(选修一)_2.3分解纤维素的微生物的分离

纤维素：棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物；纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质，植物每年产生的纤维素超过70亿吨；分布植物的根、茎、叶中；1、在草食性动物等的消化道内，也共生有分解纤维素的微生物，其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人没有分解纤维素的能力。2、农作物秸秆：米秸、麦秸、稻草、草、木屑等富含大量的纤维素，被利用的机会很少、效率低；纤维素生物燃料：最有希望替代石油能源能分解纤维素的微生物有各种细菌、真菌和少数放线菌。细菌主要有纤维杆菌、纤维球菌、纤维弧菌和纤维粘菌等。一、基础知识1.纤维素纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。土壤中某些微生物能够产生纤维素酶,把纤维素分解为葡萄糖，后再利用。2.纤维素酶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(外切酶)、CX酶(内切酶)和葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。纤维二糖C1酶、Cx酶葡萄糖苷酶葡萄糖纤维素在2支20mL的试管中，分别放入1×6cm的滤纸条，再分别加入pH为4.8、物质的量浓度为0.1mol/L的醋酸-醋酸钠缓冲液10mL、11mL。在加入10mL缓冲液的试管中加入1mL纤维素酶（70~80U/mL）。将二支试管固定在50mL的锥形瓶中，在摇床上以140r/min的转速振荡反应1h，观察结果。1U表示1个酶活力单位，是指在温度为25℃，其他反应条件，如pH等，均为最适的情况下，在1min内转化1mmol的底物所需的酶量。底物：酶所作用和催化的化合物。1号试管2号试管1cm*6cm滤纸条++醋酸—醋酸钠缓冲液10ml11ml纤维素酶1ml_振荡1h1h纤维素酶水解滤纸试验在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；〖思考1〗实验分析：该实验是如何构成对照的？滤纸崩溃法3.纤维素分解菌的筛选1、筛选纤维素分解菌的方法______________。该方法可以通过________反应直接筛选。刚果红染色法颜色2、其原理是：刚果红可以与纤维素形成____________，当纤维素被_________分解后，红色复合物无法形成，出现以_____________为中心的________，可以通过___________________________来筛选纤维素分解菌。红色复合物纤维素酶纤维素分解菌透明圈是否产生透明圈可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌练一练：1.下列关于纤维素酶的说法，错误的是A.纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种B.纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖C.纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁D.葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖2.利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌，下列说法错误的是A.刚果红能与纤维素形成红色复合物B.刚果红能与纤维二糖形成红色复合物C.刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物D.若培养基上产生了透明圈，则说明已筛选出了纤维素分解菌二、实验设计土壤取样选择培养梯度稀释将样品涂布到鉴别培养基挑选菌落什么样的环境取样?①培养的目的?②选择培养基的特点?挑选什么样的菌落?①鉴别培养基的特点?②如何鉴别?根据：微生物对生存环境的要求，到相应环境中去找；目的：增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物；刚果红染色法挑选产生透明圈的菌落挑取产生明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在300C－370C培养，可获得纯培养。（一）复习微生物技术（二）选择培养基的操作方法四、操作提示五、结果分析与评价1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明培养基制作合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行_____________实验，纤维素酶的发酵方法有______发酵和______发酵。纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的________进行定量测定。发酵产纤维素酶液体固体葡萄糖六、课题延伸分解纤维素的微生物的分离纤维素酶种类、作用、催化刚果红染色筛选原理实验设计土壤取样选择培养涂布培养梯度稀释前置染色法后置染色法富含纤维素土壤增大分解菌含量染色鉴别挑选菌落课堂总结产生透明圈的菌落1、请回答下列与检验饮用水有关的问题：（1）检验大肠杆菌的含量时，通常将水样进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的水样用涂布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养，记录菌落数量,这种方法为。下面四种菌落分布图中，不可能由用该方法得到的是。ABCD稀释涂布平板法D•命题热点1关于实验考查•【例1】有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究和作用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制的培养基，成功的筛选到能产生纤维素酶的微生物。分析回答问题。•(1)培养基中加入的化合物A是________，为微生物的生长提供________，这种培养基属于________培养基。•(2)为了筛选出能产生纤维素酶的微生物，向培养基中加入________。•(3)在筛选出能产生纤维素酶的微生物之前，可用液体培养基培养，增加微生物的浓度。为获得纯净的菌株，常采用平板划线的方法进行接种，此过程所用的接种工具是________，操作时采用________灭菌的方法；还可用________的方法接种。•(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉，这样做的目的是•________________________________________________________________________。•答案(1)纤维素碳源选择(2)刚果红(3)接种环灼烧稀释涂布平板(4)防止造成环境污染•解析(1)纤维素酶能将纤维素水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养，同样，也可以为人类所利用。要筛选到能产生纤维素酶的微生物，应用选择培养基，在培养基中加入纤维作唯一的碳源，能在此培养基中存活的微生物就是能产生纤维素酶的微生物。(2)刚果红可以和像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素，从而使菌落周围形成透明圈。(3)获得纯净的菌株有两种方法，即平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线操作时所用的接种环，每次接种之前都要灼烧，这是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉，这样可防止造成环境污染。•2．(2010·重庆理综，31Ⅰ)炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病，炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状，对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。•(1)细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。•(2)细菌鉴定：实验流程下图所示•①对配制的液体培养基需采取________方法灭菌；实验所用液体培养基的碳源为________(填“无机碳”或“有机碳”)。•②挑选可疑菌落制片后，用________观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。•③接种可疑菌后，35℃培养24小时，液体培养基变浑浊，原因是________，对照组试管中应加入________，与实验组同时培养6小时后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组________(填“高”或“低”)，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。•④对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体，与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有________。•答案(2)①高压蒸汽(98kPa蒸汽)；有机碳②显微镜③细菌大量繁殖；等量生理盐水；低④吞噬细胞、效应B细胞