選修一專題2課題3

1、課題課題3分解纖維素的微生物的分離分解纖維素的微生物的分離課標(biāo)領(lǐng)航課標(biāo)領(lǐng)航1簡(jiǎn)述纖維素酶的種類及作用。簡(jiǎn)述纖維素酶的種類及作用。2從土壤中分離出分解纖維素的微生物，從土壤中分離出分解纖維素的微生物，討論這類微生物的應(yīng)用價(jià)值。討論這類微生物的應(yīng)用價(jià)值。【重點(diǎn)】【重點(diǎn)】分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程。流程。【難點(diǎn)】【難點(diǎn)】纖維素分解菌的篩選。纖維素分解菌的篩選。情境導(dǎo)引情境導(dǎo)引棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，其纖棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，其纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)92%95%，亞麻、木材、作，亞麻、木材、作物秸稈等也富含纖維素。許多

2、商品纖維素都是由天物秸稈等也富含纖維素。許多商品纖維素都是由天然纖維素制得的。纖維素是有機(jī)高分子化合物，呈然纖維素制得的。纖維素是有機(jī)高分子化合物，呈白色、無氣味、無味道，是纖維狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，不白色、無氣味、無味道，是纖維狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，不溶于水，也不溶于一般有機(jī)溶劑。溶于水，也不溶于一般有機(jī)溶劑。核心要點(diǎn)突破核心要點(diǎn)突破知能過關(guān)演練知能過關(guān)演練課課題題3分分解解纖纖維維素素的的微微生生物物的的分分離離基礎(chǔ)自主梳理基礎(chǔ)自主梳理基礎(chǔ)自主梳理基礎(chǔ)自主梳理一、纖維素與纖維素酶一、纖維素與纖維素酶1纖維素纖維素(1)化學(xué)組成：由化學(xué)組成：由_三種元素組成，三種元素組成，是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)，分

3、子通式是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)，分子通式為為_。(2)分布及作用：分布及作用：_是自然界中纖維素含量最是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，此外木材、作物秸稈等也富含高的天然產(chǎn)物，此外木材、作物秸稈等也富含纖維素；纖維素是構(gòu)成值物纖維素；纖維素是構(gòu)成值物_的主要組成的主要組成成分之一。成分之一。C、H、O(C6H10O5)n棉花棉花細(xì)胞壁細(xì)胞壁(3)某些商品纖維素某些商品纖維素水溶性的羧甲基纖維素鈉水溶性的羧甲基纖維素鈉(CMCNa)；不溶于水的微晶纖維素不溶于水的微晶纖維素(Avicel)。2纖維素酶纖維素酶(1)組成：纖維素酶是一種組成：纖維素酶是一種_，包括三種組，包括三種組分，即分

4、，即C1酶、酶、Cx酶、酶、_。(2)作用：作用：C1酶和酶和Cx酶使纖維素分解成酶使纖維素分解成_；_將纖維二糖分解為葡萄糖。將纖維二糖分解為葡萄糖。二、纖維素分解菌的篩選二、纖維素分解菌的篩選1方法：剛果紅染色法，常用的有兩種：一種是方法：剛果紅染色法，常用的有兩種：一種是先培養(yǎng)先培養(yǎng)_，再加入剛果紅進(jìn)行，再加入剛果紅進(jìn)行_，另一種是在倒平板時(shí)就加入剛果紅。另一種是在倒平板時(shí)就加入剛果紅。復(fù)合酶復(fù)合酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶纖維二糖纖維二糖葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶微生物微生物顏色反應(yīng)顏色反應(yīng)2原理原理(1)含纖維素的培養(yǎng)基中加入的含纖維素的培養(yǎng)基中加入的_，可與纖維，可與纖維素形成素形成_。(2)

