課題3　分解纖維素的微生物的分離

人類膳食中的纖維素主要存在于蔬菜和粗加工的谷類中 雖然不能被消化吸收 但能促進(jìn)腸道蠕動 有利于糞便排出 草食動物則依賴其消化道中的共生微生物將纖維素分解 從而得以吸收利用 1 植物細(xì)胞壁的主要成分是什么 如何去掉細(xì)胞壁 2 淀粉 糖原和纖維素都屬于多糖 多聚體 構(gòu)成它們的基本元素是什么 單體是什么 3 為什么共生微生物能分解纖維素 溫故知新 產(chǎn)生纖維素酶 纖維素生物燃料 最有希望替代石油的能源 科學(xué)家正致力于研究 怎樣將農(nóng)業(yè)廢棄物 木材及草本植物 轉(zhuǎn)化為種類繁多的生物燃料 首先要得到能分解纖維素的微生物 課題3分解纖維素的微生物的分離 小試牛刀 1 下列關(guān)于纖維素酶的說法 錯誤的是A 纖維素酶是一種復(fù)合酶 至少包括三種B 纖維素酶可把纖維素分解成葡萄糖C 纖維素酶可用于去掉植物的細(xì)胞壁D 葡萄糖苷酶可把纖維素分解成葡萄糖 D C1和CX 葡萄糖苷 纖維二糖 葡萄糖 纖維素酶 小試牛刀 2 利用剛果紅法可以篩選出纖維素分解菌 下列說法錯誤的是A 剛果紅能與纖維素形成紅色復(fù)合物B 剛果紅能與纖維二糖形成紅色復(fù)合物C 剛果紅不能與葡萄糖形成紅色復(fù)合物D 若培養(yǎng)基上產(chǎn)生了透明圈 則說明已篩選出了纖維素分解菌 B 剛果紅 CR 染色法 多糖物質(zhì) 纖維素 剛果紅 紅 纖維素分解菌 透明圈 空白的剛果紅培養(yǎng)基 纖維素分解菌在剛果紅培養(yǎng)基上形成的透明圈 透明圈越大說明纖維素分解菌越多 3 利用剛果紅染色時 加入剛果紅可在 制備培養(yǎng)基時 梯度稀釋時 倒平板時 涂布時 培養(yǎng)基上長出菌落時A B C D 小試牛刀 C 1 方法一 先 再加入進(jìn)行顏色反應(yīng) 2 方法二 在時就加入剛果紅 培養(yǎng)微生物 剛果紅 倒平板 剛果紅 CR 染色法 合作探究 小組合作學(xué)習(xí) 完成導(dǎo)學(xué)提綱二 能力提升 2 培養(yǎng)基中出現(xiàn)透明圈一定是纖維素分解菌的作用嗎 為什么 不一定 剛果紅可與多糖類物質(zhì)形成紅色復(fù)合物 如果多糖是淀粉 產(chǎn)生淀粉酶的微生物也可使培養(yǎng)基產(chǎn)生透明圈 自變量 有無纖維素酶 因變量 濾紙是否被分解 實驗結(jié)果 實驗組的濾紙被分解 對照組的濾紙沒有被分解 實驗結(jié)論 纖維素酶能催化濾紙 纖維素 被分解 怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計 該過程要注意什么問題 1 課本P27 纖維素酶水解濾紙實驗 中 自變量 因變量 實驗結(jié)果 實驗結(jié)論分別是什么 3 歸納總結(jié) 分離纖維素分解菌 的實驗設(shè)計流程 本實驗流程與課題2尿素分解菌的分離實驗流程有哪些異同 4 應(yīng)選擇怎樣的環(huán)境進(jìn)行土壤取樣 作出這種選擇的理由是什么 課題2 將樣品稀釋后直接涂布在選擇培養(yǎng)基上 本課題 通過選擇培養(yǎng) 將纖維素分解菌得到增殖后再涂布 選擇富含纖維素的環(huán)境 在這樣的環(huán)境中 纖維素分解菌的含量較高 5 閱讀P29資料二 回答以下問題 1 從物理性質(zhì)看 纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基是什么培養(yǎng)基 為什么 2 必須進(jìn)行選擇培養(yǎng)嗎 實驗中進(jìn)行選擇培養(yǎng)的目的是什么 該培養(yǎng)基如何對微生物進(jìn)行選擇 3 設(shè)計一個對照實驗說明該選擇培養(yǎng)基的作用 應(yīng)如何設(shè)計 液體培養(yǎng)基 因為沒有凝固劑 例如瓊脂 