课题3　分解纤维素的微生物的分离

人类膳食中的纤维素主要存在于蔬菜和粗加工的谷类中 虽然不能被消化吸收 但能促进肠道蠕动 有利于粪便排出 草食动物则依赖其消化道中的共生微生物将纤维素分解 从而得以吸收利用 1 植物细胞壁的主要成分是什么 如何去掉细胞壁 2 淀粉 糖原和纤维素都属于多糖 多聚体 构成它们的基本元素是什么 单体是什么 3 为什么共生微生物能分解纤维素 温故知新 产生纤维素酶 纤维素生物燃料 最有希望替代石油的能源 科学家正致力于研究 怎样将农业废弃物 木材及草本植物 转化为种类繁多的生物燃料 首先要得到能分解纤维素的微生物 课题3分解纤维素的微生物的分离 小试牛刀 1 下列关于纤维素酶的说法 错误的是A 纤维素酶是一种复合酶 至少包括三种B 纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖C 纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁D 葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖 D C1和CX 葡萄糖苷 纤维二糖 葡萄糖 纤维素酶 小试牛刀 2 利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌 下列说法错误的是A 刚果红能与纤维素形成红色复合物B 刚果红能与纤维二糖形成红色复合物C 刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物D 若培养基上产生了透明圈 则说明已筛选出了纤维素分解菌 B 刚果红 CR 染色法 多糖物质 纤维素 刚果红 红 纤维素分解菌 透明圈 空白的刚果红培养基 纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明圈 透明圈越大说明纤维素分解菌越多 3 利用刚果红染色时 加入刚果红可在 制备培养基时 梯度稀释时 倒平板时 涂布时 培养基上长出菌落时A B C D 小试牛刀 C 1 方法一 先 再加入进行颜色反应 2 方法二 在时就加入刚果红 培养微生物 刚果红 倒平板 刚果红 CR 染色法 合作探究 小组合作学习 完成导学提纲二 能力提升 2 培养基中出现透明圈一定是纤维素分解菌的作用吗 为什么 不一定 刚果红可与多糖类物质形成红色复合物 如果多糖是淀粉 产生淀粉酶的微生物也可使培养基产生透明圈 自变量 有无纤维素酶 因变量 滤纸是否被分解 实验结果 实验组的滤纸被分解 对照组的滤纸没有被分解 实验结论 纤维素酶能催化滤纸 纤维素 被分解 怎样进行实验设计 该过程要注意什么问题 1 课本P27 纤维素酶水解滤纸实验 中 自变量 因变量 实验结果 实验结论分别是什么 3 归纳总结 分离纤维素分解菌 的实验设计流程 本实验流程与课题2尿素分解菌的分离实验流程有哪些异同 4 应选择怎样的环境进行土壤取样 作出这种选择的理由是什么 课题2 将样品稀释后直接涂布在选择培养基上 本课题 通过选择培养 将纤维素分解菌得到增殖后再涂布 选择富含纤维素的环境 在这样的环境中 纤维素分解菌的含量较高 5 阅读P29资料二 回答以下问题 1 从物理性质看 纤维素分解菌的选择培养基是什么培养基 为什么 2 必须进行选择培养吗 实验中进行选择培养的目的是什么 该培养基如何对微生物进行选择 3 设计一个对照实验说明该选择培养基的作用 应如何设计 液体培养基 因为没有凝固剂 例如琼脂 不一定 目的 增加纤维素分解菌的浓度 确保能从样品中分离得到 本配方以纤维素粉作为唯一碳源 所以能分解纤维素的微生物可以大量繁殖 对照实验 1 把纤维素粉改为葡萄糖 2 用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照 6 阅读P29资料三 回答以下问题 1 从物理性质看 纤维素分解菌的鉴别培养基是什么培养基 2 方法一中加入Nacl的目的是什么 固体培养基 因为有琼脂 洗去未与纤维素结合或结合不牢的刚果红 分解纤维素的微生物的分离 纤维素酶 组成 作用 刚果红染色法 原理 两种方法 筛选原理 实验设计 土壤取样 选择培养 涂布培养 梯度稀释 富含纤维素的土壤 增大纤维素分解菌含量 刚果红染色法鉴别 产生透明圈的菌落 