1、 课题3分解纤维素的微生物的分离学习目标1.了解纤维素酶的组分及作用。2.理解纤维素分解菌的筛选原理。3.了解分解纤维素的微生物在生产和生活中的应用。知识点一纤维素与纤维素酶知识梳理1.纤维素(1)组成：由C、H、O三种元素组成，单体是葡萄糖，是地球上含量最丰富的多糖类物质。(2)分布主要分布在植物的根、茎、叶等器官的细胞壁中，棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。(3)性质纤维素为白色、无气味的纤维状结构物质，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。与淀粉一样，纤维素不具有还原性。2纤维素酶(1)组分：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。(2)作用：纤维
2、素C1酶CX酶纤维二糖葡萄糖苷酶葡萄糖。(3)验证纤维素酶的作用现象：实验组中的滤纸条被分解，对照组中的滤纸条基本无变化。结论：纤维素酶能分解纤维素。1.牛、羊等食草动物体内是否可以合成纤维素酶？提示：否。在食草动物牛、羊等的消化道内共生有分解纤维素的微生物，其可产生分解纤维素的纤维素酶。2纤维素酶能在微生物细胞内分解纤维素吗？提示：不能。多数细胞不能直接吸收纤维素，一般来说，纤维素酶都是分泌到细胞外分解纤维素的。典题分析题型一纤维素酶的相关分析例1关于纤维素酶的叙述中，错误的是()A牛、羊等草食动物可以合成纤维素酶，从而利用纤维素B纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种
3、组分C纤维素可被纤维素酶水解成葡萄糖，为微生物提供营养物质D分解纤维素的细菌、真菌、放线菌，都是通过产生纤维素酶来分解纤维素的解题分析牛、羊等草食动物不能合成纤维素酶，它们之所以能利用纤维素是因为它们的瘤胃中有许多微生物可分泌纤维素酶，A错误；纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分，B正确；纤维素被纤维素酶分解后的产物是葡萄糖，葡萄糖可作为微生物的营养物质，C正确；能分解纤维素的微生物都能产生纤维素酶，D正确。答案A知识点二纤维素分解菌的筛选知识梳理1.筛选纤维素分解菌的原理及方法(1)筛选方法：刚果红染色法。(2)刚果红：一种染料，可以与像纤维素这样的多糖
4、物质形成红色复合物，但不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。(3)原理2筛选过程中涉及的两种培养基(1)纤维素分解菌的选择培养基配方该培养基为液体培养基，利用液体选择培养基可增加纤维素分解菌的浓度。(2)鉴别纤维素分解菌的培养基配方组分含量提供的主要营养或作用CMCNa510 g碳源酵母膏1 g碳源、氮源、生长因子KH2PO40.25 g无机盐琼脂15 g凝固剂土豆汁100 mL碳源将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000 mL此培养基为固体培养基在其中加入刚果红可形成以纤维素分解菌为中心的透明圈，据此可筛选到纤维素分解菌。1.选择培养基中纤维素是否是唯一的碳源？提示：不是。纤维素是主要的
5、碳源，另外，酵母膏也可以提供少量的碳源。2选择培养基与鉴别培养基的使用顺序及原因？提示：在使用顺序上，一般先使用选择培养基培养，梯度稀释后再用鉴别培养基鉴别。在上述选择培养基中以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；而上述鉴别培养基可用于鉴别出纤维素分解菌。典题分析题型二关于纤维素分解菌筛选实验原理的考查 例2在加入刚果红的培养基中会出现如图所示透明圈，产生的透明圈是()A刚果红与纤维素形成的复合物B刚果红与纤维二糖形成的复合物C纤维素分解后形成的葡萄糖导致的D以纤维素分解菌为中心形成的解题分析刚果红可以与纤维素结合形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖
6、和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菌为中心的透明圈，D正确。答案D题型三选择培养基与鉴别培养基的比较 例3下列关于微生物培养和利用的叙述，不正确的是()A利用稀释涂布平板法既能分离微生物也能对微生物进行计数B以纤维素为唯一碳源且含有刚果红的培养基可分离出纤维素分解菌C以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌D选择培养基作用的原理是显现某微生物的特征，以区别于其他微生物解题分析稀释涂布平板法能分离纯化微生物，也能对微生物进行计数，A正确；在以纤维素为唯一碳源且含有刚果红的培养基上，可通过挑选产生透明圈的菌落来分
7、离纤维素分解菌，B正确；尿素分解菌的选择和鉴别可以选用以尿素为唯一氮源，且含酚红的培养基，C正确；选择培养基是在培养基中加入某一化学物质或改变某一理化性质，使某一微生物正常生长，而其他微生物则被杀灭或生长受到抑制，从而选出所需要的微生物，D错误。答案D技法提升知识点三筛选纤维素分解菌的实验设计知识梳理1.实验流程2刚果红染色法(1)染色方法方法一：培养基经涂布培养长出菌落覆盖质量浓度为1 mg/mL的CR溶液倒去CR溶液加入物质的量浓度为1 mol/L的NaCl溶液倒掉NaCl溶液出现透明圈。方法二：配制质量浓度为10 mg/mL的CR溶液灭菌按照每200 mL培养基加入1 mL的比例加入CR