5、當(dāng)纖維素被當(dāng)纖維素被_分解后，形成的纖維二分解后，形成的纖維二糖、糖、_不和剛果紅發(fā)生這種反應(yīng)，紅色復(fù)合不和剛果紅發(fā)生這種反應(yīng)，紅色復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中出現(xiàn)以纖維素分解菌為中物就無法形成，培養(yǎng)基中出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，可通過是否產(chǎn)生心的透明圈，可通過是否產(chǎn)生_來篩選纖維來篩選纖維素分解菌。素分解菌。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1實(shí)驗(yàn)流程：土壤取樣實(shí)驗(yàn)流程：土壤取樣選擇培養(yǎng)選擇培養(yǎng)(此步可省略此步可省略)梯度稀釋梯度稀釋將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上基上挑選產(chǎn)生挑選產(chǎn)生_的菌落。的菌落。剛果紅剛果紅紅色復(fù)合物紅色復(fù)合物葡萄糖葡萄糖透明圈透明

6、圈透明圈透明圈纖維素酶纖維素酶2土壤取樣土壤取樣采取土樣時(shí)，可以選擇采取土樣時(shí)，可以選擇_的環(huán)境。的環(huán)境。3選擇培養(yǎng)選擇培養(yǎng)(1)目的：增加纖維素分解菌的目的：增加纖維素分解菌的_，確保能夠從，確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。樣品中分離到所需要的微生物。(2)操作方法：將土樣加入裝有操作方法：將土樣加入裝有30 mL_的的錐形瓶中，將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下錐形瓶中，將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下振蕩培養(yǎng)振蕩培養(yǎng)12 d，直至培養(yǎng)液變混濁，也可重復(fù)選，直至培養(yǎng)液變混濁，也可重復(fù)選擇培養(yǎng)。擇培養(yǎng)。4涉及的生物技術(shù)主要有：培養(yǎng)基的制作、無菌操涉及的生物技術(shù)主要有：培養(yǎng)基的制作、無

7、菌操作、稀釋涂布平板法、作、稀釋涂布平板法、_、土壤取、土壤取樣等。樣等。纖維素豐富纖維素豐富濃度濃度選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基的制作選擇培養(yǎng)基的制作四、課題延伸四、課題延伸1為確定得到的透明圈中的菌落是纖維素分解為確定得到的透明圈中的菌落是纖維素分解菌，需要進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的實(shí)驗(yàn)，纖維素菌，需要進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的實(shí)驗(yàn)，纖維素酶的發(fā)酵方法有酶的發(fā)酵方法有_和和_兩種兩種.2纖維素酶的測(cè)定方法，一般是對(duì)纖維素酶分纖維素酶的測(cè)定方法，一般是對(duì)纖維素酶分解解_等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進(jìn)行定量等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進(jìn)行定量的測(cè)定。的測(cè)定。液體發(fā)酵液體發(fā)酵固體發(fā)酵固體發(fā)酵濾紙濾紙核心要點(diǎn)突破核

8、心要點(diǎn)突破纖維素分解菌的篩選纖維素分解菌的篩選1剛果紅染色法剛果紅染色法(1)纖維素剛果紅纖維素剛果紅紅色復(fù)合物，剛果紅并不和水紅色復(fù)合物，剛果紅并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。(2)在培養(yǎng)基中接種纖維素分解菌的培養(yǎng)過程中，纖在培養(yǎng)基中接種纖維素分解菌的培養(yǎng)過程中，纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅維素被纖維素酶分解后，剛果紅纖維素紅色復(fù)合纖維素紅色復(fù)合物無法形成，出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈物無法形成，出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈,可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌?？梢酝ㄟ^是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。2篩選過程中用到的兩種培養(yǎng)