课堂总结 筛选菌落 大显身手 1 下列有关 分解纤维素的微生物的分离 实验几种说法中 正确的是A 纤维素酶中C1酶和葡萄糖苷酶都能将纤维素分解成纤维二糖B 选择培养基应以纤维素为唯一碳源 一定要先培养微生物 再加入刚果红C 应先通过固体选择培养基增加纤维素分解菌的浓度 以保证筛选效果D 菌落上的透明圈不一定是能分解纤维素的微生物所形成 D 2 下面从土壤中筛选纤维素分解菌的实验步骤 正确的是 土壤取样 称取10g土壤加入盛有90mL无菌水的锥形瓶中 吸取0 1mL进行涂布平板 依次稀释至101 102 103 104 105 106 107稀释度A B C D C 有时在梯度稀释之前要先进行选择培养 体会高考 2018年河北高考模拟试题 3 某些农作物秸秆富含纤维素 纤维素经过水解可以形成葡萄糖 葡萄糖再经过发酵可以生产酒精 研究人员用化合物A 硝酸盐 磷酸盐以及微量元素配制的培养基 成功地筛选到能产生纤维素酶的微生物 如图是利用农作物秸秆生产酒精的大致流程 请回答下列问题 1 培养基中加入的化合物A是 为微生物的生长提供 这种培养基属于 培养基 2 人们常常从土壤中分离纤维素分解菌 筛选纤维素分解菌常用的方法是 其实验流程是 土壤取样 选择培养 将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 挑选产生 的菌落 刚果红染色法 梯度稀释 透明圈 纤维素 碳源 选择 体会高考 2014年全国新课标一卷 4 植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解 回答下列问题 1 分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶 该酶是由3种组分组成的复合酶 其中的葡萄糖苷酶可将分解成 2 在含纤维素的培养基中加入刚果红 CR 时 CR可与纤维素形成 色复合物 用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时 培养基上会出现以该菌的菌落为中心的 透明圈 纤维二糖 葡萄糖 红 体会高考 3 为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落 某同学设计了甲 乙两种培养基 成分见下表 不能 注 表示有 表示无 据表判断 培养基甲 填 能 或 不能 用于分离和鉴别纤维素分解菌 原因是 培养基乙 填 能 或 不能 用于分离和鉴别纤维素分解菌 原因是 液体培养基不能用于分离单菌落 不能 培养基中没有纤维素 不能与刚果红形成红色复合物 即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌 参照课本刚果红染色法 挑选产生透明圈的菌落 一般即为分解纤维素的菌落 资料五 挑选产生透明圈的菌落 方法一 先 再加入刚果红进行颜色反应 方法二 在时就加入刚果红 培养微生物 倒平板 方法一加入中NaCl溶液的作用 漂洗作用 洗去与纤维素结合不牢的刚果红 以免出现的透明圈不够清晰 思考2 思考1 这两种方法各有哪些优点与不足 颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用 1 操作繁琐2 刚果红会使菌落之间发生混杂 操作简便 不存在菌落混杂问题 1 产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈2 有些微生物能降解色素 形成明显的透明圈 二 选择培养的操作方法 一 本课题涉及的生物技术主要有 培养基的配制 无菌操作技术 稀释涂布平板法 选择培养基的作用 土壤取样等 将土样加入装有30mL 的锥形瓶中 将锥形瓶固定在 上 在一定温度下振荡培养1 2d 直至培养液变 也可重复选择培养 选择培养基 摇床 混浊 四 操作提示 为什么选择培养能够 浓缩 所需的微生物 在选择培养的条件下 可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖 而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制 因此可以起到 浓缩 的作用 一 如何了解培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落 