课题3　分解纤维素的微生物的分离优秀获奖教案

分解纤维素的微生物的分离

一、纤维素与纤维素酶（阅读教材P27～28）

1．纤维素

(1)化学本质：由C、H、O三种元素组成，基本组成单位是葡萄糖，是地球上含量最丰富的多糖类物质。

(2)来源：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成分之一。

2．纤维素酶

(1)组成：纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，即C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶。

(2)作用原理

(3)实验验证纤维素酶的作用

试管

滤纸条

1 cm×

6 cm 1 cm×

6 cm 缓冲液

pH＝4.8 10 mL 纤维素酶

(70～

80 U/mL) 1_mL

条件

结果

完全

分解

基本无

变化

1 2 11 mL / 将两支试管固定在50 mL 的锥形瓶中，在摇床上以

140 r/min的转速振荡反

应1 h

二、纤维素分解菌的筛选（阅读教材P28）

1．方法

2．原理

三、实验设计和操作（阅读教材P28～29）

1．土壤取样：选择富含纤维素的环境。

2．选择培养

(1)目的：增加纤维素分解菌的浓度，确保能够从样品中分离到所需要的微生物。

(2)操作方法：将土样加入装有30 mL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_d，直至培养液变混浊，也可重复选择培养。

3．梯度稀释

4．涂布培养：将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。

5．筛选菌株：刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落。

四、课题延伸——纤维素分解菌的鉴定 （阅读教材P30）

1．为确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。

2．纤维素酶的测定方法，一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。

练习

1.下列关于分离纤维素分解菌的实验的叙述，错误的是(

) A．经选择培养后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

C．经稀释涂布平板后，用刚果红对长出菌落的培养基染色

D．对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上

解析：选A

经选择培养后，再经稀释，才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上；选择培养可省略；经稀释涂布平板后，用刚果红对长出菌落的培养基染色；设置对照能证明经选择培养的确得到了欲分离的微生物。

2．鉴定纤维素分解菌时，可以使用刚果红对其染色，刚果红染色法有两种常用方法，两种刚果红染色法的结果是(

) A．均会出现透明圈

B．方法一出现，方法二不出现

C．均不会出现透明圈

D．方法一不出现，方法二出现

解析：选A

两种刚果红染色法染色的时间不同，但结果一样，均出现透明圈。

2．下列为从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计，其中正确的是(

) A．土壤取样→梯度稀释→选择培养→涂布平板→挑选菌落

B．土壤取样→选择培养→梯度稀→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

D．土壤取样→梯度稀释→涂布平板→选择培养→挑选菌落

解析：选B

正确的流程是“土壤取样→选择培养→梯度稀释→涂布平板→挑选菌落”，其中选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度，因此需要在稀释涂布平板之前进行，最后根据菌落的特征挑选纤维素分解菌。

3．纤维素分解菌的筛选原理是(

) A．刚果红可以与纤维素形成红色复合物

B．刚果红可以与水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物

C．刚果红可以与纤维素酶形成红色复合物

D．刚果红可以与纤维素分解菌结合形成红色复合物

解析：选A

刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖及葡萄糖发生这种反应，也不与纤维素酶或纤维素分解菌结合形成红色复合物。

4．生物乙醇是以生物为原料生产的可再生能源。我国利用农作物废弃物(秸秆)生产乙醇，其技术流程为：纤维素酶解→酵母发酵→蒸馏→成品。获取纤维素酶的成本能否下降，是能否实现生物乙醇工业化生产的关键因素。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌的培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程：土壤取样→选择培养→梯度稀释→鉴别培养。

(1)最好选择怎样的环境采集土样？

_____________________________。

(2)以下是一种培养基的配方：纤维素粉5 g、NaNO3 1 g、Na2HPO4·7H2O 1.2 g、KH2PO4

0.9 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、酵母膏0.5 g、水解酪素0.5 g(蒸馏水定容到1 000 mL)。该培养基能够增加样品中纤维素分解菌的浓度，其原理是_________________________。

(3)为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种，可以在鉴别培养基中加入________染液，将筛选获得的菌液稀释后用________法接种到鉴别培养基上，然后挑选产生________的菌落作为菌种进行扩大培养。

(4)纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量如何呢？请设计实验进行检测。______________________________________。

解析：富含纤维素的土壤中，含有以纤维素为碳源的纤维素分解菌，且数量多。题目中纤维素为含纤维素酶的微生物提供碳源和能源，不能分解纤维素的微生物由于缺乏碳源而不能正常生长繁殖，因此该培养基具有选择作用。纤维素量一定，且时间一定时，纤维素酶产量与分解产生的葡萄糖数量成正比。

答案：(1)选择纤维素丰富的土壤环境

(2)培养基中纤维素是主要碳源，有利于纤维素分解菌生长，同时抑制其他微生物生长

(3)刚果红

涂布平板

透明圈

(4)向定量纤维素分解菌培养液中加入定量纤维素，定时测量葡萄糖产量的变化