瓶中，在摇床上以140r/min的转速振荡反应的转速振荡反应1h，观察结果。，观察结果。1U表示表示1个酶活力单位，是指在温度为个酶活力单位，是指在温度为25，其他反应条件，其他反应条件，如如pH等，均为最适的情况下

5、，在等，均为最适的情况下，在1min内转化内转化1mmol的底物所的底物所需的酶量。需的酶量。底物：酶所作用和催化的化合物。底物：酶所作用和催化的化合物。 在一支试管中添加纤维素酶，在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；尽管另一支试管不添加纤维素酶；尽管醋酸醋酸钠缓冲液用量不同，但醋酸醋酸钠缓冲液用量不同，但都能维持相同的都能维持相同的pH。思考思考1实验分析：实验分析：P27的的小实验是如何构成对照的？小实验是如何构成对照的？下列生物能分解纤维素的是（下列生物能分解纤维素的是（ ） 人人 兔兔 牛牛 蘑菇蘑菇 纤维杆菌纤维杆菌A. B.C. D.C( (二二) )、纤维素分解菌

6、的筛选、纤维素分解菌的筛选方法方法-选择培养基选择培养基以纤维素为唯一碳源以纤维素为唯一碳源-刚果红染色法刚果红染色法红色复合物红色复合物刚果红刚果红纤维素纤维素红色消失，红色消失，出现透明圈出现透明圈可根据是否可根据是否产生产生透明圈透明圈来筛选纤维来筛选纤维素分解菌素分解菌( (三三) )、实验设计、实验设计土壤土壤取样取样选择选择培养培养梯度梯度稀释稀释将样品涂将样品涂布到布到鉴别鉴别培养基培养基挑选挑选菌落菌落什么什么样的样的环境环境取样取样?选择培养基选择培养基的特点的特点? ?培养的目的培养的目的? ?挑选什挑选什么样的么样的菌落菌落? ?鉴别培养鉴别培养基的特点基的特点? ?如何

7、鉴别如何鉴别? ?课本？课本？1 1、本实验流程与课题本实验流程与课题2 2中实验流程有哪些异同中实验流程有哪些异同? ?前者直接稀释涂布在以尿素为唯一前者直接稀释涂布在以尿素为唯一N N源的选择培养基上，源的选择培养基上，直接分离得到目的菌落；后者先进行选择培养，使纤维直接分离得到目的菌落；后者先进行选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液稀释涂布到鉴别培养基素分解菌得到增殖后，再将菌液稀释涂布到鉴别培养基土壤取样土壤取样课本？课本？2 2、取样的环境是怎样的，作出这种选择的理取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？由是什么？ 选择纤维素丰富的环境，如树林中多选择纤维素丰富的环境，

8、如树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等等。叶等等。 生物与环境的互相依存关系，在富含生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土壤中获得目的微生物提高，因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境的几率要高于普通环境课本？课本？3 3、将滤纸埋在土壤中有什么作将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？ 将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相使纤维素分解菌相对聚集对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。 一般应将

9、纸埋于深约约10 cm左右腐殖土左右腐殖土壤壤中。1、纤维素分解菌选择培养基、纤维素分解菌选择培养基属于属于_（固体、液体）培（固体、液体）培养基，原因是养基，原因是_【资料二】选择培养【资料二】选择培养阅读资料二阅读资料二“选择培养基选择培养基”，回答以下几问题：，回答以下几问题：液体液体没有添加琼脂没有添加琼脂2、该培养基对微生物、该培养基对微生物_（具有，不具有）选（具有，不具有）选择作用。如果具有，其选择机择作用。如果具有，其选择机制是制是_。以纤维素粉为唯一碳源，能分解纤以纤维素粉为唯一碳源，能分解纤维素的微生物可以大量繁殖维素的微生物可以大量繁殖 具有具有 若设置一个对照实验若设置

10、一个对照实验说明选择培养的作用，说明选择培养的作用，应控制的变量是将应控制的变量是将_改为改为_。3、你能否设计一个、你能否设计一个对照实验，说明选对照实验，说明选择培养基的作用？择培养基的作用？葡萄糖葡萄糖纤维素粉纤维素粉思考思考2实验流程中实验流程中“选择培选择培养养” 的目的是什么？的目的是什么？ 其目的是其目的是增加纤维素分解增加纤维素分解菌的浓度菌的浓度，以确保能够从样品以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。中分离到所需要的微生物。课本？课本？旁栏思考题为什么选择旁栏思考题为什么选择培养能够培养能够“浓缩浓缩”所需的微生物？所需的微生物？ 在选择培养的条件下，可以使在选择培养的条件

