高中生物 專(zhuān)題2 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用 課題3 分解纖維素的微生物的分離課件 新人教版選修11

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1、目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、基礎(chǔ)知識(shí) 1.纖維素 (1)基本組成單位:葡萄糖。 (2)含量:棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物,此外,木材、作物秸稈等也富含纖維素。 2.纖維素酶 (1)組成:纖維素酶是一種復(fù)合酶,至少包含三種組分,即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。 (2)作用:,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,3.分離纖維素分解菌 (1)方法 篩選纖維素分解菌的方法是剛果紅染色法。該方法可以通過(guò)顏色反應(yīng)直接篩選微生物。 (2)原理 剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物,當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后,紅色復(fù)合物無(wú)法形成,出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈,我們可以

2、通過(guò)是否產(chǎn)生透明圈來(lái)篩選纖維素分解菌。,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,纖維素是由葡萄糖分子首尾連接而成的生物大分子,不溶于水和有機(jī)溶劑,性質(zhì)比較穩(wěn)定。 (1)纖維素存在于何種細(xì)胞的何種結(jié)構(gòu)中?有何功能? 提示：纖維素主要存在于植物細(xì)胞的細(xì)胞壁中,是植物細(xì)胞壁的主要組成成分,細(xì)胞壁越發(fā)達(dá),纖維素的含量越多。纖維素的性質(zhì)比較穩(wěn)定,由纖維素構(gòu)成的細(xì)胞壁具有支持和保護(hù)作用。 (2)自然界中的纖維素是如何被利用的? 提示：自然界中的纖維素主要被土壤中的微生物分解利用。其余的一部分被草食動(dòng)物取食利用(實(shí)質(zhì)上也離不開(kāi)微生物的分解作用),一部分作為能源被人類(lèi)燃燒利用。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,

3、二,三,二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1.實(shí)驗(yàn)流程:土壤取樣選擇培養(yǎng)(此步可省略)梯度稀釋將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基上挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。 2.土壤取樣 采集土樣時(shí),可以選擇纖維素豐富的環(huán)境,如樹(shù)林中多年落葉形成的腐殖土。 3.選擇培養(yǎng) (1)目的:增加纖維素分解菌的濃度,確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。 (2)操作方法:將土樣加入裝有30 mL選擇培養(yǎng)基的錐形瓶中,將錐形瓶固定在搖床上,在一定溫度下振蕩培養(yǎng)12 d,直至培養(yǎng)液變混濁,也可重復(fù)選擇培養(yǎng)。,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,4.剛果紅染色培養(yǎng)并鑒定 (1)方法一:先培養(yǎng)微生物,再加入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng)。 (2)

4、方法二:在倒平板時(shí),就加入剛果紅。,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,在選擇培養(yǎng)時(shí)提供了特定的培養(yǎng)條件,該條件具有“濃縮”某種微生物的作用。 (1)從培養(yǎng)目的角度理解,選擇培養(yǎng)對(duì)何種微生物有利并起“濃縮”作用? 提示：對(duì)需選擇的微生物有利并起“濃縮”作用。 (2)選擇培養(yǎng)用到的培養(yǎng)基屬于何種類(lèi)型? 提示：屬于選擇培養(yǎng)基。 (3)為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需要的微生物? 提示：在選擇培養(yǎng)的條件下,可以使那些能夠適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物迅速繁殖,而那些不適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制,因此可以起到“濃縮”的作用。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、課題延伸 1.為確定得到的透明圈中

5、的菌落是纖維素分解菌,需要進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的實(shí)驗(yàn),纖維素酶的發(fā)酵方法有液體發(fā)酵和固體發(fā)酵兩種。 2.纖維素酶的測(cè)定方法一般是采用對(duì)纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進(jìn)行定量的測(cè)定。,,,,,,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),一,二,一、纖維素分解菌的篩選 1.纖維素與纖維素酶的比較,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),一,二,2.實(shí)驗(yàn)原理,3.篩選方法 剛果紅染色法。,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),一,二,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),【例1】 在加入剛果紅的纖維素分解菌培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)透明圈,產(chǎn)生的透明圈是() A.剛果紅與纖維素形成的復(fù)合物 B

6、.剛果紅與纖維二糖形成的復(fù)合物 C.纖維素分解后形成的葡萄糖導(dǎo)致的 D.以纖維素分解菌為中心形成的 解析：剛果紅可以與纖維素結(jié)合形成紅色復(fù)合物,但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后,剛果紅纖維素復(fù)合物就無(wú)法形成,培養(yǎng)基中會(huì)出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。 答案：D,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),,,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),下列有關(guān)剛果紅染色法的敘述,不正確的是() A.剛果紅可以在細(xì)菌菌落形成前倒平板時(shí)加入 B.剛果紅可以在菌落形成后加入 C.剛果紅在菌落形成前倒平板時(shí)加入,加入的剛果紅不需要滅菌 D.在菌落形成后加

