资源简介

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
课题3 分解纤维素的微生物的分离
【学习目标】
1．能简述纤维素酶的种类及作用，
2．能从土壤中分离出分解纤维素的微生物，了解这类微生物的应用。
3．能掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。
【学习重点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。
【学习难点】从土壤中分离分解纤维素的微生物。
自主探究
一、课题背景分析
纤维素是一种由 首尾相连而成的高分子化合物，植物每年产生的纤维素能被土壤中的某些微生物分解利用，是因为它们能产生 。对这些微生物的研究与利用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产 ，用 处理服装面料等。
二.基础知识：
（一）纤维素和纤维素酶
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？
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 是自然界中纤维素含量最高的天然产物。
2、纤维素酶的组成及作用？
纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即 、 和 ，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将 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-- ，这种方法能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选
2、纤维素分解菌的筛选方法的原理
刚果红是一种染料，它可以与纤维素形成 ，但并不和 、 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
〖针对性练习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
三、实验操作
分离分解纤维素的微生物实验流程：
土壤取样→ →梯度稀释→ → 。
〖旁栏思考题〗本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？
提示：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。
(1) 土壤取样
采集土样时，应选择富含纤维素的环境。若找不到合适环境，可将滤纸埋在土壤中一个月左右，也会有能分解纤维素的微生物生长。
〖旁栏思考题〗取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？
选择 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。根据生物与环境的互相依存关系，在富含纤维素的环境中 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。
〖旁栏思考题〗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？
提示：将滤纸埋在土壤中能使 ，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 cm左右腐殖土壤中。
（二）选择培养
1.选择培养的目的：增加 ，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：
①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。
②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。
③你能否设计一个对照实验，说明选择培养基的作用
用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照。
3、选择培养
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
〖旁栏思考题〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
提示：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
（三）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101～107倍。将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。
（四）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:参照课本旁栏中的比例配制。
2.倒平板操作。
3.涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各取0.1ml涂布到平板培养基上，30℃倒置培养，菌落周围会出现明显的透明圈。
4.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。）
（五）刚果红染色法
方法一：先 ，再加入刚果红进行颜色反应。方法二：在 时就加入刚果红。
〖旁栏思考题〗这两种方法各有哪些优点与不足？
提示：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。
〖针对性练习2〗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
四、结果分析与评价
（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？
设置对照，若对照的培养基在培养过程中无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
如果不同，分析产生不同结果的原因。
