課題3 分解纖維素的微生物的別離 考點要求 1．能簡述纖維素酶的種類及作用 , 2．能從土壤中別離出分解纖維素的微生物 ,了解這類微生物的應用。 3．能掌握從土壤中別離某種特定微生物的操作技術。 雙基過關 一、纖維素與纖維素酶 1．纖維素的化學組成： 三種元素 ,是一種 糖。 2．纖維素的分布： 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。 3．纖維素酶的作用：纖維素酶是一種 ,一般認為它至少包括三種組分 ,即 酶、 酶 酶 ,前兩種酶使纖維素分解成 ,第三種酶將纖維二糖分解成 。 二、纖維素分解菌的篩選 1．篩選方法： 染色法。 2．篩選原理：剛果紅可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成 ,但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反響 ,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 為中心的透明圈 ,我們可以通過 來篩選纖維素分解菌。 三、試驗設計 土壤中纖維素分解菌的別離的實驗方案 ： 分解纖維素的微生物的別離的試驗流程 1．土壤取樣：采集土樣時 ,應選擇富含 的環(huán)境。 2．選擇培養(yǎng)： 閱讀資料二“選擇培養(yǎng)基〞 ,答復以下三個問題： 〖思考1〗纖維素分解菌選擇培養(yǎng)基屬于 培養(yǎng)基 ,原因是什么？。 〖思考2〗培養(yǎng)基選擇作用機制是什么？ 〖思考3〗假設設置一個對照實驗說明選擇培養(yǎng)的作用 ,應控制的變量是什么？ (1)目的：增加纖維素分解菌的 ,以確保能夠從樣品中別離到所需要的微生物。 (2)制備選擇培養(yǎng)基：參照課本旁欄中的比例配制。 (3)選擇培養(yǎng)：稱取土樣20 g ,在無菌條件下參加裝有30mL培養(yǎng)基的錐形瓶中 ,將錐形瓶固定在 上 ,在一定溫度下振蕩培養(yǎng)1～2 d ,直至培養(yǎng)液變 。也可重復選擇培養(yǎng)。 〔4〕梯度稀釋： 依次將培養(yǎng)液稀釋101～107倍。思考是如何操作的？ (5)．將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上 <1>制備培養(yǎng)基：參照課本旁欄中的比例。 <2>倒平板操作。 <3>涂布平板：將稀釋度為104～106的菌懸液各取0．1 mL涂布在平板培養(yǎng)基上 ,30℃倒置培養(yǎng)。 (6)．剛果紅染色法：挑選產(chǎn)生 的菌落 ,一般即為分解纖維素的菌落。 〖思考4〗本實驗流程與尿素分解菌的別離實驗流程有哪些異同？ 3剛果紅染色法：常用的剛果紅染色法有兩種即 閱讀資料三“剛果紅染色法〞 ,填表比擬兩種染色法的各自的優(yōu)缺點 染色法 優(yōu)點 缺點 方法一 方法二 是 、 。 閱讀資料三“剛果紅染色法〞 ,填表比擬兩種染色法的各自的優(yōu)缺點： 〖思考5〗為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮〞所需的微生物？ 四：結(jié)果分析與評價 1為了確定別離得到的是纖維素分解菌 ,還需要進行 實驗 ,纖維素酶的發(fā)酵方法有 發(fā)酵和 發(fā)酵。 2纖維素酶測定方法是對纖維素酶分解濾紙等纖維素所產(chǎn)生的 含量進行定量測定。 典例精析 類型一 纖維素酶的作用 【例1】纖維素酶可以將以下哪種物質(zhì)分解…………( ) A．牛肉片 B．魚片 C．濾紙條 D．塑料條 類型二 纖維素分解菌篩選的原理 【例2】在參加剛果紅的培養(yǎng)基中出現(xiàn)透明圈的菌落是……………………( ) A．分解尿素的細菌 B．硝化細菌 C．分解纖維素的細菌 D．乳酸菌 類型三 選擇培養(yǎng)基 【例3】本實驗關于選擇培養(yǎng)目的表達正確的選項是…( ) A．可以增加纖維素分解菌的濃度 B．可以減少纖維素分解菌的濃度 C．所用培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基 D．