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1、课题课题3分解纤维素的微生物的分离分解纤维素的微生物的分离课程标准课程标准1.研研究培养基究培养基对微生物的微生物的选择作用。作用。2.探探讨微生物的利用。微生物的利用。课标解读课标解读1.简简述述纤维素素酶酶的的组成及作用。成及作用。2.掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。纤维素分解菌的筛选纤维素分解菌的筛选 复合复合 C1酶酶 Cx酶酶 葡萄糖苷葡萄糖苷酶酶 C1酶酶、Cx酶 葡萄糖苷葡萄糖苷酶酶 2纤维素分解菌的筛选纤维素分解菌的筛选(1)筛筛选方法：方法：法。法。(2)筛选原原理理：刚果果红可可以以与与纤维素素形形成成，当当纤维素素被被分分解
2、解后后，刚果果红纤维素素的的复复合合物物就就无无法法形形成成，培培养养基基中中会会出出现，我，我们可以通可以通过来来筛选纤维素分解菌。素分解菌。刚果果红染色染色红色复合物色复合物纤维素素酶酶以以纤维素分解菌素分解菌为中心的透明圈中心的透明圈是否是否产生透明圈生透明圈思维激活思维激活1纤纤维素分解菌的素分解菌的选择培养基中培养基中“选择因子因子”是什么？是什么？提提示示纤纤维维素素分分解解菌菌中中唯唯一一的的碳碳源源是是“纤纤维维素素粉粉”，唯唯有有能能利利用用纤纤维维素素的的微微生生物物方方可可在在该该培培养养基基上上生生存存，其其他他微微生生物物将将因因缺缺乏乏碳碳源源而而无无法法生生存存，
3、以以此此，可筛选到纤维素分解菌。可筛选到纤维素分解菌。1纤维素分解菌的筛选原理纤维素分解菌的筛选原理即：可根据是否即：可根据是否产生透明圈来生透明圈来筛选纤维素分解菌。素分解菌。2筛选过程中涉及的两种培养基筛选过程中涉及的两种培养基(1)纤纤维素分解菌的素分解菌的选择培养基培养基配方：配方：组分组分含量含量/g提供的主要营养提供的主要营养纤维素粉纤维素粉5碳源、能源碳源、能源NaNO31无机盐无机盐Na2HPO47H2O1.2KH2PO40.9MgSO47H2O0.5KCl0.5酵母膏酵母膏0.5生长因子、碳源、生长因子、碳源、氮源氮源水解酪素水解酪素0.5氮源、生长因子氮源、生长因子将上述物
4、质溶解后，用蒸馏水定容到将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL该培培养养基基为液液体体培培养养基基，利利用用液液体体选择培培养养基基可可增增加加纤维素素分分解解菌菌的的浓度。度。(2)鉴别纤维素分解菌的培养基素分解菌的培养基配方：配方：组分组分含量含量提供的主要营养提供的主要营养CMCNa510 g碳源碳源酵母膏酵母膏1 g碳源、氮源、生长因子碳源、氮源、生长因子KH2PO40.25 g无机盐无机盐琼脂琼脂15 g凝固剂凝固剂土豆汁土豆汁100 mL碳源碳源将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL此培养基此培养基为固体培养基固体培养基在其中加入
5、在其中加入刚果果红可形成以可形成以纤维素分解菌素分解菌为中中心的透明圈，据此可心的透明圈，据此可筛选到到纤维素分解菌。素分解菌。【巩固巩固1】分分析下面培养基的配方，析下面培养基的配方，请回答下面的回答下面的问题。纤维素分解菌的素分解菌的选择培养基：培养基：纤维素粉素粉5gNaNO31gNa2HPO47H2O1.2gKH2PO40.9gMgSO47H2O0.5gKCl0.5g酵母膏酵母膏0.5g水解酪素水解酪素0.5g将上述物将上述物质溶解后，用蒸溶解后，用蒸馏水定容到水定容到1000mL。(1)此培养基配方中此培养基配方中为微生物提供碳源和氮源的分微生物提供碳源和氮源的分别是是_、_。(2)
6、此配方此配方为_培养基培养基(根据物理状根据物理状态)。(3)此培养基此培养基选择出的微生物主要是出的微生物主要是_。解解析析该该培培养养基基的的唯唯一一碳碳源源是是纤纤维维素素粉粉，氮氮源源有有NaNO3、酵酵母母膏膏。因因没没有有凝凝固固剂剂成成分分，因因此此，该该培培养养基基从从物物理理状状态态上上看看属属于于液液体体培培养养基基。因因该该培培养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。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。答案答案(1)纤纤维素粉素粉NaNO3、酵母膏、酵母膏(2)液体液体(3)纤维素分解菌素分解菌1分离纤维素分解菌的实验设计分
