人教版高中生物 選修1專題2課題3　分解纖維素的微生物的分離2

1、2 霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，飄浮的顆粒物可直接通過呼吸系統(tǒng)進入支氣管，造成呼吸道、腦血管、鼻腔炎等疾病。PM2.5被認為是造成霧霾天氣的“元兇”。南方的水稻收割后，許多秸稈丟棄在田野里直接燃燒，焚燒大量秸稈與汽車尾氣、工業(yè)排氣、建筑揚塵等，多種污染源可以混合催生霧霾天氣。討論：“秸稈”的主要成分是什么？分析焚燒大量秸稈會造成哪些問題，你能夠想到哪些無污染降解秸稈的方法嗎？地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)。一、基礎(chǔ)知識一、基礎(chǔ)知識1、纖維素葡萄糖基本單位：思考：纖維素是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)，植物每年產(chǎn)生的纖維素超過70億噸，但卻不會在地球上大量的積累，為什么？纖維素能被土壤中的某些微生物

2、分解利用，這是因為它們能夠產(chǎn)生纖維素酶。2、纖維素酶水解纖維素生成纖維二糖和葡萄糖的一類酶的總稱。（1）定義纖纖維素酶不是單一酶，是復合維素酶不是單一酶，是復合酶。酶。C1酶：(外切酶) 從糖鏈的末端開始切掉兩個葡萄糖分子，產(chǎn)生纖維二糖葡萄糖苷酶：將纖維二糖分解為葡萄糖CX酶：(內(nèi)切酶) 作用于糖鏈的內(nèi)部使之斷裂成糖鏈片段（2）組成：（3）酶反應(yīng)原理：C CX X 酶、酶、C C1 1酶酶萄糖苷酶萄糖苷酶6已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并用于生產(chǎn)纖維素酶的菌種有綠色木霉、變異青霉、黑曲霉和根霉等。7實驗設(shè)計：纖維素酶水解實驗設(shè)計：纖維素酶水解濾紙實驗濾紙實驗3 3、纖維素、纖維素酶的分解實酶的分解實驗：驗：酶活力單

3、位：酶活力單位：1U1U表示表示1 1個酶活力單位。個酶活力單位。8討論：根據(jù)你所掌握的微生物培養(yǎng)技術(shù)，如果要觀察土壤中微生物分解纖維素的效果，應(yīng)該如何設(shè)計簡單的實驗？并預(yù)測實驗結(jié)果。實驗組別 實驗組 對照組實驗內(nèi)容預(yù)期結(jié)果卷煙紙消失卷煙紙不消失（3組）（1組）相同大小的3條卷煙紙+不經(jīng)滅菌土樣相同大小的3條卷煙紙+滅菌土樣9土壤中的微生物分解了卷煙紙，用什么方法可以將這些微生物從土壤中分離出來？有什么方法可以鑒別這些微生物就是纖維素分解菌？請說出實驗的設(shè)計思路。實驗設(shè)計思路：配制“以纖維素為 唯一碳源 ”的選擇培養(yǎng)基，并利用 剛果紅染料 來篩選和鑒別土壤中的纖維素分解菌。提示：選擇培養(yǎng)基和鑒

4、別培養(yǎng)基提示：選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基3 3、纖維素分解菌的篩選纖維素分解菌的篩選（2 2）篩篩選原理：選原理：（1 1）篩篩選方法：選方法：剛果紅染色法剛果紅染色法 剛果紅（CR）是一種染料，它可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。纖維素被分解后無法形成剛果紅纖維素復合物，形成透明圈。12二、實驗設(shè)計二、實驗設(shè)計土壤取樣選擇培養(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13討論：（1）卷煙紙消失的土壤中纖維素分解菌數(shù)量可能比校園某些角落土壤中的要多，這是為什么？1、土壤取樣（2）如果實驗室的土壤樣本數(shù)量太少，你會選

5、擇到教室外怎樣的環(huán)境中取樣，你選擇的理由是什么呢？（3）如果從校園某些角落的土壤直接取樣，纖維素分解菌可能含量比較少，你將采取什么樣的方法增加它們的數(shù)量？2、選擇培養(yǎng)1、選擇培養(yǎng)的目的：選擇培養(yǎng)基可以增選擇培養(yǎng)基可以增加纖維素分解菌的濃度，以確保能夠從樣品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中分離到所需要的微生物。物。2、制備選擇培養(yǎng)基制備選擇培養(yǎng)基思考：旁欄中的配方是液體培養(yǎng)基還是固體培養(yǎng)基？為什么？思考：這個培養(yǎng)基對微生物是否具有選擇作用？如果具有，是如何進行選擇的？思考：你能否設(shè)計一個對照實驗，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，培

