课题3　分解纤维素的微生物的分离

1、课题3分解纤维素的微生物的分离,二,一,三,一、纤维素与纤维素酶,二,一,三,二,一,三,二、纤维素分解菌的筛选与鉴别,二,一,三,二,一,三,三、实验设计和课题延伸,二,一,三,二,一,三,探究点一,探究点二,问题导引 刚果红染色法筛选(鉴别)纤维素分解菌的原理是什么?常用的刚果红染色法有两种,各有何优、缺点? 据下列实验原理,回答有关问题。,探究点一,探究点二,(1)筛选纤维素分解菌时,应向培养基中加入刚果红,此方法叫刚果红染色法,该方法可以通过颜色反应筛选纤维素分解菌。 (2)某同学在实验时得到了如下图所示的结果,则图中指示的位置中,为纤维素分解菌菌落的是。 (3)刚果红在筛选纤维素分解

2、菌上的应用已经有超过20年的历史,在本课题中给出了两种方法,哪种方法操作比较简单?方法二:倒平板时加入刚果红。,归纳提升 常用的刚果红染色法有两种,两种方法的比较如下表。,探究点一,探究点二,探究点一,探究点二,问题导引 如何从土壤中分离出能分解纤维素的微生物? 结合实验原理和教材给出的材料,完善下面的实验流程,并讨论回答有关问题。,探究点一,探究点二,实验过程分析 (1)土壤取样 为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌? 答案:这是因为在纤维素含量丰富的环境,通常会聚集较多的分解纤维素的微生物。 如果找不到合适的环境,可以将滤纸埋在土壤中,过一段时间后会有能分解纤维素的微生物生长。,探

3、究点一,探究点二,(2)选择培养,探究点一,探究点二,该培养基中的主要碳源是纤维素粉,只有能利用它的纤维素分解菌才能大量生长繁殖。 该培养基为液体培养基。(根据物理状态) 你能否设计一个对照实验,说明选择培养的作用? 用牛肉膏蛋白胨液体培养基与该选择培养基作对照(或将该选择培养基的纤维素粉换成葡萄糖与之对照),在相同条件下接种、培养,并进行以下纤维素分解菌的鉴别实验。与对照组相比若经选择培养基选择培养后,得到的纤维素分解菌的菌落数多,即可说明选择培养的作用。 选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度。,探究点一,探究点二,(3)鉴别纤维素分解菌 鉴别纤维素分解菌的培养基配方 该培养基从物理状态看

4、是固体培养基。 培养基中的CMC-Na是羧甲基纤维素钠,它在该培养基中可作为碳源。,探究点一,探究点二,在该培养基中加入刚果红溶液,该溶液能与培养基中的CMC-Na形成红色复合物。当培养基中长出菌落后,由于在该培养基上生长的纤维素分解菌,能分泌纤维素酶,因此菌落周围红色复合物无法形成,从而形成透明圈。,探究点一,探究点二,归纳提升 从土壤中分离纤维素分解菌实验的注意事项 1.在实验操作中,土壤取样、选择培养、梯度稀释、涂布等步骤都必须注意无菌操作。 2.梯度稀释和涂布培养具体步骤可参照课题2中的相关操作进行。 3.分离能分解纤维素的微生物时,有时需要进行选择培养,选择培养的目的是增大选择对象在

5、样液中的浓度,以确保用刚果红染色法鉴别时能得到所需菌种。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,因此可以起到增加浓度的作用。 4.本实验需要设置对照,将题中的选择培养基换成不具有筛选作用的培养基,其余不变,观察最终纤维素分解菌的菌落数目。,类型一,类型二,类型一刚果红染色法 【例1】 下列有关刚果红染色法的叙述,不正确的是 () A.刚果红可以在倒平板时加入 B.刚果红可以在菌落形成后加入 C.刚果红在倒平板时加入,加入的刚果红不需要灭菌 D.在菌落形成后加入刚果红时,刚果红可以不灭菌 解析:刚果红可以在倒平板时加入,也

