學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精庖丁巧解牛知識?巧學一、纖維素與纖維素酶纖維素是地球上最常見的多糖，其組成元素是C、H、O,纖維素的基本組成單位是葡萄糖,這一點和淀粉是相同的，但是由于和淀粉的結構不同,它們的物理化學性質也大不一樣。淀粉進入人體后能在淀粉酶和麥芽糖酶的作用下徹底分解成葡萄糖，用于各項生命活動；而纖維素在人體內不能被消化吸收，但是它可以促進人體腸胃的蠕動，增加排便次數,因此對人體健康是極為有利的。纖維素酶是一種復合酶，由三部分組成：C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，只有在這三種酶的協同作用下，纖維素才能徹底分解成葡萄糖。動物細胞中都沒有纖維素，也沒有纖維素酶，因此纖維素不能被動物直接利用。知識拓展纖維素酶可以作為畜禽的飼料添加劑,其作用機理在于它可以打破植物的細胞壁，使胞內的原生質暴露出來，由內源酶進一步降解。這樣除了細胞壁能分解供能外，胞內物質的消化利用率也得到了提高，從而有效地提高了飼料的利用率.誤區警示草食動物并不能直接利用植物體內的纖維素，它們能以植物為主要食物的原因是其胃中生活著一些微生物，這些微生物能分泌纖維素酶，將纖維素分解成葡萄糖，被動物利用，同時它們也能從動物體內獲得各種養料，因此它們和動物是共生關系。二、纖維素分解菌的篩選一般情況下，我們都是先用選擇培養基對土壤中的纖維素分解菌進行粗篩，然后用剛果紅染色法進行細篩，剛果紅是一種酸性染料，呈棗紅色粉末狀,能溶于水和酒精，它能把膠質和纖維素染成紅色，當纖維素被酶分解后，剛果紅—纖維素復合物就無法形成，從而在固體培養基上形成一個以菌落為中心的透明圈，這樣我們就可以通過是否產生透明圈來鑒別有無纖維素分解菌的存在。疑點突破纖維素分解菌的選擇培養基是液體培養基，和固體培養基相比,它有利于營養物質的充分利用,并可以增加纖維素分解菌的濃度。只有能夠產生纖維素酶的微生物才能分解纖維素作為碳源和能源，其他微生物由于不能利用纖維素,會因缺乏碳源和能源而死亡，因此該培養基具有選擇作用。三、實驗設計:分離分解纖維素的微生物1.土壤取樣在富含纖維素的潮濕的土壤中,用無菌小鐵鏟鏟去表層土，迅速鏟取土壤并裝入無菌信封，密封。2.選擇培養將土樣加入裝有30mL選擇培養基的錐形瓶中,將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下振蕩培養1～2天（如果沒有搖床，可以采用定時人為搖晃錐形瓶的辦法）,直至培養液變混濁。吸取一定量的培養液（如5mL)，轉移至另一瓶新鮮的選擇培養基中，以同樣的方法培養到培養液變混濁。吸取適量的培養液,稀釋涂布到鑒別纖維素分解菌的培養基上。對照組用同樣量的富集后的培養液，稀釋涂布到不含纖維素的培養基上。3。梯度稀釋用lmL無菌吸管從富集培養后的培養液中吸取lmL，注入盛有9mL無菌水的試管中，吹吸三次,使之充分混勻;然后再用一支1mL無菌吸管從此試管中吸取1mL注入另一盛有9mL無菌水的試管中，以此類推，制成101、102、103、104、105、106倍的各種稀釋液。4.涂布培養在含鑒別培養基的三個平板上分別用記號筆標記:104、105、106倍的三種稀釋液,另取三個不含纖維素的培養基平板，分別用記號筆標記：104、105、106倍的三種稀釋液;然后用三支lmL無菌吸管分別從104、105、106倍的三管稀釋液中吸取0.1mL對號放入已標記了稀釋度的平板上,用無菌玻璃涂棒在培養基表面輕輕地涂布均勻。