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课堂合作探究
问题导学
一、刚果红染色法
活动与探究 1 1.刚果红染色法筛选纤维素分解菌的原理是什么? 提示:(1)刚果红可以与纤维素形成红色复合物,但不与水解后的纤 维二糖及葡萄糖发生这种反应。(2)纤维素分解菌能产生纤维素酶分解 纤维素,从而使菌落周围形成透明圈。
2.常用的刚果红染色法有哪几种?它们在加入刚果红的时间上有什 么不同? 提示:一种是先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应,另一种是 在倒平板时就加入刚果红。 3.讨论在刚果红培养基上出现透明圈,是否说明一定是由纤维素分 解菌形成的? 提示:不一定。产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈。
(3)为什么选择培养能够“浓缩”所需要的微生物? 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、课题延伸
1.为确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌,需要进行发酵产 纤维素酶的实验,纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。 2.纤维素酶的测定方法:一般是采用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。
2.两种刚果红染色法的比较
染色法 先培养微生 物 , 再加入刚 果红 倒平板时就 加入刚果红 优点 颜色反应基本上 是纤维素分解菌 的作用 操作简便,不存 在菌落混杂问题 操作烦琐,刚果红会使菌落之间发生混杂 产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈,有 些微生物能降解色素,形成明显的透明圈,与 纤维素分解菌不易区分 缺点
4.在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上之前一般先进行 选择培养,其主要目的是( A.完全除去其他微生物 B.没有意义,去掉这一步更好 C.增加纤维素分解菌的浓度 D.使纤维素分解菌充分长大 解析:选择培养在选择培养基中进行,能使纤维素分解菌快速增殖从而 增加其浓度,而其他不能分解纤维素的微生物的增殖却受到抑制。 答案:C )。
5.阅读教材第 30 页中的“课题延伸”部分,回答以下 2 个问题。 (1)分离纯化纤维素分解菌后,如何通过实验对其进一步确定? 提示:进行发酵产生纤维素酶的实验。 (2)如何测定样品中有无纤维素酶? 提示: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 测定,注意设置对照实验。
迁移与应用 2 分解纤维素的微生物的分离实验过程中操作有误的是( B.选择培养这一步可省略,但纤维素分解菌的浓度会减少 C.经稀释培养后,用刚果红染色法来鉴定能产生纤维素酶的菌落 D.对照组可用等量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上 答案:A )。 A.经选择培养后直接将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上
课题 3 分解纤维素的微生物的分离
课前预习导学
目标导航
学习目标 1. 简 述 纤 维 素 酶 的 种 类及 作 用。 2. 从土壤中分离出分解纤维素的微 生物。 3. 讨论分解纤维素的微生物的应用 价值。 重点 : 从土壤中分离分解纤维素的 微生物。 难点 : 从土壤中分离分解纤维素的微生 物。 重点难点
②纤维素分解菌的鉴别培养基为固体培养基,因为要在培养基上 形成我们肉眼可见的菌落。 ③在上述选择培养基中能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;而在上述鉴别培养基 中,绝大多数微生物都可以正常生长。
当堂检测
1.下列关于纤维素酶的说法,错误的是( 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 解析:纤维素酶是一种复合酶,包括 C1 酶、CX 酶和葡萄糖苷酶,C1 酶和 CX 酶能把纤维素分解为纤维二糖,而葡萄糖苷酶能把纤维二糖进一步 分解为葡萄糖。 答案:D )。 A.纤维素酶是一种复合酶,至少包括三种组分
3.鉴定纤维素分解菌时,可以使用刚果红对其染色,常用的刚果红染色 法有两种,一种是先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应,另一种是 在倒平板时就加入刚果红。两种染色法的结果是( A.均会出现透明圈 B.均不会出现透明圈 C.方法一出现透明圈,方法二不出现透明圈 D.方法一不出现透明圈,方法二出现透明圈 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 )。
(2)自然界中的纤维素是如何被利用的? 提示:自然界中的纤维素主要被土壤中的微生物分解利用。其余的 一部分被草食动物取食利用(实质上也离不开微生物的分解作用),一部 分作为能源被人类燃烧利用。
二、实验设计
1.实验流程:土壤取样→选择培养(此步可省略)→梯度稀释→将样 品涂布到鉴别纤维素分解菌的选择培养基上→挑选产生透明圈的菌落。 2.土壤取样 采集土样时,可以选择纤维素丰富的环境,如树林中多年落叶形成 的腐殖土。
