高中生物 專題2 微生物的培養(yǎng)與應用 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、目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,一,二,三,一、基礎知識 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:,,,,,,,目標導航,預習導引,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。該方法可以通過顏色反應直接篩選微生物。 (2)原理 剛果紅可以與纖維素形成紅色復合物,當纖維素被纖維素酶分解后,紅色復合物無法形成,出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈,我們可以

2、通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。,,,,,,,,目標導航,預習導引,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,不溶于水和有機溶劑,性質(zhì)比較穩(wěn)定。 (1)纖維素存在于何種細胞的何種結構中?有何功能? 提示：纖維素主要存在于植物細胞的細胞壁中,是植物細胞壁的主要組成成分,細胞壁越發(fā)達,纖維素的含量越多。纖維素的性質(zhì)比較穩(wěn)定,由纖維素構成的細胞壁具有支持和保護作用。 (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物取食利用(實質(zhì)上也離不開微生物的分解作用),一部分作為能源被人類燃燒利用。,目標導航,預習導引,一,

3、二,三,二、實驗設計 1.實驗流程: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,可以選擇纖維素豐富的環(huán)境,如樹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,也可重復選擇培養(yǎng)。,,,,,,,,目標導航,預習導引,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,再加入剛果紅進行顏色反應。 (2)

4、方法二:在倒平板時,就加入剛果紅。,,,,,目標導航,預習導引,一,二,三,在選擇培養(yǎng)時提供了特定的培養(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)對何種微生物有利并起“濃縮”作用? 提示：對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這種營養(yǎng)條件的微生物迅速繁殖,而那些不適應這種營養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制,因此可以起到“濃縮”的作用。,目標導航,預習導引,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,需要進行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的實驗,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.纖維素酶的測定方法一般是采用對纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進行定量的測定。,,,,,,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,一,二,一、纖維素分解菌的篩選 1.纖維素與纖維素酶的比較,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,一,二,2.實驗原理,3.篩選方法 剛果紅染色法。,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,一,二,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,【例1】 在加入剛果紅的纖維素分解菌培養(yǎng)基中會出現(xiàn)透明圈,產(chǎn)生的透明圈是() A.剛果紅與纖維素形成的復合物 B

6、.剛果紅與纖維二糖形成的復合物 C.纖維素分解后形成的葡萄糖導致的 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合形成紅色復合物,但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應。當纖維素被纖維素酶分解后,剛果紅纖維素復合物就無法形成,培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。 答案：D,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,下列有關剛果紅染色法的敘述,不正確的是() A.剛果紅可以在細菌菌落形成前倒平板時加入 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,剛果紅不需要滅菌 解析：剛果紅可以在細菌菌落形成前倒平板時加入,也可以在菌落形成后加入。若在細菌菌落形成前倒平板時加入剛果紅,則所加剛果紅要進行滅菌,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,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,兩種剛果紅染色法的比較,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,二、分離纖維素分解菌的實驗設計 1.土壤取樣 在富含纖維素、潮濕的土壤中,用無菌小鐵鏟鏟去表層土,迅速鏟取土壤并裝入無菌信封,密封。 2.選擇培養(yǎng) (1)具體操作,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,(2)設置

8、對照 將上述操作過程中的選擇培養(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,其余過程均與(1)過程相同。 3.梯度稀釋 用1 mL無菌吸管從選擇培養(yǎng)基中吸取1 mL培養(yǎng)液注入盛有9 mL無菌水的試管中,吹吸三次,使充分混勻;再用一支1 mL無菌吸管從此試管中吸取1 mL菌液注入另一支盛有9 mL無菌水的試管中。以此類推配制成101、102、103、104、105、106倍的各種稀釋液。,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,4.涂布培養(yǎng) (1)將鑒別培養(yǎng)基三個平板分別用記號筆寫上104、105、106倍的三種稀釋度,另取三個不含纖維素的培養(yǎng)基平板,分別用記號筆寫上104、105、

9、106倍的三種稀釋度。 (2)用三支1 mL無菌吸管分別由104、105、106倍的三管稀釋液中吸取0.1 mL對號滴入已寫好稀釋度的平板上,用無菌涂布器在培養(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,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,【例2】 分解纖維素的微生物的分離實驗過程中操作有誤的是() (導學號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減少 C.經(jīng)稀釋

10、培養(yǎng)后,用剛果紅染色法來鑒定能產(chǎn)生纖維素酶的菌落 D.對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;設置對照能證明經(jīng)選擇培養(yǎng)的確得到了欲分離的微生物。 答案：A,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,在對纖維素分解菌進行選擇培養(yǎng)時,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 C.用液體培養(yǎng)基可以充分利用培養(yǎng)基中的營養(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)的目的是對纖維素分解菌進行培養(yǎng),增加細菌的濃度,起到“濃縮”的作用,所以要用液體培養(yǎng)基。 答案：A,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,知識架構,篩選過程中用到的兩種培養(yǎng)基 (1)名稱: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,因為要在培養(yǎng)基上形成肉眼可見的菌落。 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,而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長;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。,知識架構,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)基中加入某種化學物質(zhì),以抑制不需要的微生物的生長,促進所需要的微生物的生長。比如在培養(yǎng)基中加入高濃度的食鹽可以抑制多種細菌的生長,但不影響金黃色葡萄球菌的生長,從而可以將該菌分離出來。鑒別培養(yǎng)基是根據(jù)微生物的代謝特點,在培養(yǎng)基中加入某種指示劑或化學藥品配制而成,用以鑒別不同種類的微生物。比如本

13、課題中的剛果紅染色法。,【例1】 微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì)包括碳源、氮源、生長因子、水和無機鹽,據(jù)此可以在培養(yǎng)基中控制某種化學物質(zhì)的有無來分離篩選微生物。如加入過量的氯化鈉可以抑制多種細菌的生長,但不影響金黃色葡萄球菌的生長;青霉素等抗生素能抑制細菌細胞壁的合成。下表是用于分離篩選硝化細菌、金黃色葡萄球菌、酵母菌的培養(yǎng)基的部分成分。 (導學號52260009),下列有關敘述正確的是() A.配制培養(yǎng)基時,在各種成分都溶化后分裝前,要進行的操作是滅菌 B.在上述培養(yǎng)基中加入適量的有機碳源,可篩選培養(yǎng)出硝化細菌 C.如果在該培養(yǎng)基中加入過量的氯化鈉,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碳源,可篩選培養(yǎng)出酵母菌 解析：配制培養(yǎng)基時,在各種成分都溶化后分裝前,要進行調(diào)pH,A項錯誤;硝化細菌是自養(yǎng)生物,能利用無機碳源,B項錯誤;要篩選培養(yǎng)出金黃色葡萄球菌,該培養(yǎng)基中需加入過量的氯化鈉和適量的有機碳源,C項錯誤;在該培養(yǎng)基中加入適量的青霉素和有機碳源,可篩選培養(yǎng)出酵母菌,D項正確。 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出現(xiàn),越來越多的國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,當形成菌落以后可以根據(jù)菌落周圍是否產(chǎn)生來篩選纖維素分解菌。當利用涂布器涂布平板之后需要對涂布器進行處理。 (4)產(chǎn)生葡萄糖后需要用到(微生物)發(fā)酵產(chǎn)生酒精,還可以使用檢測產(chǎn)物是否為酒精,該試劑在酸性條件下可與酒精反應,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)剛果紅和纖維素結合能形成紅色復合物,當纖維素被分解,紅色消失,形成透明圈。為避免污染,涂布器在實驗后要進行滅菌處理。(4)在無氧條件下,酵母菌進行發(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,