课题研究分离土壤中能分解纤维素的微生物.ppt

,江苏省清浦中学于艮,纤维素,简述纤维素酶的种类及作用从土壤中分离出分解纤维素的微生物讨论这些微生物的应用价值。,一、课题目标：,二、课题重点和难点：,从土壤中分离分解纤维素的微生物,一、基础知识,（一）纤维素与纤维素酶,阅读课本27页课题背景和基础知识部分第一、二段，回答下列问题：,1、纤维素的化学组成及在生物圈的分布状况？,纤维素是一种由首尾相连而成的化合物，是地球上含量最丰富的物质。植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。其中是自然界中纤维素含量最高的天然产物。,葡萄糖,高分子,多糖类,棉花,土壤中某些微生物能够产生纤维素酶,把纤维素分解为葡萄糖，后再利用。,牛消化纤维素牛、羊等反刍动物本身并无分解纤维素的能力，在它们的消化液中也没有纤维素酶！为什么它们能以草料为食而生长良好呢？因为它们消化道内，共生有分解纤维素的微生物，其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人没有分解纤维素的能力。,人类可应用分解纤维素的微生物将秸秆等废弃物转变成酒精，用纤维素酶处理服装面料等。,2、纤维素酶的组成及作用？,纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即和，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。,葡萄糖苷酶,C1酶、Cx酶,C1酶：(外切酶)从糖链的末端开始切掉两个葡萄糖分子，产生纤维二糖。,CX酶：(内切酶)作用于糖链的内部使之断裂成糖链片段,葡萄糖苷酶：将纤维二糖分解为葡萄糖,取二支20mL的试管,3、实验：纤维素酶分解纤维素的实验,各加入一张滤纸条,各加入pH4.8，物质量为0.1mol/L的醋酸醋酸钠缓冲液11ml和10ml,甲乙,在乙试管中加入1mL纤维素酶,两支试管固定在锥形瓶中，放在140r/min的摇床上振荡1h,结果：乙试管的滤纸条消失,讨论：乙试管的滤纸条为什么会消失？甲试管的作用是什么？,滤纸崩溃法,（二）纤维素分解菌的筛选,1.方法：,刚果红染色法,该方法通过颜色反应直接筛选,2.原理：,刚果红可以与纤维素形成_,当纤维素被_分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的_,可以通过_来筛选纤维素分解菌。,红色复合物,纤维素酶,透明圈,是否产生透明圈,可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌,刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上,筛到了几株有透明降解圈的菌落(见下图)。图中降解圈大小与纤维素酶的有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是(填图中序号)。,【典型例题】,量与活性,有透明降解菌说明纤维素被纤维素酶催化降解，则降解圈大小与纤维素酶的量与活性有关。降解圈越大，说明降解纤维素能力最强。,【方法点拨】,土壤取样,选择培养,梯度稀释,将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上,挑选产生透明圈的菌落,（操作流程）,（此步可省略）,二、实验设计,采集土样时，应选择富含纤维素的环境。,将滤纸埋于深约10cm的腐殖土壤中。30天后从腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。,【资料一】土壤取样,1、实验流程中“选择培养”的目的是什么？,其目的是增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。,【资料二】选择培养,培养基成分分析,分析旁栏中的培养基配方，回答以下几问题：,思考？,2、制备选择培养基,1）、纤维素分解菌选择培养基属于_（固体、液体）培养基，原因是_,液体,没有添加琼脂成分,2）、该培养基对微生物_（具有，不具有）选择作用。如果具有，其选择机制是_。,具有,以纤维素粉为主要碳源，能分解纤维素的微生物可以大量繁殖,若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是将_改为_。或用培养基与之对照,3）、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用？,葡萄糖,纤维素粉,牛肉膏蛋白胨,3、具体操作：,将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡培养12天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养,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,旁栏思考4为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？,【取样、选择培养】,按照课题1的稀释操作方法，将选择培养后的培养基进行等比稀释101106倍。,【梯度稀释】,将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上,制备培养基:,参照课本旁栏中的比例配制,鉴别纤维素分解菌的培养基,倒平板操作。,涂布平板：,将稀释度为104106的菌悬液各取0.1ml涂布到平板培养基上，30倒置培养。,参照课本刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落,即为分解纤维素的菌落.,挑选产生透明圈的菌落,【资料三】刚果红染色法,方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应,方法二：在倒平板时就加入刚果红,思考：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,操作繁琐，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,产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。,方法一中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？,1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落？对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。2.分离的结果是否一致由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，不同同学也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。,三、结果分析与评价,四、课题延伸,本课题对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，但是这只是分离纯化的第一步。为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行的实验，纤维素酶的发酵方法有发酵和发酵。纤维素酶的测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的进行定量的测定。,发酵产纤维素酶,液体,固体,葡萄糖,1、临床使用抗生素前，有时需要做细菌耐药实验。实验时，首先要从病人身上获取少量样本，然后按照一定的实验步骤操作，以确定某致病菌对不同抗生素的敏感性。回答下列问题：（1）为了从样本中获取致病菌单菌落，可用法或法将样本接种于固体培养基表面，经过选择培养、鉴别等步骤获得。（2）取该单菌落适当稀释，用法接种于固体培养基表面，在37培养箱中培养24h，使其均匀生长，布满平板。,划线,稀释涂布（或涂布,涂布,高考回顾,分解纤维素的微生物的分离,纤维素酶,种类、作用,刚果红染色,筛选原理,实验设计,土壤取样,