课题课题3 3分解纤维素的微生物的分离分解纤维素的微生物的分离微生物的培养与应用棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，其质量分数可达92%95%。纤维素呈白色、无气味、无味道，是纤维状结构的物质，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。纤维素是一种复杂的多糖，分子中大约含有几千个单糖单元，相对分子质量约为几十万至百万，因此是天然有机高分子化合物。纤维素可用于纺织工业，可造纸；食物中的膳食纤维可刺激胃肠蠕动和分泌消化液，有助于食物的消化和排泄等。地球上植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%60%被土壤中某些微生物分解利用。在本课题中，我们探讨如何分离土壤中分解纤维素的微生物。知识清单知识清单纤维素与纤维素酶纤维素与纤维素酶1纤维素的化学组成：含_三种元素，是一种多糖 。 纤 维 素 的 基 本 组 成 单 位 是 _， 人 体 内 没 有_，所以人体不能直接以纤维素为能源物质，但土壤中有分解纤维素的微生物，最终把纤维素分解成_释放到无机环境。2纤维素的分布：_是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。纤维素产生于植物的_作用，地球上的植物每年产生的纤维素超过_亿吨。研究土壤中分解纤维素的微生物将给我们的生活带来很大变化。1C、H、O葡萄糖纤维素酶葡萄糖2棉花光合703纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括_、_和_三种组分，前两种酶使纤维素分解成_，第三种酶将_分解成葡萄糖。3C1酶Cx酶葡萄糖苷酶纤维二糖纤维二糖尝试应用尝试应用1下列动物中不能消化分解纤维素的是()A人 B牛C羊 D兔A 2纤维素酶可以将哪种物质分解？()A牛肉片 B鱼片C滤纸条 D塑料条解析：解析：纤维素酶只能使纤维素分解。本题中只有C项滤纸条的主要成分是纤维素，所以可以将滤纸条分解。答案：答案：C知识清单知识清单纤维素分解菌的筛选纤维素分解菌的筛选1方法：_染色法，常用的有两种，一种是先培养_，再加入刚果红进行_，另一种是在_时就加入刚果红。2原理(1)含纤维素的培养基中加入的_，可与纤维素形成_。1刚果红微生物颜色反应倒平板2(1)刚果红红色复合物(2)当纤维素被_分解后，形成的_、_不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形成，培养基中出现以_为中心的透明圈，可通过是否产生_来筛选纤维素分解菌。(2)纤维素酶纤维二糖葡萄糖纤维素分解菌透明圈尝试应用尝试应用1刚果红可以与哪项物质形成红色复合物()A纤维二糖 B纤维素C葡萄糖 D麦芽糖解析：刚果红是一种染料，它可以和多糖形成复合物，A、B、C都不是多糖。答案：D2刚果红染色时，加入刚果红应在()制备培养基时梯度稀释时倒平板时涂布时长出菌落时A BC D解析：用刚果红染色鉴定纤维素是否被分解，通常将刚果红加在倒平板时和菌落长出时。答案：C知识清单知识清单实验设计实验设计1实验流程：土壤取样_(此步可省略)梯度稀释将样品涂布到鉴别_的培养基上挑选产生_的菌落。2土壤取样采取土样时，可以选择_的环境。1选择培养纤维素分解菌透明圈2.富含纤维素3选择培养(1)目的：增加纤维素分解菌的_，确保能够从样品中分离得到所需要的_。(2)操作方法：将土样加入装有30 mL_的锥形瓶中，将锥形瓶固定在_上，在一定温度下振荡培养_，直至培养液变_，也可重复选择培养。4涉及到的生物技术。主要有：_的制作、_操作、稀释涂布平板法、_、土壤取样等。3.(1)浓度微生物(2)选择培养基摇床12 d混浊4.培养基无菌选择培养基的作用尝试应用尝试应用1纤维素分解菌的选择培养基有选择作用，原因在于()ANaNO3 BKClC酵母膏 D纤维素粉解析：纤维素分解菌能分泌分解纤维素的酶，根据这些特点，可以在培养基中加入纤维素粉来选择该菌。答案：D2在进行分离分解纤维素的微生物实验中，要进行灭菌，下列对灭菌的理解中，不正确的是()A防止杂菌污染B培养基和相关器具都必须灭菌C灭菌就是杀死培养基中的一切细菌D灭菌必须在接种前解析：灭菌的目的是防止杂菌污染，获得纯净培养物；操作用到的培养基和相关器具都需要灭菌；培养基的灭菌是杀死其中一切微生物的细胞、芽孢和孢子，而不只是细菌，且灭菌必须在接种前。答案：C一、纤维素与纤维素酶纤维素是地球上最常见的多糖，其组成元素是C、H、O，纤维素的基本组成单位是葡萄糖，这一点和淀粉是相同的，但是由于和淀粉的结构不同，它们的物理化学性质也大不一样。淀粉进入人体后能在淀粉酶和麦芽糖酶的作用下彻底分解成葡萄糖，用于各项生命活动，而纤维素在人体内不能被消化吸收，但是它可以促进人体肠胃的蠕动，增加排便次数，因此对人体健康是极为有利的。膳食纤维的主要来源是蔬菜、杂粮和水果。因此，食物过分精细者或经常以高脂肪、高蛋白食品为主要食物者常因膳食纤维摄入不足而诱发相关疾病，如果在主食中搭配部分杂粮，并经常吃新鲜蔬菜和水果，即可保证有足够量的膳食纤维摄入。