1、課題3分解纖維素的微生物的分離課程標準1.研究培養基對微生物的選擇作用。2.探討微生物的利用。課標解讀1.簡述纖維素酶的組成及作用。2.掌握從土壤中分離某種特定微生物的操作技術。 纖維素分解菌的篩選纖維素分解菌的篩選 復合復合 C1酶酶 Cx酶酶 葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 C1酶、酶、Cx酶酶 葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶 2纖維素分解菌的篩選(1)篩選方法： 法。( 2 ) 篩 選 原 理 ： 剛 果 紅 可 以 與 纖 維 素 形成 ，當纖維素被 分解后，剛果紅纖維素的復合物就無法形成，培養基中會出現 ，我們可以通過 來篩選纖維素分解菌。剛果紅染色剛果紅染色紅色復合物紅色復合物纖維素酶纖維素酶以纖維素

2、分解菌為中心的透明圈以纖維素分解菌為中心的透明圈是否產生透明圈是否產生透明圈思維激活1 纖維素分解菌的選擇培養基中“選擇因子”是什么？提示纖維素分解菌中唯一的碳源是“纖維素粉”，唯有能利用纖維素的微生物方可在該培養基上生存，其他微生物將因缺乏碳源而無法生存，以此，可篩選到纖維素分解菌。1纖維素分解菌的篩選原理即：可根據是否產生透明圈來篩選纖維素分解菌。2篩選過程中涉及的兩種培養基(1)纖維素分解菌的選擇培養基配方：組分含量/g提供的主要營養纖維素粉5碳源、能源NaNO31無機鹽Na2HPO47H2O1.2KH2PO40.9MgSO47H2O0.5KCl0.5酵母膏0.5生長因子、碳源、氮源水解

3、酪素0.5氮源、生長因子將上述物質溶解后，用蒸餾水定容到1 000 mL該培養基為液體培養基，利用液體選擇培養基可增加纖維素分解菌的濃度。(2)鑒別纖維素分解菌的培養基配方：組分含量提供的主要營養CMCNa510 g碳源酵母膏1 g碳源、氮源、生長因子KH2PO40.25 g無機鹽瓊脂15 g凝固劑土豆汁100 mL碳源將上述物質溶解后，用蒸餾水定容到1 000 mL此培養基為固體培養基在其中加入剛果紅可形成以纖維素分解菌為中心的透明圈，據此可篩選到纖維素分解菌。【鞏固1】 分析下面培養基的配方，請回答下面的問題。纖維素分解菌的選擇培養基：纖維素粉5 gNaNO3 1 gNa2HPO47H2O

4、 1.2 gKH2PO4 0.9 gMgSO47H2O 0.5 gKCl 0.5 g酵母膏 0.5 g水解酪素 0.5 g將上述物質溶解后，用蒸餾水定容到1 000 mL。(1)此培養基配方中為微生物提供碳源和氮源的分別是_、_。(2)此配方為_培養基(根據物理狀態)。( 3 ) 此 培 養 基 選 擇 出 的 微 生 物 主 要 是_。解析該培養基的唯一碳源是纖維素粉，氮源有NaNO3、酵母膏。因沒有凝固劑成分，因此，該培養基從物理狀態上看屬于液體培養基。因該培養基僅以纖維素粉為唯一碳源，因此，可用于選擇培養纖維素分解菌。答案(1)纖維素粉NaNO3、酵母膏(2)液體(3)纖維素分解菌1分離

5、纖維素分解菌的實驗設計(1)實驗流程：土壤取樣 (此步可省略)梯度稀釋將樣品涂布到鑒別 的培養基上挑選產生 的菌落。(2)土壤取樣采集土樣時，可以選擇 的環境。分離土壤中纖維素分解菌實驗操作分離土壤中纖維素分解菌實驗操作 選擇培養選擇培養纖維素分解菌纖維素分解菌透明圈透明圈纖維素豐富纖維素豐富(3)選擇培養目的：增加纖維素分解菌的 ，確保能夠從樣品中分離到所需要的 。選擇培養：稱取土樣20 g，在無菌條件下加入裝有30 mL培養基的錐形瓶中，將錐形瓶固定在 上，在一定溫度下振蕩培養12 d，直至培養液變 。也可重復選擇培養。濃度濃度微生物微生物搖床搖床混濁混濁挑選菌落a剛果紅染色法，挑選 的菌

6、落，一般即為分解纖維素的菌落。b常用的剛果紅染色法包括兩種，一種是先 ，再加入 進行 反應，另一種是在 時就加入剛果紅。產生透明圈產生透明圈培養微生物培養微生物剛果紅剛果紅顏色顏色倒平板倒平板2課題延伸(1)為確定得到的透明圈中的菌落是纖維素分解菌，需要進行 的實驗，纖維素酶的發酵方法有 和 兩種。(2)纖維素酶的測定方法一般采用 。發酵產纖維素酶發酵產纖維素酶液體發液體發酵酵固體發酵固體發酵對纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產生的葡萄糖對纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產生的葡萄糖進行定量測定進行定量測定思維激活2 由“選擇培養”實驗操作過程請你推測纖維素分解菌的異化類型是需氧型還是厭氧型？提示由選

