人教版生物选修一2．3 分解纤维素的微生物的分离（共25张PPT）

(共25张PPT)
X
微生物
→
纤维素酶
生物燃料？？？
㈠纤维素与纤维素酶
1.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。
一、基础知识
纤维素结构式
（1）植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。
（2）棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。
植物多糖有_______和_________两种。对人类而言，饮食中的________是人体主要能量来源（被消化成__________而被吸收），而纤维素完全不能被消化（但有促进肠道蠕动，利于排便等重要功能）
淀粉
纤维素
淀粉
葡萄糖
2.纤维素酶
纤维素酶是一种______酶，它至少包括三种组分，即_______、________、__________。前两种酶使纤维素分解成___________，第三种酶将纤维二糖分解成___________。正是在这三种酶的协同作用下，纤维素最终被水解成
，为微生物的生长提供营养.
复合
CX酶
C1酶
葡萄糖苷酶
葡萄糖
葡萄糖
纤维二糖
C1酶：
从糖链的末端开始切掉两个葡萄糖分子，
产生纤维二糖
葡萄糖苷酶：将纤维二糖分解为葡萄糖
CX酶：
作用于糖链的内部使之断裂成糖链片段
1mL
滤纸
消失
滤纸
无变化
实验：纤维素酶分解纤维素的实验
自变量？
10mL
？？
11mL
（70-80
U/mL）
将两支试管固定在50mL锥形瓶中，在摇床上以140r/min的转速振荡反应1h
1U表示1个酶活力单位，
是指在温度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
试管
滤纸条
缓冲液PH=4.8
纤维素酶
条件
结果
对照组
1cm×
6cm
实验组
1cm×
6cm
10mL
（2）筛选原理：
（1）筛选方法：刚果红染色法.
通过____________对微生物进行筛选
刚果红（CR）是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。纤维素被分解后无法形成刚果红—纤维素复合物，形成以纤维素分解菌为中心的透明圈。
颜色反应
（二）纤维素分解菌的筛选
一、基础知识
二、实验设计
土壤取样
选择培养
梯度稀释
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
挑选产生透明圈的菌落
思考：本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？
土壤取样
梯度稀释
将样品涂布到选择培养基上
利用酚红指示剂鉴别
思考：本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？
本实验流程与课题2的流程的区别如下。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性培养基上，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。
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。
2.分离的结果是否一致
由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，不同同学也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。
四、实验评价
1、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。
2、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________
含量进行定量测定。
发酵产纤维素酶
液体
固体
葡萄糖
五、进一步鉴定
葡萄糖的测定：
斐林试剂检验→砖红色沉淀。
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
B
2、刚果红能与哪项物质形成红色复合物
(
)
A．纤维二糖
B．纤维素
C．葡萄糖
D．麦芽糖
3、选择培养的结果：培养液变
(
)
A．清澈
B．浑浊
C．红色
D．产生透明圈
B
4、刚果红染色时，加入刚果红可在
(
)
①制备培养基时
②梯度稀释时
③倒平板时
④涂布时
⑤培养基上长出菌落时
A．①③
B．②⑤
C．③⑤
D．④⑤
C
已经发现并用于生产纤维素酶的菌种有绿色木霉、黑曲霉、根霉、细菌、放线菌
通过一些简便的办法，找到需要的微生物，同时筛掉不需要的微生物
①分布环境:
大多分布在富含纤维素的环境中
1、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提高，获得目的微生物的几率要高于普通环境。
树林中多年落叶形成的腐殖土
多年积累的枯枝败叶
