2024-2025学年高中生物专题二微生物的培养与应用课题3分解纤维素的微生物的分离学案新人教版选修1

PAGE8-课题3分解纤维素的微生物的分别学习目标课程标准1．简述纤维素酶的种类和作用。2．从土壤中分别能分解纤维素的微生物。(重点难点)3．探讨从土壤中分别出的分解纤维素的微生物的应用价值。1．驾驭纤维素分解菌的筛选与鉴别。2．学会设计试验对纤维素分解菌进行分别与培育。自主学习·预习热身一、纤维素与纤维素酶1．纤维素(1)化学组成：由__C、H、O__三种元素组成，是地球上含量最丰富的__多糖__类物质。(2)分布及作用：__棉花__是自然界中纤维素含量最高的自然产物，此外木材、作物秸秆等也富含纤维素；纤维素是构成植物__细胞壁__的主要组成成分之一。(3)某些商品纤维素①水溶性的__羧甲基纤维素钠__(CMC—Na)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__复合酶__，包括三种组分，即__C1酶__、__Cx酶__、__葡萄糖苷酶__。(2)作用：C1酶和Cx酶使纤维素分解成__纤维二糖__，__葡萄糖苷酶__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。2．原理(1)含纤维素的培育基中加入的__刚果红__，可与纤维素形成__红色复合物__。(2)当纤维素被__纤维素酶__分解后，形成的__纤维二糖__、__葡萄糖__不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形成，培育基中出现以__纤维素分解菌__为中心的透亮圈，可通过是否产生__透亮圈__来筛选纤维素分解菌。三、试验设计1．流程2．纤维素分解菌大多分布在__富含纤维素__的环境中。3．通过选择培育基可增加纤维素分解菌的浓度。思索1．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？提示：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，其他有机物若可供应碳源，也可以生存。2．纤维素酶能在微生物细胞内分解纤维素吗？为什么？提示：不能。多数细胞不能干脆汲取纤维素，一般来说，纤维素酶都是分泌到细胞外分解纤维素的。┃┃活学巧练__■推断题1．纤维素酶与葡萄糖苷酶的作用一样。(×)分析：纤维素酶是一种复合酶，其中包含葡萄糖苷酶，葡萄糖苷酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。2．纤维素酶具有专一性和高效性等特点。(√)3．培育纤维素分解菌的培育基中应含有无机碳源。(×)分析：纤维素分解菌的代谢类型为异养型，培育基中应含有有机碳源。4．先培育微生物，再加入刚果红进行颜色反应，不存在菌落混杂问题。(×)分析：存在菌落间混杂。若先培育微生物后加染液，染液会把一个菌落的菌冲到另一个菌落里，导致菌落间混杂。5．增大目的菌株浓度时可采纳固体选择培育基。(×)分析：应运用液体培育基。6．选择纤维素分解菌的培育基与鉴别纤维素分解菌的培育基配方相同，只是后者需用刚果红染色。(×)分析：两种培育基配方不同。新知解读·互动探究学问点纤维素分解菌的筛选(刚果红染色法)┃┃要点归纳__■1．原理：刚果红能与培育基中的纤维素形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖反应。当纤维素被纤维素酶分解后，该复合物无法形成，培育基中会出现以纤维素分解菌为中心的透亮圈。2．目的：通过颜色反应干脆筛选微生物。3．方法与比较方法操作优点缺点方法一先培育微生物，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，加入刚果红溶液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由于在纤维素粉和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现透亮圈较为模糊的假阳性反应；②有些微生物具有降解色素的实力，长时间培育会降解刚果红而形成明显的透亮圈┃┃典例评析__■典例1下列关于纤维素分解菌分别试验的说法不正确的是(D)A．通常采纳刚果红染色法筛选纤维素分解菌B．当纤维素被纤维素分解菌释放的纤维素酶分解后，培育基中会出现透亮圈C．该试验用的培育基为选择培育基D．