(选修一)_2.3分解纤维素的微生物的分离.ppt

纤维素：棉花棉花是自然是自然界中纤维素界中纤维素含量最高的含量最高的天然产物；天然产物；纤维素是地球上含量最丰富的纤维素是地球上含量最丰富的多糖类多糖类物质，植物每物质，植物每年产生的纤维素超过年产生的纤维素超过7070亿吨；分布植物的根、茎、亿吨；分布植物的根、茎、叶中；叶中；1 1、在草食性动物等的消化道内，也、在草食性动物等的消化道内，也共生有分解纤维素共生有分解纤维素的微生物的微生物，其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人没有分解纤维素的能力。而人没有分解纤维素的能力。2 2、农作物秸秆农作物秸秆：米秸、麦秸、稻草、草、木屑米秸、麦秸、稻草、草、木屑米秸、麦秸、稻草、草、木屑米秸、麦秸、稻草、草、木屑 等富等富含大量的纤维素，被利用的机会很少、效率低；含大量的纤维素，被利用的机会很少、效率低；纤维素生物燃料：纤维素生物燃料：最有希望替代石油能源最有希望替代石油能源能分解纤维素的微生物有各种细菌、真菌和少数放线菌。细菌能分解纤维素的微生物有各种细菌、真菌和少数放线菌。细菌主要有纤维杆菌、纤维球菌、纤维弧菌和纤维粘菌等。主要有纤维杆菌、纤维球菌、纤维弧菌和纤维粘菌等。一、基础知识一、基础知识1.1.纤维素纤维素 纤维素是一种由纤维素是一种由葡萄糖葡萄糖首尾相连而成的首尾相连而成的高高分子分子化合物，是含量最丰富的化合物，是含量最丰富的多糖多糖类物质。类物质。土壤中某些微生物能够产生土壤中某些微生物能够产生纤维素酶纤维素酶,把纤维素分解为葡萄糖，后再利用把纤维素分解为葡萄糖，后再利用。2.2.纤维素酶纤维素酶 纤维素酶是一种纤维素酶是一种复合酶复合酶，一般认为它，一般认为它至少包至少包括三种组分括三种组分，即，即C C1 1酶酶(外切酶外切酶)、C CX X酶酶(内切酶内切酶)和和葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。纤维二糖纤维二糖C C1 1酶、酶、CxCx酶酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖葡萄糖纤维素纤维素 在在2支支20mL的试管中，分别放入的试管中，分别放入16cm的滤纸条，再分别加入的滤纸条，再分别加入pH为为4.8、物质的量、物质的量浓度为浓度为0.1mol/L的的醋酸醋酸-醋酸钠缓冲液醋酸钠缓冲液10mL、11mL。在加入。在加入10mL缓冲液的试管中加入缓冲液的试管中加入1mL纤维素酶（纤维素酶（7080U/mL）。将二支试管）。将二支试管固定在固定在50mL的锥形瓶中，在摇床上以的锥形瓶中，在摇床上以140r/min的转速振荡反应的转速振荡反应1h，观察结果。，观察结果。1U表示表示1个酶活力单位，是指在温度为个酶活力单位，是指在温度为25，其他反应条件，其他反应条件，如如pH等，均为最适的情况下，在等，均为最适的情况下，在1min内转化内转化1mmol的底物所的底物所需的酶量。需的酶量。底物：酶所作用和催化的化合物。底物：酶所作用和催化的化合物。1号试管号试管2号试管号试管1cm*6cm滤纸滤纸条条+醋酸醋酸醋酸钠缓醋酸钠缓冲液冲液10ml11ml纤维素酶纤维素酶1ml_振荡振荡1h1h纤维素酶水解滤纸试验纤维素酶水解滤纸试验在在一支试管中添加一支试管中添加纤维素酶，纤维素酶，另另一支试管不添加一支试管不添加纤维素酶；纤维素酶；思考思考1实验分析实验分析：该实验：该实验是如何构成对照的？是如何构成对照的？滤滤纸纸崩崩溃溃法法3.3.纤维素分解菌的筛选纤维素分解菌的筛选1、筛选纤维素分解菌的方法、筛选纤维素分解菌的方法_。该方法可以通过该方法可以通过_反应直接筛选。反应直接筛选。刚果红染色法刚果红染色法颜色颜色2、其原理是：刚果红可以与纤维素形成、其原理是：刚果红可以与纤维素形成_，当纤维素被，当纤维素被_分解后，分解后，红色复合物无法形成，出现以红色复合物无法形成，出现以_为中心的为中心的_，可以通过，可以通过_ 来来筛选纤维素分解菌。筛选纤维素分解菌。红色复合物红色复合物纤维素酶纤维素酶纤维素分解菌纤维素分解菌 透明圈透明圈是否产生透明圈是否产生透明圈可根据是否可根据是否产生产生透明圈透明圈来筛选纤维来筛选纤维素分解菌素分解菌练一练：练一练：1.1.下列关于纤维素酶的说法，错误的是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葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖2.利用刚果红法可以筛选出纤维素分解利用刚果红法可以筛选出纤维素分解菌，下列说法错误的是菌，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选出了纤维素分解菌二、二、实验设计实验设计土壤土壤取样取样选择选择培养培养梯度梯度稀释稀释将样品涂将样品涂布到布到鉴别鉴别培养基培养基挑选挑选菌落菌落什么什么样的样的环境环境取样取样?培养的目的培养的目的?选择培养基的选择培养基的特点特点?挑选什挑选什么样的么样的菌落菌落?鉴别培养基鉴别培养基的特点的特点?如何鉴别如何鉴别?根据根据：微生物：微生物对生存环境的对生存环境的要求，到相应要求，到相应环境中去找；环境中去找；目的：目的：增加纤维素增加纤维素分解菌的浓度，分解菌的浓度，以以确保能够从样品中确保能够从样品中分离到所需要的微分离到所需要的微生物；生物；刚果红染色法刚果红染色法挑选产生透明圈的菌落挑选产生透明圈的菌落 挑取产生挑取产生明显的透明圈的菌落，明显的透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。一般即为分解纤维素的菌落。接种到接种到纤维素分解菌的纤维素分解菌的选择选择培养培养基上，在基上，在30300 0C C 37 370 0C C培养，可获得纯培养，可获得纯培养。培养。