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领航1．简述纤维素酶的种类及作用。2．从土壤中分离出分解纤维素的微生物，讨论这类微生物的应用价值。【重点】分离分解纤维素的微生物的实验流程。【难点】纤维素分解菌的筛选。情境导引棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，其纤维素的质量分数可达92%～95%，亚麻、木材、作物秸秆等也富含纤维素。许多商品纤维素都是由天然纤维素制得的。纤维素是有机高分子化合物，呈白色、无气味、无味道，是纤维状结构的物质，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。

核心要点突破知能过关演练课题3分解纤维素的微生物的分离基础自主梳理基础自主梳理一、纤维素与纤维素酶1．纤维素(1)化学组成：由____________三种元素组成，是地球上含量最丰富的多糖类物质，分子通式为________________。(2)分布及作用：_____是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外木材、作物秸秆等也富含纤维素；纤维素是构成值物_______的主要组成成分之一。C、H、O(C6H10O5)n棉花细胞壁(3)某些商品纤维素①水溶性的羧甲基纤维素钠(CMC­Na)；②不溶于水的微晶纤维素(Avicel)。2．纤维素酶(1)组成：纤维素酶是一种_________，包括三种组分，即C1酶、Cx酶、________________。(2)作用：C1酶和Cx酶使纤维素分解成_________；_____________将纤维二糖分解为葡萄糖。二、纤维素分解菌的筛选1．方法：刚果红染色法，常用的有两种：一种是先培养______，再加入刚果红进行___________，另一种是在倒平板时就加入刚果红。复合酶葡萄糖苷酶纤维二糖葡萄糖苷酶微生物颜色反应2．原理(1)含纤维素的培养基中加入的________，可与纤维素形成____________。(2)当纤维素被_____________分解后，形成的纤维二糖、________不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形成，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可通过是否产生________来筛选纤维素分解菌。三、实验设计1．实验流程：土壤取样→选择培养(此步可省略)→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生_________的菌落。刚果红红色复合物葡萄糖透明圈透明圈纤维素酶2．土壤取样采取土样时，可以选择____________的环境。3．选择培养(1)目的：增加纤维素分解菌的______，确保能够从样品中分离到所需要的微生物。(2)操作方法：将土样加入装有30mL___________的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下振荡培养1～2d，直至培养液变混浊，也可重复选择培养。4．涉及的生物技术主要有：培养基的制作、无菌操作、稀释涂布平板法、________________、土壤取样等。纤维素丰富浓度选择培养基选择培养基的制作四、课题延伸1．为确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵方法有_________和___________两种.2．纤维素酶的测定方法，一般是对纤维素酶分解______等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量的测定。液体发酵固体发酵滤纸核心要点突破要点一纤维素分解菌的筛选1．刚果红染色法(1)纤维素＋刚果红→红色复合物，刚果红并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。(2)在培养基中接种纤维素分解菌的培养过程中，纤维素被纤维素酶分解后，刚果红—纤维素红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。2．筛选过程中用到的两种培养基(1)名称：①纤维素分解菌的选择培养基；②纤维素分解菌的鉴别培养基。(2)区别①纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，利用液体培养基能使营养成分充分消耗，以增加纤维素分解菌的浓度。②纤维素分解菌的鉴别培养基为固体培养基，因为要在培养基上形成我们肉眼可见的菌落。③在上述选择培养基中能以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；而在上述鉴别培养基中，绝大多数微生物都可以正常生长。

分析下面培养基的配方，回答问题。纤维素分解菌的选择培养基：纤维素粉

5g

NaNO3

1gNa2HPO4·7H2O 1.2gKH2PO4 0.9gMgSO4·7H2O 0.5gKCl 0.5g酵母膏

0.5g水解酪素

0.5g将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。例1(1)此培养基配方中为微生物提供碳源和氮源的分别是________、______________。(2)此配方为________培养基(根据物理状态分)，原因____________________，用这种培养基的原因是__________________________。(3)此培养基选择出的微生物主要是________。(4)该培养基中如果加入琼脂，会发生什么变化？所选择的微生物也改变吗？___________________________________________________________________________________。【尝试解答】

(1)纤维素粉NaNO3、酵母膏(2)液体培养基配方中无凝固剂——琼脂有利于微生物对培养基中营养成分的充分利用(3)纤维素分解菌(4)若加入琼脂，培养基将成为固体。所选择的微生物不会改变，因为选择微生物的因素是培养基中的唯一碳源，纤维素粉没有改变，所以选择的微生物也不变【解析】第(1)问出现错误的原因往往是没有分清配方中哪种物质含有碳元素，哪种物质含有氮元素，该培养基的唯一碳源是纤维素粉，氮源有酵母膏、NaNO3，辨别培养基的物理状态，应分析有无凝固剂成分，该培养基无凝固剂成分，在物理状态上属液体培养基，液体培养基可以使培养基和微生物充分接触，有利于营养成分的利用。该培养基仅以纤维素粉为唯一碳源，因此，可用于选择培养纤维素分解菌.跟踪训练下列有关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．富集培养这一步可省略，但培养的纤维素分解菌少C．经稀释培养后，用刚果红染色D．对照组可用等量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上解析：选A。经选择培养后，样品还要再经稀释，才能涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上；富集培养这一步可省略；经稀释培养后，用刚果红染色；设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物。要点二分离分解纤维素的微生物的实验流程1．流程图2．与分解尿素细菌的流程区别(1)分离分解尿素的细菌的取样流程图是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为惟一氮源的选择培养基上，直接分离得到菌落。(2)分离分解纤维素的微生物的实验流程通过选择培养基，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本相同。

图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答有关问题：例2(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)在将样品接种到鉴别纤维素分解菌的培养基之前，可通过选择培养增加纤维素分解菌的浓度，某同学根据需要配制了纤维素分解菌的培养基如表，整个实验过程严格无菌操作，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。成分含量纤维素粉5gNaNO31gNa2HPO4·7H2O1.2gKH2PO40.9gMgSO4·7H2O0.5gKCl0.5g酵母膏、水解酪素适量蒸馏水1000mL(3)接种微生物最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，本实验宜采用__________法，原因是___________________________________。【尝试解答】

(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(3)稀释涂布平板平板划线法难以根据稀释液体积计算每克样品中的菌株数【解析】在寻找目的微生物时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；微生物的选择培养就是根据微生物的不同特点，在培养基中加入某些物质，允许一部分微生物的生存，而抑制一部分微生物的生长，在本实验中，由于只有纤维素分解菌才能利用培养基中的纤维素，因此只含有纤维素粉的培养基为选择培养基，而葡萄糖是许多微生物都能利用的碳源，因此通常用葡萄糖来配制完全培养基，在选择培养基上生长的微生物种类少，菌落数就少；微生物的分离的接种方法有平板划线法和稀释涂布乎板法，因为两种方法都能使菌体分散到培养基的表面，但是平板划线法不能确定接种的量，而稀释涂布平板法可以确定接种量，因此平板划线法不能根据稀释液体积计算每克样品中的菌株数。跟踪训练关于分解纤维素的细菌的分离和纯化操作的叙述中，下列正确的是(多选)(

)A．在地表下面10米深处的土壤中取样B．要用只含有纤维素有机营养的选择液体培养基进行选择培养C．要用酚红培养基进行进一步鉴定D．要进行稀释涂布平板法进行接种解析：选BD。从土壤中分离纤维素分解菌时，取的土样