11、下，可以使那些能够那些能够适应这种营养条件的微生适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖物得到迅速繁殖，而那些，而那些不适应这不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到因此可以起到“浓缩浓缩”的作用。的作用。培养基组成培养基组成提供的主要营养物质提供的主要营养物质CMC-Na 510g碳源碳源酵母膏酵母膏 1g碳源、氮源、生长因子碳源、氮源、生长因子KH2PO4 0.25g无机盐无机盐土豆汁土豆汁 100mL碳源、生长因子碳源、生长因子琼脂琼脂 15g凝固剂凝固剂上述物质溶解后，加蒸上述物质溶解后，加蒸馏水定容至馏水定容至1000mL氢元素、氧元素氢元素、氧

12、元素鉴别鉴别纤维素分解菌的培养基纤维素分解菌的培养基(水溶性羧甲基纤维素钠水溶性羧甲基纤维素钠)【资料三】刚果红染色法【资料三】刚果红染色法方法一：方法一：先培养微生物，再加先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应入刚果红进行颜色反应方法二：方法二：在倒平板时就加入刚在倒平板时就加入刚果红果红方法一中方法一中NaCl溶液的作用？溶液的作用？思考：思考： 漂洗作用漂洗作用，洗去与纤维素结合不牢的，洗去与纤维素结合不牢的刚果红，以免出现的透明圈不够清晰。刚果红，以免出现的透明圈不够清晰。染色法染色法优点优点缺点缺点方法一方法一 方法二方法二 颜色反应基本颜色反应基本上是纤维素分上是纤维素分解菌的作用

13、解菌的作用 操作繁琐，刚操作繁琐，刚果红会使菌落之间果红会使菌落之间发生混杂发生混杂操作简便，操作简便，不存在菌落不存在菌落混杂问题混杂问题 产生淀粉酶的产生淀粉酶的微生物也产生模糊微生物也产生模糊透明圈，有些微生透明圈，有些微生物能降解色素，形物能降解色素，形成明显的透明圈。成明显的透明圈。课本？课本？思考：这两种方法各有哪些优点思考：这两种方法各有哪些优点与不足与不足挑选产生透明圈的菌落挑选产生透明圈的菌落 挑取产生明显的透明圈的菌落，挑取产生明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。一般即为分解纤维素的菌落。 接种到纤维素分解菌的选择培养接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在基上，在3

14、0300 0C C37370 0C C培养，可获得纯培培养，可获得纯培养。养。 为了确定分离得到的是纤维素为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行分解菌，还需要进行_实验，纤维素酶的发酵方法有实验，纤维素酶的发酵方法有_ 发酵和发酵和_ 发酵。纤维素发酵。纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的等纤维素所产生的_ 含量进含量进行定量测定。行定量测定。发酵产纤维素酶发酵产纤维素酶 液体液体 固体固体 葡萄糖葡萄糖 分解分解纤维纤维素的素的微生微生物的物的分离分离纤维素酶纤维素酶种类、作用、催化活力种类、作用、催化活力刚果红染色刚果红染色筛选原理筛选原

15、理实实验验设设计计土壤取样土壤取样选择培养选择培养涂布培养涂布培养纯化培养纯化培养前置染色法前置染色法后置染色法后置染色法富含纤维素土壤富含纤维素土壤增大分解菌含量增大分解菌含量染色鉴别染色鉴别分离出分解菌分离出分解菌20152015江苏高考江苏高考 31. 31. 人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃物的胃,可用来发酵处理秸秆可用来发酵处理秸秆,提高秸秆的营养价值。提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果为了增强发酵效果,研究人员从牛胃中筛选纤维素研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株酶高产菌株,并对其降解纤维素能力进行了研究。并对其降解纤维素能力进行了研究。 请回答下列问题

16、请回答下列问题:(1)(1)在样品稀释和涂布平板步骤中在样品稀释和涂布平板步骤中,下列选项不需要下列选项不需要的是的是 (填序号填序号)。酒精灯酒精灯 培养皿培养皿 显微镜显微镜 无菌水无菌水 (2) (2)在涂布平板时在涂布平板时,滴加到培养基表面的菌悬液量滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是不宜过多的原因是 。(3)(3)向试管内分装含琼脂的培养基时向试管内分装含琼脂的培养基时,若试管口粘附若试管口粘附有培养基有培养基,需要用酒精棉球擦净的原因需要用酒精棉球擦净的原因是是 。培养基表面的菌悬液会出现积液，导致培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果菌体堆积，影响分离效果 避免培养基污染棉塞避免培养基污染棉塞 (4)(4)刚果红可以与纤维素刚果红可以与纤维素形成红色复合物形成红色复合物, ,但并不但并不与纤维素降解产物纤维二与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基研究人员在刚果红培养基平板上平板上, ,筛到了几株有透筛到