7、擇培養操作中“將錐形瓶置于搖床上”可推測纖維素分解菌的異化類型為需氧型。1土壤中纖維素分解菌的分離流程2兩種剛果紅染色法比較優點顯示出顏色反應基本上是纖維素分解菌的作用操作簡便，不存在菌落混雜問題缺點操作繁瑣，加入剛果紅會使菌落之間發生混雜由于瓊脂、土豆汁中均含有淀粉類物質，可能使產生淀粉酶的微生物也形成透明圈，即假陽性反應；有些微生物具有降解色素的能力，它們會降解剛果紅形成透明圈，與纖維素分解菌不易區分特別提醒(1)本實驗方案中應設置普通培養基(或牛肉膏蛋白胨培養基)作為對照實驗。(2)分離纖維素分解菌先經選擇培養，其目的是增加纖維素分解菌的濃度；然后經梯度稀釋后，再涂布到鑒別培養基上。【鞏

8、固2】 下列關于分離纖維素分解菌實驗的敘述，錯誤的是()。A經選擇培養后將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養基上B選擇培養這一步可省略，但培養纖維素分解菌少C經稀釋培養后，用剛果紅染色D對照組可用同樣量的培養液涂布到不含纖維素的培養基上解析經選擇培養后，再經稀釋，才能將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養基上；選擇培養可省略；經稀釋培養后，用剛果紅染色；設置對照能證明經選擇培養的確得到了欲分離的微生物。答案A【例1】 微生物體內能夠使纖維素分解成纖維二糖的酶是()。AC1酶和Cx酶 BC1酶和葡萄糖苷酶CCx酶和葡萄糖苷酶 DC1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶深度剖析纖維素酶包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，

9、能將纖維素分解為纖維二糖的是C1酶和Cx酶。答案A纖維素和纖維素酶纖維素和纖維素酶 查漏補缺(1)纖維素、纖維素酶、控制纖維素酶合成的基因，其基本單位依次為：葡萄糖、氨基酸、脫氧核苷酸。(2)纖維素酶是復合酶，它并非一種單一酶。【例2】 生物乙醇是以生物為原料生產的可再生能源。我國利用農作物廢棄物(秸稈)生產乙醇，其技術流程為：纖維素酶解酵母發酵蒸餾成品。纖維素酶的成本能否下降，是能否實現乙醇工業化生產的關鍵因素。纖維素酶可以從能分解纖維素的細菌培養液中提取。某同學設計了如下分離土壤中纖維素分解菌的實驗流程。土壤取樣選擇培養梯度稀釋鑒別培養。土壤中纖維素分解菌的分離與檢測土壤中纖維素分解菌的分

10、離與檢測 結合所學知識回答下列問題。(1)最好選擇怎樣的環境采集土樣？_。(2)下面是一種培養基配方：纖維素粉5 g、NaNO3 1 g、Na2HPO47H2O 1.2 g、KH2PO4 0.9 g、MgSO47H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、酵母膏0.5 g、水解酪素0.5 g(蒸餾水定容到1 000 mL)。該培養基能夠增加樣品中纖維素分解菌的濃度，其原理是_。(3)為了鑒別纖維素分解菌和進一步純化菌種，可以在鑒別培養基上加入_染液，將篩選獲得的菌液稀釋后用_的方法接種到鑒別培養基上，然后挑選產生_的菌落作為菌種進行擴大培養。(4)纖維素分解菌培養液中的纖維素酶產量如何呢？請設計實

11、驗進行檢測。_。深度剖析本題考查土壤中纖維素分解菌的分離與鑒定的相關知識。富含纖維素的土壤中，含有以纖維素為碳源的纖維素分解菌，且數量較多；題目中給出的培養基能夠為產生纖維素酶的微生物提供碳源，不能分解纖維素的微生物由于缺乏碳源而不能正常生長繁殖，因此該培養基具有選擇作用；纖維素量一定時，在一定范圍內，纖維素酶產量與分解產生的葡萄糖量成正比。答案(1)纖維素豐富的土壤環境(2)培養基中纖維素是主要碳源，有利于纖維素分解菌生長，同時抑制其他微生物生長(3)剛果紅涂布平板透明圈(4)向纖維素分解菌培養液中加入定量纖維素，定時測定葡萄糖產量的變化歸納提升(1)經選擇培養后，再經梯度稀釋，才能將樣品涂

12、布到鑒別纖維素分解菌的培養基上。(2)富集培養可省略。(3)經稀釋培養后，用剛果紅染色。(4)設置對照能證明經富集培養的確得到了欲分離的微生物。旁欄思考題1本實驗的流程與課題2中的實驗流程有哪些異同？解析本課題的選擇培養可以提供目的微生物繁殖所需的條件，增加選擇培養可以使實驗的成功率更高。答案本實驗流程與課題2的流程的區別如下：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基上，直接分離得到菌落。本課題通過選擇培養，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在選擇培養基上。其他步驟基本一致。2為什么要在富含纖維素的環境中尋找纖維素分解菌？答案由于生物與環境的相互依存關系，在富含纖維

13、素的環境中，纖維素分解菌的含量相對較高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的幾率要高于普通環境。3將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認為濾紙應該埋進土壤多深？答案將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對聚集，實際上是人工設置纖維素分解菌生存的適宜環境。一般應將濾紙埋于深約10 cm左右腐殖土壤中。4想一想，這兩種方法各有哪些優點與不足？你打算選用哪一種方法？解析兩種方法各有優缺點，實踐中可以根據需要選擇不同的方法進行實驗。答案方法一是傳統的方法，缺點是操作繁瑣，加入剛果紅溶液會使菌落之間發生混雜；其優點是這樣顯示出的顏色反應基本上是纖維素分解菌的作用。方法二的優點是操作簡便，不存在菌落混雜問題，缺點是由于纖維素和瓊脂、土豆汁中都含有淀粉類物質，可以使能夠產生淀粉酶的微生物出現假陽性反應。 但這種只產生淀粉酶的微生物產生的透明圈較為模糊，因為培養基中纖維素占主要地位，因此可以與纖