专题2 课题3 分解纤维素的微生物的分离（讲义）-2020-2021学年高二生物下学期教学设计（人教版选修1）

专题2 微生物的是培养与应用 课题3　分解纤维素的微生物的分离 【学习目标】 1、了解纤维素与纤维素酶。 2、理解纤维素分解菌的筛选原理。(重点) 3、简述从土壤中分离出分解纤维素的微生物的方法。 一、纤维素分解菌的筛选的原理 1、纤维素 纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。 (1)元素组成：C、H、O三种元素。 (2)组成单体：葡萄糖。 (3)种类：除天然纤维素外，还有水溶性的羧甲基纤维素钠、不溶于水的微晶纤维素等。 2、纤维素酶 (1)组成：纤维素酶是一种复合酶，它至少包括三种组分，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。 (2)作用 纤维素eq \o(―――――――→,\s\up17(C1酶、CX酶))纤维二糖eq \o(―――――――→,\s\up17(葡萄糖苷酶))葡萄糖 (3)实验验证 试管 滤纸条 缓冲溶液 纤维素酶 (70～ 80 U/mL) 条件 结果 1 1×6 cm pH＝4.8的0.1 mol/L醋酸—醋酸钠缓冲溶液10 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，滤纸被完全分解 2 1×6 cm pH＝4.8的0.1 mol/L醋酸—醋酸钠缓冲溶液11 mL 基本无变化 ①1个酶活力单位是指在温度为25 ℃，其他反应条件最适宜情况下，在1 min内转化1_mmol的底物所需要的酶量。 ②实验是如何构成对照的？ 答案　在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；尽管醋酸－醋酸钠缓冲液用量不同，但都能维持相同的pH。 3.纤维素分解菌的筛选 (1)方法：刚果红染色法。 常用的有两种方法，一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应；另一种是在倒平板时就加入刚果红。 (2)原理：刚果红＋纤维素→红色复合物eq \o(――→,\s\up7(纤维素酶))纤维素被分解，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 （3）两种刚果红(CR)染色法的比较 方法一 方法二 过程 培养基经涂布培养长出菌落→覆盖质量浓度为1 mg/mL的CR溶液eq \o(―――――→,\s\up17(10～15 min后))倒去CR溶液→加入物质的量浓度为1 mol/L的NaCl溶液eq \o(――→,\s\up17(15 min后))倒掉NaCl溶液→出现透明圈 配制质量浓度为10 mg/mL的CR溶液→灭菌→按照每200 mL培养基加入1 mL的比例加入CR溶液→混匀→倒平板→接种后培养→出现透明圈 区别 先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应 倒平板时就加入刚果红 优点 显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用 操作简便，不存在菌落混杂问题 缺点 操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂 ①由于在纤维素粉、琼脂和土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够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 二、实验设计与操作提示 1.实验过程分析 eq \x(土壤取样)：选择富含纤维素的环境 ↓ 选择培养可省略eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(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,操作方法：将20克土样，在无菌条件下加入,　装有30 mL选择培养基的锥形瓶中，将瓶,　固定在摇床上，在一定温度下震荡培养,　1～2 d，直到培养液变混浊，也可重复选择,　培养)) ↓ eq \x(梯度稀释) ↓ eq \x(涂布培养)：将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上 ↓ eq \x(筛选菌株)：刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落 ↓ eq \x(纯化培养) 2.两种培养基 纤维素分解菌的选择培养基配方1 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 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL 鉴别纤维素分解菌的培养基配方2 CMC－Na 5～10 g 酵母膏 1 g KH2PO4 0.25 g 琼脂 15 g 土豆汁 100 mL 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL (1)从功能上来看，培养基配方1为纤维素分解菌的选择培养基，该培养基中的唯一碳源是纤维素粉，只有能利用它的纤维素分解菌才能生存；培养基