9、基篩選過程中用到的兩種培養(yǎng)基(1)名稱：名稱：纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基；纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基；纖維纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基。素分解菌的鑒別培養(yǎng)基。(2)區(qū)別區(qū)別纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，利纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，利用液體培養(yǎng)基能使?fàn)I養(yǎng)成分充分消耗，以增加纖用液體培養(yǎng)基能使?fàn)I養(yǎng)成分充分消耗，以增加纖維素分解菌的濃度。維素分解菌的濃度。纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，因纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，因?yàn)橐谂囵B(yǎng)基上形成我們?nèi)庋劭梢姷木洹橐谂囵B(yǎng)基上形成我們?nèi)庋劭梢姷木?。在上述選擇培養(yǎng)基中能以纖維素作為碳源和能在上述選擇培養(yǎng)基中能以纖維素作為碳源和能

10、源的微生物可以正常生長(zhǎng)，而其他絕大多數(shù)微生源的微生物可以正常生長(zhǎng)，而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長(zhǎng)；而在上述鑒別培養(yǎng)基中，絕大物不能正常生長(zhǎng)；而在上述鑒別培養(yǎng)基中，絕大多數(shù)微生物都可以正常生長(zhǎng)。多數(shù)微生物都可以正常生長(zhǎng)。 分析下面培養(yǎng)基的配方，回答問題。纖維素分析下面培養(yǎng)基的配方，回答問題。纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基：分解菌的選擇培養(yǎng)基：纖維素粉纖維素粉 5 gNaNO31 gNa2HPO47H2O 1.2 g KH2PO4 0.9 gMgSO47H2O 0.5 g KCl 0.5 g酵母膏酵母膏 0.5 g 水解酪素水解酪素 0.5 g將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水

11、定容到1000 mL。(1)此培養(yǎng)基配方中為微生物提供碳源和氮源的分此培養(yǎng)基配方中為微生物提供碳源和氮源的分別是別是_、_。(2)此配方為此配方為_培養(yǎng)基培養(yǎng)基(根據(jù)物理狀態(tài)分根據(jù)物理狀態(tài)分)，原因原因_，用這種培養(yǎng)基的原，用這種培養(yǎng)基的原因是因是_。(3)此培養(yǎng)基選擇出的微生物主要是此培養(yǎng)基選擇出的微生物主要是_。(4)該培養(yǎng)基中如果加入瓊脂，會(huì)發(fā)生什么變化？該培養(yǎng)基中如果加入瓊脂，會(huì)發(fā)生什么變化？所選擇的微生物也改變嗎？所選擇的微生物也改變嗎？_?！緡L試解答】【嘗試解答】(1)纖維素粉纖維素粉NaNO3、酵母膏、酵母膏(2)液體培養(yǎng)基配方中無凝固劑液體培養(yǎng)基配方中無凝固劑瓊脂有利瓊脂有利于

12、微生物對(duì)培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分的充分利用于微生物對(duì)培養(yǎng)基中營(yíng)養(yǎng)成分的充分利用(3)纖維素分解菌纖維素分解菌(4)若加入瓊脂，培養(yǎng)基將成為固體。所選擇的微若加入瓊脂，培養(yǎng)基將成為固體。所選擇的微生物不會(huì)改變，因?yàn)檫x擇微生物的因素是培養(yǎng)基生物不會(huì)改變，因?yàn)檫x擇微生物的因素是培養(yǎng)基中的唯一碳源，纖維素粉沒有改變，所以選擇的中的唯一碳源，纖維素粉沒有改變，所以選擇的微生物也不變微生物也不變【解析解析】第第(1)問出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因往往是沒有問出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因往往是沒有分清配方中哪種物質(zhì)含有碳元素，哪種物質(zhì)含分清配方中哪種物質(zhì)含有碳元素，哪種物質(zhì)含有氮元素，該培養(yǎng)基的唯一碳源是纖維素粉，有氮元素，該培養(yǎng)基的唯一碳源