8、溶液混匀倒平板接种后培养出现透明圈。(2)两种染色方法进行比较3菌种进一步鉴定(1)鉴定原理通过微生物发酵，看能否产生纤维素酶。发酵的方法分为固体发酵和液体发酵。若发酵产物中有纤维素酶，则菌种是纤维素分解菌。(2)纤维素酶的鉴定方法通过鉴定纤维素酶水解纤维素产生的葡萄糖，来鉴定纤维素酶的产生。葡萄糖与斐林试剂在5065 水浴条件下共热12 min，可形成砖红色沉淀，以此判断微生物是否产生了纤维素酶。1.为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？提示：由于生物与环境的相互依存，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对较高，因此从这种土样中获得目的微生物的概率要高于普通环境。2将滤纸埋在土
9、壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋多深？提示：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适宜的生存环境。一般应将滤纸埋于深约38 cm左右的腐殖土壤中。3刚果红染色方法一中加入NaCl溶液的作用是什么？提示：洗去未和纤维素结合的刚果红染液。4分离得到的纤维素分解菌菌落形态是否一致？提示：能够分解纤维素的微生物种类很多，不仅有细菌，还有霉菌、放线菌等。这些微生物的菌落特征各不相同，分解纤维素的能力也不相同，所以形成的菌落大小、形态以及透明圈的大小并不相同。5为什么要对分离的纤维素分解菌作进一步的鉴定？提示：形成透明圈的菌落可能与其他物种菌落出现混杂现象，产生透明圈的菌落
10、可能是能产生淀粉酶的微生物，也可能是能降解刚果红的菌种，所以需要进一步确定。6本实验流程与本专题课题2中的实验流程有哪些异同？提示：课题2中的实验是将土样制成菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择培养基上，直接分离得到目的菌落，而本课题中的实验是将土样先进行选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布到选择培养基上，其他步骤基本一致。典题分析题型四尿素分解菌和纤维素分解菌的分离与鉴定的比较例4下列关于尿素分解菌和纤维素分解菌的分离的叙述，错误的是()A分离尿素分解菌需要以尿素为唯一的氮源B尿素分解菌能产生脲酶，纤维素分解菌能产生纤维素酶C两个过程中都需要梯度稀释D刚果红染色法也可以用于筛选
11、尿素分解菌解题分析分离尿素分解菌的培养基以尿素为唯一氮源，A正确；尿素分解菌和纤维素分解菌分别产生脲酶和纤维素酶，B正确；由于样品中目的菌的浓度较大，所以都要进行梯度稀释，C正确；刚果红染色法用于纤维素分解菌的筛选，D错误。答案D技法提升两种细菌分离与鉴定的比较课堂小结当堂检测查漏补缺巩固提升1微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是()AC1酶和CX酶BC1酶和葡萄糖苷酶CCX酶和葡萄糖苷酶DC1酶、CX酶和葡萄糖苷酶答案A解析纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，其中C1酶和CX酶能将纤维素分解成纤维二糖，而葡萄糖苷酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。2纤维素酶可以将下列哪种物质分解()A牛肉
12、片B鱼片 C滤纸条D塑料条答案C解析纤维素酶只能使纤维素分解，滤纸条的主要成分是纤维素，C正确。3在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是()A分解尿素的细菌B硝化细菌C分解纤维素的细菌D乳酸菌答案C解析分解纤维素的细菌能将纤维素分解，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菌为中心的透明圈。4从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计正确的是()A土壤取样梯度稀释稀释涂布平板发酵培养B土壤取样选择培养稀释涂布平板挑选菌落C土壤取样梯度稀释选择培养挑选菌落D土壤取样梯度稀释稀释涂布平板选择培养挑选菌落答案B解析土壤取样之后，应先经过选择培养，以增大目的菌株的浓度，然后为避免一个培养基
13、上的菌落太多，需进行稀释涂布平板，最后挑选产生透明圈的菌落，B正确。5下表是探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂(分解)的设计思路：将等量的带落叶的土壤，用带有编号的相同塑料袋分别包扎好，并埋在5 cm深的土壤中。请回答下列问题：(1)对实验组土壤应该进行_处理，尽可能排除_的作用。(2)探究土壤微生物中是否含有分解纤维素的细菌的实验过程中，应将土壤浸出液接种在以_为唯一碳源的培养基上，这样的培养基属于_培养基。(3)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方式有两种，即_和_。并用_(试剂)加以鉴别。当形成菌落以后可以根据菌落周围是否产生_来筛选纤维素分解菌。答案(1)灭菌土壤微生物(2)纤维素选择(3)平板划线法稀释涂布平板法刚果红透明圈解析(1)由题干可知实验目的是探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂，根据实验目的将实验分两组，一组为实验组，应去除土壤中微生物，即对实验组进行灭菌处理，尽可能排除土壤微生物的作用；另一组为对照组，对土壤不做任何处理。(2)若要探究土壤微生物中是否含有分解纤维素的细菌，应将土壤浸出液接种在以纤维素为唯一碳源的培养基上，这样的培养基属于选择培养基。(3)纯化菌种常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。对能分解纤维素的细菌进行鉴别，常在培养基中加入刚果红染液，观察菌落周围是否出现透明圈，菌落周围出现透明圈的属于分解纤维素的微生物菌落。