2、人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境，使纤维素分解菌相对集中。约10cm。
土壤取样
P28：旁栏思考
2、选择培养
增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离所需要的微生物。
①目的：
②制备选择培养基：
③操作：
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。
培养基成分分析
A、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？
是液体培养基，原因是配方中无凝固剂（琼脂）
培养基组成
提供主要的营养物质
纤维素粉
5g
碳源（能源）
NaNO3
1g
氮源、无机盐
KCl
Na2HPO4·7H2O
KH2PO4
MgSO4
·7H2O
无机盐
酵母膏
0.5g
生长因子、碳源、氮源
水解酵素
0.5g
氮素、生长因子
溶解后，蒸馏水定容至1000mL
水
培养基成分分析
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？
有选择作用，本配方中纤维素作为主要碳源，只有能分解纤维素的微生物可以大量繁殖。
酵母膏
说明：分析“纤维素分解菌的选择培养基配方”可知，该配方中的酵母膏也能够提供少量的碳源，因此其他微生物也能在该培养基中生长繁殖。只不过，由于酵母膏的含量极少，因此，只有以纤维素为碳源的微生物才能大量繁殖。
培养基组成
提供主要的营养物质
纤维素粉
5g
碳源（能源）
NaNO3
1g
氮源、无机盐
KCl
Na2HPO4·7H2O
KH2PO4
MgSO4
·7H2O
无机盐
0.5g
生长因子、碳源、氮源
水解酵素
0.5g
氮素、生长因子
溶解后，蒸馏水定容至1000mL
水
培养基成分分析
提示：自变量为培养基的种类，即牛肉膏蛋白胨培养基和选择培养基。将两种培养基放入适宜温度下培养适宜一段时间，若牛’上的菌落种类多于选择培养基，则说明选择培养基有选择作用
C、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用
培养基组成
提供主要的营养物质
纤维素粉
5g
碳源（能源）
NaNO3
1g
氮源、无机盐
KCl
Na2HPO4·7H2O
KH2PO4
MgSO4
·7H2O
无机盐
酵母膏
0.5g
生长因子、碳源、氮源
水解酵素
0.5g
氮素、生长因子
溶解后，蒸馏水定容至1000mL
水
培养基成分分析
P29思考：为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
杂菌因无法获得碳源而不能繁殖，纤维素分解菌则可以
培养基组成
提供主要的营养物质
纤维素粉
5g
碳源（能源）
NaNO3
1g
氮源、无机盐
KCl
Na2HPO4·7H2O
KH2PO4
MgSO4
·7H2O
无机盐
酵母膏
0.5g
生长因子、碳源、氮源
水解酵素
0.5g
氮素、生长因子
溶解后，蒸馏水定容至1000mL
水
说明：分析“纤维素分解菌的选择培养基配方”可知，该配方中的酵母膏也能够提供少量的碳源，因此其他微生物也能在该培养基中生长繁殖。只不过，由于酵母膏的含量极少，因此，只有以纤维素为碳源的微生物才能大量繁殖。
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
（1）制备_____培养基:
鉴别
因此该培养基既有鉴别作用，也有选择作用
将样品涂布到鉴别
纤维素分解菌的培养基上
主要
培养基组成
提供的主要营养物质
CMC-Na
5~10g
碳源
酵母膏
1g
碳源、氮源、生长因子
KH2PO4
0.25g
无机盐
土豆汁
100mL
碳源、生长因子
琼脂
15g
凝固剂
上述物质溶解后，加蒸馏水定容至1000mL
氢元素、氧元素
方法一：先
，再加入刚果红进行颜色反应。
方法二：在
时就加入刚果红。
培养微生物
倒平板
颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用
1、操作繁琐
2、刚果红会使菌落之间发生混杂
1、操作简便
2、不存在菌落混杂问题
1.有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。
2.产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈（可区分）
将样品涂布到鉴别
纤维素分解菌的培养基上
（2）刚果红染色法
漂洗作用，洗去与纤维素结合不牢的刚果红，以免出现的透明圈不够清晰。
NaCl
染色法
优点
缺点
方法一
方法二
方法一中NaCl溶液的作用？
思考：
漂洗作用，洗去与纤维素结合不牢的刚果红，以免出现的透明圈不够清晰。用这方法可以判断酶活力的大小，实际上刚果红是结合到培养基的多糖底物，但分解纤维素的细菌可以产生纤维素酶，能分解这个多糖底物成为单糖，这样刚果红就不能结合上去了，氯化钠溶液就可以使结合不牢的刚果红洗去，这样就留下大大小小的透明圈，大的透明圈当然分解纤维素的能就强！
土豆汁：好吃，但是只有一斤
纤维素：巨难吃，但是有100斤