所用培養(yǎng)基是平板培養(yǎng)基 根底自測 一、選擇題 1．以下材料中纖維素含量最高的是( ) A．楊樹 B．小麥 C．玉米 D．棉花 2．纖維素酶能夠分解〔 〕 A．纖維素的微生物 B．淀粉的微生物 C．纖維素 D．淀粉 3．剛果紅能與哪項物質(zhì)形成紅色復合物( ) A．纖維二糖 B．纖維素 C．葡萄糖 D．麥芽糖 4．尋找纖維素分解菌應到…〔 〕 A．濕潤的環(huán)境中 B．富含纖維素的環(huán)境中 C．富含無機鹽的環(huán)境中 D．池塘中 5．纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基有選擇作用 ,原因在于其含有…( ) A．NaNO3 B．KCl C．酵母膏 D．纖維素粉 6．以下哪種生物能產(chǎn)生纖維素酶( ) A纖維素分解菌 B．牛 C．羊 D．兔 7．選擇培養(yǎng)時應將錐形瓶固定在( ) A．桌子上 B．溫箱里 C．窗臺上 D．搖床 8．選擇培養(yǎng)的結(jié)果：培養(yǎng)液變…〔 〕 A．清澈 B．渾濁 C．紅色 D．產(chǎn)生透明圈 9．剛果紅染色時 ,參加剛果紅可在……( ) ①制備培養(yǎng)基時 ②梯度稀釋時 ③倒平板時 ④涂布時 ⑤培養(yǎng)基上長出菌落時 A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．④⑤ 10．兩種剛果紅染色法的結(jié)果是〔 〕 A．均會出現(xiàn)透明圈 B均不會出現(xiàn)透明圈 C方法一出現(xiàn)方法二不出現(xiàn) D方法一不出現(xiàn)方法二出 11．下面是弗來明對青霉素的早期研究過程： 發(fā)現(xiàn)問題：在培養(yǎng)細菌的器具中發(fā)現(xiàn)一種青霉菌 ,在這種青霉菌的周圍有沒有其它細菌生存?為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象? 提出假設： 設計實驗：在液體中培養(yǎng)青霉菌后 ,考察這種液體對細菌增殖的影響。 實驗結(jié)果：培養(yǎng)液使細菌的增殖停止。 結(jié)論：下面幾項最適合作為該實驗假設的是 A．青霉菌與細菌之間是共生關系 B．青霉菌污染了細菌生存的環(huán)境 C．青霉菌產(chǎn)生了對人體有益的物質(zhì) D．青霉菌能產(chǎn)生抑制細菌增殖的物質(zhì) 12．培養(yǎng)流感病毒時 ,應選用 A．固體培養(yǎng)基 B．含有多種無機鹽的培養(yǎng)液 C．活的雞胚 D．無菌的牛肉湯 13．以下關于微生物對氧的需求的表達中正確的選項是 A．產(chǎn)甲烷桿菌屬厭氧呼吸 ,但氧的存在不影響其生存 B．鏈球菌進行厭氧呼吸 ,不能接觸空氣 C．黃色短桿菌在氧氣充足時才能產(chǎn)生谷氨酸 D．谷氨酸棒培育桿菌是厭氧呼吸 14．可以使微生物細胞內(nèi)蛋白質(zhì)、核酸發(fā)生不可逆破壞的環(huán)境因素是 A．高溫 B.營養(yǎng)成分的變化 C.氧含量 D.溫度、pH、氧的共同作用 15．微生物〔除病毒外〕需要從外界吸收營養(yǎng)物質(zhì)并通過代謝來維持正常的生長和繁殖。以下有關微生物營養(yǎng)的說法正確的選項是 A．乳酸菌與硝化細菌所利用的碳源物質(zhì)是相同的 B．微生物生長中不可缺少的一些微量的無機物稱為生長因子 C．培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì)濃度越高對微生物的增殖越有利 D．生長因子一般是酶或核酸的組成成分 ,微生物本身合成這些生長因子的能力往往缺乏 16．以下有關味精生產(chǎn)的一些措施的表達 ,正確的選項是 A．常用的菌種是谷氨酸棒狀桿菌和金黃色葡萄球菌 B．培養(yǎng)基是含有五種營養(yǎng)成分的合成培養(yǎng)基 C．在發(fā)酵中要控制的只是溫度、pH、通氣量 D．味精是谷氨酸經(jīng)Na2CO3中和后 ,再經(jīng)過過濾、濃縮、離心別離而成 17．菌落形成的根本原因是 A．