高中生物人教版选修一2.3分解纤维素的微生物的分离课件（51张ppt）

(共51张PPT)
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
导入新课
植物的根、茎、叶等器官的细胞壁。
纤维素能被土壤中微生物分解利用，
这是因为他们能够产生纤维素酶。
讨论：食草动物是怎样消化食物中纤维素的？
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。
利用微生物的纤维素酶可利用秸秆产酒精。
纤维素生物燃料：
最有希望替代石油的绿色能源
科学家正致力于研究，将我国每年8亿吨的秸秆转化为生物燃料（甚至是航空燃料）
（植物特有）
纤维素(C6H10O5)n是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物
基础知识
1.纤维素
是地球上含量最丰富的多糖类物质。
（一）纤维素和纤维素酶
基础知识
2.纤维素酶
是一种复合酶，一般认为至少包括三组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶
（一）纤维素和纤维素酶
纤维二糖
C1酶、Cx酶
葡萄糖苷酶
葡萄糖
纤维素
纤维素酶是不是指一种酶？
①组成
②作用
①取二支20mL的试管
实验：纤维素酶分解纤维素的实验
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？
对照作用
被分解了
【思考】
实验分析：
对照组
实验组
实验说明：
纤维素酶可以分解纤维素
本实验的自变量是纤维素酶的有无，自变量的操纵方法是：在一支试管中添加适量（1mL）的纤维素酶溶液，在另一支试管不添加纤维素酶，但需加入等量的缓冲液，不能加入蒸馏水，否则会影响溶液的pH。
课本中的小实验是如何设置对照的？
实验分析：
——刚果红（CR）染色法
原理：刚果红(简称CR)能与纤维素形成红色复合物，不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。
当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物就无法形成。
（二）纤维素分解菌的筛选
可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
2.不同菌落的透明圈大小不同可说明
什么问题？
可说明微生物产生纤维素酶能力的大小。
思考：
1.若在加有刚果红的纤维素培养基中，接种纤维素分解菌培养一段时间，会出现什么样的现象？
（二）纤维素分解菌的筛选
1.方法：
刚果红染色法
该方法通过颜色反应直接筛选
2.原理：
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，出现以纤维素分解菌为中心的___________,可以通过_______________________来筛选纤维素分解菌。
红色复合物
纤维素酶
透明圈
是否产生透明圈
空白的刚果红培养基
纤维素分解菌在刚果红培养基上形成的透明带
从功能上看，这是一种什么培养基？
鉴别培养基
实验设计
（一）实验流程
土壤取样
选择培养（可省略）
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
土壤取样
梯度稀释
选择培养
（富集培养,可省略）
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
实验流程图
挑选产生透明圈的菌落
土壤取样
梯度稀释
选择培养
（富集培养,可省略）
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
实验流程图
挑选产生透明圈的菌落
土壤取样
1、什么样的环境取样?
富含纤维素的环境（树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等）
原因：在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高。P28
2、将滤纸埋在土壤中有什么作用？
你认为滤纸应该埋进土壤多深？P28
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。
一般将滤纸埋于深约10cm左右的土壤中。经过30d左右，再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。
如果找不到合适的环境，可以将滤纸埋在土壤中.
土壤取样
梯度稀释
选择培养
（富集培养,可省略）
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
实验流程图
挑选产生透明圈的菌落
选择培养
（富集培养,可省略）
制成土壤悬液
土壤取样
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，在一定温度下振荡培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复选择培养。
这是固体培养基还是液体培养基？
判断依据是什么？
液体培养基。没有添加琼脂
碳源
碳源、
氮源、生长因子
碳源、
氮源、生长因子
氮源、无机盐
无机盐
这个培养基对微生物是否具有选择作用？
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。
振荡培养有利于微生物与空气充分接触，同时也有助于充分利用培养液中的营养物质
土壤取样
梯度稀释
选择培养
（富集培养,可省略）
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
实验流程图
挑选产生透明圈的菌落
选择培养
（富集培养,可省略）
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。
碳源
碳源、氮源、
生长因子
碳源、氮源
、生长因子
氮源、无机盐
无机盐
你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用
培养基的种类，即普通培养基和选择培养基。
自变量：
可用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照
或者将纤维素改为葡萄糖。
土壤取样
梯度稀释
选择培养
（富集培养,可省略）
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
实验流程图
挑选产生透明圈的菌落
选择培养
（富集培养,可省略）
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。
碳源
碳源、氮源、
生长因子
碳源、氮源、
生长因子
氮源、无机盐
无机盐
结果预测：
你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用
选择培养基
普通培养基
1、纤维素分解菌选择培养基属于______（固体、液体）培养基，原因是__________
【选择培养】
液体
没有添加琼脂
2、该培养基对微生物_____（具有，不具有）选择作用。如果具有，其选择机制是
____________________________________________________________________________
具有
以纤维素粉为唯一碳源，
能分解纤维素的微生物可以
大量繁殖；
若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是将__________改为_________。
3、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用？
葡萄糖
纤维素粉
提示：自变量为培养基的种类，即普通培养基和选择培养基。可用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照,或者将纤维素改为葡萄糖。
1、土壤取样
地点：富含纤维素的环境中
2、选择培养
