纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基中課件

高二生物公開課

課題:分解纖維素的微生物的分離1、纖維素在生物圈的分布狀況？2、纖維素酶的組成及作用？纖維素是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)。植物的根、莖、葉等器官都含有大量的纖維素。其中棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物。纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即CX酶、

C1酶和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。一、纖維素和纖維素酶二、纖維素分解菌的篩選1、纖維素分解菌的篩選方法2、纖維素分解菌的篩選方法的原理剛果紅染色法：這種方法能夠通過顏色反應(yīng)直接對(duì)微生物進(jìn)行篩選(1)剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。(2)纖維素分解菌能產(chǎn)生纖維素酶分解纖維素，從而使菌落周圍形成透明圈。[思維激活1]

纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基中“選擇因子”是什么？提示纖維素分解菌中唯一的碳源是“纖維素粉”，唯有能利用纖維素的微生物方可在該培養(yǎng)基上生存，其他微生物將因缺乏碳源而無法生存，以此，可篩選到纖維素分解菌。

①實(shí)驗(yàn)原理

即：可根據(jù)是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌?！纠?】微生物體內(nèi)能夠使纖維素分解成纖維二糖的酶是(

)。

A．C1酶和Cx酶 B．C1酶和葡萄糖苷酶

C．Cx酶和葡萄糖苷酶 D．C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶 深度剖析纖維素酶包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，能將纖維素分解為纖維二糖的是C1酶和Cx酶。 答案A纖維素和纖維素酶

2．篩選過程中涉及的兩種培養(yǎng)基

(1)纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基 ①配方：組分含量/g提供的主要營(yíng)養(yǎng)纖維素粉5

碳源、能源NaNO31

無機(jī)鹽Na2HPO4·7H2O1.2KH2PO40.9MgSO4·7H2O0.5KCl0.5酵母膏0.5生長(zhǎng)因子、碳源、氮源水解酪素0.5氮源、生長(zhǎng)因子將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到1000mL②該培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，利用液體選擇培養(yǎng)基可增加纖維素分解菌的濃度。(2)鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基①配方：組分含量提供的主要營(yíng)養(yǎng)CMC－Na5～10g碳源酵母膏1g碳源、氮源、生長(zhǎng)因子KH2PO40.25g無機(jī)鹽瓊脂15g凝固劑土豆汁100mL碳源將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到1000mL②此培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基——在其中加入剛果紅可形成以纖維素分解菌為中心的透明圈，據(jù)此可篩選到纖維素分解菌。三、實(shí)驗(yàn)操作土壤取樣選擇培養(yǎng)梯度稀釋將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上挑選產(chǎn)生透明圈的菌落(1)方案土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上→挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。(2)選擇培養(yǎng)的目的：增加纖維素分解菌的濃度，確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。(3)涉及到的微生物技術(shù)主要有：培養(yǎng)基的制作、無菌操作技術(shù)、稀釋涂布平板法、選擇培養(yǎng)基的作用、土壤取樣等。

答：本實(shí)驗(yàn)流程與課題2的流程的區(qū)別如下。課題2是將土樣成的菌懸液直接涂布在以尿素為惟一氮源的選擇性培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。本課題通過選擇培養(yǎng)，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。其他步驟基本一致.1、本實(shí)驗(yàn)的流程與課題2中的實(shí)驗(yàn)流程有哪些異同？2.為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？答：由于生物與環(huán)境的相互依存關(guān)系，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對(duì)提高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的幾率要高于普通環(huán)境。土壤取樣

③實(shí)例：樹林中多年落葉形成的腐殖土，多年積累的枯枝敗葉等。

④討論:如果找不到合適的環(huán)境，可將濾紙埋在土壤中，將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)埋進(jìn)土壤中多深？

將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對(duì)集中，實(shí)際上是人工設(shè)置纖維素分解菌生存的適宜環(huán)境。一般應(yīng)將濾紙埋于深約10cm左右的土壤中。選擇培養(yǎng)1、選擇培養(yǎng)的目的：增加纖維素分解菌的濃度，以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物.2、制備選擇培養(yǎng)基參照課本29頁旁欄中的比例配置，回答下列問題a、旁欄中的配方是液體培養(yǎng)基還是固體培養(yǎng)基？為什么？b、這個(gè)培養(yǎng)基對(duì)微生物是否具有選擇作用？如果具有，是如何進(jìn)行選擇的？c、你能否設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，說明選擇培養(yǎng)基的作用是液體培養(yǎng)基，原因是配方中無凝固劑有選擇作用，本配方中的碳源是纖維素，所以能分解纖維素的微生物可以大量繁殖.用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基與之對(duì)照3、操作方法：將土樣加入裝有30ml選擇培養(yǎng)基的錐形瓶中，將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下震蕩培養(yǎng)1～2天，直至培養(yǎng)液變渾濁。也可重復(fù)選擇培養(yǎng)思考：為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？在選擇培養(yǎng)的條件下，可以使那些能夠適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用.[思維激活2]

