選修一2-3分解纖維素的微生物的分離

1、 纖維素是一種由葡萄糖首尾相連而纖維素是一種由葡萄糖首尾相連而 成的高分子化合物，是含量最豐富的成的高分子化合物，是含量最豐富的多多 糖類物質(zhì)糖類物質(zhì)。植物的根、莖、葉等器官都含有植物的根、莖、葉等器官都含有 大量的纖維素。大量的纖維素。纖維纖維素能被土壤中某些微素能被土壤中某些微 生物分解利用，這是因為它們能夠產(chǎn)生生物分解利用，這是因為它們能夠產(chǎn)生 纖維素酶纖維素酶。 草食性動物是怎樣消化食草食性動物是怎樣消化食 物中纖維素的？物中纖維素的？ 草食性動物草食性動物腸胃中的腸胃中的共生微生物共生微生物。除自然環(huán)境中。除自然環(huán)境中 存在分解纖維素的微生物外，在草食性動物等存在分解纖維素的微生物外

2、，在草食性動物等 的消化道內(nèi)，也共生有分解纖維素的微生物，的消化道內(nèi)，也共生有分解纖維素的微生物， 其原理也是產(chǎn)生纖維素酶而分解纖維素，而人其原理也是產(chǎn)生纖維素酶而分解纖維素，而人 沒有分解纖維素的能力。沒有分解纖維素的能力。 教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo): 1 1、能簡述纖維素酶的種類及作用，、能簡述纖維素酶的種類及作用， 2 2、能從土壤中分離出分解纖維素的微、能從土壤中分離出分解纖維素的微 生物，了解這類微生物的應(yīng)用。生物，了解這類微生物的應(yīng)用。 教學(xué)重點：教學(xué)重點： 從土壤中分離分解纖維素的微從土壤中分離分解纖維素的微 生物。生物。 棉花棉花是自然界中纖維素含量最是自然界中纖維素含量最 高的天然產(chǎn)

3、物，木材、作物秸稈中高的天然產(chǎn)物，木材、作物秸稈中 也含大量的纖維素。纖維素的分解也含大量的纖維素。纖維素的分解 需要在需要在纖維素酶纖維素酶的催化作用下完成，的催化作用下完成， 請完成下列過程：請完成下列過程： （一）纖維素與纖維素酶（一）纖維素與纖維素酶 葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 ( (一一) )、基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)知識 纖維素酶是一種纖維素酶是一種_，它包括，它包括_、 _和和_，具有催化分解纖維素的作用，具有催化分解纖維素的作用 復(fù)合酶復(fù)合酶 C C1 1酶酶 C CX X酶酶 纖維素纖維素 纖維二糖纖維二糖 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 濾濾 紙紙

4、崩崩 潰潰 法法 纖維素酶活性的測定實驗：纖維素酶活性的測定實驗： 在在2支支20mL的試管中，分別放入的試管中，分別放入16cm 的濾紙條，再分別加入的濾紙條，再分別加入pH為為4.8、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量 濃度為濃度為0.1mol/L的的醋酸醋酸-醋酸鈉緩沖液醋酸鈉緩沖液10mL、 11mL。在加入。在加入10mL緩沖液的試管中加入緩沖液的試管中加入 1mL纖維素酶（纖維素酶（7080U/mL）。將二支試管）。將二支試管 固定在固定在50mL的錐形瓶中，在搖床上以的錐形瓶中，在搖床上以 140r/min的轉(zhuǎn)速振蕩反應(yīng)的轉(zhuǎn)速振蕩反應(yīng)1h，觀察結(jié)果。，觀察結(jié)果。 1U表示表示1個酶活力單位，是指

5、在溫度為個酶活力單位，是指在溫度為25，其他反應(yīng)條件，其他反應(yīng)條件， 如如pH等，均為最適的情況下，在等，均為最適的情況下，在1min內(nèi)轉(zhuǎn)化內(nèi)轉(zhuǎn)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。 在一支試管中添加纖維素酶，在一支試管中添加纖維素酶， 另一支試管不添加纖維素酶；盡管另一支試管不添加纖維素酶；盡管 醋酸醋酸鈉緩沖液用量不同，但醋酸醋酸鈉緩沖液用量不同，但 都能維持相同的都能維持相同的pH。 思考思考1實驗分析：實驗分析：P27的的 小實驗是如何構(gòu)成對照的？小實驗是如何構(gòu)成對照的？ 下列生物能分解纖維素的是（下列生物能分解

