分解纤维素的细菌的分离1

1、纤维素：纤维素：棉花棉花是自然界中纤是自然界中纤维素含量最高的天维素含量最高的天然产物；然产物； 农作物秸秆农作物秸秆等富含大量的纤维素，被利用的机会很等富含大量的纤维素，被利用的机会很少、效率低；少、效率低； 纤维素生物燃料：纤维素生物燃料：最有希望替代石油能源最有希望替代石油能源 科学家正致力于研究，怎样将农业废弃物、木科学家正致力于研究，怎样将农业废弃物、木材及生长更为迅速的草本植物，材及生长更为迅速的草本植物，转化为种类繁多的转化为种类繁多的生物燃料生物燃料（甚至是航空燃油）。（甚至是航空燃油）。 纤维素是地球上含量最丰富的纤维素是地球上含量最丰富的多糖类多糖类物质，物质，植物每年产生

2、的纤维素超过植物每年产生的纤维素超过7070亿吨；分布植物的亿吨；分布植物的根、茎、叶中。根、茎、叶中。在草食性动物等的消化道内，也共生有分解纤在草食性动物等的消化道内，也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。解纤维素，而人没有分解纤维素的能力。课题课题3 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一、基础知识一、基础知识纤维素酶纤维素酶纤维二糖纤维二糖C C1 1酶、酶、CxCx酶酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖葡萄糖纤维素纤维素一、基础知识一、基础知识 在在2 2支支20mL20mL的试管中，分别

3、放入的试管中，分别放入1 16cm6cm的滤纸条，再分别加入的滤纸条，再分别加入pHpH为为4.84.8、物质的量、物质的量浓度为浓度为0.1mol/L0.1mol/L的的醋酸醋酸- -醋酸钠缓冲液醋酸钠缓冲液10mL10mL、11mL11mL。在加入。在加入10mL10mL缓冲液的试管中加入缓冲液的试管中加入1mL1mL纤维素酶（纤维素酶（7080U/mL7080U/mL）。将二支试管固定）。将二支试管固定在在50mL50mL的锥形瓶中，在摇床上以的锥形瓶中，在摇床上以140r/min140r/min的的转速振荡反应转速振荡反应1h1h，观察结果。，观察结果。1U1U表示表示1 1个酶活力单

4、位，是指在温度为个酶活力单位，是指在温度为2525，其他反应，其他反应条件，如条件，如pHpH等，均为最适的情况下，在等，均为最适的情况下，在1min1min内转化内转化1mmol1mmol的底物所需的酶量。的底物所需的酶量。底物：酶所作用和催化的化合物。底物：酶所作用和催化的化合物。 在一支试管中添加纤维素酶，在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；另一支试管不添加纤维素酶；思考思考1实验分析：实验分析：P27的小的小实验是如何构成对照的？实验是如何构成对照的？滤滤纸纸崩崩溃溃法法（2 2）纤维素分解菌的筛选）纤维素分解菌的筛选1 1、筛选纤维素分解菌的方法、筛选纤维素分解菌的方

5、法_。该方法可以通过该方法可以通过_反应直接筛选。反应直接筛选。刚果红染色法刚果红染色法颜色颜色2 2、其原理是：刚果红可以与纤维素形成、其原理是：刚果红可以与纤维素形成_，当纤维素被，当纤维素被_分解后，分解后，红色复合物无法形成，出现以红色复合物无法形成，出现以_为中心的为中心的_，可以通过，可以通过_ _ 来筛选纤维素分解菌。来筛选纤维素分解菌。红色复合物红色复合物纤维素酶纤维素酶纤维素分解菌纤维素分解菌 透明圈透明圈是否产生透明圈是否产生透明圈可根据是否可根据是否产生产生透明圈透明圈来筛选纤维来筛选纤维素分解菌素分解菌练一练：练一练：1.1.下列关于纤维素酶的说法，错误的是下列关于纤维

