2.3 分解纖維素的微生物的分離課件-高二下學(xué)期生物人教版選修1

1、課題 3分解纖維素的微生物的分離專題 2微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用纖維素是一種由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物。1. 纖維素纖維素分解菌篩選的原理一(1)化學(xué)組成：由 C、H、O 三種元素組成，是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)。(2)分布及作用：棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，此外木材、作物秸稈等也富含纖維素；纖維素是構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要組成成分之一。(3)纖維素生物燃料：最有希望替代石油能源 (4)某些商品纖維素 水溶性的羧甲基纖維素鈉 ； 不溶于水的微晶纖維素；羧甲基纖維素鈉微晶纖維素纖維素能被土壤中微生物分解利用，是因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生纖維素酶。纖維素酶是復(fù)合酶，一般至少包括三組分，C1酶、

2、Cx酶和葡萄糖苷酶。纖維二糖C1酶、Cx酶葡萄糖苷酶葡萄糖纖維素2.纖維素酶作用：C1酶和Cx酶使纖維素分解成纖維二糖，葡萄糖苷酶將纖維二糖分解為葡萄糖。取二支20mL的試管驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：纖維素酶分解纖維素各加入一張濾紙條各加入pH4.8，物質(zhì)量為0.1mol/L的醋酸醋酸鈉緩沖液11ml和10ml甲 乙在乙試管中加入1mL纖維素酶兩支試管固定在錐形瓶中，放在140r/min的搖床上振蕩1h結(jié)果：乙試管的濾紙條消失 討論：乙試管的濾紙條為什么會(huì)消失？甲試管的作用是什么？【驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)】纖維素酶能分解纖維素試管1試管2實(shí)驗(yàn)結(jié)果3.纖維素分解菌的篩選(1)篩選方法:剛果紅染色法(2) 篩選原理:這種方法能

3、夠通過顏色反應(yīng)直接對微生物進(jìn)行篩選 剛果紅是一種染料，它可以與纖維素形成紅色復(fù)合物，但并不和纖維二糖、葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后剛果紅纖維素的復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解為中心的透明圈 。這樣我們可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌.四種纖維素分解菌在剛果紅培養(yǎng)基上形成的透明圈從功能上看，這是一種什么培養(yǎng)基？剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物,但并不與纖維素降解產(chǎn)物纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。 研究人員在剛果紅培養(yǎng)基平板上,篩到了幾株有透明降解圈的菌落(見下圖)。 圖中降解圈大小與纖維素酶的 有關(guān)。 圖中降解纖維素能力最強(qiáng)的菌株是 (填圖中序號)。【典型例

4、題】量與活性 有透明降解菌說明纖維素被纖維素酶催化降解，則降解圈大小與纖維素酶的量與活性有關(guān)。降解圈越大，說明降解纖維素能力最強(qiáng)?！痉椒c(diǎn)撥】二、分離纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)土壤取樣選擇培養(yǎng)梯度稀釋將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上挑選產(chǎn)生透明圈的菌落（一）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1、土壤取樣（二）實(shí)驗(yàn)操作 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，多年積累的枯枝敗葉等等。 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較高，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.旁欄思考2 取樣的環(huán)境是怎樣的，作出這種選擇的理由是什么？2、選擇培養(yǎng)（1）選擇培養(yǎng)的目的： 增加纖

5、維素分解菌的濃度，以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物.（2）制備選擇培養(yǎng)基將土樣加入裝有30ml選擇培養(yǎng)基的錐形瓶中，將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下震蕩培養(yǎng)12天，直至培養(yǎng)液變渾濁。也可重復(fù)選擇培養(yǎng)。 在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使那些能夠適應(yīng)這種營養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應(yīng)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.旁欄思考4為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？（3）具體操作a、旁欄中的配方是液體培養(yǎng)基還是固體培養(yǎng)基？為什么？b、這個(gè)培養(yǎng)基對微生物是否具有選擇作用？如果具有，是如何進(jìn)行選擇的？ c、你能否設(shè)計(jì)一個(gè)對照實(shí)驗(yàn)，說明選擇培養(yǎng)基的作用.是液體培