7、离纤维素分解菌的实验设计(1)实实验流流程程：土土壤壤取取样(此此步步可可省省略略)梯梯度度稀稀释将将样品品涂布到涂布到鉴别的培养基上的培养基上挑挑选产生生的的菌菌落。落。(2)土壤取土壤取样采集土采集土样时，可以，可以选择的的环境。境。分离土壤中纤维素分解菌实验操作分离土壤中纤维素分解菌实验操作 选择培养培养纤维素分解菌素分解菌透明圈透明圈纤维素丰富素丰富(3)选择培养培养目目的的：增增加加纤维素素分分解解菌菌的的 ，确确保保能能够从从样品品中中分分离离到到所所需需要要的的 。选择培培养养：称称取取土土样20g，在在无无菌菌条条件件下下加加入入装装有有30mL培培养养基基的的锥形形瓶瓶中中，
8、将将锥形形瓶瓶固固定定在在上上，在在一一定定温温度度下下振振荡培培养养12d，直直至至培培养液养液变。也可重复。也可重复选择培养。培养。浓度度微生物微生物摇床床混混浊挑挑选菌落菌落a刚果果红染色法，挑染色法，挑选的菌落，一般即的菌落，一般即为分解分解纤维素的菌落。素的菌落。b常常用用的的刚果果红染染色色法法包包括括两两种种，一一种种是是先先，再再加加入入进行行反反应，另一种是在，另一种是在时就加入就加入刚果果红。产生透明圈生透明圈培养微生物培养微生物刚果果红颜色色倒平板倒平板2课题延伸课题延伸(1)为为确定得到的透明圈中的菌落是确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌，需要素分解菌，需要进行行的
9、的实验，纤维素素酶酶的的发酵方法有酵方法有和和两种。两种。(2)纤维素素酶酶的的测定方法定方法一般采用一般采用 。发酵酵产纤维素素酶酶液体液体发酵酵固体固体发酵酵对纤维素素酶酶分解分解滤纸等等纤维素后所素后所产生的葡萄糖生的葡萄糖进行定量行定量测定定思思维维激激活活2由由“选择培培养养”实验操操作作过程程请你你推推测纤维素素分分解解菌菌的的异异化化类型型是需氧型是需氧型还是是厌氧型？氧型？提提示示由由选选择择培培养养操操作作中中“将将锥锥形形瓶瓶置置于于摇摇床床上上”可可推推测测纤纤维维素素分分解解菌菌的的异异化类型为需氧型。化类型为需氧型。1土壤中纤维素分解菌的分离流程土壤中纤维素分解菌的分
10、离流程2两种刚果红染色法比较两种刚果红染色法比较优优点点显示出颜色显示出颜色反应基本上反应基本上是纤维素分是纤维素分解菌的作用解菌的作用操作简便，不存在菌落混杂操作简便，不存在菌落混杂问题问题缺缺点点操作繁琐，操作繁琐，加入刚果红加入刚果红会使菌落之会使菌落之间发生混杂间发生混杂由于琼脂、土豆汁中均含由于琼脂、土豆汁中均含有淀粉类物质，可能使产生有淀粉类物质，可能使产生淀粉酶的微生物也形成透明淀粉酶的微生物也形成透明圈，即假阳性反应；圈，即假阳性反应；有些有些微生物具有降解色素的能力，微生物具有降解色素的能力，它们会降解刚果红形成透明它们会降解刚果红形成透明圈，与纤维素分解菌不易区圈，与纤维素
11、分解菌不易区分分特特别别提提醒醒(1)本本实实验验方方案案中中应应设设置置普普通通培培养养基基(或或牛牛肉肉膏膏蛋蛋白白胨胨培培养养基基)作作为对照实验。为对照实验。(2)分分离离纤纤维维素素分分解解菌菌先先经经选选择择培培养养，其其目目的的是是增增加加纤纤维维素素分分解解菌菌的的浓浓度度；然后经梯度稀释后，再涂布到鉴别培养基上。然后经梯度稀释后，再涂布到鉴别培养基上。【巩固巩固2】下下列关于分离列关于分离纤维素分解菌素分解菌实验的叙述，的叙述，错误的是的是()。A经选择培养后将培养后将样品涂布到品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上素分解菌的培养基上B选择培养培养这一步可省略，但培养一步可省略，
12、但培养纤维素分解菌少素分解菌少C经稀稀释培养后，用培养后，用刚果果红染色染色D对照照组可用同可用同样量的培养液涂布到不含量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上素的培养基上解解析析经经选选择择培培养养后后，再再经经稀稀释释，才才能能将将样样品品涂涂布布到到鉴鉴别别纤纤维维素素分分解解菌菌的的培培养养基基上上；选选择择培培养养可可省省略略；经经稀稀释释培培养养后后，用用刚刚果果红红染染色色；设设置对照能证明经选择培养的确得到了欲分离的微生物。置对照能证明经选择培养的确得到了欲分离的微生物。答案答案A【例例1】微微生物体内能生物体内能够使使纤维素分解成素分解成纤维二糖的二糖的酶酶是是()。AC1酶酶和