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 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 进行定量的测定。
巩固提升
1．下面是弗来明对青霉素的早期研究过程：发现问题：在培养细菌的器具中发现一种青霉菌，在这种青霉菌的周围有没有其它细菌生存 为什么会产生这种现象
提出假设：
设计实验：在液体中培养青霉菌后，考察这种液体对细菌增殖的影响。
实验结果：培养液使细菌的增殖停止。
结论：下面几项最适合作为该实验假设的是
A．青霉菌与细菌之间是共生关系 B．青霉菌污染了细菌生存的环境
C．青霉菌产生了对人体有益的物质 D．青霉菌能产生抑制细菌增殖的物质
2．培养流感病毒时，应选用
A．固体培养基 B．含有多种无机盐的培养液 C．活的鸡胚 D．无菌的牛肉汤
3．以下关于微生物对氧的需求的叙述中正确的是
A．产甲烷杆菌属厌氧呼吸，但氧的存在不影响其生存
B．链球菌进行厌氧呼吸，不能接触空气
C．黄色短杆菌在氧气充足时才能产生谷氨酸
D．谷氨酸棒培育杆菌是厌氧呼吸
4．可以使微生物细胞内蛋白质、核酸发生不可逆破坏的环境加素是
A．高温 B.营养成分的变化 C.氧含量 D.温度、pH、氧的共同作用
5．微生物（除病毒外）需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法正确的是
A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的
B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子
C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利
D．生长因子一般是酶或核酸的组成成分，微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足
6．下列有关味精生产的一些措施的叙述，正确的是
A．常用的菌种是谷氨酸棒状杆菌和金黄色葡萄球菌
B．培养基是含有五种营养成分的合成培养基
C．在发酵中要控制的只是温度、pH、通气量
D．味精是谷氨酸经Na2CO3中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离而成
7．菌落形成的根本原因是
A．细菌有鞭毛 B．细菌能运动 C．培养基有琼脂 D．子细胞成为群体
8．在接种操作的过程中，不正确的是
A．要将接种环灼烧灭菌 B．取下棉塞后要将试管口灼烧灭菌
C．将接种环伸入试管内，先接触长菌多的部位 D．接种后还要将管口灭菌加塞
9．高压蒸气灭菌的原理是
A．高压使细菌DNA变性 B．高压使细菌蛋白质凝固变性 C．高温烫死细菌 D．高温使细菌DNA变性
10．某种细菌每30分钟分裂一次，开始接种时为3个细胞，在对数生长期培养5个小时后，问此时有多少细胞？
A．15 B．48 C．1024 D．3072
11．某同学在做微生物实验时，不小心把圆褐固氮菌和酵菌混在一起。该同学设计下面的实验，分离得纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。
(1)实验原理：圆褐固氮菌是自生固氮菌，能在无氮培养条件下生长繁殖而酵母菌则不能；青霉素不影响酵母菌的生长繁殖，而会抑制圆褐固氮菌的生长繁殖。
(2)材料用具：（略）
(3)主要步骤：①制备两种培养基，一种是 培养基，另一种是 培养基，将两种培养基各自分成两份，依次标上A、a和B、b。
②分别向A、B培养基中接种混合菌，适宜条件培养了3—4天。
③分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌并分别接种到a、b培养基中，适宜条件下培养3—4天。
(4)请同答：①将题中的空处填充完整： 培养基和 培养基。
②本实验中，根据上述原理配制的培养基的类型属于 培养基。
③根据所需目的配制上述培养基时除营养要协调外还应注意 。
④实验步骤中第③步的目的是 。
⑤圆褐固氮菌与酵母菌在结构上的主要差异为 。
⑥青霉素抑制圆褐固氮菌的生长繁殖，其作用机理是破坏或抑制其细胞壁的形成。请据此推测不影响酵母菌等真菌生长繁殖的原因是 。
12．为了研究细菌对青霉素抗药性形成的机理，有人设计了如下实验方案：
步骤1 取培养皿A若干(A1、A2、A3……)，加人普通细菌培养基；取培养皿B若干(B1、B2、B3……)，加入含青霉素的细菌培养基。
步骤2 将适量细菌培养液涂抹在培养皿A1的培养基表面，放在适宜的条件下培养一段时间，培养基的表面会出现一些细菌菌落。
步骤3 用灭菌后的丝绒包上棉花制成的一枚“印章”，在A1上轻轻盖一下，再在B1上轻轻盖一下，这样A1中的细胞就按一定的位置准确的“复制”到了B1之中。将B1培养一段时间后，B1中一定部位出现了少量菌落。
步骤4 根据B1中菌落出现的方位，将A1中对应位置的菌落取出，均匀涂抹在A2表面，培养一段时间后，培养基表面又会出现许多菌落。
反复重复步骤3、4，在B2、B3……中保留下来的菌落越来越多。直到最后，所有“复制”到B中的菌落全都保留下来，都具有对青霉素的抗药性。
(1)普通培养基中的营养要素物质有 。
根据培养基的用途，加人青霉素的培养基属于 。实验过程中为了缩短时间，最好在细菌生长的哪一个时期接种
(2)细菌抗药性的产生是细胞出现 的结果。根据现代进化理论，青霉素在细菌抗药性形成过程中起 的作用。实验中所用的细菌的代谢类型属于 。
(3)如果B1中没有菌落保留下来，实验就无法进行下去。若要使实验进行下去，可以采用的方法有 。
13．根据实验原理和材料用具，设计实验确定细菌质粒的抗菌素基因所抗的抗菌素的类别。
实验原理：作为运载体的质粒，需有标记基因，这一标记基因是抗菌素抗性基因。有抗性基因的质粒可用做运载体。
材料用具：青霉素、四环素各10万单位溶液、菌种试管、灭菌的含细菌培养基的培养皿、酒精灯、接种环、一次性注射器、无菌水、恒温箱
方法步骤：第一步
。
第二步
第三步
预期：
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网

展开更多......

收起↑