6、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葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖2.利用刚果红法可以筛选出纤维素分解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刚果红不能与葡萄糖

7、形成红色复合物D. 若培养基上产生了透明圈，则说明已筛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选出了纤维素分解菌( (三三) )、实验设计、实验设计土壤土壤取样取样选择选择培养培养梯度梯度稀释稀释将样品涂将样品涂布到布到鉴别鉴别培养基培养基挑选挑选菌落菌落什么样什么样的环境的环境取样取样? ? 培养的目的培养的目的? ? 选择培养基的选择培养基的特点特点? ?挑选什挑选什么样的么样的菌落菌落? ?鉴别培养基鉴别培养基的特点的特点? ?如何鉴别如何鉴别? ?根据根据：微生物：微生物对生存环境的对生存环境的要求，到相应要求，到相应环境中去找；环境中去找；目的：目的：增加纤维素增加纤维素

8、分解菌的浓度，分解菌的浓度，以以确保能够从样品中确保能够从样品中分离到所需要的微分离到所需要的微生物；生物；刚果红染色法刚果红染色法1 1、纤维素分解菌选择培养基、纤维素分解菌选择培养基属于属于_（固体、液体）培（固体、液体）培养基，原因是养基，原因是_【资料二资料二】选择培养选择培养阅读资料二阅读资料二“选择培养基选择培养基”，回答以下几问题：，回答以下几问题：液体液体没有添加琼脂没有添加琼脂2 2、该培养基对微生物、该培养基对微生物_（具有，不具有）选择作用。（具有，不具有）选择作用。如果具有，其选择机制是如果具有，其选择机制是_ 具有具有 以纤维素粉为唯一以纤维素粉为唯一碳源，能分解碳源

9、，能分解纤维素的微生物可以大量繁殖；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，应控制的变量是将用，应控制的变量是将_改为改为_。3 3、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用？的作用？葡萄糖葡萄糖纤维素粉纤维素粉( (三三) )、实验设计、实验设计土壤土壤取样取样选择选择培养培养梯度梯度稀释稀释将样品涂将样品涂布到布到鉴别鉴别培养基培养基挑选挑选菌落菌落什么样什么样的环境的环境取样取样? ? 培养的目的培养的目的? ? 选择培养基的选择培养基的特点特点? ?挑选什挑选什么样的么样的菌落菌落?

10、 ?鉴别培养基鉴别培养基的特点的特点? ?如何鉴别如何鉴别? ?根据根据：微生物：微生物对生存环境的对生存环境的要求，到相应要求，到相应环境中去找；环境中去找；目的：目的：增加纤维素增加纤维素分解菌的浓度，分解菌的浓度，以以确保能够从样品中确保能够从样品中分离到所需要的微分离到所需要的微生物；生物；刚果红染色法刚果红染色法【资料三资料三】刚果红染色法刚果红染色法方法一：方法一：先培养微生物，再加入先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应刚果红进行颜色反应方法二：方法二：在倒平板时就加入刚果红在倒平板时就加入刚果红染色法染色法优点优点缺点缺点方法一方法一 方法二方法二 颜色反应基本上颜色反应基本上

11、是纤维素分解菌是纤维素分解菌的作用的作用 操作繁琐，刚操作繁琐，刚果红会使菌落之间果红会使菌落之间发生混杂发生混杂操作简便，操作简便，不存在菌落不存在菌落混杂问题混杂问题 产生淀粉酶的微产生淀粉酶的微生物也产生模糊透生物也产生模糊透明圈，有些微生物明圈，有些微生物能降解色素，形成能降解色素，形成明显的透明圈。明显的透明圈。思考：这两种方法各有哪些优点与不足思考：这两种方法各有哪些优点与不足( (三三) )、实验设计、实验设计土壤土壤取样取样选择选择培养培养梯度梯度稀释稀释将样品涂将样品涂布到布到鉴别鉴别培养基培养基挑选挑选菌落菌落什么样什么样的环境的环境取样取样? ? 培养的目的培养的目的?