6、養(yǎng)基，原因是配方中無凝固劑 有選擇作用，本配方中的碳源是纖維素，所以能分解纖維素的微生物可以大量繁殖用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基與之對照參照教材P29頁旁欄中的比例配置，分組討論并回答下列問題.按照課題1的稀釋操作方法，將選擇培養(yǎng)后的培養(yǎng)基進(jìn)行等比稀釋101107倍。3.梯度稀釋1011021031041051064、將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上（1）制備培養(yǎng)基:參照旁欄中的比例（2）涂布平板：將稀釋度為104106的菌懸液各取0.1ml涂布在培養(yǎng)基上，30倒置培養(yǎng).5、挑選產(chǎn)生透明圈的菌落 參照課本剛果紅染色法，挑選產(chǎn)生透明圈的菌落，一般即為分解纖維素的菌落剛果紅染色法：方法一：先培養(yǎng)微生

7、物，再加入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng)方法二：在倒平板時(shí)就加入剛果紅討論：這兩種剛果紅染色方法各有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足？染色法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方法一先培養(yǎng)微生物，再加剛果紅方法二倒平板時(shí)就加入剛果紅顏色反應(yīng)基本上是纖維素分解菌的作用操作繁瑣剛果紅會(huì)使菌落之間發(fā)生混雜操作簡便不存在菌落混雜問題1.產(chǎn)生淀粉酶的微生物也產(chǎn)生模糊透明圈2.有些微生物能降解色素，形成明顯的透明圈。（出現(xiàn)假陽性反應(yīng)） 在產(chǎn)生明顯的透明圈的菌落，挑取并接種到纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基上，在300C370C培養(yǎng)，可獲得純化培養(yǎng)。6、純化培養(yǎng)三、結(jié)果分析與評價(jià)（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（二）分離的結(jié)果是否一致 設(shè)置對照，若對

8、照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中無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。如果不同，分析產(chǎn)生不同結(jié)果的原因。四、課題延伸 本課題對分解纖維素的微生物進(jìn)行了初步的篩選，但是這只是分離純化的第一步。為了確定分離得到的是纖維素分解菌，還需要進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)纖維 素酶實(shí)驗(yàn)；纖維素酶的發(fā)酵方法有液體發(fā)酵和固體發(fā)酵；纖維素酶測定方法，一般是采用對纖維素酶分解濾紙等纖維素所產(chǎn)生的葡萄糖含量進(jìn)行定量測定。討論：本實(shí)驗(yàn)的流程與課題2中的實(shí)驗(yàn)流程有哪些異同？ 課題2是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為唯一氮源的選擇培養(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

9、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。 課堂總結(jié)纖維素分解微生物的分離纖維素酶種類、作用、最適pH、催化活力剛果紅染色篩選原理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)土壤取樣選擇培養(yǎng)涂布培養(yǎng)純化培養(yǎng)前置染色法后置染色法富含纖維素土壤增大分解菌含量染色鑒別分離出分解菌 纖維素是地球上最大的可再生資源，地球每年光合作用合成的物質(zhì)中，纖維素約占6%，纖維素分解菌的研究也成了相關(guān)科學(xué)家關(guān)注的課題。 (1)纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為至少有三種組分，其中_使得纖維素分解成纖維二糖，_將纖維二糖分解成葡萄糖。 (2)科學(xué)家在野外尋找纖維素分解菌的時(shí)候，往往選擇富含落葉的土壤，這說明，在尋找目的菌株時(shí)，要根據(jù)它_ 。 (3)篩選纖維素分解菌可以用_(填方法)，通過顏色反應(yīng)直接對微生物進(jìn)行篩選。在培養(yǎng)基中還要以纖維素作為_源。 (4)在5個(gè)細(xì)菌培養(yǎng)基平板上，均接種稀釋倍數(shù)為105的土壤樣品液0.1mL，培養(yǎng)一段時(shí)間后，平板上長出的細(xì)菌菌落數(shù)