13、和Cx酶酶BC1酶酶和葡萄糖苷和葡萄糖苷酶酶CCx酶酶和葡萄糖苷和葡萄糖苷酶酶DC1酶酶、Cx酶酶和葡萄糖苷和葡萄糖苷酶酶深深度度剖剖析析纤纤维维素素酶酶包包括括C1酶酶、Cx酶酶和和葡葡萄萄糖糖苷苷酶酶，能能将将纤纤维维素素分分解解为纤维二糖的是为纤维二糖的是C1酶和酶和Cx酶。酶。答案答案A纤维素和纤维素酶纤维素和纤维素酶 查查漏漏补补缺缺(1)纤纤维维素素、纤纤维维素素酶酶、控控制制纤纤维维素素酶酶合合成成的的基基因因，其其基基本本单单位位依次为：葡萄糖、氨基酸、脱氧核苷酸。依次为：葡萄糖、氨基酸、脱氧核苷酸。(2)纤维素酶是复合酶，它并非一种单一酶。纤维素酶是复合酶，它并非一种单一酶。
14、【例例2】生生物乙醇是以生物物乙醇是以生物为原料生原料生产的可再生能源。我国利用的可再生能源。我国利用农作物作物废弃物弃物(秸秸秆秆)生生产乙醇，其技乙醇，其技术流程流程为：纤维素素酶酶解解酵母酵母发酵酵蒸蒸馏成品。成品。纤维素素酶酶的成本能否下降，是能否的成本能否下降，是能否实现乙醇工乙醇工业化生化生产的关的关键因素。因素。纤维素素酶酶可以从能分解可以从能分解纤维素的素的细菌培养液中提取。某同学菌培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中了如下分离土壤中纤维素分解菌的素分解菌的实验流程。流程。土壤取土壤取样选择培养培养梯度稀梯度稀释鉴别培养。培养。土壤中纤维素分解菌的分离与检测土壤中纤维素分解
15、菌的分离与检测 结合所学知合所学知识回答下列回答下列问题。(1)最好最好选择怎怎样的的环境采集土境采集土样？_。(2)下下面面是是一一种种培培养养基基配配方方：纤维素素粉粉5g、NaNO31g、Na2HPO47H2O1.2g、KH2PO40.9g、MgSO47H2O0.5g、KCl0.5g、酵酵母母膏膏0.5g、水水解解酪酪素素0.5g(蒸蒸馏水水定定容容到到1000mL)。该培培养养基基能能够增增加加样品品中中纤维素素分分解菌的解菌的浓度，其原理是度，其原理是_。(3)为了了鉴别纤维素素分分解解菌菌和和进一一步步纯化化菌菌种种，可可以以在在鉴别培培养养基基上上加加入入_染染液液，将将筛选获得
16、得的的菌菌液液稀稀释后后用用_的的方方法法接接种种到到鉴别培培养养基基上上，然后挑然后挑选产生生_的菌落作的菌落作为菌种菌种进行行扩大培养。大培养。(4)纤维素素分分解解菌菌培培养养液液中中的的纤维素素酶酶产量量如如何何呢呢？请设计实验进行行检测。_。深深度度剖剖析析本本题题考考查查土土壤壤中中纤纤维维素素分分解解菌菌的的分分离离与与鉴鉴定定的的相相关关知知识识。富富含含纤纤维维素素的的土土壤壤中中，含含有有以以纤纤维维素素为为碳碳源源的的纤纤维维素素分分解解菌菌，且且数数量量较较多多；题题目目中中给给出出的的培培养养基基能能够够为为产产生生纤纤维维素素酶酶的的微微生生物物提提供供碳碳源源，不
17、不能能分分解解纤纤维维素素的的微微生生物物由由于于缺缺乏乏碳碳源源而而不不能能正正常常生生长长繁繁殖殖，因因此此该该培培养养基基具具有有选选择择作作用用；纤纤维维素素量量一一定定时时，在在一一定定范范围围内内，纤纤维维素素酶酶产产量量与与分分解解产产生生的的葡葡萄萄糖糖量成正比。量成正比。答答案案(1)纤纤维素素丰丰富富的的土土壤壤环境境(2)培培养养基基中中纤维素素是是主主要要碳碳源源，有有利利于于纤维素素分分解解菌菌生生长，同同时抑抑制制其其他他微微生生物物生生长(3)刚果果红涂涂布布平平板板透透明明圈圈(4)向向纤维素素分分解解菌菌培培养养液液中中加加入入定定量量纤维素素，定定时测定定葡
18、葡萄萄糖糖产量量的的变化化归纳提升归纳提升(1)经选择培养后，再经梯度稀释，才能将样品涂布到鉴别纤维经选择培养后，再经梯度稀释，才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。素分解菌的培养基上。(2)富集培养可省略。富集培养可省略。(3)经稀释培养后，用刚果红染经稀释培养后，用刚果红染色。色。(4)设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物。设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物。单击此处进入单击此处进入 随堂达标检测随堂达标检测旁栏思考题旁栏思考题1本本实验的流程与的流程与课题2中的中的实验流程有哪些异同？流程有哪些异同？解解析析本本课课题题的的选选择择培培养养可可以以提提供供