不一定 目的 增加纖維素分解菌的濃度 確保能從樣品中分離得到 本配方以纖維素粉作為唯一碳源 所以能分解纖維素的微生物可以大量繁殖 對照實驗 1 把纖維素粉改為葡萄糖 2 用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基與之對照 6 閱讀P29資料三 回答以下問題 1 從物理性質(zhì)看 纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基是什么培養(yǎng)基 2 方法一中加入Nacl的目的是什么 固體培養(yǎng)基 因為有瓊脂 洗去未與纖維素結(jié)合或結(jié)合不牢的剛果紅 分解纖維素的微生物的分離 纖維素酶 組成 作用 剛果紅染色法 原理 兩種方法 篩選原理 實驗設(shè)計 土壤取樣 選擇培養(yǎng) 涂布培養(yǎng) 梯度稀釋 富含纖維素的土壤 增大纖維素分解菌含量 剛果紅染色法鑒別 產(chǎn)生透明圈的菌落 課堂總結(jié) 篩選菌落 大顯身手 1 下列有關(guān) 分解纖維素的微生物的分離 實驗幾種說法中 正確的是A 纖維素酶中C1酶和葡萄糖苷酶都能將纖維素分解成纖維二糖B 選擇培養(yǎng)基應(yīng)以纖維素為唯一碳源 一定要先培養(yǎng)微生物 再加入剛果紅C 應(yīng)先通過固體選擇培養(yǎng)基增加纖維素分解菌的濃度 以保證篩選效果D 菌落上的透明圈不一定是能分解纖維素的微生物所形成 D 2 下面從土壤中篩選纖維素分解菌的實驗步驟 正確的是 土壤取樣 稱取10g土壤加入盛有90mL無菌水的錐形瓶中 吸取0 1mL進(jìn)行涂布平板 依次稀釋至101 102 103 104 105 106 107稀釋度A B C D C 有時在梯度稀釋之前要先進(jìn)行選擇培養(yǎng) 體會高考 2018年河北高考模擬試題 3 某些農(nóng)作物秸稈富含纖維素 纖維素經(jīng)過水解可以形成葡萄糖 葡萄糖再經(jīng)過發(fā)酵可以生產(chǎn)酒精 研究人員用化合物A 硝酸鹽 磷酸鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基 成功地篩選到能產(chǎn)生纖維素酶的微生物 如圖是利用農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)酒精的大致流程 請回答下列問題 1 培養(yǎng)基中加入的化合物A是 為微生物的生長提供 這種培養(yǎng)基屬于 培養(yǎng)基 2 人們常常從土壤中分離纖維素分解菌 篩選纖維素分解菌常用的方法是 其實驗流程是 土壤取樣 選擇培養(yǎng) 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 的菌落 剛果紅染色法 梯度稀釋 透明圈 纖維素 碳源 選擇 體會高考 2014年全國新課標(biāo)一卷 4 植物秸稈中的纖維素可被某些微生物分解 回答下列問題 1 分解秸稈中纖維素的微生物能分泌纖維素酶 該酶是由3種組分組成的復(fù)合酶 其中的葡萄糖苷酶可將分解成 2 在含纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅 CR 時 CR可與纖維素形成 色復(fù)合物 用含有CR的該種培養(yǎng)基培養(yǎng)纖維素分解菌時 培養(yǎng)基上會出現(xiàn)以該菌的菌落為中心的 透明圈 纖維二糖 葡萄糖 紅 體會高考 3 為從富含纖維素的土壤中分離獲得纖維素分解菌的單菌落 某同學(xué)設(shè)計了甲 乙兩種培養(yǎng)基 成分見下表 不能 注 表示有 表示無 據(jù)表判斷 培養(yǎng)基甲 填 能 或 不能 用于分離和鑒別纖維素分解菌 原因是 培養(yǎng)基乙 填 能 或 不能 用于分離和鑒別纖維素分解菌 原因是 