6、纖維素的是（ ） 人人 兔兔 牛牛 蘑菇蘑菇 纖維桿菌纖維桿菌 A. B. C. D. C ( (二二) )、纖維素分解菌的篩選、纖維素分解菌的篩選 方法方法 -選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基 以纖維素為唯一碳源以纖維素為唯一碳源 -剛果紅染色法剛果紅染色法 紅色復(fù)合物紅色復(fù)合物 剛果紅剛果紅 纖維素纖維素 紅色消失，紅色消失， 出現(xiàn)透明圈出現(xiàn)透明圈 可根據(jù)是否可根據(jù)是否 產(chǎn)生產(chǎn)生透明圈透明圈 來篩選纖維來篩選纖維 素分解菌素分解菌 ( (三三) )、實驗設(shè)計、實驗設(shè)計 土壤土壤 取樣取樣 選擇選擇 培養(yǎng)培養(yǎng) 梯度梯度 稀釋稀釋 將樣品涂將樣品涂 布到布到鑒別鑒別 培養(yǎng)基培養(yǎng)基 挑選挑選 菌落菌落 什么

7、什么 樣的樣的 環(huán)境環(huán)境 取樣取樣? 選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基 的特點的特點? ? 培養(yǎng)的目的培養(yǎng)的目的? ? 挑選什挑選什 么樣的么樣的 菌落菌落? ? 鑒別培養(yǎng)鑒別培養(yǎng) 基的特點基的特點? ? 如何鑒別如何鑒別? ? 課本？課本？1 1、本實驗流程與課題本實驗流程與課題2 2中實驗流程有哪些異同中實驗流程有哪些異同? ? 前者直接稀釋涂布在以尿素為唯一前者直接稀釋涂布在以尿素為唯一N N源的選擇培養(yǎng)基上，源的選擇培養(yǎng)基上， 直接分離得到目的菌落；后者先進(jìn)行選擇培養(yǎng)，使纖維直接分離得到目的菌落；后者先進(jìn)行選擇培養(yǎng)，使纖維 素分解菌得到增殖后，再將菌液稀釋涂布到鑒別培養(yǎng)基素分解菌得到增殖后，再將菌

8、液稀釋涂布到鑒別培養(yǎng)基 土壤取樣土壤取樣 課本？課本？2 2、取樣的環(huán)境是怎樣的，作出這種選擇的理取樣的環(huán)境是怎樣的，作出這種選擇的理 由是什么？由是什么？ 選擇纖維素豐富的環(huán)境，如樹林中多選擇纖維素豐富的環(huán)境，如樹林中多 年落葉形成的腐殖土，多年積累的枯枝敗年落葉形成的腐殖土，多年積累的枯枝敗 葉等等。葉等等。 生物與環(huán)境的互相依存關(guān)系，在富含生物與環(huán)境的互相依存關(guān)系，在富含 纖維素的環(huán)境中纖維素分解菌的含量相對纖維素的環(huán)境中纖維素分解菌的含量相對 提高，因此從這種土壤中獲得目的微生物提高，因此從這種土壤中獲得目的微生物 的幾率要高于普通環(huán)境的幾率要高于普通環(huán)境 課本？課本？3 3、將濾紙埋

9、在土壤中有什么作將濾紙埋在土壤中有什么作 用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進(jìn)土壤多深？用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進(jìn)土壤多深？ 將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相使纖維素分解菌相 對聚集對聚集，實際上是人工設(shè)置纖維素分解菌生 存的適宜環(huán)境。 一般應(yīng)將紙埋于深約約10 cm左右腐殖土左右腐殖土 壤壤中。 1、纖維素分解菌選擇培養(yǎng)基、纖維素分解菌選擇培養(yǎng)基 屬于屬于_（固體、液體）培（固體、液體）培 養(yǎng)基，原因是養(yǎng)基，原因是 _ 【資料二】選擇培養(yǎng)【資料二】選擇培養(yǎng) 閱讀資料二閱讀資料二“選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基”，回答以下幾問題：，回答以下幾問題： 液體液體 沒有添加瓊脂沒有添加瓊脂 2、該培養(yǎng)基對微生物、該培養(yǎng)基對微