在用刚果红染色时只能先培育微生物再加入刚果红，不能在倒平板时加入[解析]刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应，所以可采纳刚果红染色法筛选纤维素分解菌，A项正确；当纤维素被纤维素分解菌分泌的纤维素酶分解后，刚果红—纤维素的红色复合物就无法形成，培育基中会出现以纤维素分解菌为中心的透亮圈，B项正确；用选择培育基筛选纤维素分解菌，C项正确；常用的刚果红染色法有两种：一是先培育微生物，再加入刚果红进行颜色反应，二是在倒平板时就加入刚果红，D项错误。┃┃变式训练__■1．(2024·康杰中学高二期中)下列有关刚果红染色法的叙述，正确的是(D)A．刚果红可以和纤维素、淀粉等多糖形成红色复合物B．出现透亮圈的菌落肯定是纤维素分解菌C．在倒平板时加入的刚果红溶液不须要灭菌D．在菌落形成后加入的刚果红溶液不须要灭菌[解析]刚果红不能与淀粉形成红色复合物，A项错误；有些微生物具有降解色素的实力，它们在长时间培育过程中会降解刚果红而形成明显的透亮圈，出现透亮圈的菌落不肯定是纤维素分解菌。B项错误。倒平板时加入刚果红溶液，须要经过微生物的培育过程才能检测培育基中纤维素的有无，须要灭菌，C项错误；在菌落形成后加入的刚果红溶液可干脆检测培育基中纤维素的有无，不须要灭菌，D项正确。学问点分别分解纤维素的微生物的试验设计┃┃要点归纳__■1．试验原理2．试验流程(1)土壤取样在富含纤维素、潮湿的土壤中，用无菌小铁铲铲去表层土，快速铲取土壤并装入无菌信封，密封。(2)选择培育①详细操作eq\a\vs4\al(称取土样\o(→,\s\up7(无菌条件下))加入装有30mL选择培育基的锥形瓶,→锥形瓶固定在摇床上\o(→,\s\up7(肯定温度下),\s\do5(振荡培育1～2d))培育液变混浊→)eq\a\vs4\al(吸取肯定量培,养液如5mL)→eq\a\vs4\al(转移至另一,瓶簇新的选,择培育基中)→eq\a\vs4\al(摇床上振,荡培育)→eq\a\vs4\al(培育液,变混浊)②设置比照将上述操作过程中的选择培育基改为不含纤维素的培育基，如牛肉膏蛋白胨基础培育基，其余过程均与①过程相同。(3)梯度稀释用1mL无菌吸管从选择培育基中吸取1mL培育液注入盛有9mL无菌水的试管中，吹吸三次，使充分混匀；再用一支1mL无菌吸管从今试管中吸取1mL菌液注入另一支盛有9mL无菌水的试管中，以此类推配制成101、102、103、104、105、106倍的各种稀释液。(4)涂布培育①将鉴别培育基三个平板分别用记号笔写上104、105、106倍的三种稀释度，另取三个不含纤维素的培育基平板，分别用记号笔写上104、105、106倍的三种稀释度；②然后用三支1mL无菌吸管分别由104、105、106倍的三管稀释液中吸取0.1mL对号滴入已写好稀释度的平板上，用无菌涂布器在培育基表面轻轻地涂布匀称。③将培育基平板倒置于30～37℃温室中培育1～2d，每隔24h视察菌落状况。学问贴士在试验操作中，土壤取样、选择培育、梯度稀释、涂布等步骤都需留意无菌操作。┃┃典例评析__■典例2分别纤维素分解菌的试验过程中操作有误的是(A)A．经选择培育后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培育基上B．选择培育这一步可省略，但培育纤维素分解菌少C．经稀释培育后，用刚果红染色D．比照组可用等量的培育液涂布到不含纤维素的培育基上[解析]经选择培育后，再经稀释，才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培育基上；选择培育可省略；经稀释培育后，用刚果红染色；设置比照能证明经选择培育后，的确得到了大量欲分别的微生物。┃┃变式训练__■2．纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维素。回答下列问题：(1)在培育纤维素分解菌的过程中，进行平板划线时，每次划线结束后仍旧要灼烧接种环，缘由是__刚好杀死接种环上残留的菌种，避开细菌污染环境或感染试验操作者__。(2)在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用__刚果红__染色法，这种方法能够通过颜色反应干脆对纤维素分解菌进行筛选。甲同学在试验时得到了如图所示的结果，则纤维素分解菌位于(A)A．③ B．①②C．②③ D．①②③(3)乙同学准备从牛胃中分别纤维素分解菌并计数，与分别醋酸菌相比，进行培育时除了养分不同外，最主要的试验条件差别是__保证无氧环境__，该同学采纳活菌计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目__小(低)__。