6、可以在菌落形成后加入。若在倒平板时加入刚果红,则所加刚果红要进行灭菌,以防杂菌的侵入,影响纤维素分解菌菌落的形成;若在菌落形成后加入刚果红,则所加刚果红可以不灭菌。 答案:C 方法点拨 两种刚果红染色法都会出现透明圈,区别是加入刚果红的时间不同。,类型一,类型二,变式训练1 在加入刚果红的培养基中会出现如右图所示透明圈,产生的透明圈是() A.刚果红与纤维素形成的复合物 B.刚果红与纤维二糖形成的复合物 C.由纤维素分解后形成的葡萄糖导致的 D.以纤维素分解菌为中心形成的 解析:刚果红可以与纤维素结合形成红色复合物,但并不能与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后,刚果

7、红纤维素的复合物就无法形成,培养基中会出现以纤维素分解菌的菌落为中心的透明圈。 答案:D,类型一,类型二,类型二分离分解纤维素的微生物的实验流程 【例2】 某同学为了从土壤中分离得到纤维素分解菌,设计了以下实验方案。 第一步,土壤取样。用小铁铲和普通信封将土取回,然后倒入一烧瓶中,加蒸馏水稀释,塞好棉塞。,类型一,类型二,第二步,制备培养基。,类型一,类型二,待上述物质溶解后加水定容到1 000 mL。 第三步,稀释涂布平板。用接种环取少量土壤稀释液在以上培养基表层涂布接种。 第四步,培养观察。把接种好的培养基放到35 的条件下振荡培养12天,直至培养液变混浊。 根据以上实验操作,完成下列问题

8、。 (1)找出该同学明显的错误设计。 (2)要想增强该实验的说服力,还应该怎么做? (3)此培养基配方中为微生物提供碳源和氮源的分别主要是、。,类型一,类型二,(4)此配方为培养基。(根据物理状态) (5)此培养基选择出的微生物主要是。 (6)将此培养基加琼脂制备固体选择培养基,用稀释涂布平板法进行菌落计数。如果将该固体选择培养基中的纤维素粉换成葡萄糖(其他条件相同),菌落数,即可说明选择培养基起到了选择作用。 (7)要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌,从高温热泉中寻找耐热菌,这说明。,类型一,类型二,解析:从土壤中分离微生物的一般流程:土壤取样选择培养梯度稀释菌悬液涂布平板挑选出单个菌落

9、。题中实验过程没有进行无菌操作,因而无法说明分解纤维素的微生物一定来自于土壤。要想增强实验的说服力,设置对照实验必不可少。另外,该实验应再加一步该微生物的鉴定实验。实验中培养基的主要碳源是纤维素粉,氮源有NaNO3和酵母膏。因没有凝固剂成分,因此该培养基属于液体培养基,因该培养基以纤维素粉为主要碳源,因此可用于选择培养纤维素分解菌。因为葡萄糖是能被大部分微生物直接利用的有机小分子碳源,所以如果将纤维素粉换成葡萄糖,一些不能分解纤维素的微生物也能生长,故其生长的微生物数量明显多于选择培养基的。纤维素分解菌与耐热菌生活在不同的环境中,有不同的生活习性,故要分离目的菌株就要根据目的菌株对生存环境的要

10、求,到相应的环境中去寻找目的菌株。,类型一,类型二,答案:(1)第一步,取样工具应提前灭菌;应将蒸馏水换成无菌水;土壤取回后的操作应在酒精灯火焰旁进行。第二步,培养基制备好后应灭菌。第三步,接种应在无菌条件下进行,另外,所用培养基为液体培养基,所以无法涂布,也不用接种环接种,应该用灭菌的吸管或移液管吸取培养液,加入培养基中。 (2)一是设置对照实验:将上述培养基中的纤维素换成葡萄糖,制备对照培养基,相同条件下接种、培养观察。二是最后要对菌落进行鉴定,用刚果红染色法鉴定菌落周围是否出现透明圈。 (3)纤维素粉NaNO3、酵母膏 (4)液体 (5)纤维素分解菌 (6)明显多于固体选择培养基上的菌落