目的：增加纤维素分解菌的浓度
选用的培养基：
液体选择培养基
可以设计一个牛肉膏蛋白胨培养基做对照试验
【操作步骤】
1、为什么要在富含纤维素的环境中找纤维素分解菌？
2、将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？
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聚集。将纸埋于深约10cm的腐殖土壤中。
在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高。
【思考】
3、鉴别纤维素分解菌的培养基——刚果红培养基
染色法
优点
缺点
先培养微生物，再加入刚果红
倒平板时就加入刚果红
颜色反应基本是纤维素分解菌的作用
操作繁琐，刚果红可能会使菌落之间发生混乱
操作简便，不存在菌落混杂问题
产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分
两种方法的比较：
有可能刚果红染液把一个菌落的菌冲到另一个菌落里,这样的话菌落就可能不是单菌种了,挑菌摇菌的时候有可能得到混合菌
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。
1、为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
思考
选择培养基
普通培养基
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。
拓展：纯化培养
培养基成分分析
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
0.5g
Na2HPO4·7H2O
1.2g
KH2PO4
0.9g
MgSO4
·7H2O
0.5g
无机盐
酵母膏
0.5g
生长因子、碳源、氮源
水解酪素
0.5g
氮源、生长因子
溶解后，蒸馏水定容至1000mL
水
提示：自变量为培养基的种类，即普通培养基和选择培养基。可用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照,或者将纤维素改为葡萄糖。
A、此选择培养基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）
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。
C、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用？
浓度梯度稀释
按照课题1的稀释操作方法，将选择培养后的样品进行等比稀释。
101
102
103
104
105
106
将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的鉴别培养基上
（1）制备鉴别培养基
（2）涂布平板
样品涂布
将稀释度为104～106的菌悬液各取0.1ml涂布到鉴别培养基上，30℃倒置培养。
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
鉴别纤维素分解菌的培养基
(水溶性羧甲基纤维素钠)
刚果红染色法染色
挑选产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。
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
染色法
优点
缺点
方法一
方法二
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。
刚果红染色法两种方法对比
纯化培养
从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30℃－
37℃的环境下培养，可获得纯化培养。
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提高，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
1、
取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？
结果分析与评价
2.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。
3.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。
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_________
含量进行定量测定。
发酵产纤维素酶
液体
固体
葡萄糖
课题延伸
比较项目
分解尿素的细菌
纤维素分解菌
选
择
培养
基
原理
培养基类型
目的
将细菌涂布在尿素为唯一氮源的选择
培养基上
将细菌涂布在纤维素粉为主要碳源的
选择培养基上
固体培养基
液体培养基
筛选菌株
选择培养（富集培养）
归纳一：比较本实验与课题2的筛选方法有哪些异同？
比较项目
分解尿素的细菌
纤维素分解菌
鉴
定
培养基
原理
使用步骤
在细菌分解尿素的化学反应中，细菌合成的脲酶将尿素分解成了氨，氨会使培养基的碱性增强，pH升高。在培养基中加入酚红指示剂，如果pH升高指示剂会变红
刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶催化分解后红色复合物无法形成，培养基上就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈
土壤取样→
样品梯度稀释
→
涂布平板
→培养与观察
土壤取样→选择培养→
梯度稀释
→
涂布培养→
挑取菌落
进一步鉴定
脲酶检测法
刚果红染色法
归纳二：课题2和课题3的鉴别方法有何区别？
观察菌落周围是否有着色的
环带出现来鉴定尿素分解菌
观察菌落周围是否出现
透明圈来筛选纤维素分解菌
方法
现象
分解纤维素的微生物的分离
纤维素酶
种类、作用
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
课堂总结
操作提示
课题延伸
结果分析与评价
复习微生物技术
选择培养的操作方法
环境特点，取样理由
培养基是否合格，是否筛选出菌落
分离结果是否一致
发酵产纤维素酶实验鉴定
1.分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是（
）
A．经选择培养后即可将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
B．选择培养这一步可省略，但纤维素分解菌少
C．经稀释培养后，用刚果红染色
D．此实验中需设置对照组
A
2.利用刚果红染色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
B
3.从土壤中分离获得某种微生物的步骤是（
）
①土壤取样
②梯度稀释
③选择培养
④菌悬液涂布平板
⑤挑选出单个菌落
A.
①②③④⑤
B.①③②④⑤
C.
①②④③⑤
D.①④②③⑤
B
4.有关选择培养正确的叙述是（
）
A.可以增加纤维素分解菌的浓度
B.可以减少纤维素分解菌的浓度
C.所用培养基是固体培养基
D.所用培养基是平板培养基
A
5.要从土壤中将分解纤维素的细菌分离出来，应该将它们接种在(
)
A．加入指示剂的鉴别培养基上
B．含有蛋白胨的固体培养基上
C．只有纤维素粉而无其他碳源的选择培养基上
D．含四大营养要素的培养基上
C
6.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
D
7.下列关于刚果红染色法的说法中，正确的是（
）
A．先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，不需用氯化钠溶液洗去浮色
B．倒平板时就加入刚果红，可在培养皿中先加入1mlCR溶液后加入100ml培养基
C．纤维素分解菌菌落周围出现刚果红
D．倒平板时就加入刚果红，长期培养刚果红有可能被其他微生物分解形成透明圈
D