分解纖維素的微生物的分離 市賽獲獎(jiǎng)

專題2課題3分解纖維素的微生物的分離活動(dòng)1：閱讀“纖維素與纖維素酶”，回答下列問題：1．1纖維素是一種由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物，是含量最豐富的多糖類物質(zhì)。纖維素能被土壤中某些微生物分解利用，這是因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生纖維素酶。(寫)自然界纖維素來源：光合作用合成的有機(jī)物轉(zhuǎn)化而來延伸：草食性動(dòng)物是怎樣消化食物中纖維素的？（寫）草食性動(dòng)物腸胃中含有產(chǎn)纖維素酶的微生物。1．2棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物。纖維素的分解需要在纖維素酶的催化作用下完成，請(qǐng)完成下列過程：纖維素纖維二糖葡萄糖C1酶Cx酶葡萄糖苷酶〖思考1〗實(shí)驗(yàn)分析：P27的小實(shí)驗(yàn)是如何構(gòu)成對(duì)照的？〖思考1〗實(shí)驗(yàn)分析：P27的小實(shí)驗(yàn)是如何構(gòu)成對(duì)照的？在一支試管中添加纖維素酶，另一支試管不添加纖維素酶；盡管醋酸－醋酸鈉緩沖液用量不同，但都能維持相同的pH?！妓伎?〗1個(gè)酶活力單位是指在溫度為

25

℃，其它反應(yīng)條件最適宜情況下，在

1min內(nèi)轉(zhuǎn)化

1mmol

的底物所需要的酶量?；顒?dòng)2：閱讀“纖維素分解菌的篩選”，回答下列問題：1．3篩選纖維素分解菌的方法是剛果紅染色法。該方法可以通過顏色反應(yīng)直接篩選。2．4其原理是：剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物，當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后，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，我們可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。2．實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)活動(dòng)3：完成實(shí)驗(yàn)方案流程圖，討論回答問題：選擇培養(yǎng)梯度稀釋涂布到鑒別纖維素分解菌培養(yǎng)基上微生物培養(yǎng)土壤取樣挑選產(chǎn)生透明圈的菌落純化培養(yǎng)〖思考3〗實(shí)驗(yàn)流程中“選擇培養(yǎng)”的培養(yǎng)基類型是什么？該培養(yǎng)的目的是什么？液體選擇培養(yǎng)基。其目的是使纖維素分解菌增殖，含量增多。〖思考4〗本實(shí)驗(yàn)流程與尿素分解菌的分離實(shí)驗(yàn)流程有哪些異同？（名知3）尿素分解菌的分離實(shí)驗(yàn)流程是將土樣制成的菌懸液直接涂布在選擇培養(yǎng)基上；本課題通過選擇培養(yǎng)使細(xì)菌增殖后，再涂布在鑒別培養(yǎng)基上。其它操作基本基本共同?；顒?dòng)4：閱讀資料一“土壤取樣”，回答下列問題：2．1纖維素分解菌大多分布在富含纖維素的環(huán)境中。2．2為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？2．2為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？生物適應(yīng)一定環(huán)境，環(huán)境對(duì)生物具有選擇作用，只有在纖維素含量豐富的環(huán)境中纖維素分解菌的含量才會(huì)高于其它普通環(huán)境，從而提高獲得目的微生物的幾率。2．3將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進(jìn)土壤多深？人工設(shè)置適宜環(huán)境，使纖維素分解菌相對(duì)聚集。將紙埋于深約10cm的腐殖土壤中。活動(dòng)5：閱讀資料二“選擇培養(yǎng)基”，回答以下三個(gè)問題：2．4纖維素分解菌選擇培養(yǎng)基屬于液體培養(yǎng)基，原因是沒有添加瓊脂成分

2．5培養(yǎng)基選擇作用機(jī)制是以纖維素粉為唯一碳源，只有纖維素分解菌才能生存。2．6若設(shè)置一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)說明選擇培養(yǎng)的作用，應(yīng)控制的變量是將纖維素粉改為葡萄糖。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?；顒?dòng)5：閱讀資料三“剛果紅染色法”，填表比較兩種染色法的各自的優(yōu)缺點(diǎn)（名拓1）〖思考5〗為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？（名知3）在選擇培養(yǎng)條件下，可使能夠適應(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。3．結(jié)果分析與評(píng)價(jià)活動(dòng)6：閱讀“課題延伸”，回答：3．1為了確定分離得到的是纖維素分解菌，還需要進(jìn)行