10、生物 _（具有，不具有）選（具有，不具有）選 擇作用。如果具有，其選擇機擇作用。如果具有，其選擇機 制是制是 _ _。 以纖維素粉為唯一碳源，能分解纖以纖維素粉為唯一碳源，能分解纖 維素的微生物可以大量繁殖維素的微生物可以大量繁殖 具有具有 若設(shè)置一個對照實驗若設(shè)置一個對照實驗 說明選擇培養(yǎng)的作用，說明選擇培養(yǎng)的作用， 應(yīng)控制的變量是將應(yīng)控制的變量是將 _改為改為 _。 3、你能否設(shè)計一個、你能否設(shè)計一個 對照實驗，說明選對照實驗，說明選 擇培養(yǎng)基的作用？擇培養(yǎng)基的作用？ 葡萄糖葡萄糖 纖維素粉纖維素粉 思考思考2實驗流程中實驗流程中“選擇培選擇培 養(yǎng)養(yǎng)” 的目的是什么？的目的是什么？ 其目的

11、是其目的是增加纖維素分解增加纖維素分解 菌的濃度菌的濃度，以確保能夠從樣品以確保能夠從樣品 中分離到所需要的微生物。中分離到所需要的微生物。 課本？課本？旁欄思考題為什么選擇旁欄思考題為什么選擇 培養(yǎng)能夠培養(yǎng)能夠“濃縮濃縮”所需的微生物？所需的微生物？ 在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使 那些能夠那些能夠適應(yīng)這種營養(yǎng)條件的微生適應(yīng)這種營養(yǎng)條件的微生 物得到迅速繁殖物得到迅速繁殖，而那些，而那些不適應(yīng)這不適應(yīng)這 種營養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制種營養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制， 因此可以起到因此可以起到“濃縮濃縮”的作用。的作用。 培養(yǎng)基組成培養(yǎng)基組成提供的主要營養(yǎng)物質(zhì)提供的主要營

12、養(yǎng)物質(zhì) CMC-Na 510g 碳源碳源 酵母膏酵母膏 1g碳源、氮源、生長因子碳源、氮源、生長因子 KH2PO4 0.25g無機鹽無機鹽 土豆汁土豆汁 100mL碳源、生長因子碳源、生長因子 瓊脂瓊脂 15g凝固劑凝固劑 上述物質(zhì)溶解后，加蒸上述物質(zhì)溶解后，加蒸 餾水定容至餾水定容至1000mL 氫元素、氧元素氫元素、氧元素 鑒別鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基纖維素分解菌的培養(yǎng)基 (水溶性羧甲基纖維素鈉水溶性羧甲基纖維素鈉) 【資料三】剛果紅染色法【資料三】剛果紅染色法 方法一：方法一：先培養(yǎng)微生物，再加先培養(yǎng)微生物，再加 入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng)入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng) 方法二：方法二：在倒平板時就加入

13、剛在倒平板時就加入剛 果紅果紅 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，洗去與纖維素結(jié)合不牢的，洗去與纖維素結(jié)合不牢的 剛果紅，以免出現(xiàn)的透明圈不夠清晰。剛果紅，以免出現(xiàn)的透明圈不夠清晰。 染色法染色法優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點 方法一方法一 方法二方法二 顏色反應(yīng)基本顏色反應(yīng)基本 上是纖維素分上是纖維素分 解菌的作用解菌的作用 操作繁瑣，剛操作繁瑣，剛 果紅會使菌落之間果紅會使菌落之間 發(fā)生混雜發(fā)生混雜 操作簡便，操作簡便， 不存在菌落不存在菌落 混雜問題混雜問題 產(chǎn)生淀粉酶的產(chǎn)生淀粉酶的 微生物也產(chǎn)生模糊微生物也產(chǎn)生模糊 透明圈，有些微生透明圈，有些微生 物