11、数 (7)要分离目的菌株,应根据目的菌株对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找目的菌株,类型一,类型二,变式训练2 为从富含纤维素的土壤中分离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)。下列关于培养基甲和乙能否用于分离和鉴别纤维素分解菌的说法,正确的是(),类型一,类型二,注:“+”表示有,“-”表示无。 A.培养基甲能,培养基乙不能 B.培养基甲不能,培养基乙能 C.培养基甲和乙都能 D.培养基甲和乙都不能 解析:培养基甲为液体培养基,其中有淀粉,以淀粉为碳源的微生物会生长繁殖,对实验造成干扰。培养基乙为固体培养基,其中无纤维素粉,不能形成红色复合物,不能用于分离和鉴别

12、纤维素分解菌。 答案:D,1,2,3,4,1.分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是() 稀释倒平板法稀释涂布平板法单细胞挑取法选择培养 A.B.C.D. 解析:分离土壤中纤维素分解菌时,先进行选择培养,增大纤维素分解菌的浓度,梯度稀释后涂布平板培养,最后用单细胞挑取法进行纯化培养。 答案:B,1,2,3,4,2.从土壤中筛选纤维素分解菌,下列流程正确的是() A.土壤取样梯度稀释稀释涂布平板挑选菌落 B.土壤取样选择培养稀释涂布平板挑选菌落 C.土壤取样梯度稀释选择培养挑选菌落 D.土壤取样梯度稀释稀释涂布平板选择培养挑选菌落 解析:正确的流程是“土壤取样选择培养稀释涂布平板挑选菌落”,其中选择

13、培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度,因此需要在稀释涂布平板之前进行,最后根据菌落的特征挑选纤维素分解菌。 答案:B,1,2,3,4,3.下列有关纤维素和纤维素酶的叙述,错误的是() A.纤维素和淀粉的组成单位都是葡萄糖 B.纤维素酶是一种复合酶,由C1酶和CX酶及葡萄糖苷酶三种酶组成 C.C1酶和CX酶能把纤维素分解成纤维二糖 D.葡萄糖苷酶能把纤维二糖分解成葡萄糖 解析:纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括三种组分,即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。 答案:B,1,2,3,4,4.纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维素。回答下列问题。 (1)实验室中筛选微生物的原理是。筛选纤维素分解菌应先将

14、从土壤中获得的微生物,在以为主要碳源的(填“固体”或“液体”)培养基上进行选择培养。 (2)乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数,与分离醋酸菌相比,进行培养时除了营养物质不同外,最主要的差别是。该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比实际数目。,1,2,3,4,解析:(1)实验室中筛选微生物时,人为提供有利于目的菌株生长的条件,同时抑制或阻止其他微生物的生长。用于筛选目的菌株的培养基称为选择培养基。筛选纤维素分解菌应先将从土壤中获得的微生物,在以纤维素为主要碳源的液体培养基上进行选择培养。 (2)牛胃是一个厌氧的环境,所以其中的纤维素分解菌与需氧型醋酸菌培养条件有所不同。活菌计数时,会出现两或多个细菌形成一个菌落,所以统计的菌落数目与实际数目相比偏小。 答案:(1)人为提供有利于目的菌株生长的条件,同时抑制或阻止其他微生物的生长纤维素液体 (2)保证无氧环境小(低),必背语句 1.纤维素酶是一种复合酶,它至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,具有催化纤维素分解的作用。 2.纤维素分解菌的筛选原理,3.筛选流程 (1)土壤取样:采集土样时,应选择富含纤维素的土壤环境; (2)选择培养:用选择培养基培养,以增加纤维素分解菌的浓度; (3)梯度稀释:根