（一）复习微生物技术（一）复习微生物技术（二）选择培养基的操作方法（二）选择培养基的操作方法四、操作提示五、结果分析与评价五、结果分析与评价 1.1.培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选培养基的制作是否合格以及选择培养基是否筛选出菌落出菌落 对照的培养基在培养过程中没有菌落生长则说明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。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。了分解纤维素的微生物。为了确定分离得到的是纤维素分解菌，为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行还需要进行_实验，纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵方法有发酵方法有_ _ 发酵和发酵和_ _ 发酵。纤发酵。纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等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维素所产生的_ _ 进行定量测定。进行定量测定。发酵产纤维素酶发酵产纤维素酶 液体液体 固体固体 葡萄糖葡萄糖 六、课题延伸六、课题延伸分解分解纤维纤维素的素的微生微生物的物的分离分离纤维素酶纤维素酶种类、作用、催化种类、作用、催化刚果红染色刚果红染色筛选原理筛选原理实实验验设设计计土壤取样土壤取样选择培养选择培养涂布培养涂布培养梯度稀释梯度稀释前置染色法前置染色法后置染色法后置染色法富含纤维素土壤富含纤维素土壤增大分解菌含量增大分解菌含量染色鉴别染色鉴别挑选菌落挑选菌落课堂总结课堂总结产生透明圈的菌落产生透明圈的菌落1 1、请回答下列与检验饮用水有关的问题：、请回答下列与检验饮用水有关的问题：（1 1）检验大肠杆菌的含量时，通常将水样进行一）检验大肠杆菌的含量时，通常将水样进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的水样用涂系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的水样用涂布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养，布器分别涂布到琼脂固体培养基的表面进行培养，记录菌落数量记录菌落数量,这种方法为这种方法为 。下面。下面四种菌落分布图中，不可能由用该方法得到的是四种菌落分布图中，不可能由用该方法得到的是 。A B C DA B C D稀释稀释涂布涂布平板法平板法D命题热点1关于实验考查【例1】有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究和作用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制的培养基，成功的筛选到能产生纤维素酶的微生物。分析回答问题。(1)培养基中加入的化合物A是_，为微生物的生长提供_，这种培养基属于_培养基。(2)为了筛选出能产生纤维素酶的微生物，向培养基中加入_。(3)在筛选出能产生纤维素酶的微生物之前，可用液体培养基培养，增加微生物的浓度。为获得纯净的菌株，常采用平板划线的方法进行接种，此过程所用的接种工具是_，操作时采用_灭菌的方法；还可用_的方法接种。(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉，这样做的目的是_。答案(1)纤维素碳源选择(2)刚果红(3)接种环灼烧稀释涂布平板(4)防止造成环境污染解析(1)纤维素酶能将纤维素水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养，同样，也可以为人类所利用。要筛选到能产生纤维素酶的微生物，应用选择培养基，在培养基中加入纤维作唯一的碳源，能在此培养基中存活的微生物就是能产生纤维素酶的微生物。(2)刚果红可以和像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素，从而使菌落周围形成透明圈。(3)获得纯净的菌株有两种方法，即平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线操作时所用的接种环，每次接种之前都要灼烧，这是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物。划线结束后灼烧接种环，能及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境和感染操作者。(4)实验结束后，使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉，这样可防止造成环境污染。2(2010重庆理综，31)炭疽病是由炭疽杆菌引起的一种人畜共患传染病，炭疽杆菌两端截平、呈竹节状排列，菌落呈卷发状，对炭疽病疑似患者，可根据噬菌体的宿主专一性，通过实验确诊。(1)细菌培养：采集疑似患者的样本，分离培养，获得可疑菌落。(2)细菌鉴定：实验流程下图所示对配制的液体培养基需采取_方法灭菌；实验所用液体培养基的碳源为_(填“无机碳”或“有机碳”)。挑选可疑菌落制片后，用_观察，可看到呈竹节状排列的杆菌。接种可疑菌后，35培养24小时，液体培养基变浑浊，原因是_，对照组试管中应加入_，与实验组同时培养6小时后，若实验组液体培养基的浑浊度比对照组_(填“高”或“低”)，则可明确疑似患者被炭疽杆菌感染；反之则排除。对排除的疑似患者及易感人群，可接种炭疽杆菌疫苗，刺激机体产生相应抗体，与产生抗体相关的细胞除T细胞、B细胞外，还有_。答案(2)高压蒸汽(98kPa蒸汽)；有机碳显微镜细菌大量繁殖；等量生理盐水；低吞噬细胞、效应B细胞