細菌有鞭毛 B．細菌能運動 C．培養(yǎng)基有瓊脂 D．子細胞成為群體 18．在接種操作的過程中 ,不正確的選項是 A．要將接種環(huán)灼燒滅菌 B．取下棉塞后要將試管口灼燒滅菌 C．將接種環(huán)伸入試管內(nèi) ,先接觸長菌多的部位 D．接種后還要將管口滅菌加塞 19．高壓蒸氣滅菌的原理是 A．高壓使細菌DNA變性 B．高壓使細菌蛋白質(zhì)凝固變性 C．高溫燙死細菌 D．高溫使細菌DNA變性 20．某種細菌每30分鐘分裂一次 ,開始接種時為3個細胞 ,在對數(shù)生長期培養(yǎng)5個小時后 ,問此時有多少細胞？ A．15 B．48 C．1024 D．3072 二、非選擇題 21．纖維素酶是一種復合酶 ,一般認為它至少包括 種組分 ,即 、 和 。 22．當纖維素被 分解后 ,剛果紅一纖維素自合物就無法形成 ,培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以 為中心的透明圈。這樣 ,我們就可以通過是否產(chǎn)生 來篩選纖維素分解菌。 23．為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維分解菌? 24．請分析下面的培養(yǎng)基配方 ,答復下面的問題： 纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基 纖維素粉 5 g NaN03 1 g Na2HP04·7H 20 1.2 g KH2P04 0.9 g MgS04·7H 20 0.5 g KCl 0.5 g 酵母膏 0.5 g 水解酪素 0.5 g 將上述物質(zhì)溶解后 ,用蒸餾水定容到1000 mL (1)上述配方是液體培養(yǎng)基還是固體培養(yǎng)基?為什么? (2)這個培養(yǎng)基對微生物是否具有選擇作用?如果具有 ,又是如何選擇的? (3)如果要證明該培養(yǎng)基的選擇培養(yǎng)作用可用　　　　　　　　培養(yǎng)基做　　　實驗。 25.請你設計實驗來證明纖維素酶的作用。 實驗步驟： (1)取2支20mL的試管,分別放入1cm×6cm的　　　。 (2)再分別參加pH為4.8 ,物質(zhì)的量濃度為0.1 mol·L-1的　　　　　　　　緩沖液10mL、11mL。 (3)在參加lOmL緩沖液的試管中參加1mL　　　　　　。 (4)將2支試管固定在搖床上 ,振蕩反響1ｈ。結(jié)果：加纖維素酶的濾紙條被分解 ,另一支中的未分解。那么證明： 。 綜合應用 26、淀粉酶可以通過微生物發(fā)酵生產(chǎn) ,為了提高酶的產(chǎn)最 ,請你設計一個實驗 ,利用誘變育種方法 ,獲得產(chǎn)生淀粉酶較多的菌株。①寫出主要實驗步驟。②根據(jù)誘發(fā)突變率低和誘發(fā)突變不定向性的特點預期實驗結(jié)果。 提示：生產(chǎn)菌株在含有淀粉的固體培養(yǎng)基上 ,隨其生長可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉 ,在菌落周圍形成透明圈。〔2019天津理科綜合能力測試〕 參考答案： 一、1.C H O 多糖 2.棉花 3.復合酶C1 菜纖維素 葡萄糖纖維二糖 二 1. 剛果紅 2.紅色復合物 ,纖維素分解菌 ,是否產(chǎn)生透明圈 三 1. 纖維素 2〖思考1〗液體 ,沒有添加瓊脂成分. 〖思考2〗以纖維素粉為唯一碳源 ,只有纖維素分解菌才能生存。 〖思考3〗將纖維素粉改為葡萄糖。 (1)純度 (3).搖床 混濁(4)參照專題1的稀釋操作 , (6).透明圈 〖思考4〗尿素分解菌的別離實驗流程是將土樣制成的菌懸液直接涂布在選擇培養(yǎng)基上；本課題通過選擇培養(yǎng)使細菌增殖后 ,再涂布在鑒別培養(yǎng)基上。其它操作根本根本共同。 3填表 染色法 優(yōu)點 缺點 方法一 顏色反響根本上是 纖維素分解菌的作用 操作繁瑣 剛果紅會使菌落之間發(fā)生混雜 方法二 操作簡便 不存在菌落混雜問題 產(chǎn)生淀粉酶的微生物也產(chǎn)生模糊透明圈 , 有些微生物能降解色素 ,形成明顯的透明圈。 