6、養(yǎng)基“以纖維素為唯一的碳源”，只有能分解纖維素的 微生物才可以大量繁殖，起到“濃縮”的作用。用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基與之對照3、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)基進行等比稀釋，稀釋最大倍數(shù)到106 。4、將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上1、制備鑒別培養(yǎng)基：2、涂布平板：將稀釋度為104106的菌懸液各取0.1ml涂布在培養(yǎng)基上，30倒置培養(yǎng)。稀釋涂布平板法，每個稀釋度下需涂布3個平板，設(shè)置1組不涂布。無菌水稀釋5、挑選產(chǎn)生透明圈的菌落利用剛果紅染色法，挑選產(chǎn)生透明圈的菌落，一般即為分解纖維素的菌落。方法一：方法一：先培養(yǎng)微生物，再加入剛果紅進行顏色反應(yīng)先培養(yǎng)微生物，再加入

7、剛果紅進行顏色反應(yīng)方法二：方法二：在倒平板時就加入剛果紅在倒平板時就加入剛果紅可能加入剛果紅時會使菌落混雜，優(yōu)點是顏色反應(yīng)即為分解菌的作用。培養(yǎng)基含有淀粉時可以使能夠產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽性反應(yīng)（透時圈較模糊），有些生物可能存在降解色素的能力，不易區(qū)分。175、挑選產(chǎn)生透明圈的菌落討論：利用上述菌種高效降解秸稈廢棄物，你會從培養(yǎng)基上挑選哪個菌落應(yīng)用于生產(chǎn)？理由是什么？選擇菌落3，菌落3的透明圈最大，說明該微生物對纖維素的分解能力最強，其所分泌的纖維素酶數(shù)量多或活性高。6、實驗結(jié)果分析和課題延伸1、菌種的進一步分離純化和保存挑選透明圈最大的菌落，用平板劃線法進一步分離純化培養(yǎng)。2、菌種的進一

8、步鑒定發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的實驗和纖維素酶的測定一般是對纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進行定一般是對纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進行定量的測定量的測定葡葡萄糖的測萄糖的測定：定： 斐斐林試林試劑檢驗劑檢驗磚磚紅色沉淀。紅色沉淀。酶活力的表示方法：酶活力的表示方法：單位時間內(nèi)、單位體積中底物的消耗量或產(chǎn)單位時間內(nèi)、單位體積中底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量。物的生成量。分離微生物的一般方法分離微生物的一般方法：菌種取菌種取樣樣選擇培養(yǎng)（此步是否需要，應(yīng)根據(jù)選擇培養(yǎng)（此步是否需要，應(yīng)根據(jù)樣品中目的菌株數(shù)量的多少來確定）樣品中目的菌株數(shù)量的多少來確定）梯度稀釋梯度稀釋將樣品涂布到有特將樣品

9、涂布到有特定鑒別作用的培養(yǎng)定鑒別作用的培養(yǎng)基上基上挑選單菌落挑選單菌落發(fā)酵培養(yǎng)發(fā)酵培養(yǎng)20討論：通過學習，你認為可以怎樣無污染、有效利用秸稈？練習：某課題組擬從牛瘤胃中分離出纖維素分解菌，實驗流程如下：從屠宰場獲取新鮮瘤胃液，短暫離心后過濾。將濾液接種到含有羧甲基纖維素鈉和染色劑A的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)。將從步驟獲取的目標菌落接種到以濾紙條為唯一碳源的培養(yǎng)基中，搖床懸浮培養(yǎng)5天，觀察濾紙的崩解效果。取崩解效果最好的幾片濾紙，將上面的菌種接種到固體培養(yǎng)基上，觀察菌落生長情況。請回答下列問題：（1）染色劑A為 。步驟的培養(yǎng)目的是 。（2）步驟中，應(yīng)選擇步驟中 的菌落進行接種，適宜的培養(yǎng)溫度應(yīng)該接近于

10、。從基質(zhì)狀態(tài)上劃分，步驟所使用的培養(yǎng)基是 。剛果紅剛果紅鑒別纖維素分解菌鑒別纖維素分解菌透明圈最大透明圈最大37/牛的體溫牛的體溫液體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基實驗流程：從屠宰場獲取新鮮瘤胃液，短暫離心后過濾。將濾液接種到含有羧甲基纖維素鈉和染色劑A的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)。將從步驟獲取的目標菌落接種到以濾紙條為唯一碳源的培養(yǎng)基中，搖床懸浮培養(yǎng)5天，觀察濾紙的崩解效果。取崩解效果最好的幾片濾紙，將上面的菌種接種到固體培養(yǎng)基上，觀察菌落生長情況。請回答下列問題：（3）根據(jù)步驟的實驗結(jié)果，課題組得出牛瘤胃中有多種纖維素分解菌的結(jié)論，支持他們結(jié)論的實驗結(jié)果應(yīng)該是 。（4）步驟得到多種纖維素分解菌后，如何進一步分離純化？