7、入剛果紅時(shí),剛果紅不需要滅菌 解析：剛果紅可以在細(xì)菌菌落形成前倒平板時(shí)加入,也可以在菌落形成后加入。若在細(xì)菌菌落形成前倒平板時(shí)加入剛果紅,則所加剛果紅要進(jìn)行滅菌,以防雜菌的侵入,影響纖維素分解菌菌落的形成;若在菌落形成后加入剛果紅,則不需要滅菌。 答案：C,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),兩種剛果紅染色法的比較,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),二、分離纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 1.土壤取樣 在富含纖維素、潮濕的土壤中,用無(wú)菌小鐵鏟鏟去表層土,迅速鏟取土壤并裝入無(wú)菌信封,密封。 2.選擇培養(yǎng) (1)具體操作,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),(2)設(shè)置

8、對(duì)照 將上述操作過(guò)程中的選擇培養(yǎng)基改為不含纖維素的培養(yǎng)基,如牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,其余過(guò)程均與(1)過(guò)程相同。 3.梯度稀釋 用1 mL無(wú)菌吸管從選擇培養(yǎng)基中吸取1 mL培養(yǎng)液注入盛有9 mL無(wú)菌水的試管中,吹吸三次,使充分混勻;再用一支1 mL無(wú)菌吸管從此試管中吸取1 mL菌液注入另一支盛有9 mL無(wú)菌水的試管中。以此類(lèi)推配制成101、102、103、104、105、106倍的各種稀釋液。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),4.涂布培養(yǎng) (1)將鑒別培養(yǎng)基三個(gè)平板分別用記號(hào)筆寫(xiě)上104、105、106倍的三種稀釋度,另取三個(gè)不含纖維素的培養(yǎng)基平板,分別用記號(hào)筆寫(xiě)上104、105、

9、106倍的三種稀釋度。 (2)用三支1 mL無(wú)菌吸管分別由104、105、106倍的三管稀釋液中吸取0.1 mL對(duì)號(hào)滴入已寫(xiě)好稀釋度的平板上,用無(wú)菌涂布器在培養(yǎng)基表面輕輕地涂布均勻。 (3)將培養(yǎng)基平板倒置于3037 溫室中培養(yǎng)12 d,每隔24 h觀察菌落情況。 5.挑選產(chǎn)生透明圈的菌落 產(chǎn)生透明圈的菌落,一般即為分解纖維素的菌落。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),【例2】 分解纖維素的微生物的分離實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作有誤的是() (導(dǎo)學(xué)號(hào)52260008) A.經(jīng)選擇培養(yǎng)后直接將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上 B.選擇培養(yǎng)這一步可省略,但纖維素分解菌的濃度會(huì)減少 C.經(jīng)稀釋

10、培養(yǎng)后,用剛果紅染色法來(lái)鑒定能產(chǎn)生纖維素酶的菌落 D.對(duì)照組可用等量的培養(yǎng)液涂布到不含纖維素的培養(yǎng)基上 解析：經(jīng)選擇培養(yǎng)后需要將樣品進(jìn)行梯度稀釋后才能涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上;選擇培養(yǎng)可省略,但選擇培養(yǎng)可增加纖維素分解菌濃度,此步若省略所得到的微生物可能較少;經(jīng)稀釋涂布培養(yǎng)長(zhǎng)出菌落后,再加剛果紅染色,可以鑒定能產(chǎn)生纖維素酶的菌落;設(shè)置對(duì)照能證明經(jīng)選擇培養(yǎng)的確得到了欲分離的微生物。 答案：A,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),,,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),在對(duì)纖維素分解菌進(jìn)行選擇培養(yǎng)時(shí),用液體培養(yǎng)基的目

11、的是() A.用液體培養(yǎng)基可獲得大量菌體 B.纖維素分解菌適宜在液體培養(yǎng)基上生長(zhǎng) C.用液體培養(yǎng)基可以充分利用培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) D.用液體培養(yǎng)基可獲得高純度的纖維素分解菌 解析：選擇培養(yǎng)的目的是對(duì)纖維素分解菌進(jìn)行培養(yǎng),增加細(xì)菌的濃度,起到“濃縮”的作用,所以要用液體培養(yǎng)基。 答案：A,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,知識(shí)架構(gòu),篩選過(guò)程中用到的兩種培養(yǎng)基 (1)名稱(chēng):纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基;纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基。 (2)區(qū)別 纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基,在液體培養(yǎng)基中,菌體可以與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充分接觸,并且氧氣的含量也高于固體培養(yǎng)基,還可以人為地通入無(wú)菌空氣,以增加纖維素分解菌