〖思考5〗在選擇培養(yǎng)條件下 ,可使能夠適應這種營養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖 ,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。 四 1 發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶 , 液體 發(fā)酵和 固體 發(fā)酵 2葡萄糖 ◇◇ 典例精析 【例1】 解析：纖維素酶只能使纖維素分解 ,此題中只有C項濾紙條的主要成分是纖維素 ,所以可以將濾紙條分解。 答案：C 啟示：酶具有專一性 ,纖維素酶只能分解含纖維素的物質(zhì)。 【例2】解析：分解纖維素的細菌能將纖維素分解 ,那么剛果紅一纖維素的復合物就無法形成 ,培養(yǎng)基中就會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。 答案：C 啟示：在合纖維素的培養(yǎng)基中參加剛果紅時出現(xiàn)的透明圈 ,一般是以纖維素分解菌為中心。 【例3】解析：這里選擇培養(yǎng)的目的是增加纖維素分解菌的濃度 ,所用培養(yǎng)基是液體培養(yǎng)基 ,以便于下一步的稀釋涂布操作。 答案：A 啟示：掌握選擇培養(yǎng)的目的。 課題3分解纖維素的微生物的別離參考答案 根底自測 一、1．D 2．C 3．B 4．B 5．D 6．A 7．D 8．B 9．C 10．A 11—15 DCCAD 1 6—20 DDCBD 二、21．C1酶 CX酶 葡萄糖苷酶 22．纖維素酶 纖維素分解菌 透明圈 23．由于生物與環(huán)境的相互依存關系 ,在富含纖維素的環(huán)境中 ,纖維素分解菌的含量相對較高 ,因此從這種土樣中獲得目的微生物的幾率要高于普通環(huán)境。 24．(1)是液體培養(yǎng)基 ,原因是配方中無瓊脂。 (2)有選擇作用 ,本配方中的碳源是纖維素 ,所以能分解纖維素的細菌可以大量繁殖 ,不能利用纖維素的微生物那么難以生存。 (3)　牛肉膏蛋白胨　對照。 25．(1) 濾紙條。 (2) 醋酸—醋酸鈉 (3) 纖維素酶。 (4) 纖維素酶有分解纖維素的作用。 ☆綜合應用 26解析：這是一道以誘變育種、選擇培養(yǎng)和鑒別培養(yǎng)等知識為載體的實驗設計題 ,綜合性強 ,難度較大。既要求學生掌握實驗原理 ,也要求學生具備較強的實驗設計的能力及對實驗結(jié)果的預測和分析能力。 答案： ①主要實驗步驟： 第一步：將培養(yǎng)好的生產(chǎn)菌株分兩組。一組用一定劑量的誘變劑處理 ,另一組不處理做對照。 第二步：制備含淀粉的固體培養(yǎng)基。 第三步：把誘變組的大量菌株接種于多個含淀粉的固體培養(yǎng)基上 ,同時接種對照組 ,相同條件下培養(yǎng)。 第四步：比擬兩組菌株菌落周圍透明圈的大小 ,選出透明圈變大的菌株。 ②預期實驗結(jié)果： a．由于誘發(fā)突變率低 ,誘變組中絕大多數(shù)菌落周圍的透明圈大小與對照組相同。 b．由于誘發(fā)突變不定向性 ,誘變組中極少數(shù)菌落周圍的透明圈與對照組相比變大或變小。 ◇◇知識拓展 1．兩種剛果紅染色法的比擬 剛果紅染色法在本課題中我們給出了兩種方法：方法一是傳統(tǒng)的方法 ,缺點是操作煩瑣 ,參加剛果紅溶液會使菌落之間發(fā)生混雜；其優(yōu)點是這樣顯示出的顏色反響根本上是纖維素分解菌的作用。方法二的優(yōu)點是操作簡便 ,不存在菌落混雜問題 ,缺點是由于纖維素和瓊脂、土豆汁中都含有淀粉類物質(zhì) ,可以使能夠產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽性反響。但這種只產(chǎn)生淀粉酶的微生物產(chǎn)生的透明圈較為模糊 ,因為培養(yǎng)基中纖維素占主要地位 ,因此可以與纖維素酶產(chǎn)生的透明圈相區(qū)分。 方法二的另一缺點是有些微生物具有降解色素的能力 ,它們在長時間培養(yǎng)過程中會降解剛果紅形成明顯的透明圈 ,與纖維素分解菌不易區(qū)分。 5 / 5