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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2021/3/1112021/3/112课程标准课程标准1.研研究培养基究培养基对对微生物的微生物的选择选择作用。作用。2.探探讨讨微生物的利用。微生物的利用。课标解读课标解读1.简简述述纤维纤维素素酶酶的的组组成及作用。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术。 2021/3/113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 2021/3/1142纤维素分解菌的筛选纤维素分解菌的筛选(1)筛筛选选
2、方法：方法： 法。法。(2)筛筛选选原原理理：刚刚果果红红可可以以与与纤纤维维素素形形成成 ，当当纤纤维维素素被被 分分解解后后，刚刚果果红红纤纤维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现 ，我，我们们可以通可以通过过 来来筛选纤维筛选纤维素分解菌。素分解菌。刚刚果果红红染色染色红红色复合物色复合物纤维纤维素素酶酶以以纤维纤维素分解菌素分解菌为为中心的透明圈中心的透明圈是否是否产产生透明圈生透明圈2021/3/115思维激活思维激活1 纤纤维维素分解菌的素分解菌的选择选择培养基中培养基中“选择选择因子因子”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
3、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，以以此此，可筛选到纤维素分解菌。可筛选到纤维素分解菌。2021/3/1161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：可根据是否产产生透明圈来生透明圈来筛选纤维筛选纤维素分解菌。素分解菌。2021/3/1172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)纤纤维维素分解菌的素分解菌的选择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
4、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 mL2021/3/118该该培培养养基基为为液液体体培培养养基基，利利用用液液体体选选择择培培养养基基可可增增加加纤纤维维素素分分解解菌菌的的浓浓度。度。(2)鉴别纤维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CMCNa51
5、0 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 mL2021/3/119此培养基此培养基为为固体培养基固体培养基在其中加入在其中加入刚刚果果红红可形成以可形成以纤维纤维素分解菌素分解菌为为中中心的透明圈，据此可心的透明圈，据此可筛选筛选到到纤维纤维素分解菌。素分解菌。2021/3/1110【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，请请回答下面的回答下面的问题问题。纤维纤维素分解菌的素
6、分解菌的选择选择培养基：培养基：纤维纤维素粉素粉5 gNaNO3 1 gNa2HPO47H2O 1.2 gKH2PO4 0.9 gMgSO47H2O 0.5 gKCl 0.5 g酵母膏酵母膏 0.5 g水解酪素水解酪素 0.5 g2021/3/1111将上述物将上述物质质溶解后，用蒸溶解后，用蒸馏馏水定容到水定容到1 000 mL。(1)此培养基配方中此培养基配方中为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别是是_、_。(2)此配方此配方为为_培养基培养基(根据物理状根据物理状态态)。(3)此培养基此培养基选择选择出的微生物主要是出的微生物主要是_。2021/3/1112解解析析该
7、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)纤纤维维素粉素粉NaNO3、酵母膏、酵母膏(2)液体液体(3)纤维纤维素分解菌素分解菌2021/3/11131分离纤维素分解菌的实验设计分离纤维素分解菌的实验设计(1)实实验验流流程程：土土壤壤取取样样 (此此步步可可省省略略)梯梯度度稀
8、稀释释将将样样品品涂布到涂布到鉴别鉴别 的培养基上的培养基上挑挑选产选产生生 的的菌菌落。落。(2)土壤取土壤取样样采集土采集土样时样时，可以，可以选择选择 的的环环境。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 选择选择培养培养纤维纤维素分解菌素分解菌透明圈透明圈纤维纤维素丰富素丰富2021/3/1114(3)选择选择培养培养目目的的：增增加加纤纤维维素素分分解解菌菌的的 ，确确保保能能够够从从样样品品中中分分离离到到所所需需要要的的 。选选择择培培养养：称称取取土土样样20 g，在在无无菌菌条条件件下下加加入入装装有有30 mL培培养养基基的的锥锥形形瓶瓶中中，将将锥
