2021-2022学年高二下学期生物人教版选修1-2.3 分解纤维素的微生物的分离课件(共22张PPT)

(共22张PPT)
课题 3　分解纤维素的微生物的分离
专题 2　微生物的培养与应用
纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物。
1. 纤维素
纤维素分解菌筛选的原理
一
(1)化学组成：由 C、H、O 三种元素组成，是地球上含量最丰富的多糖类物质。
(2)分布及作用：棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外木材、作物秸秆等也富含纤维素；纤维素是构成植物细胞壁的主要组成成分之一。
(3)纤维素生物燃料：最有希望替代石油能源
(4)某些商品纤维素
①水溶性的羧甲基纤维素钠 ；
②不溶于水的微晶纤维素；
羧甲基纤维素钠
微晶纤维素
纤维素能被土壤中微生物分解利用，是因为它们能够产生纤维素酶。
纤维素酶是复合酶，一般至少包括三组分，C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。
纤维二糖
C1酶、Cx酶
葡萄糖苷酶
葡萄糖
纤维素
2.纤维素酶
作用：C1酶和Cx酶使纤维素分解成纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解为葡萄糖。
①取二支20mL的试管
验证实验：纤维素酶分解纤维素
②各加入一张滤纸条
③各加入pH4.8，物质量为0.1mol/L的醋酸－醋酸钠缓冲液11ml和10ml
甲 乙
④在乙试管中加入1mL纤维素酶
⑤两支试管固定在锥形瓶中，放在
140r/min的摇床上振荡1h
⑥结果：乙试管的滤纸条消失
讨论：乙试管的滤纸条为什么会消失？甲试管的作用是什么？
【验证实验】纤维素酶能分解纤维素
试管1 试管2
实验结果
3.纤维素分解菌的筛选
(1)筛选方法:刚果红染色法
(2) 筛选原理:
这种方法能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选
刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成红色复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后刚果红—纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解为中心的透明圈 。这样我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌.
四种纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明圈
从功能上看，这是一种什么培养基？
刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。 研究人员在刚果红培养基平板上,筛到了几株有透明降解圈的菌落(见下图)。 图中降解圈大小与纤维素酶的 有关。 图中降解纤维素能力最强的菌株是 (填图中序号)。
【典型例题】
量与活性
①
有透明降解菌说明纤维素被纤维素酶催化降解，则降解圈大小与纤维素酶的量与活性有关。降解圈越大，说明降解纤维素能力最强。
【方法点拨】
二、分离纤维素分解菌的实验设计
土壤取样
选择培养
梯度稀释
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
挑选产生透明圈的菌落
（一）实验设计
1、土壤取样
（二）实验操作
选择纤维素丰富的环境，如树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等等。
生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对较高，因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境.
〖旁栏思考2〗 取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？
2、选择培养
（1）选择培养的目的：
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.
（2）制备选择培养基
将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养。
在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用.
〖旁栏思考4〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
（3）具体操作
a、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？
b、这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果具有，是如何进行选择的？
c、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用.
是液体培养基，原因是配方中无凝固剂
有选择作用，本配方中的碳源是纤维素，所以能分解纤维素的微生物可以大量繁殖
用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照
参照教材P29页旁栏中的比例配置，分组讨论并回答下列问题.
按照课题1的稀释操作方法，将选择培养后的培养基进行等比稀释101～107倍。
3.梯度稀释
101
102
103
104
105
106
4、将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
（1）制备培养基:参照旁栏中的比例
（2）涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0.1ml涂布在培养基上，30℃倒置培养.
5、挑选产生透明圈的菌落
参照课本刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落
刚果红染色法：
方法一：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应
方法二：在倒平板时就加入刚果红
讨论：这两种刚果红染色方法各有哪些优点与不足？
染色法 优点 缺点
方法一先培养微生物，再加刚果红
方法二倒平板时就加入刚果红
颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用
操作繁琐
刚果红会使菌落之间发生混杂
操作简便不存在菌落混杂问题
1.产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈
2.有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。（出现假阳性反应）
在产生明显的透明圈的菌落，挑取并接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在300C－370C培养，可获得纯化培养。
6、纯化培养
三、结果分析与评价
（一）培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落
（二）分离的结果是否一致
设置对照，若对照的培养基在培养过程中无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。
如果不同，分析产生不同结果的原因。
四、课题延伸
本课题对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，但是这只是分离纯化的第一步。
①为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维 素酶实验；
②纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵；
③纤维素酶测定方法，一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的葡萄糖含量进行定量测定。
讨论：本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？
课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择培养基上，直接分离得到菌落。
本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本一致。
课堂总结
纤维素分解微生物的分离
纤维素酶
种类、作用、最适pH、催化活力
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
纯化培养
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
分离出分解菌
纤维素是地球上最大的可再生资源，地球每年光合作用合成的物质中，纤维素约占6%，纤维素分解菌的研究也成了相关科学家关注的课题。
(1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为至少有三种组分，其中___________使得纤维素分解成纤维二糖，___________将纤维二糖分解成葡萄糖。
(2)科学家在野外寻找纤维素分解菌的时候，往往选择富含落叶的土壤，这说明，在寻找目的菌株时，要根据它_ 。
(3)筛选纤维素分解菌可以用_________________(填方法)，通过颜色反应直接对微生物进行筛选。在培养基中还要以纤维素作为___________源。
(4)在5个细菌培养基平板上，均接种稀释倍数为105的土壤样品液0.1mL，培养一段时间后，平板上长出的细菌菌落数分别为13、162、462、180和192。
该过程采取的接种方法是 ，每克土壤样品中的细菌数量为___________×108个。与血细胞计数板计数的方法相比，此计数方法测得的细菌数较___________(填“多”或“少”)
练习
刚果红染色法
碳
C1酶、CX酶
葡萄糖苷酶
稀释涂布平板法
1.78
少
对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找