二 分离的结果是否一致 设置空白对照 若对照的培养基在培养过程中无菌落生长则说明培养基制作合格 如果观察到产生明显透明圈的菌落 则说明可能获得了分解纤维素的微生物 如果不同 分析产生不同结果的原因 五 结果分析与评价 为了确定分离得到的是纤维素分解菌 还需要进行 实验 纤维素酶的发酵方法有 发酵和 发酵 纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的 含量进行定量测定 发酵产纤维素酶 液体 固体 葡萄糖 六 课题延伸 将细菌涂布在只有尿素做氮源的选择培养基上 将细菌涂布在只有纤维素粉做碳源的选择培养基上 固体培养基 液体培养基 筛选菌株 选择培养 课后比较 本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同 在细菌分解尿素的化学反应中 细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨 氨会使培养基的碱性增强 pH升高 在培养基中加入酚红指示剂 如果pH升高指示剂会变红 刚果红可以与纤维素形成红色复合物 当纤维素被纤维素酶催化分解后红色复合物无法形成 培养基上就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈 观察菌落周围是否有着色的环带出现来鉴定尿素分解菌 观察菌落周围是否出现透明圈来筛选纤维素分解菌 脲酶检测法 刚果红染色法 课题2和课题3的鉴别方法有何区别 酵母膏实际上是膏状的酵母抽提物 酵母抽提物是国家行业标准的规定名称 酵母抽提物以酵母为原料 采用自溶法或加酶水解法工艺 经分离 脱色 或精制浓缩 喷雾干燥 而成的 含氨基酸 肽 多肽及酵母细胞水溶性成分的产品 包含粉状 与膏状的产品 酵母膏可以有食品调味与生物发酵培养基两大类用途 在生物发酵行业应用还有一种习惯叫法是酵母浸膏 酵母膏 微生物培养基的氨基酸氮源 由酪蛋白水解得到 常见商品名称为水解酪素或酶解酪素 酪蛋白水解后富含21种氨基酸 氨基酸种类齐全 因此常用于制备培养基 酪素 1 木聚糖酶系可以将半纤维素 一种多糖 转化为单细胞蛋白和其他有用物质 有些嗜热菌能产生耐热木聚糖酶 在食品工业上具有较高的潜在应用价值 现欲从温泉中分离能分解半纤维素的嗜热菌 并从中筛选木聚糖酶高产菌株 获得耐热木聚糖酶 回答下列问题 1 实验中 接种环使用前后都在酒精灯上灼烧 其目的是 2 取适量体积的样品涂布在富含 且其为唯一碳源的固体培养基上 置于恒温培养箱中培养 菌落长出后 挑取单个菌落并进行一系列操作 然后在培养基上用 法接种培养 进行菌株的 最后将得到的菌株接种到 填 固体 或 液体 培养基中富集 3 将富集后的菌株接种于固体培养基上 待菌落长出后用0 1 的 染色1h 再用1mol LNaCl脱色 菌落周围会出现 筛选 的菌落即为木聚糖酶高产菌株 杀灭所有微生物及其孢子 防止细菌等的污染 半纤维素 平板划线法或稀释涂布平板 分离纯化 液体 刚果红溶液 透明圈 透明圈 直径 大 2 马 牛羊的食物主要是草茎类 其中还有大量的纤维素 它们胃内的微生物 在帮助消化和利用植物纤维素方面起了决定性的作用 土壤中也存在着分解纤维素的微生物 请根据所学的知识 回答下列问题 1 纤维素酶是一种复合酶 主要包括 2 在培养基中加入刚果红染液可以鉴别纤维素分解菌 其原因是 3 分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是 稀释倒平板法 涂布平板法 单细胞挑取法 选择培养分离A B C D 4 在微生物的分离与培养的过程中 为了防止杂菌的污染 需要进行严格的无菌操作 如接种环和接种针需要 培养基需要 等 而接种针或接种环操作时经火焰灭菌后需要在培养基上接触冷却后才能挑取菌落 C1酶 CX酶 葡萄糖苷酶 刚果红染液可以与纤维素结合形成红色的复合物 纤维素分解菌产生的纤维素酶能够将纤维素分解为葡萄糖而使其菌落周围出现透明圈 灼烧灭菌 CX酶 高压蒸汽灭菌 5 利用木纤维转化为新能源 乙醇的原理是微生物能产生分解纤维素的酶 下图是工业上利用微生物分解纤维素生产乙醇的基本工作流程 回答相关问题 1 图中 所需的微生物若来自土壤 要统计该活菌数目 宜采用