1.选择培养 (1)具体操作 称取土样 20 g 锥形瓶固定在摇床上 加入装有 30 mL 选择培养基的锥形瓶 培养液变混浊
此步骤可省略
(2)设置对照 将(1)过程中的选择培养基改为不含纤维素的培养基 ,如牛肉膏蛋 白胨基础培养基,其余过程均与(1)过程相同。 2.筛选过程中用到的两种培养基 (1)名称:①纤维素分解菌的选择培养基;②纤维素分解菌的鉴别培 养基。 (2)区别 ①纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基,利用液体培养基能 使营养成分充分消耗,以增加纤维素分解菌的浓度。
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? 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生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约 10 cm 的 腐殖土壤中。 4.阅读教材第 29 页旁栏中的纤维素分解菌选择培养基的成分回答 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? 提示:是液体培养基,因为配方中无凝固剂。 (2)这个培养基对微生物是否具有选择作用?如果有,是如何进行选 择的? 提示:有选择作用,本配方中的唯一碳源是纤维素粉,所以只有能分 解纤维素的微生物才可以大量繁殖。
2.在加入刚果红的纤维素分解菌培养基中会出现透明圈,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 解析:当纤维素被纤维素酶分解后,刚果红—纤维素复合物就无法形成, 培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。 答案:D
迁移与应用 1 在含纤维素的培养基中加入刚果红溶液,菌落周围出现明显透明 圈的是( )。 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
1.刚果红染色法鉴别纤维素分解菌的原理 菌落周围有 透明圈 被分解 素酶 素分解菌 纤维素 有纤维 有纤维
5.通过分离分解纤维素的微生物实验,对分解纤维素的微生物进行了初 步的筛选,这只是分离提纯的第一步。对分离的菌种作进一步鉴定还需 要进行( )。 A.发酵产纤维素酶的实验 B.提取纤维二糖的实验 C.浓缩纤维素分解菌的实验 D.提取葡萄糖的实验 解析:对纤维素分解菌的鉴定,常用的方法是对分离的菌种进行发酵产 纤维素酶的实验。 答案:A
二、分离纤维素分解菌的实验设计
活动与探究 2 1.用流程图表示本实验的操作流程。 提示: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。 2.本实验与课题 2 中的实验在实验流程上有哪些异同? 提示:课题 2 是将土壤样品制成的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,再将菌液涂布在鉴别培养基上。其他步骤基本相 同。
3.选择培养 (1)目的:增加纤维素分解菌的浓度,确保能够从样品中分离到所需 要的微生物。 (2)操作方法:将土样加入装有 30 mL 选择培养基的锥形瓶中,将锥 形瓶固定在摇床上,在一定温度下振荡培养 1~2 d,直至培养液变混浊,也 可重复选择培养。 4.刚果红染色培为什么能够“浓缩”所需要的微生物? 在选择培养时提供了特定的培养条件,该条件具有“浓缩”某种微生 物的作用。 (1)从培养目的角度理解,选择培养对何种微生物有利并起“浓缩” 作用? 提示:对需选择的微生物有利并起“浓缩”作用。 (2)选择培养用到的培养基属于何种类型? 提示:属于选择培养基。
预习导引
一、基础知识
1.纤维素 (1)组成及特点 纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物,是地球上 含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用,是 因为它们能够产生纤维素酶。 (2)分布 棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。木材、作物秸秆等 也富含纤维素。
2.纤维素酶 纤维素的分解需要在纤维素酶的催化作用下完成,纤维素酶是一 种复合酶,包括 C1 酶、CX 酶和葡萄糖苷酶。 纤维素 3.分离纤维素分解菌 (1)方法 筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法。该方法可以通过颜色 反应直接筛选微生物。 (2)原理 刚果红可以与纤维素形成红色复合物,当纤维素被纤维素酶分解 后,红色复合物无法形成,出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,我们可 以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。 纤维二糖 葡萄糖
预习交流 1
——如何理解自然界纤维素的来源和利用? 纤维素是由葡萄糖分子首尾连接而成的生物大分子,不溶于水和 有机溶剂,性质比较稳定。 (1)纤维素存在于何种细胞的何种结构中?有何功能? 提示:纤维素主要存在于植物细胞的细胞壁中,是植物细胞壁的主 要组成成分,细胞壁越发达,纤维素的含量越多。 纤维素的性质比较稳定, 由纤维素构成的细胞壁具有支持和保护作用。