12、的濃度。 纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基,因?yàn)橐谂囵B(yǎng)基上形成肉眼可見(jiàn)的菌落。 在上述選擇培養(yǎng)基中能以纖維素作為碳源和能源的微生物可以正常生長(zhǎng),而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長(zhǎng);而在上述鑒別培養(yǎng)基中,絕大多數(shù)微生物都可以正常生長(zhǎng)。,知識(shí)架構(gòu),一,二,1.混淆選擇培養(yǎng)基和鑒別培養(yǎng)基。選擇培養(yǎng)基是在培養(yǎng)基中加入某種化學(xué)物質(zhì),以抑制不需要的微生物的生長(zhǎng),促進(jìn)所需要的微生物的生長(zhǎng)。比如在培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可以抑制多種細(xì)菌的生長(zhǎng),但不影響金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng),從而可以將該菌分離出來(lái)。鑒別培養(yǎng)基是根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn),在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學(xué)藥品配制而成,用以鑒別不同種類(lèi)的微生物。比如本

13、課題中的剛果紅染色法。,【例1】 微生物需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包括碳源、氮源、生長(zhǎng)因子、水和無(wú)機(jī)鹽,據(jù)此可以在培養(yǎng)基中控制某種化學(xué)物質(zhì)的有無(wú)來(lái)分離篩選微生物。如加入過(guò)量的氯化鈉可以抑制多種細(xì)菌的生長(zhǎng),但不影響金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng);青霉素等抗生素能抑制細(xì)菌細(xì)胞壁的合成。下表是用于分離篩選硝化細(xì)菌、金黃色葡萄球菌、酵母菌的培養(yǎng)基的部分成分。 (導(dǎo)學(xué)號(hào)52260009),下列有關(guān)敘述正確的是() A.配制培養(yǎng)基時(shí),在各種成分都溶化后分裝前,要進(jìn)行的操作是滅菌 B.在上述培養(yǎng)基中加入適量的有機(jī)碳源,可篩選培養(yǎng)出硝化細(xì)菌 C.如果在該培養(yǎng)基中加入過(guò)量的氯化鈉,可篩選培養(yǎng)出金黃色葡萄球菌 D.如果在該培養(yǎng)基中加入

14、適量的青霉素和有機(jī)碳源,可篩選培養(yǎng)出酵母菌 解析：配制培養(yǎng)基時(shí),在各種成分都溶化后分裝前,要進(jìn)行調(diào)pH,A項(xiàng)錯(cuò)誤;硝化細(xì)菌是自養(yǎng)生物,能利用無(wú)機(jī)碳源,B項(xiàng)錯(cuò)誤;要篩選培養(yǎng)出金黃色葡萄球菌,該培養(yǎng)基中需加入過(guò)量的氯化鈉和適量的有機(jī)碳源,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在該培養(yǎng)基中加入適量的青霉素和有機(jī)碳源,可篩選培養(yǎng)出酵母菌,D項(xiàng)正確。 答案：D,2.誤以為使用剛果紅染色后,只要在鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上出現(xiàn)透明圈就一定是由纖維素分解菌形成的。由于鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基中有富含淀粉的土豆汁,所以能產(chǎn)生淀粉酶的微生物也可能產(chǎn)生模糊的透明圈。 【例2】 隨著環(huán)境污染的加劇和石油危機(jī)出現(xiàn),越來(lái)越多的國(guó)家使用乙醇作為代替

15、燃料,生產(chǎn)中玉米和麥草的秸稈可以用來(lái)生產(chǎn)燃料乙醇,已知秸稈的主要成分是纖維素,回答下列問(wèn)題。 (1)人們首先利用纖維素分解菌將纖維素分解,纖維素分解菌多分布在富含的土壤中。 (2)從土壤中篩選纖維素分解菌需要配制培養(yǎng)基,該培養(yǎng)基中需要加入纖維素粉作為唯一的。,(3)經(jīng)過(guò)梯度稀釋后,要將樣品均勻涂布在用于鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上,在該培養(yǎng)基中需要加入的特殊染料是,當(dāng)形成菌落以后可以根據(jù)菌落周?chē)欠癞a(chǎn)生來(lái)篩選纖維素分解菌。當(dāng)利用涂布器涂布平板之后需要對(duì)涂布器進(jìn)行處理。 (4)產(chǎn)生葡萄糖后需要用到(微生物)發(fā)酵產(chǎn)生酒精,還可以使用檢測(cè)產(chǎn)物是否為酒精,該試劑在酸性條件下可與酒精反應(yīng),溶液呈灰綠色。,解析：(1)富含纖維素的地方纖維素分解菌較多。(2)篩選纖維素分解菌需要使用纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基。(3)剛果紅和纖維素結(jié)合能形成紅色復(fù)合物,當(dāng)纖維素被分解,紅色消失,形成透明圈。為避免污染,涂布器在實(shí)驗(yàn)后要進(jìn)行滅菌處理。(4)在無(wú)氧條件下,酵母菌進(jìn)行發(fā)酵可產(chǎn)生酒精,在酸性條件下,酒精與重鉻酸鉀反應(yīng)可呈灰綠色。 答案：(1)纖維素(2)選擇碳源(3)剛果紅透明圈滅菌(4)酵母菌重鉻酸鉀,