14、能降解色素，形物能降解色素，形 成明顯的透明圈。成明顯的透明圈。 課本？課本？思考：這兩種方法各有哪些優(yōu)點思考：這兩種方法各有哪些優(yōu)點 與不足與不足 挑選產(chǎn)生透明圈的菌落挑選產(chǎn)生透明圈的菌落 挑取產(chǎn)生明顯的透明圈的菌落，挑取產(chǎn)生明顯的透明圈的菌落， 一般即為分解纖維素的菌落。一般即為分解纖維素的菌落。 接種到纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)接種到纖維素分解菌的選擇培養(yǎng) 基上，在基上，在30300 0C C37370 0C C培養(yǎng)，可獲得純培培養(yǎng)，可獲得純培 養(yǎng)。養(yǎng)。 為了確定分離得到的是纖維素為了確定分離得到的是纖維素 分解菌，還需要進(jìn)行分解菌，還需要進(jìn)行_ 實驗，纖維素酶的發(fā)酵方法有實驗，纖維素酶的發(fā)

15、酵方法有 _ 發(fā)酵和發(fā)酵和_ 發(fā)酵。纖維素發(fā)酵。纖維素 酶測定方法是對纖維素酶分解濾紙酶測定方法是對纖維素酶分解濾紙 等纖維素所產(chǎn)生的等纖維素所產(chǎn)生的_ 含量進(jìn)含量進(jìn) 行定量測定。行定量測定。 發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶 液體液體 固體固體 葡萄糖葡萄糖 分解分解 纖維纖維 素的素的 微生微生 物的物的 分離分離 纖維素酶纖維素酶種類、作用、催化活力種類、作用、催化活力 剛果紅染色剛果紅染色篩選原理篩選原理 實實 驗驗 設(shè)設(shè) 計計 土壤取樣土壤取樣 選擇培養(yǎng)選擇培養(yǎng) 涂布培養(yǎng)涂布培養(yǎng) 純化培養(yǎng)純化培養(yǎng) 前置染色法前置染色法 后置染色法后置染色法 富含纖維素土壤富含纖維素土壤 增大分解菌含量增

16、大分解菌含量 染色鑒別染色鑒別 分離出分解菌分離出分解菌 20152015江蘇高考江蘇高考 31. 31. 人工瘤胃模仿了牛羊等反芻動人工瘤胃模仿了牛羊等反芻動 物的胃物的胃,可用來發(fā)酵處理秸稈可用來發(fā)酵處理秸稈,提高秸稈的營養(yǎng)價值。提高秸稈的營養(yǎng)價值。 為了增強發(fā)酵效果為了增強發(fā)酵效果,研究人員從牛胃中篩選纖維素研究人員從牛胃中篩選纖維素 酶高產(chǎn)菌株酶高產(chǎn)菌株,并對其降解纖維素能力進(jìn)行了研究。并對其降解纖維素能力進(jìn)行了研究。 請回答下列問題請回答下列問題: (1)(1)在樣品稀釋和涂布平板步驟中在樣品稀釋和涂布平板步驟中,下列選項不需要下列選項不需要 的是的是 (填序號填序號)。 酒精燈酒精

17、燈 培養(yǎng)皿培養(yǎng)皿 顯微鏡顯微鏡 無菌水無菌水 (2) (2)在涂布平板時在涂布平板時,滴加到培養(yǎng)基表面的菌懸液量滴加到培養(yǎng)基表面的菌懸液量 不宜過多的原因是不宜過多的原因是 。 (3)(3)向試管內(nèi)分裝含瓊脂的培養(yǎng)基時向試管內(nèi)分裝含瓊脂的培養(yǎng)基時,若試管口粘附若試管口粘附 有培養(yǎng)基有培養(yǎng)基,需要用酒精棉球擦凈的原因需要用酒精棉球擦凈的原因 是是 。 培養(yǎng)基表面的菌懸液會出現(xiàn)積液，導(dǎo)致培養(yǎng)基表面的菌懸液會出現(xiàn)積液，導(dǎo)致 菌體堆積，影響分離效果菌體堆積，影響分離效果 避免培養(yǎng)基污染棉塞避免培養(yǎng)基污染棉塞 (4)(4)剛果紅可以與纖維素剛果紅可以與纖維素 形成紅色復(fù)合物形成紅色復(fù)合物, ,但并不但并不 與纖維素降解產(chǎn)物纖維二與纖維素降解產(chǎn)物纖維二 糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。 研究人員在剛果紅培養(yǎng)基研究人員在剛果紅培養(yǎng)基 平板上平板上, ,篩到了幾株有透篩