13、是纖維素粉，氮源有酵母膏、氮源有酵母膏、NaNO3，辨別培養(yǎng)基的物理狀，辨別培養(yǎng)基的物理狀態(tài)，應(yīng)分析有無凝固劑成分，該培養(yǎng)基無凝固態(tài)，應(yīng)分析有無凝固劑成分，該培養(yǎng)基無凝固劑成分，在物理狀態(tài)上屬液體培養(yǎng)基，液體培劑成分，在物理狀態(tài)上屬液體培養(yǎng)基，液體培養(yǎng)基可以使培養(yǎng)基和微生物充分接觸，有利于養(yǎng)基可以使培養(yǎng)基和微生物充分接觸，有利于營(yíng)養(yǎng)成分的利用。該培養(yǎng)基僅以纖維素粉為唯營(yíng)養(yǎng)成分的利用。該培養(yǎng)基僅以纖維素粉為唯一碳源，因此，可用于選擇培養(yǎng)纖維素分解菌一碳源，因此，可用于選擇培養(yǎng)纖維素分解菌.跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練下列有關(guān)分離纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)下列有關(guān)分離纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)過程中，操作有誤的是過程中，操作

14、有誤的是()A經(jīng)選擇培養(yǎng)后將樣品涂布到鑒別纖維素分解經(jīng)選擇培養(yǎng)后將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上菌的培養(yǎng)基上B富集培養(yǎng)這一步可省略，但培養(yǎng)的纖維素分富集培養(yǎng)這一步可省略，但培養(yǎng)的纖維素分解菌少解菌少C經(jīng)稀釋培養(yǎng)后，用剛果紅染色經(jīng)稀釋培養(yǎng)后，用剛果紅染色D對(duì)照組可用等量的培養(yǎng)液涂布到不含纖維素對(duì)照組可用等量的培養(yǎng)液涂布到不含纖維素的培養(yǎng)基上的培養(yǎng)基上解析：解析：選選A。經(jīng)選擇培養(yǎng)后，樣品還要再經(jīng)稀釋，。經(jīng)選擇培養(yǎng)后，樣品還要再經(jīng)稀釋，才能涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上；富集才能涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上；富集培養(yǎng)這一步可省略；經(jīng)稀釋培養(yǎng)后，用剛果紅染培養(yǎng)這一步可省略；經(jīng)稀釋培養(yǎng)后，

15、用剛果紅染色；設(shè)置對(duì)照能證明經(jīng)富集培養(yǎng)的確得到了欲分色；設(shè)置對(duì)照能證明經(jīng)富集培養(yǎng)的確得到了欲分離的微生物。離的微生物。分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程1流程圖流程圖2與分解尿素細(xì)菌的流程區(qū)別與分解尿素細(xì)菌的流程區(qū)別(1)分離分解尿素的細(xì)菌的取樣流程圖是將土樣制分離分解尿素的細(xì)菌的取樣流程圖是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為惟一氮源的選擇成的菌懸液直接涂布在以尿素為惟一氮源的選擇培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。(2)分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程通過選擇分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程通過選擇培養(yǎng)基，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液

16、培養(yǎng)基，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在選擇培養(yǎng)基上。其他步驟基本相同。涂布在選擇培養(yǎng)基上。其他步驟基本相同。 圖為分離并統(tǒng)計(jì)分解纖維素的微生物的圖為分離并統(tǒng)計(jì)分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程，據(jù)此回答有關(guān)問題：實(shí)驗(yàn)流程，據(jù)此回答有關(guān)問題：(1)要從富含纖維素的環(huán)境中分離纖維素分解菌，要從富含纖維素的環(huán)境中分離纖維素分解菌，從 高 溫 熱 泉 中 尋 找 耐 熱 菌 ， 這 說 明從 高 溫 熱 泉 中 尋 找 耐 熱 菌 ， 這 說 明_。(2)在將樣品接種到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基之在將樣品接種到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基之前，可通過選擇培養(yǎng)增加纖維素分解菌的濃度，前，可通過選擇培養(yǎng)增加