9、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荡培培养养12 d，直直至至培培养液养液变变 。也可重复。也可重复选择选择培养。培养。浓浓度度微生物微生物摇摇床床混混浊浊2021/3/1115挑挑选选菌落菌落a刚刚果果红红染色法，挑染色法，挑选选 的菌落，一般即的菌落，一般即为为分解分解纤维纤维素的菌落。素的菌落。b常常用用的的刚刚果果红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 进进行行 反反应应，另一种是在，另一种是在 时时就加入就加入刚刚果果红红。产产生透明圈生透明圈培养微生物培养微生物刚刚果果红红颜颜色色倒平板倒平板2021/3/11162课题延伸课题
10、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纤维素分解菌，需要素分解菌，需要进进行行 的的实验实验，纤维纤维素素酶酶的的发发酵方法有酵方法有 和和 两种。两种。(2)纤维纤维素素酶酶的的测测定方法定方法一般采用一般采用 。发发酵酵产纤维产纤维素素酶酶液体液体发发酵酵固体固体发发酵酵对纤维对纤维素素酶酶分解分解滤纸滤纸等等纤维纤维素后所素后所产产生的葡萄糖生的葡萄糖进进行定量行定量测测定定2021/3/1117思思维维激激活活2 由由“选选择择培培养养”实实验验操操作作过过程程请请你你推推测测纤纤维维素素分分解解菌菌的的异异化化类类型型是需氧型是需氧型还还是是厌厌氧型？
11、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。2021/3/11181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离流程2021/3/11192两种刚果红染色法比较两种刚果红染色法比较2021/3/1120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
12、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，与纤维素分解菌不易区分分2021/3/1121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
13、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。2021/3/1122【巩固巩固2】 下下列关于分离列关于分离纤维纤维素分解菌素分解菌实验实验的叙述，的叙述，错误错误的是的是()。A经选择经选择培养后将培养后将样样品涂布到品涂布到鉴别纤维鉴别纤维素分解菌的培养基上素分解菌的培养基上B选择选择培养培养这这一步可省略，但培养一步可省略，但培养纤维纤维素分解菌少素分解菌少C经经稀稀释释培养后，用培养后，用刚刚果果红红染色染色D对对照照组组可用同可用同样样量的培养液涂布到不含量的培养液涂布到不含纤维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
14、，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A2021/3/1123【例例1】 微微生物体内能生物体内能够够使使纤维纤维素分解成素分解成纤维纤维二糖的二糖的酶酶是是()。AC1酶酶和和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
15、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 2021/3/1124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。2021/3/1125【例例2】 生生物乙醇是以生物物乙醇是以生物为为原料生原料生产产的可再生能源。我国利用的可再生能源。我国利用农农作物作物废废弃物弃物(秸
16、秸秆秆)生生产产乙醇，其技乙醇，其技术术流程流程为为：纤维纤维素素酶酶解解酵母酵母发发酵酵蒸蒸馏馏成品。成品。纤维纤维素素酶酶的成本能否下降，是能否的成本能否下降，是能否实现实现乙醇工乙醇工业业化生化生产产的关的关键键因素。因素。纤维纤维素素酶酶可以从能分解可以从能分解纤维纤维素的素的细细菌培养液中提取。某同学菌培养液中提取。某同学设设计计了如下分离土壤中了如下分离土壤中纤维纤维素分解菌的素分解菌的实验实验流程。流程。土壤取土壤取样样选择选择培养培养梯度稀梯度稀释释鉴别鉴别培养。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菌的分离与检测 2021/3/1126结结合所学知合所学知识识回
17、答下列回答下列问题问题。(1)最好最好选择选择怎怎样样的的环环境采集土境采集土样样？_。(2)下下面面是是一一种种培培养养基基配配方方：纤纤维维素素粉粉5 g、NaNO3 1 g、Na2HPO47H2O 1.2 g、KH2PO4 0.9 g、MgSO47H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、酵酵母母膏膏0.5 g、水水解解酪酪素素0.5 g(蒸蒸馏馏水水定定容容到到1 000 mL)。该该培培养养基基能能够够增增加加样样品品中中纤纤维维素素分分解菌的解菌的浓浓度，其原理是度，其原理是_。2021/3/1127(3)为为了了鉴鉴别别纤纤维维素素分分解解菌菌和和进进一一步步纯纯化化菌菌种种，可可