由“選擇培養(yǎng)”實(shí)驗(yàn)操作過程請(qǐng)你推測(cè)纖維素分解菌的異化類型是需氧型還是厭氧型？提示由選擇培養(yǎng)操作中“將錐形瓶置于搖床上”可推測(cè)纖維素分解菌的異化類型為需氧型。梯度稀釋

按照課題1的稀釋操作方法，將選擇培養(yǎng)后的培養(yǎng)基進(jìn)行等比稀釋，稀釋最大倍數(shù)到106將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上1、制備培養(yǎng)基:參照旁欄中的比例2、涂布平板：將稀釋度為104～106的菌懸液各取0.1ml涂布在培養(yǎng)基上，30℃倒置培養(yǎng)挑選產(chǎn)生透明圈的菌落

參照課本剛果紅染色法，挑選產(chǎn)生透明圈的菌落，一般即為分解纖維素的菌落剛果紅染色法方法一：先培養(yǎng)微生物，再加入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng)方法二：在倒平板時(shí)就加入剛果紅

染色法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方法一顏色反應(yīng)基本上是纖維素分解菌的作用操作繁瑣剛果紅會(huì)使菌落之間發(fā)生混雜方法二操作簡(jiǎn)便不存在菌落混雜問題產(chǎn)生淀粉酶的微生物也產(chǎn)生模糊透明圈，有些微生物能降解色素，形成明顯的透明圈。4、想一想，這兩種方法各有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足？你打算選用哪一種方法？四、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)（一）培養(yǎng)基的制作是否合格以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落（二）分離的結(jié)果是否一致

設(shè)置對(duì)照，若對(duì)照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中無菌落生長(zhǎng)則說明培養(yǎng)基制作合格。如果觀察到產(chǎn)生透明圈的菌落，則說明可能獲得了分解纖維素的微生物。如果不同，分析產(chǎn)生不同結(jié)果的原因。

由于在土壤中細(xì)菌的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真菌和放線菌的數(shù)量，因此最容易分離得到的是細(xì)菌。但由于所取土樣的環(huán)境不同，學(xué)生也可能得到真菌和放線菌等不同的分離結(jié)果。【例2】

生物乙醇是以生物為原料生產(chǎn)的可再生能源。我國(guó)利用農(nóng)作物廢棄物(秸稈)生產(chǎn)乙醇，其技術(shù)流程為：纖維素酶解→酵母發(fā)酵→蒸餾→成品。纖維素酶的成本能否下降，是能否實(shí)現(xiàn)乙醇工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。纖維素酶可以從能分解纖維素的細(xì)菌培養(yǎng)液中提取。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下分離土壤中纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)流程。 土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→鑒別培養(yǎng)。土壤中纖維素分解菌的分離與檢測(cè)

結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問題。(1)最好選擇怎樣的環(huán)境采集土樣？___________________________________________________。(2)下面是一種培養(yǎng)基配方：纖維素粉5g、NaNO31g、Na2HPO4·7H2O1.2g、KH2PO40.9g、MgSO4·7H2O0.5g、KCl0.5g、酵母膏0.5g、水解酪素0.5g(蒸餾水定容到1000mL)。該培養(yǎng)基能夠增加樣品中纖維素分解菌的濃度，其原理是_______________________________________________________________________________________________。纖維素豐富的土壤環(huán)境培養(yǎng)基中纖維素是主要碳源，有利于纖維素分解菌生長(zhǎng)，同時(shí)抑制其他微生物生長(zhǎng)(3)為了鑒別纖維素分解菌和進(jìn)一步純化菌種，可以在鑒別培養(yǎng)基上加入______染液，將篩選獲得的菌液稀釋后用______的方法接種到鑒別培養(yǎng)基上，然后挑選產(chǎn)生______的菌落作為菌種進(jìn)行擴(kuò)大培養(yǎng)。(4)纖維素分解菌培養(yǎng)液中的纖維素酶產(chǎn)量如何呢？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢測(cè)。__________________________________________。剛果紅涂布平板透明圈向纖維素分解菌培養(yǎng)液中加入定量纖維素，定時(shí)測(cè)定葡萄糖產(chǎn)量的變化五、課題延伸

本課題對(duì)分解纖維素的微生物進(jìn)行了初步的篩選，但是這只是分離純化的第一步。為確定得到的