经常吃富含膳食纤维食品的人，可大大降低结肠癌和直肠癌的发病率。更重要的是，高纤维素食物还有助于预防高血压、高血脂、冠心病、糖尿病和乳腺癌等的发生。纤维素酶是一种复合酶，由三部分组成：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，只有在这三种酶的协同作用下，纤维素才能被彻底分解成葡萄糖。动物细胞中没有纤维素，也没有纤维素酶，因此动物不能直接利用纤维素。二、两种刚果红染色法的区别刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有超过20年的历史，在本课题中我们给出了两种方法。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、琼脂和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。纤维素与纤维素酶纤维素与纤维素酶 下列关于纤维素的叙述中，不正确的是()A纤维素是由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物B纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，是因为这些微生物能产生纤维素酶C植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素D自然界中的各种生物均能把纤维素分解成葡萄糖，从而作为生物体的能量来源解析：自然界中部分能够合成纤维素酶的生物才能分解纤维素。答案：D名师点睛：酶具有专一性，只有能合成纤维酶的生物才能利用纤维素。变式训练变式训练1下列叙述中，正确的是()A纤维素、纤维素酶基本组成单位相同B膳食纤维对人体健康极为有利，是因为人体可分泌纤维素酶而直接利用它C纤维素是一种复合酶，由C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶组成D只有纤维素分解菌才可产生纤维素酶解析：纤维素、纤维素酶的基本组成单位分别为葡萄糖、氨基酸；人不可分泌纤维素酶，不可直接利用纤维素；除纤维素分解菌可分泌纤维素酶外，其他某些生物亦可产生。答案：C纤维素分解菌的分离实验纤维素分解菌的分离实验 关于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解析：选择培养是增加纤维素分解菌的浓度，所用培养基是液体培养基，以便于下一步的稀释涂布操作。答案：A名师点睛：在选择培养的条件下，可以使能够适应这种培养条件的微生物得到迅速增殖，而不适应这种培养条件的微生物的生长繁殖被抑制，因此可以达到“浓缩”的目的。变式训练变式训练2分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是()A经选择培养后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上B富集培养这一步可省略，但培养纤维素分解菌少C经稀释培养后，用刚果红染色D对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上解析：经选择培养后，再经稀释，才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上；富集培养可省略；经稀释培养后，用刚果红染色；设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物。答案：A刚果红染色法刚果红染色法 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。答案：C名师点睛：刚果红与纤维素可发生反应产生红色复合物，与纤维素水解产物纤维二糖、葡萄糖等均不发生该颜色反应，故可用加入刚果红的培养基来鉴别纤维素分解菌。变式训练变式训练3两种刚果红染色法的结果是()A均会出现透明圈B均不会出现透明圈C方法一出现，方法二不出现D方法一不出现，方法二出现解析：两种刚果红染色法虽然程序不同，但最终都会使培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。答案：A水平测试1.微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是( )A.C1酶和Cx酶B.C1酶和葡萄糖苷酶C.Cx酶和葡萄糖苷酶D.C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶解析：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。答案：A素能提高7当纤维素被纤维素酶分解后，会在培养基中出现一些透明圈，这些透明圈是()A刚果红与纤维素形成的复合物B纤维素分解后的葡萄糖C由纤维素酶聚集在一起形成的D以纤维素分解菌为中心形成的解析：刚果红与纤维素反应形成红色复合物，当有纤维素分解菌生长时，菌落周围的纤维素被分解，形成无色透明圈。答案：D