19、目目的的微微生生物物繁繁殖殖所所需需的的条条件件，增增加加选择培养可以使实验的成功率更高。选择培养可以使实验的成功率更高。答答案案本本实验流流程程与与课题2的的流流程程的的区区别如如下下：课题2是是将将土土样制制成成的的菌菌悬液液直直接接涂涂布布在在以以尿尿素素为唯唯一一氮氮源源的的选择培培养养基基上上，直直接接分分离离得得到到菌菌落落。本本课题通通过选择培培养养，使使纤维素素分分解解菌菌得得到到增增殖殖后后，再再将将菌菌液液涂涂布布在在选择培养基上。其他步培养基上。其他步骤基本一致。基本一致。2为什么要在富含什么要在富含纤维素的素的环境中境中寻找找纤维素分解菌？素分解菌？答答案案由由于于生生
20、物物与与环境境的的相相互互依依存存关关系系，在在富富含含纤维素素的的环境境中中，纤维素素分分解解菌菌的的含含量量相相对较高高，因因此此从从这种种土土样中中获得得目目的的微微生生物物的的几几率率要要高于普通高于普通环境。境。3将将滤纸埋在土壤中有什么作用？你埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋埋进土壤多深？土壤多深？答答案案将将滤纸埋埋在在土土壤壤中中能能使使纤维素素分分解解菌菌相相对聚聚集集，实际上上是是人人工工设置置纤维素素分分解解菌菌生生存存的的适适宜宜环境境。一一般般应将将滤纸埋埋于于深深约10cm左左右右腐腐殖殖土壤中。土壤中。4想想一一想想，这两两种种方方法法各各有有哪哪些些优点点
21、与与不不足足？你你打打算算选用用哪哪一一种种方方法法？解解析析两两种种方方法法各各有有优优缺缺点点，实实践践中中可可以以根根据据需需要要选选择择不不同同的的方方法法进进行实验。行实验。答案答案方方法一是法一是传统的方法，缺点是操作繁的方法，缺点是操作繁琐，加入，加入刚果果红溶液会使溶液会使菌落之菌落之间发生混生混杂；其；其优点是点是这样显示出的示出的颜色反色反应基本上是基本上是纤维素分解素分解菌的作用。方法二的菌的作用。方法二的优点是操作点是操作简便，不存在菌落混便，不存在菌落混杂问题，缺点是由于，缺点是由于纤维素和素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉脂、土豆汁中都含有淀粉类物物质，可以使能，可以使能
22、够产生淀粉生淀粉酶酶的微的微生物出生物出现假阳性反假阳性反应。但但这种只种只产生淀粉生淀粉酶酶的微生物的微生物产生的透明圈生的透明圈较为模糊，因模糊，因为培养基中培养基中纤维素占主要地位，因此可以与素占主要地位，因此可以与纤维素素酶酶产生的透明圈相区分。方法二的另一生的透明圈相区分。方法二的另一缺点是：有些微生物具有降解色素的能力，它缺点是：有些微生物具有降解色素的能力，它们在在长时间培养培养过程中会降程中会降解解刚果果红形成明形成明显的透明圈，与的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。素分解菌不易区分。5为什么什么选择培养能培养能够“浓缩”所需的微生物？所需的微生物？解解析析这这里里的的选选择择培
23、培养养的的实实质质是是富富集集培培养养，也也就就是是提提供供了了目目的的微微生生物物生长繁殖的条件。生长繁殖的条件。答答案案在在选择培培养养的的条条件件下下，可可以以使使那那些些能能够适适应这种种营养养条条件件的的微微生生物物得得到到迅迅速速繁繁殖殖，而而那那些些不不适适应这种种营养养条条件件的的微微生生物物的的繁繁殖殖被被抑抑制制，因此可以起到因此可以起到“浓缩”的作用。的作用。练习练习1略略。(开放性开放性题目，答案合理即可目，答案合理即可)2提示提示土壤取样土壤取样选择培养选择培养(此步是否需要，应根据样品中目的菌株此步是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定数量的多少来确定)梯度稀释梯度稀释将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上上挑选单菌落挑选单菌落发酵培养。发酵培养。