將培養基平板倒置于30～37℃的溫室中培養1～2天，每隔24h觀察菌落情況。5.篩選菌株(1)剛果紅染色法常用的剛果紅（CongoRed，簡稱CR）染色法有兩種，一種是先培養微生物，再加入剛果紅進行顏色反應，另一種是在倒平板時就加入剛果紅。方法一：在長出菌落的培養基上，覆蓋質量濃度為1mg／mL的CR溶液，10～15min后，倒去CR溶液，加入物質的量濃度為1mol／L的NaCl溶液，15min后倒掉NaCl溶液，此時，產生纖維素酶的菌落周圍將會出現透明圈。方法二：配制質量濃度為10mg／mL的CR溶液，滅菌后，按照每200mL培養基加入1mL的比例加入CR溶液，混勻后倒平板。等培養基上長出菌落后，產生纖維素酶的菌落周圍將會出現明顯的透明圈。實驗組經剛果紅染色法,菌落周圍將會出現明顯的透明圈，而對照組，不含纖維素的培養基經剛果紅染色法，菌落周圍不出現明顯的透明圈。辨析比較兩種剛果紅染色法的比較。剛果紅在篩選纖維素分解菌上的應用已經有超過20年的歷史，在本課題中我們給出了兩種方法。方法一是傳統的方法，缺點是操作煩瑣，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,因此可以與纖維素酶產生的透明圈相區分.方法二的另一缺點是：有些微生物具有降解色素的能力，它們在長時間培養過程中會降解剛果紅形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區分。（2)挑菌從產生明顯的透明圈的菌落上挑取部分細菌并接種到纖維素分解菌的選擇培養基上，在30～37℃培養，可獲得較純的菌種。知識拓展纖維素酶的測定方法，一般是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的測定。葡萄糖分子中有還原性醛基，能與斐林試劑發生顏色反應,顏色的深淺和葡萄糖的濃度有關,可以利用這個原理來定量測定葡萄糖的濃度.問題?探究問題1閱讀下面材料，談談纖維素對人體的作用。在過去很長的一段時間里，很多人都將食物中的膳食纖維視為食物中的渣滓，并將它們隨口吐出。但近年來，隨著食品化學、微生物等學科的迅猛發展，科學家終于發現膳食纖維不僅對人體大為有益，而且還是一種天然抗病防病與強身的有益物質.所謂膳食纖維,指的就是來自植物性食物中的纖維素與半纖維素，它們在人體消化道中不會被酶所分解。但腸道中的細菌可利用這些纖維素進行發酵，從而大大增加糞便的體積.膳食纖維可分為兩類，即水溶性纖維（如果膠、蘋果纖維和燕麥纖維等）和水不溶性纖維(如大豆纖維、半纖維素和大麥纖維等)。水溶性纖維遇水會膨脹或變成透明凝膠狀物質，在腸道內更容易被腸道菌發酵和利用。膳食纖維的主要來源是蔬菜、雜糧和水果.因此，食物過分精細者或經常以高脂肪、高蛋白食品為主要食物者常因膳食纖維攝入不足而誘發相關疾病，如果在主食中搭配部分雜糧，并經常吃新鮮蔬菜和水果，即可保證有足夠量的膳食纖維攝入。經常吃富含膳食纖維食品的人,可大大降低結腸癌和直腸癌的發病率。更重要的是，高纖維素食物還有助于預防發生高血壓、高血脂、冠心病、糖尿病和乳腺癌。對于中老年人來說，肉和脂肪性食品應盡量少吃，但富含膳食纖維的食品，如芹菜、番茄、卷心菜與黃瓜等卻多吃為佳。水果也是十分重要的膳食纖維來源，尤其是香蕉、蘋果、橘子和葡萄。營養學家的研究發現，中老年人吃水果以多樣化為宜，這樣可保證體內有充分的膳食纖維攝入。吃水果的另一好處是，水果普遍含有鉀元素與葉黃素、白藜蘆醇和花青素等營養成分，它們有降血壓，防止動脈硬化,保護視網膜黃斑，防止老年性視力退化以及預防癌癥等作用;多吃水果還有防止便秘的作用。