12、? 选择培养基的选择培养基的特点特点? ?挑选什挑选什么样的么样的菌落菌落? ?鉴别培养基鉴别培养基的特点的特点? ?如何鉴别如何鉴别? ?根据根据：微生物：微生物对生存环境的对生存环境的要求，到相应要求，到相应环境中去找；环境中去找；目的：目的：增加纤维素增加纤维素分解菌的浓度，分解菌的浓度，以以确保能够从样品中确保能够从样品中分离到所需要的微分离到所需要的微生物；生物；刚果红染色法刚果红染色法挑选产生透明圈的菌落挑选产生透明圈的菌落 挑取产生挑取产生明显的透明圈的菌落，明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。一般即为分解纤维素的菌落。 接种到接种到纤维素分解菌的纤维素分解菌的选择选择

13、培养培养基上，在基上，在30300 0C C 37370 0C C培养，可获得纯培养，可获得纯培养。培养。旁栏思考题旁栏思考题1 1本实验的流程与课题本实验的流程与课题2 2中的实验流程有哪些中的实验流程有哪些异同？异同？解析本课题的选择培养可以提供目的微生物解析本课题的选择培养可以提供目的微生物繁殖所需的条件，增加选择培养可以使实验的成繁殖所需的条件，增加选择培养可以使实验的成功率更高。功率更高。答案本实验流程与课题答案本实验流程与课题2 2的流程的区别如下：的流程的区别如下：课题课题2 2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择培养基上，直

14、接分离得到菌落。唯一氮源的选择培养基上，直接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在鉴别培养基上。其他步骤基后，再将菌液涂布在鉴别培养基上。其他步骤基本一致。本一致。2 2为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？素分解菌？答案由于生物与环境的相互依存关系，在富答案由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。高

15、于普通环境。3 3将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？纸应该埋进土壤多深？答案将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相答案将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将滤纸埋于深约适宜环境。一般应将滤纸埋于深约10 cm10 cm左右腐殖左右腐殖土壤中。土壤中。4 4想一想，这两种方法各有哪些优点与不足？想一想，这两种方法各有哪些优点与不足？你打算选用哪一种方法？你打算选用哪一种方法？解析两种方法各有优缺点，实践中可以根据解析两种方法各有优缺点，实践中可以

16、根据需要选择不同的方法进行实验。需要选择不同的方法进行实验。答案方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，答案方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中混杂问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现假阳性反应。生物出现假阳性反应。

17、 5 5为什么选择培养能够为什么选择培养能够“浓缩浓缩”所需的微生所需的微生物？物？解析这里的选择培养的实质是富集培养，解析这里的选择培养的实质是富集培养，也就是提供了目的微生物生长繁殖的条件。也就是提供了目的微生物生长繁殖的条件。答案在选择培养的条件下，可以使那些能答案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，那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到因此可以起到“浓缩浓缩”的作用。的作用。四、结果分析与评价四、结果分析与评价 1.1.培养基的制作是否合格以及选

18、择培养基是否筛选培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落出菌落 对照的培养基在培养过程中没有菌落生长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。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。能获得了分解纤维素的微生物。 为了确定分离得到的是纤维素分解菌，为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行还需要进行_ _ 实验，纤维素酶实验，纤维素酶的发酵方法有的发酵方法有_ _ 发酵和发酵和_ _ 发酵。发酵。纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等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纤维素所产生的_ _ 含量进行定量测定。含量进行定量测定。发酵产纤维素酶发酵产纤维素酶 液体液体 固体固体 五、课题延伸五、课题延伸1 1、请回答下列与检验饮用水有关的问题：、请回答下列与检验饮用水有关的问题：（1 1）检验大肠杆菌的含量时，通常将水样进行一）检验