课题3　分解纤维素的微生物的分离优秀教案案例

专题二

微生物的培养与应用

课题3

分解纤维素的微生物的分离

一．纤维素与纤维素酶

1.纤维素[(C6H10O5)n] 纤维素是一种由

首尾相连而成的

化合物，是地球上含量

的多糖类物质

分布

主要性质

作用

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

常温下比较

，不溶于

及一般

；纤维素不具有

，

但在一定条件下能进行

反应，产生

，故其水解产物具有

植物

的主要成分；一种重要的膳食纤维；

纤维素可用于

、纺织、制造炸药等

2.纤维素酶

⑴组分：纤维素酶是一种

酶，一般认为它至少包含三种组分，即

、

和

⑵作用：

纤维素

⑶实验验证纤维素酶的作用

现象：实验组中的滤纸条被分解，对照组中的滤纸条基本无变化

结论：纤维素酶能分解

☆除自然环境中存在分解纤维素的微生物外，在草食性动物牛、马、羊等的

内，也共生有分解纤维素的微生物，其可产生纤维素酶分解纤维素，而人体没有分解纤维素的能力

二．纤维素分解菌的筛选

1.筛选原理

可以与像纤维素这样的多糖物质形成

，但不和水解后的

和

发生这种反应

刚果红

红色复合物

纤维素

2.

筛选方法：

法

两种刚果红染色法的比较如下：

方法

先培养微生物，再加入

进行颜色反应

(方法一) 在

时就加入刚果红

(方法二) 培养基上长出

→覆盖

溶液(质量配制

溶液(质量浓度10mg/mL)→

过浓度为1mg/mL

倒掉

溶液→加入

→按照每200mL培养基中加入1mL

溶程

溶液(物质的量浓度为1moL/L)

液的比例混匀

→

→

→出倒掉

溶液→出现

现

优点

显示出的颜色反应基本上是

的作用

操作简便，不存在

的问题

①由于纤维素粉、琼脂和土豆汁中都含有淀粉类物质、可以使产生

的微生物也形成透明圈，即

反应；

②有些微生物具有

的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红而形成

明显的

缺点

操作

，

加入CR溶液会使菌落之间发生

☆方法一中加入NaCl溶液的作用：洗去未和纤维素结合的刚果红染液，留下大大小小的透明圈

(透明圈较大说明纤维素分解菌分解纤维素能力

)

1

专题二

微生物的培养与应用

三.

分离分解纤维素的微生物的实验设计

1.

实验流程

分离分解纤维素的微生物的实验流程：

土壤采样

(采集土样时，应选择

的环境，铲去

)

选择培养

(用

培养，以增加纤维素分解菌的浓度，此步骤可省略)

梯度稀释

(配制101、102、103、104、105、106倍的

稀释液)

涂布培养

(将样品涂布于

纤维素分解菌的培养基上，将平板

培养1～2d)

刚果红染色

(可先培养微生物，再加入

进行颜色反应，也可在倒平板时加入刚果红)

挑选产生

(从产生明显透明圈的菌落上挑取部分细菌并接种到纤维素分解菌的选择培养基上，

透明圈的在30～37℃的条件下培养，可获得较纯的菌落) 菌落

进一步

鉴定

2.

分离过程中用到的两种培养基

⑴选择培养基(配方如下)

培养基组分

纤维素粉

NaNO3

Na2HPO4·7H2O KH2PO4

MgSO4·7H2O KCl 酵母膏

水解酪素

含量

5g 1g 1.2g 0.9g 0.5g 0.5g 0.5g 0.5g 碳源、

、特殊营养物质

氮源、特殊营养物质

提供的主要营养

、

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容至1000mL ☆称取土样

加入装有30mL选择培养基的锥形瓶中

将锥形瓶固定在

上

培养液变浑浊

吸取一定量的培养液(如5mL）

转移至另一瓶新鲜的选择培养基中

摇床上振荡培养

培养液变

⑵鉴别培养基(配方如下)

2

专题二

微生物的培养与应用

3.结果分析与评价

⑴如何判断选择培养基是否筛选出目的菌？

如果鉴别培养基中观察到了产生

的菌落，则说明可能获得了

的微生物

⑵分离的结果是否一致？

能够分解纤维素的微生物种类很多，不仅有细菌，还有霉菌、放线菌等。这些微生物的菌落特征各不相同，分解纤维素的能力也不相同。所以形成的菌落

、

以及

并不相同。由于在土壤中细菌的数量远远

真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是能够分解纤维素的细菌。但由于所取土样的环境不同，也可能得到能够分解纤维素的

和

等

☆注意事项：

①采集土样时，选择纤维素含量 的环境，用 小铲 表层土，迅速将土壤装入

信封，密封

②在纤维素分解菌的选择培养基中， 是纤维素分解菌的碳源，酵母膏也能提供少量的 ，故其他微生物也能在该培养基上生长繁殖。但是酵母膏的含量很少，因此只有以 为 的微生物才能大量繁殖，从而起到 作用

③在纤维素分解菌分离、鉴定过程中，所用的选择培养基是 培养基，目的是增加纤维素分解菌的 ，鉴别培养基为

四．纤维素分解菌的进一步鉴定

对通过刚果红染色法分离得到的纤维素分解菌通过发酵产纤维素酶的实验来进一步鉴定，其原因是某些微生物可能出现

，产生

的菌落可能是能产生

的微生物形成的；还可能是能

刚果红的菌种形成的

1.鉴定原理

通过

，看能否产生纤维素酶。

发酵的方法分为

发酵和

发酵。若发酵产物中有

，则菌种是纤维素分解菌

2.纤维素酶的鉴定方法

通过鉴定纤维素酶水解纤维素产生的

，来鉴定纤维素酶的产生。葡萄糖与

在50～65℃水域条件下供热1～2min，可形成

，以此判断微生物是否产生了纤维素酶

☆通过鉴定纤维素酶水解纤维素产生的

来鉴定纤维素酶的存在，从而鉴定纤维素分解菌的存在

五．尿素分解菌和纤维素分解菌的分离与鉴定的比较

项目

条件

项目

鉴定方法

尿素分解菌的分离与鉴定

作为唯一氮源

尿素分解菌的分离与鉴定

在培养基中加入

指示剂

分解纤维素的微生物的分离与鉴定

为主要碳源

分解纤维素的微生物的分离与鉴定

在培养基中加入

溶液

微生物产生的纤维素酶能使

分解细菌合成的

使

分解成

，鉴定原理

为

或

，是刚果红-纤维

氨使培养基pH

，

指示剂变红

素复合物无法形成而出现

步骤差异

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

☆尿素分解菌的分离是将用土样制成的稀释液

在以

为唯一氮源的

培养基上，分离得到目的菌

☆分离纤维素分解菌时，通过

培养，使纤维素分解菌的浓度

，再将菌液稀释后涂布在

培养基上

3