18、以以在在鉴鉴别别培培养养基基上上加加入入_染染液液，将将筛筛选选获获得得的的菌菌液液稀稀释释后后用用_的的方方法法接接种种到到鉴鉴别别培培养养基基上上，然后挑然后挑选产选产生生_的菌落作的菌落作为为菌种菌种进进行行扩扩大培养。大培养。(4)纤纤维维素素分分解解菌菌培培养养液液中中的的纤纤维维素素酶酶产产量量如如何何呢呢？请请设设计计实实验验进进行行检检测测。_。2021/3/1128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
19、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)纤纤维维素素丰丰富富的的土土壤壤环环境境(2)培培养养基基中中纤纤维维素素是是主主要要碳碳源源，有有利利于于纤纤维维素素分分解解菌菌生生长长，同同时时抑抑制制其其
20、他他微微生生物物生生长长(3)刚刚果果红红涂涂布布平平板板透透明明圈圈(4)向向纤纤维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纤维维素素，定定时时测测定定葡葡萄萄糖糖产产量量的的变变化化2021/3/1129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。2021
21、/3/1130单击此处进入单击此处进入 随堂达标检测随堂达标检测2021/3/1131旁栏思考题旁栏思考题1本本实验实验的流程与的流程与课题课题2中的中的实验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。答答案案本本实实验验流流程程与与课课题题2的的流流程程的的区区别别如如下下：课课题题2是是将将土土样样制制成成的的菌菌悬悬液液直直接接涂涂布布在在以以尿尿素素为为唯唯一一氮氮源源的的选选择择培培养养基基上上，直直接接分分离离得得
22、到到菌菌落落。本本课课题题通通过过选选择择培培养养，使使纤纤维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选择择培养基上。其他步培养基上。其他步骤骤基本一致。基本一致。2021/3/11322为为什么要在富含什么要在富含纤维纤维素的素的环环境中境中寻寻找找纤维纤维素分解菌？素分解菌？答答案案由由于于生生物物与与环环境境的的相相互互依依存存关关系系，在在富富含含纤纤维维素素的的环环境境中中，纤纤维维素素分分解解菌菌的的含含量量相相对对较较高高，因因此此从从这这种种土土样样中中获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环境。境。2021/3/11333
23、将将滤纸滤纸埋在土壤中有什么作用？你埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该认为滤纸应该埋埋进进土壤多深？土壤多深？答答案案将将滤滤纸纸埋埋在在土土壤壤中中能能使使纤纤维维素素分分解解菌菌相相对对聚聚集集，实实际际上上是是人人工工设设置置纤纤维维素素分分解解菌菌生生存存的的适适宜宜环环境境。一一般般应应将将滤滤纸纸埋埋于于深深约约10 cm左左右右腐腐殖殖土壤中。土壤中。2021/3/11344想想一一想想，这这两两种种方方法法各各有有哪哪些些优优点点与与不不足足？你你打打算算选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
24、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传统的方法，缺点是操作繁的方法，缺点是操作繁琐琐，加入，加入刚刚果果红红溶液会使溶液会使菌落之菌落之间发间发生混生混杂杂；其；其优优点是点是这样显这样显示出的示出的颜颜色反色反应应基本上是基本上是纤维纤维素分解素分解菌的作用。方法二的菌的作用。方法二的优优点是操作点是操作简简便，不存在菌落混便，不存在菌落混杂问题杂问题，缺点是由于，缺点是由于纤维纤维素和素和琼琼脂、土豆汁中都含有淀粉脂、土豆汁中都含有淀粉类类物物质质，可以使能，可以使能够产够产生淀粉生淀粉酶酶的微的微生物出生物出现现假阳性反假阳性反应应。 2021/3/1135
25、但但这这种只种只产产生淀粉生淀粉酶酶的微生物的微生物产产生的透明圈生的透明圈较为较为模糊，因模糊，因为为培养基中培养基中纤维纤维素占主要地位，因此可以与素占主要地位，因此可以与纤维纤维素素酶酶产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，它们们在在长时间长时间培养培养过过程中会降程中会降解解刚刚果果红红形成明形成明显显的透明圈，与的透明圈，与纤维纤维素分解菌不易区分。素分解菌不易区分。2021/3/11365为为什么什么选择选择培养能培养能够够“浓缩浓缩”所需的微生物？所需的微生物？解解析析这这里里
26、的的选选择择培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。答答案案在在选选择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够适适应应这这种种营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应这这种种营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“浓缩浓缩”的作用。的作用。2021/3/1137练习练习1略略。(开放性开放性题题目，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。2021/3/1138