液體培養(yǎng)基不能用于分離單菌落 不能 培養(yǎng)基中沒有纖維素 不能與剛果紅形成紅色復(fù)合物 即使出現(xiàn)單菌落也不能確定其為纖維素分解菌 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 資料五 挑選產(chǎn)生透明圈的菌落 方法一 先 再加入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng) 方法二 在時就加入剛果紅 培養(yǎng)微生物 倒平板 方法一加入中NaCl溶液的作用 漂洗作用 洗去與纖維素結(jié)合不牢的剛果紅 以免出現(xiàn)的透明圈不夠清晰 思考2 思考1 這兩種方法各有哪些優(yōu)點與不足 顏色反應(yīng)基本上是纖維素分解菌的作用 1 操作繁瑣2 剛果紅會使菌落之間發(fā)生混雜 操作簡便 不存在菌落混雜問題 1 產(chǎn)生淀粉酶的微生物也產(chǎn)生模糊透明圈2 有些微生物能降解色素 形成明顯的透明圈 二 選擇培養(yǎng)的操作方法 一 本課題涉及的生物技術(shù)主要有 培養(yǎng)基的配制 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 將土樣加入裝有30mL 的錐形瓶中 將錐形瓶固定在 上 在一定溫度下振蕩培養(yǎng)1 2d 直至培養(yǎng)液變 也可重復(fù)選擇培養(yǎng) 選擇培養(yǎng)基 搖床 混濁 四 操作提示 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)這種營養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖 而那些不適應(yīng)這種營養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制 因此可以起到 濃縮 的作用 一 如何了解培養(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)置空白對照 若對照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中無菌落生長則說明培養(yǎng)基制作合格 如果觀察到產(chǎn)生明顯透明圈的菌落 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 五 結(jié)果分析與評價 為了確定分離得到的是纖維素分解菌 還需要進(jìn)行 實驗 纖維素酶的發(fā)酵方法有 發(fā)酵和 發(fā)酵 纖維素酶測定方法是對纖維素酶分解濾紙等纖維素所產(chǎn)生的 含量進(jìn)行定量測定 發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶 液體 固體 葡萄糖 六 課題延伸 將細(xì)菌涂布在只有尿素做氮源的選擇培養(yǎng)基上 將細(xì)菌涂布在只有纖維素粉做碳源的選擇培養(yǎng)基上 固體培養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基 篩選菌株 選擇培養(yǎng) 課后比較 本實驗的流程與課題2中的實驗流程有哪些異同 在細(xì)菌分解尿素的化學(xué)反應(yīng)中 細(xì)菌合成的脲酶將尿素分解成了氨 氨會使培養(yǎng)基的堿性增強(qiáng) pH升高 在培養(yǎng)基中加入酚紅指示劑 如果pH升高指示劑會變紅 剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物 當(dāng)纖維素被纖維素酶催化分解后紅色復(fù)合物無法形成 培養(yǎng)基上就會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈 觀察菌落周圍是否有著色的環(huán)帶出現(xiàn)來鑒定尿素分解菌 觀察菌落周圍是否出現(xiàn)透明圈來篩選纖維素分解菌 脲酶檢測法 剛果紅染色法 課題2和課題3的鑒別方法有何區(qū)別 酵母膏實際上是膏狀的酵母抽提物 酵母抽提物是國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定名稱 酵母抽提物以酵母為原料 采用自溶法或加酶水解法工藝 經(jīng)分離 脫色 或精制濃縮 噴霧干燥 而成的 含氨基酸 肽 多肽及酵母細(xì)胞水溶性成分的產(chǎn)品 包含粉狀 與膏狀的產(chǎn)品 酵母膏可以有食品調(diào)味與生物發(fā)酵培養(yǎng)基兩大類用途 在生物發(fā)酵行業(yè)應(yīng)用還有一種習(xí)慣叫法是酵母浸膏 酵母膏 微生物培養(yǎng)基的氨基酸氮源 由酪蛋白水解得到 常見商品名稱為水解酪素或酶解酪素 酪蛋白水解后富含21種氨基酸 氨基酸種類齊全 因此常用于制備培養(yǎng)基 酪素 1 木聚糖酶系可以將半纖維素 一種多糖 轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞蛋白和其他有用物質(zhì) 有些嗜熱菌能產(chǎn)生耐熱木聚糖酶 在食品工業(yè)上具有較高的潛在應(yīng)用價值 現(xiàn)欲從溫泉中分離能分解半纖維素的嗜熱菌 并從中篩選木聚糖酶高產(chǎn)菌株 獲得耐熱木聚糖酶 回答下列問題 1 實驗中 接種環(huán)使用前后都在酒精燈上灼燒 其目的是 2 取適量體積的樣品涂布在富含 且其為唯一碳源的固體培養(yǎng)基上 置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 菌落長出后 挑取單個菌落并進(jìn)行一系列操作 然后在培養(yǎng)基上用 法接種培養(yǎng) 進(jìn)行菌株的 最后將得到的菌株接種到 填 固體 或 液體 培養(yǎng)基中富集 3 將富集后的菌株接種于固體培養(yǎng)基上 待菌落長出后用0 1 的 染色1h 再用1mol LNaCl脫色 菌落周圍會出現(xiàn) 篩選 的菌落即為木聚糖酶高產(chǎn)菌株 殺滅所有微生物及其孢子 防止細(xì)菌等的污染 半纖維素 平板劃線法或稀釋涂布平板 分離純化 液體 剛果紅溶液 透明圈 透明圈 直徑 大 2 馬 牛羊的食物主要是草莖類 其中還有大量的纖維素 它們胃內(nèi)的微生物 在幫助消化和利用植物纖維素方面起了決定性的作用 土壤中也存在著分解纖維素的微生物 請根據(jù)所學(xué)的知識 回答下列問題 1 纖維素酶是一種復(fù)合酶 主要包括 2 在培養(yǎng)基中加入剛果紅染液可以鑒別纖維素分解菌 其原因是 3 分離土壤中纖維素分解菌用到的方法是 稀釋倒平板法 涂布平板法 單細(xì)胞挑取法 選擇培養(yǎng)分離A B C D 4 在微生物的分離與培養(yǎng)的過程中 為了防止雜菌的污染 需要進(jìn)行嚴(yán)格的無菌操作 如接種環(huán)和接種針需要 培養(yǎng)基需要 等 而接種針或接種環(huán)操作時經(jīng)火焰滅菌后需要在培養(yǎng)基上接觸冷卻后才能挑取菌落 C1酶 CX酶 葡萄糖苷酶 剛果紅染液可以與纖維素結(jié)合形成紅色的復(fù)合物 纖維素分解菌產(chǎn)生的纖維素酶能夠?qū)⒗w維素分解為葡萄糖而使其菌落周圍出現(xiàn)透明圈 灼燒滅菌 CX酶 高壓蒸汽滅菌 5 利用木纖維轉(zhuǎn)化為新能源 乙醇的原理是微生物能產(chǎn)生分解纖維素的酶 下圖是工業(yè)上利用微生物分解纖維素生產(chǎn)乙醇的基本工作流程 回答相關(guān)問題 1 圖中 所需的微生物若來自土壤 要統(tǒng)計該活菌數(shù)目 宜采用