發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶

實(shí)驗(yàn)，纖維素酶的發(fā)酵方法有

液體

發(fā)酵和

固體

發(fā)酵。3．2纖維素酶測(cè)定方法是對(duì)纖維素酶分解濾紙等纖維素所產(chǎn)生的

葡萄糖

含量進(jìn)行定量測(cè)定。（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)纖維素分解微生物的分離纖維素酶種類、作用、最適pH、催化活力剛果紅染色篩選原理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)土壤取樣選擇培養(yǎng)涂布培養(yǎng)純化培養(yǎng)前置染色法后置染色法富含纖維素土壤增大分解菌含量染色鑒別分離出分解菌（四）實(shí)例探究例1．有關(guān)谷氨酸發(fā)酵的敘述中正確的是（）A．發(fā)酵中要不斷通入空氣B．培養(yǎng)條件不當(dāng)將不能得到產(chǎn)品C．?dāng)嚢璧奈ㄒ荒康氖鞘箍諝獬蔀樾∨軩．冷卻水可使酶活性下降B解析：進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵的菌種是異養(yǎng)需氧型微生物，所以要在培養(yǎng)過程中不斷通入空氣，但是必須通入的是無菌空氣，普通空氣是不行的，容易造成雜菌污染。攪拌不但使空氣成為小氣泡以增加培養(yǎng)基中的溶氧量，還能使培養(yǎng)基與菌種充分接觸，提高原料的利用率。在培養(yǎng)過程中，由于微生物的代謝產(chǎn)熱和機(jī)械磨擦生熱，會(huì)使培養(yǎng)基的溫度升高，高到一定程度，就會(huì)使酶的結(jié)構(gòu)和核酸的結(jié)構(gòu)遭到破壞，培養(yǎng)會(huì)因此而受到影響。降低溫度，是保證酶正常活性的條件之一而不會(huì)使酶的活性下降。當(dāng)培養(yǎng)條件不恰當(dāng)時(shí)，不能得到谷氨酸。如pH降低時(shí)將得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低時(shí)將得到乳酸或琥珀酸。答案：B例2．溫度對(duì)發(fā)酵過程的影響，不正確的是（）A．溫度過高，發(fā)酵周期縮短，產(chǎn)量降低B．溫度不影響生物合成的途徑C．溫度能影響菌種對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收D．菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成所需的最適溫度不一定相同B解析：解答此題需要從以下幾方面入手分析：第一，發(fā)酵過程需要適宜的溫度，如果溫度過高，酶很快失活，菌體衰老，發(fā)酵周期就會(huì)縮短，產(chǎn)量也會(huì)降低；第二，溫度能影響生物合成的途徑，這是因?yàn)樯锖铣蛇^程需要酶，酶的活性與溫度高低有關(guān)；第三，菌種吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一部分是通過主動(dòng)運(yùn)輸來完成的，需呼吸作用提供能量，這與溫度有關(guān)；第四，菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成需體內(nèi)旺盛的代謝作基礎(chǔ)，而用于生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物生成的酶不同，因此所需的最適宜的溫度也不一定相同。答案：B☆綜合應(yīng)用例3、淀粉酶可以通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)，為了提高酶的產(chǎn)最，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用誘變育種方法，獲得產(chǎn)生淀粉酶較多的菌株。①寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟。②根據(jù)誘發(fā)突變率低和誘發(fā)突變不定向性的特點(diǎn)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。提示：生產(chǎn)菌株在含有淀粉的固體培養(yǎng)基上，隨其生長(zhǎng)可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉，在菌落周圍形成透明圈。（2004天津理科綜合能力測(cè)試）解析：這是一道以誘變育種、選擇培養(yǎng)和鑒別培養(yǎng)等知識(shí)為載體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，綜合性強(qiáng)，難度較大。既要求學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)原理，也要求學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)和分析能力。答案：①主要實(shí)驗(yàn)步驟：第一步：將培養(yǎng)好的生產(chǎn)菌株分兩組。一組用一定劑量的誘變劑處理，另一組不處理做對(duì)照。第二步：制備含淀粉的固體培養(yǎng)基。第三步：把誘變組的大量菌株接種于多個(gè)含淀粉的固體培養(yǎng)基上，同時(shí)接種對(duì)照組，相同條件下培養(yǎng)。第四步：比較兩組菌株菌落周圍透明圈的大小，選出透明圈變大的菌株。②預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

a．由于誘發(fā)突變率低，誘變組中絕大多數(shù)菌落周圍的透明圈大小與對(duì)照組相同。

b．由于誘發(fā)突變不定向性，誘變組中極少數(shù)菌落周圍的透明圈與對(duì)照組相比變大或變小。（五）鞏固練習(xí)1．某種細(xì)菌每30分鐘分裂一次，開始接種時(shí)為3個(gè)細(xì)胞，在對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期培養(yǎng)5個(gè)小時(shí)后，問此時(shí)有多少細(xì)胞？()A．15B．48C．1024D．3072D2．高壓蒸氣滅菌的原理是()A．高壓使細(xì)菌DNA變性B．高壓使細(xì)菌蛋白質(zhì)凝固變性C．高溫燙死細(xì)菌D．高溫使細(xì)菌DNA變性B3．在接種操作的過程中，不正確的是

()A．要將接種環(huán)灼燒滅菌B．取下棉塞后要將試管口灼燒滅菌C．將接種環(huán)伸入試管內(nèi)，先接觸長(zhǎng)菌多的部位D．接種后還要將管口滅菌加塞C4．菌落形成的根本原因是()A．細(xì)菌有鞭毛B．細(xì)菌能運(yùn)動(dòng)C．培養(yǎng)基有瓊脂D．子細(xì)胞成為群體D5．下列有關(guān)味精生產(chǎn)的一些措施的敘述，正確的是()A．常用的菌種是谷氨酸棒狀桿菌和金黃色葡萄球菌B．培養(yǎng)基是含有五種營(yíng)養(yǎng)成分的合成培養(yǎng)基C．在發(fā)酵中要控制的只是溫度、pH、通氣量D．味精是谷氨酸經(jīng)Na2CO3中和后，再經(jīng)過過濾、濃縮、離心分離而成D6．微生物（除病毒外）需要從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并通過代謝來維持正常的生長(zhǎng)和繁殖。下列有關(guān)微生物營(yíng)養(yǎng)的說法正確的是()A．乳酸菌與硝化細(xì)菌所利用的碳源物質(zhì)是相同的B．微生物生長(zhǎng)中不可缺少的一些微量的無機(jī)物稱為生長(zhǎng)因子C．培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度越高對(duì)微生物的增殖越有利D．生長(zhǎng)因子一般是酶或核酸的組成成分，微生物本身合成這些生長(zhǎng)因子的能力往往不足D7．可以使微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸發(fā)生不可逆破壞的環(huán)境加素是()A．高溫B.營(yíng)養(yǎng)成分的變化C.氧含量D.溫度、pH、氧的共同作用A8．以下關(guān)于微生物對(duì)氧的需求的敘