人教版生物选修一课题分解纤维素的微生物的分离课件

课题3 分解纤维素的微生物的分离 阅读课本27页基础知识部分第一、二段，回答下列问题： 1、纤维素在生物圈的分布状况？ 2、纤维素酶的组成及作用？ 纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质。植物 的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。其中 棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。 纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三 种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，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。 一、纤维素和纤维素酶 3.纤维素酶的结构和作用原理 纤维素与淀粉都是由葡萄糖组成的，但组成两者的 葡萄糖的连接方式不同，因而使两者的形态完全不同。纤 维素是由葡萄糖分子按β-1,4糖苷键连接而成的，淀粉是 由葡萄糖分子按α-1,4糖苷键连接而成的。 纤维素酶 (复合酶) 内切酶 （Cx酶） 外切酶 （C1酶） 葡萄糖苷酶 内切酶作用于无定型的纤维素 区域，使纤维素断裂成片段 又叫纤维二糖水解酶，它可以作用 于纤维素的结晶区或小片段纤维素， 从糖链末端开始切掉两个葡萄糖分 子，产生纤维二糖 将纤维二糖分解成葡萄糖。 二、纤维素分解菌的筛选 阅读课本课本28页相关部分，回答下列问题： 1、纤维素分解菌的筛选方法 2、纤维素分解菌的筛选方法的原理 刚果红染色法：这种方法能够通过颜色反应直接 对微生物进行筛选。 刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成红色 复合物，但并不和纤维二糖、葡萄糖发生这种反应。 当纤维素被纤维素酶分解后刚果红—纤维素的复合 物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解为中 心的 。这样我们可以通过是否产生透明圈 来筛选纤维素分解菌。 透明圈 练一练： 1、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 B、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 D、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 B、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 D、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 三、实验操作 土壤取样 选择培养 梯度稀释 将样品涂布到鉴别纤维 素分解菌的培养基上 挑选产生透明 圈的菌落 土壤取样 取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？ 选择纤维素丰富的环境，如树林中多 年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败 叶等等。 生物与环境的互相依存关系，在富含 纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对 提高，因此从这种土壤中获得目的微生物 的几率要高于普通环境。 选择培养 1、选择培养的目的： 增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到 所需要的微生物。 2、制备选择培养基 参照课本29页旁栏中的比例配置，回答下列问题 a、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？ b、这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果具 有，是 如何进行选择的？ c、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用 是液体培养基，原因是配方中无凝固剂。 有选择作用，本配方中的碳源是纤维素，所以能 分解纤维素的 微生物可以大量繁殖。 用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照。 3、操作方法： 将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中， 将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡 培养1～2天，直至培养液变浑浊。也可重复 选择培养。 思考：为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？ 在选择培养的条件下，可以使那些能够适 应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖， 而那些不适应这种营养条件的微生物的繁 殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。 梯度稀释 按照课题1 的稀释操作方法，将 选择培养后的培养基进行等比稀释， 稀释最大倍数到106。 将样品涂布到鉴别纤维 素分解菌的培养基上 1、制备培养基:参照旁栏中的比例。 2、涂布平板：将稀释度为104～106的菌 悬液各取0.1ml涂布在培养基上，30℃倒 置培养。 挑选产生透 明圈的菌落 参照课本刚果红染色法，挑选 产生透明圈的菌落，一般即为分解 纤维素的菌落。 刚果红染色法 方法一：先培养微生物，再加入刚果 红进行颜色反应。 方法二：在倒平板时就加入刚果红。 思考：这两种方法各有哪些优点与不足？ 方法一 缺点是操作烦琐，加入刚果红溶液会使菌落之间 发 生混杂；优点是这样显示出的颜色反应基本上是纤维素分解 菌的作用。 方法二 优点是操作简便，不存在菌落混杂问题； 缺点一是由于培养基中还含有淀粉类物质，可以使能产生淀粉 酶的微生物出现假阳性反应；缺点二有些微生物具有降解色素 的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红，形成明显的 透明圈，与纤维素分解菌不易区分。 练一练 1、在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌，符合下列哪一生物 学观点？（ ） A、生物结构与功能相适应的观点 B、生物结构与功能整体性观点 C、生物与环境相适应的观点 D、生物发展进化的观点 2、从土壤中分离获得某种微生物的步骤是（ ） ①土壤取样 ②梯度稀释 ③选择培养 ④菌悬液涂布平板 ⑤挑选出单个菌落 A、 ①②③④⑤ B、①③②④⑤ C、 ①②④③⑤ D、①④②③⑤ 3、有关选择培养正确的叙述是（ ） A、可以增加纤维素分解菌的浓度 B、可以减少纤维素分解菌的浓度 C、所用培养基是固体培养基 D、所用培养基是平板培养基 C B A 四、课题成果评价 （一）培养基的制作是否合格以及选择培养 基是否筛选出菌落： 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。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。 （二）分离的结果是否一致： 由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放 线菌的数量，因此最容易分离得到的是细菌。但由 于所取土样的环境不同，学生也可能得到真菌和放 线菌等不同的分离结果。 五、课题延伸 本课题对分解纤维素的微生物进 行了初步的筛选，但是这只是分离纯 化的第一步。为确定得到的是纤维素 分解菌，还需要进行发酵产生纤维素 酶的实验，纤维素酶的测定方法一般 是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所 产生的葡萄糖进行定量的测定。 1.本实验的流程与课题2中的实验流程 有哪些异同？ 答：本实验流程与课题2的流程的区别如 下。课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布在 以尿素为惟一氮源的选择性培养基上，直接 分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤 维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选 择培养基上。其他步骤基本一致。 2.为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素 分解菌？ 答：由于生物与环境的相互依存关系，在富 含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对 提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几 率要高于普通环境。 3.将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸 应该埋进土壤多深？ 答：将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌 相对聚集，实际上是人工设置纤维素分解菌生 存的适宜环境。一般应将纸埋于深约10 cm左 右腐殖土壤中。 4.想一想，这两种方法各有哪些优点与不足？你 打算选用哪一种方法？ 方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，加入刚果 红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点是这样显示出 的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用。 方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂问题， 缺点是由于纤维素和琼脂、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出现假阳性反应。 但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊， 因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素 酶产生的透明圈相区分。方法二的另一缺点是：有些 微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程 中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌 不易区分。 5.为什么选择培养能够“浓缩”所需 的微生物？ 答：在选择培养的条件下，可以使那 些能够适应这种营养条件的微生物得 到迅速繁殖，而那些不适应这种营养 条件的微生物的繁殖被抑制，因此可 以起到“浓缩”的作用。 6.学完这个专题后,你能否总结出分离培养微生物 的一般方法?请用流程图表示. 土壤取样 选择培养 梯度稀释 将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上 挑选单菌落 发酵培养 本课题知识小结: 【例题解析】