高中生物选修分解纤维素的微生物的分离.ppt

* ㈠纤维素与纤维素酶 1.纤维素 纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。 一、基础知识 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。 * 土壤中某些微生物能够产生纤维素酶,把纤维素分解为葡萄糖后再利用。 * 纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质，植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%-60%能被土壤中能产生纤维素酶的微生物所利用，不会大量积累。 在草食性动物等的消化道内，也共生有分解纤维素的微生物，其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素，而人没有分解纤维素的能力。 人类可应用分解纤维素的微生物将秸秆等废弃物转变成酒精，用纤维素酶处理服装面料等。 * 2.纤维素酶 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(外切酶)、CX酶(内切酶)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。 纤维二糖 C1酶、Cx酶 葡萄糖苷酶 葡萄糖 纤维素 * ①取二支20mL的试管 实验：纤维素酶分解纤维素的实验 ②各加入一张滤纸条 ③各加入pH4.8，物质量为0.1mol/L的醋酸－醋酸钠缓冲液11ml和10ml 甲 乙 ④在乙试管中加入1mL纤维素酶 ⑤两支试管固定在锥形瓶中，放在 140r/min的摇床上振荡1h ⑥结果：乙试管的滤纸条消失 讨论：乙试管的滤纸条为什么会消失？甲试管的作用是什么？ * 提示： 本实验的自变量是纤维素酶的有无，自变量的操纵方法是：在一支试管中添加适量（1mL）的纤维素酶溶液，在另一支试管不添加纤维素酶，但需加入等量的缓冲液，不能加入蒸馏水，否则会影响溶液的pH。 实验分析：P27的小实验是如何构成对照的？ * 刚果红染色法 刚果红能与纤维素形成红色复合物，而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。 （二）纤维素分解菌的筛选 当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物。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，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，这样我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 * 可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌 * 二、实 验 设 计 请你根据实验流程图和提供的三个资料以及“操作提示”，在思考有关问题的基础上，设计出一个详细的实验方案。 土壤取样 选择培养 梯度稀释 将样品涂布在鉴别纤 维素分解菌的培养基上 筛选产生透 明圈的菌落 * ①分布环境 1、土壤取样： 富含纤维素的环境中 操作步骤 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。 ②原因 * ③实例：树林中多年落叶形成的腐殖土，多年积累的枯枝败叶等。 ④讨论:如果找不到合适的环境，可以将滤纸埋在土壤中，将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋在土壤中多深？ 将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集中，实际上是人工设置纤维素分解菌生存的适宜环境。一般应将滤纸埋于深约10cm左右的土壤中。 * 2、选择培养 增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离所需要的微生物。 ①目的： ②制备选择培养基： ③操作： 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。 * 培养基成分分析 培养基组成 提供主要的营养物质 纤维素粉 5g 碳源（能源） NaNO3 1g 氮源、无机盐 KCl 0.5g Na2HPO4·7H2O 1.2g KH2PO4 0.9g MgSO4 ·7H2O 0.5g 无机盐 酵母膏 0.5g 生长因子、碳源、氮源 水解酵素 0.5g 氮素、生长因子 溶解后，蒸馏水定容至1000mL 水 * 提示：自变量为培养基的种类，即普通培养基和选择培养基。可用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照,或者将纤维素改为葡萄糖。 A、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？ 是液体培养基，原因是配方中无凝固剂（琼脂） 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？ 有选择作用，本配方中纤维素作为主要碳源，只有能分解纤维素的微生物可以大量繁殖。 C、你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用 *