17、纖維素分解菌的濃度，某同學(xué)根據(jù)需要配制了纖維素分解菌的培養(yǎng)基如某同學(xué)根據(jù)需要配制了纖維素分解菌的培養(yǎng)基如表，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程嚴(yán)格無菌操作，如果將其中的表，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程嚴(yán)格無菌操作，如果將其中的纖維素粉換成纖維素粉換成_，菌落數(shù)，菌落數(shù)_，即可說明選擇培養(yǎng)基的，即可說明選擇培養(yǎng)基的作用。作用。成分成分含量含量纖維素粉纖維素粉5gNaNO31gNa2HPO47H2O1.2gKH2PO40.9gMgSO47H2O0.5gKCl0.5g酵母膏、水解酪素酵母膏、水解酪素適量適量蒸餾水蒸餾水1000mL(3)接種微生物最常用的是平板劃線法和稀釋涂接種微生物最常用的是平板劃線法和稀釋涂布平板法，本實(shí)驗(yàn)宜采用布平

18、板法，本實(shí)驗(yàn)宜采用_法，原因法，原因是是_?！緡L試解答】【嘗試解答】(1)根據(jù)目的菌株對(duì)生存環(huán)境的根據(jù)目的菌株對(duì)生存環(huán)境的要求，到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找要求，到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找(2)葡萄糖明顯多于選擇培養(yǎng)基葡萄糖明顯多于選擇培養(yǎng)基(3)稀釋涂布平板平板劃線法難以根據(jù)稀釋液稀釋涂布平板平板劃線法難以根據(jù)稀釋液體積計(jì)算每克樣品中的菌株數(shù)體積計(jì)算每克樣品中的菌株數(shù)【解析】【解析】在尋找目的微生物時(shí)要根據(jù)目的菌株對(duì)在尋找目的微生物時(shí)要根據(jù)目的菌株對(duì)生存環(huán)境的要求，到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找；微生物生存環(huán)境的要求，到相應(yīng)的環(huán)境中去尋找；微生物的選擇培養(yǎng)就是根據(jù)微生物的不同特點(diǎn)，在培養(yǎng)基的選擇培養(yǎng)就是根據(jù)微生物的

19、不同特點(diǎn)，在培養(yǎng)基中加入某些物質(zhì)，允許一部分微生物的生存，而抑中加入某些物質(zhì)，允許一部分微生物的生存，而抑制一部分微生物的生長(zhǎng)，在本實(shí)驗(yàn)中，由于只有纖制一部分微生物的生長(zhǎng)，在本實(shí)驗(yàn)中，由于只有纖維素分解菌才能利用培養(yǎng)基中的纖維素，因此只含維素分解菌才能利用培養(yǎng)基中的纖維素，因此只含有纖維素粉的培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基，而葡萄糖是許有纖維素粉的培養(yǎng)基為選擇培養(yǎng)基，而葡萄糖是許多微生物都能利用的碳源，多微生物都能利用的碳源，因此通常用葡萄糖來配制完全培養(yǎng)基，在選擇培養(yǎng)因此通常用葡萄糖來配制完全培養(yǎng)基，在選擇培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的微生物種類少，菌落數(shù)就少；微生物的基上生長(zhǎng)的微生物種類少，菌落數(shù)就少；微生物的分離的接種方法有平板劃線法和稀釋涂布乎板法，分離的接種方法有平板劃線法和稀釋涂布乎板法，因?yàn)閮煞N方法都能使菌體分散到培養(yǎng)基的表面，但因?yàn)閮煞N方法都能使菌體分散到培養(yǎng)基的表面，但是平板劃線法不能確定接種的量，而稀釋涂布平板是平板劃線法不能確定接種的量，而稀釋涂布平板法可以確定接種量，因此平板劃線法不能根據(jù)稀釋法可以確定接種量，因此平板劃線法不能根據(jù)稀釋液體積計(jì)算每克樣品中的菌株數(shù)。液體積計(jì)算每克樣品中的菌株數(shù)。跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練關(guān)于分解纖維素的細(xì)菌的分離