(4)丙同学在提取和分别纤维素酶的过程中，为了抵制外界酸和碱对酶活性的影响，实行的措施是向提取液和分别液中添加__缓冲溶液__。若探究纤维素酶活性的最适温度，如何设置比照？__不同的温度梯度之间相互比照__。[解析](1)灼烧接种环是杀死残留的微生物，划线结束后灼烧是为了避开污染环境或感染试验操作者。(2)刚果红与纤维素形成的红色复合物在纤维素被分解后将不再形成，可在培育基上出现以纤维素分解菌为中心的透亮圈。(3)牛胃是一个厌氧的环境，所以其中的纤维素分解菌与需氧型醋酸菌培育条件有所不同。当两个或以上细胞连在一起时，培育基上只能视察到一个菌落，所以采纳活菌计数法统计的菌落数比实际数目偏小。(4)探究最适温度可设置一系列的温度梯度相互比照，其他无关变量要相宜。指引迷津·拨云见日尿素分解菌和纤维素分解菌的分别与鉴定的比较项目内容尿素分解菌纤维素分解菌条件尿素为唯一氮源纤维素为唯一碳源鉴定方法及现象培育基中加入酚红指示剂，变红色在培育基上应用刚果红染色法，出现透亮圈鉴定原理细菌等微生物生成脲酶，使尿素中肽键断裂产生氨，使pH上升，加入酚红变红色微生物产生纤维素酶，将纤维素分解为纤维二糖或葡萄糖，使纤维素——刚果红复合物降解而出现透亮圈步骤差异土壤取样→制备培育基→样品梯度稀释→涂布平板→培育视察土壤取样→制备培育基→选择培育→梯度稀释→涂布培育→刚果红染色→挑取菌落→进一步鉴定典例3下列有关培育基和菌种鉴定的叙述，不正确的是(D)A．在培育基中加入较高浓度的氯化钠，可筛选出抗盐突变体细菌B．可利用固体培育基上菌落的特征来推断和鉴别细菌的类型C．利用刚果红培育基上是否形成透亮圈来筛选纤维素分解菌D．在无氮培育基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌[解析]在尿素作为唯一氮源的培育基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌，D错误。核心素养·技能培优案例植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题。(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将__纤维二糖__分解成__葡萄糖__。(2)在含纤维素的培育基中加入刚果红(CR)时，CR可与纤维素形成__红__色复合物。用含有CR的该种培育基培育纤维素分解菌时，培育基上会出现以该菌的菌落为中心的__透亮圈__。[思维过程]明确纤维素酶的组成和作用，刚果红在培育纤维素分解菌中的作用；明确培育基的成分及其作用；区分选择培育基和鉴别培育基。[解析](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酶和葡萄糖苷酶，前两种酶能使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。(2)刚果红是一种染料，可以与培育基中的纤维素结合形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物就无法形成，培育基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透亮圈，我们可以通过是否产生透亮圈来筛选纤维素分解菌。[规律总结](1)在纤维素分解菌分别鉴定过程中，所用的选择培育基为液体培育基，鉴定培育基为固体培育基，在液体培育基中筛选的同时，又有富集培育目的菌提高浓度的作用。(2)纤维素作为纤维素分解菌的碳源和能源存在，在只有纤维素为碳源的培育基中，不能分解纤维素的微生物由于缺乏碳源而不能正常生长繁殖，因而能起选择作用。CMC－Na是可溶性纤维素衍生物，可被C1、Cx酶分解为纤维二糖，使被刚果红染色的培育基的红色褪去。问题释疑·探究升华教材P28“旁栏思索题”1．本试验流程与课题2的流程的区分为：课题2是将土样制成的菌悬液干脆涂布在以尿素为唯一氮源的选择性培育基上，干脆分别得到菌落。本课题通过选择培育，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培育基上。其他步骤基本一样。2．由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于一般环境。3．将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，事实上是人工设置纤维素分解菌生存的相宜环境。一般应将纸埋于深约10cm左右腐殖