课题3　分解纤维素的微生物的分离课堂实录【2】

分解纤维素的微生物的分离学案

学习目标

1.了解纤维素在生物圈的分布；知道纤维素酶的组成和作用。2.知道刚果红染色法的原理；了解两种刚果红染色法的要领。

自主学习

一、基础知识

(一)纤维素与纤维素酶

1．纤维素的化学组成

由________三种元素组成，是一种多糖。纤维素的基本组成单位是葡萄糖，人体内没有分解纤维素的酶，所以人体不能直接利用纤维素作为能源物质，但土壤中有分解纤维素的微生物，最终把纤维素分解成二氧化碳和水释放到无机环境中去。

2．纤维素的分布

________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。纤维素产生于植物的光合作用，地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨。

3．纤维素酶的组成

纤维素酶是一种_______________，一般认为它至少包括___________、___________和________________三种组分。

4．作用机理

（

）

（

）

纤维素

____________

___________。

5．纤维素酶催化纤维素水解的实验验证

试管

0.1 mol/L醋酸—滤纸条

醋酸钠缓冲溶液pH＝4.8 1×6 cm 1×6 cm 9 mL 10 mL 纤维素酶70～80 U/mL 1 mL

两试管固定在50 mL锥形瓶中，在摇床上以140 r/min的转速振荡反应1 h 时间足够长，滤纸被________ 基本无变化

条件

结果

1 2 (二)纤维素分解菌的筛选

1．筛选方法：________________。

2．筛选原理

当我们在含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____________。当纤维素被________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___________________为中心的透明圈，这样，我们就可以通过________________来筛选纤维素分解菌。

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3．两种刚果红染色法

(1)先________________，再加入________进行颜色反应。

(2)在________时就加入刚果红。

二、实验设计

1．实验流程

2．设置对照

将1实验流程中的选择培养基改为不含___________的培养基，如牛肉膏蛋白胨基础培养基，其余过程均与1实验流程相同。

3．梯度稀释

用1 mL无菌吸管从选择培养基中吸取1 mL培养液注入盛有9 mL无菌水的试管中，吹吸三次，使充分混匀；然后再用一支1 mL无菌吸管从此试管中吸取1 mL菌液注入另一支盛有9 mL无菌水的试管中，以此类推配制成101、102、103、104、105、106倍的各种稀释液。

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4．涂布培养

将鉴别培养基三个平板分别用记号笔写上104、105、106倍的三种稀释液，另取三个不含纤维素的培养基平板，分别用记号笔写上104、105、106倍的三种稀释液；然后用三支1 mL无菌吸管分别从104、105、106倍的三管稀释液中吸取________对号滴入已写好稀释度的平板上，用无菌玻璃涂布器在培养基表面轻轻地涂布均匀。

将培养基平板________于30～37℃温室中培养1～2 d，每隔24 h观察菌落情况。

5．筛选菌株

(1)刚果红染色。

(2)挑选菌落：将产生明显________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℃下培养，可获得纯种。

6．结果分析与评价

(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________菌落生长，则说明培养基制作合格；如果观察到________透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。

(2)分解的结果是否一致：由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易得到的是细菌。但由于所取土样的环境不同，学生也可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。

7．课题延伸

(1)为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行________________的实验，纤维素酶的发酵方法有________发酵和________发酵两种。

(2)纤维素酶的测定方法：一般是采用对纤维素酶分解纤维素后所产生的________含量进行定量测定。

自我检测

1．下列哪种物质可以被纤维素酶分解(

) A．牛肉片 B．淀粉 C．滤纸条 D．塑料条

2．下列有关刚果红染色法的叙述，不正确的是(

) A．刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入

B．刚果红可以在菌落形成后加入

C．刚果红在菌落形成前倒平板时加入，加入的刚果红不需要灭菌

D．在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌

3．从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计，下列流程正确的是(

) A．土壤取样→稀释涂布平板→选择培养→挑选菌落

B．土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落

C．土壤取样→梯度稀释→选择培养→挑选菌落

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D．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→选择培养→挑选菌落

4．通过分离分解纤维素的微生物实验，对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，这只是分离提纯的第一步，还需要进行(

) A．发酵产纤维素酶的实验 B．提取纤维二糖的实验

C．浓缩纤维素分解菌的实验 D．提取葡萄糖的实验

5．利用农作物秸秆等纤维质原料生产的乙醇，经加工可制成燃料乙醇，这种“绿色能源”的开发备受世界关注。农作物秸秆经预处理后，应该选用某种酶进行水解处理，使之转化为发酵所需的葡萄糖。你认为这种酶可从以下哪种微生物中提取(

) A．制作腐乳的毛霉 B．酿制果醋的醋酸菌

C．生长在腐木上的霉菌 D．土壤中分解尿素的微生物

6.下列关于纤维素酶的叙述中不正确的是(

) A．纤维素酶可将纤维素先分解为纤维二糖再分解为葡萄糖

B．纤维素酶含有C、H、O、N等化学元素

C．用纤维素酶处理玉米根尖成熟区细胞后，将细胞放入0.3g/mL的蔗糖溶液中出现质壁分离现象

D．纤维素酶是一种复合酶

7.现在大力提倡无纸化办公，但是仍然不可避免的每年要产生大量的废纸，其主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的资源——乙醇。右图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工作流程，请回答相关问题。

(1)自然界中①环节需要的微生物大多分布在_________________________的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以_____________为碳源，并加入______________的培养基上筛选周围有_____________的菌落。

(2)如上所述的筛选中获得了三个菌落，对它们分别培养，并完成环节②，且三种等量酶液中酶蛋白浓度相同，则你认为三种酶液的活性______________(“一定相同”“不一定相同”“一定不同”)，可以通过_____________________________进行定量测定。

(3)根据测定结果：①环节常选择木霉，则②中获得的酶是____________酶。该酶至少包括____________________________________三个组分。

(4)生产中可以满足④环节的常见菌种是_____________，为了确保获得产物乙醇，⑤环节要注意_____________，④过程要注意避免_____________。

4

分解纤维素的微生物的分离

自主学习

一、(一)1.C、H、O

2.棉花

3.复合酶

4.纤维二糖

葡萄糖

5.完全分解

(二)1.刚果红染色法

2.红色复合物

纤维素酶

纤维素分解菌

是否产生透明圈 3.(1)培养微生物

刚果红

(2)倒平板

二、1.纤维素

(1)浓度

(3)混浊

106

(2)倒平板操作

(3)涂布平板

透明圈

2.不含纤维素

4.0.1 mL

倒置

5.(2)透明圈

6．(1)没有

产生

7.(1)发酵产纤维素酶

液体

固体

(2)葡萄糖

自我检测

1—6 CCBACC 7.(1)富含纤维素(或落叶较多等)

纤维素

刚果红

透明圈

(2)不一定相同

对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖

(3)纤维素

C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶

(4)酵母菌

发酵装置密闭(或保证无氧条件等)

污染杂菌

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