思路:在營養嚴重缺乏的情況下，纖維素對人的有利作用不很突出,但是當飲食趨于精細化、高“營養”化后，可結合上述材料和生活經驗，探討纖維素對維持人體健康的重要的作用。探究：在物質文明高度發達的現在，人們的生活水平普遍較高，這對于維持人體的健康無疑是大有裨益的，但是物極必反,“文明病、富貴病”的逐年增加為人們的健康提出了新的挑戰。雖然纖維素不能被人體直接利用，但它有以下作用:（1）增加飽腹感，減少熱量攝入，有利于減肥。(2）增加排便次數，避免糞便在腸道堆積，能大大減少直腸癌的發病率。（3)能吸收水分，軟化糞便，減少便秘的幾率.（4)能及時吸收腸道的有毒物質,隨糞便排出體外.（5）能增強某些食物的口感.問題2根據纖維素酶的作用，想一想纖維素酶在工農業生產中都有哪些作用。思路:纖維素酶能將纖維素水解為葡萄糖，因此凡是有關纖維素降解的工農業過程都可能用到纖維素酶.地球上每年光合作用約產生1。5×1011噸植物材料,其中50％為纖維素.這些植物多聚糖為數量巨大的真菌和細菌提供能源,也為人類提供了巨大的能量來源。但這些材料需轉換成葡萄糖、乙醇、甲烷等低分子物質后才能被利用.用纖維素酶水解的方法與化學方法相比有許多好處，尤其體現在避免環境污染上。纖維素酶,還可用于淀粉處理、動物飼料生產、果菜汁提取等食品工業、飼料工業、造紙工業及紡織工業等。探究:纖維素酶能把纖維素水解成葡萄糖，在工農業生產中有重要的利用價值。(1）在農牧業上的應用：它可以用作飼料添加劑，提高動物飼料的利用率。（2）在紡織業上的應用：在解析纖維含量和種類、褪漿處理、生物磨光、石磨等方面。(3）在造紙業上的應用：廣泛用于舊紙的脫墨處理.（4）在其他方面的應用:生產葡萄糖、生產食品添加劑、生產木聚糖。典題?熱題例1下列生物能分解纖維素的是（）①人②兔③牛④蘑菇⑤纖維桿菌A.①②③④⑤ B.②③⑤ C.④⑤ D。⑤解析：動物和人的細胞都不能合成纖維素酶，因此都不能直接利用纖維素,兔、牛等草食動物之所以能長期吃草是因為其腸道內有分解纖維素的微生物，蘑菇、纖維桿菌都能分泌纖維素酶從而利用纖維素。答案:C拓展延伸細菌和真菌對纖維素的分解情況不太相同，細菌的纖維素酶一般結合在細胞膜上，因此只有它吸附在纖維素上時才能分解纖維素;真菌的纖維素酶是胞外酶,不需要菌體和纖維素直接接觸就能將其分解.例2從土壤中篩選蛋白酶產生菌時，所用的培養基是（）A。加富培養基B。完全培養基C.基礎培養基D。鑒別培養基解析：從土壤中篩選蛋白酶產生菌時，可以在培養基中添加牛奶或酪素制備培養基平板，接種土壤稀釋液后，微生物生長時若產生蛋白酶，則會水解牛奶或酪素，在平板上形成透明的蛋白質水解圈，從而鑒別出該類菌的存在.答案：D辨析比較選擇培養基和鑒別培養基是不同的，選擇培養基要求在培養基中加入某種物質，抑制不需要的微生物生長,促進需要的微生物生長，從而選育出某種微生物；鑒別培養基要求在培養基中加入某種物質，鑒別某種微生物是否存在（一般是根據某種顏色反應)，這里不需要抑制其他微生物的生長。例3分離土壤中纖維素分解菌用到的方法是（）①稀釋倒平板法②涂布平板法③單細胞挑取法④選擇培養基分離A。①② B②③④ C。②③ D.①③④解析：分離土壤中纖維素分解菌時，先進行選擇培養，增大纖維素分解菌的濃度，即富集培養，梯度稀釋后涂布平板、培養，最后單細胞挑取以獲得純培養。答案：B誤區警示稀釋倒平板法和涂布倒平板法是不同的。前者是先進行梯度稀釋，然后分別取不同稀釋液少許,與已熔化并冷卻至50℃左右的瓊脂培養基混合、搖勻后，傾入滅菌的培養皿中，制成可能含菌的瓊脂平板，保溫一定時間即可出現菌落.后者是先將熔化的培養基倒入無菌平皿，制成無菌平板,冷卻凝固后