分解纖維素的微生物

1、專題二 微生物的培養(yǎng)與應(yīng)用,課題3 分解纖維素的微生物的分離,一.基礎(chǔ)知識(shí),㈠.纖維素與纖維素酶,1.纖維素,纖維素是一種由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物，是含量最豐富的多糖類物質(zhì)。,思考：纖維素是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)，植物每年產(chǎn)生的纖維素超過(guò)70億噸，但卻不會(huì)在地球上大量的積累，為什么？,纖維素能被土壤中某些微生物分解利用，這是因?yàn)樗鼈兡軌虍a(chǎn)生纖維素酶。,棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物。,2.纖維素酶

2、 纖維素酶是一種復(fù)合酶，一般認(rèn)為它至少包括三種組分，即C1酶(外切酶)、CX酶(內(nèi)切酶)和葡萄糖苷酶，前兩種酶使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶將纖維二糖分解成葡萄糖。,一.基礎(chǔ)知識(shí),㈠.纖維素與纖維素酶,能分解纖維素的微生物，有各種細(xì)菌、真菌和少數(shù)放線菌。,一.基礎(chǔ)知識(shí),㈠.纖維素與纖維素酶,3.纖維素的分解：,一.基礎(chǔ)知識(shí),㈡.纖維素分解細(xì)菌的篩選：,1.方法：,剛果紅染色法。,剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物，當(dāng)纖維素被纖維

3、素酶分解后，紅色復(fù)合物無(wú)法形成，出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，我們可以通過(guò)是否產(chǎn)生透明圈來(lái)篩選纖維素分解菌。,2.原理：,一.基礎(chǔ)知識(shí),㈡.纖維素分解細(xì)菌的篩選：,該方法可以通過(guò)顏色反應(yīng)直接篩選。,一.基礎(chǔ)知識(shí),㈡.纖維素分解細(xì)菌的篩選：,3.優(yōu)點(diǎn)：,,,二.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作㈠.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：,,土壤取樣,選擇培養(yǎng),梯度稀釋,將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上,挑選產(chǎn)生透明圈的菌落,,,,,①分布環(huán)境,1、土壤取樣：,富含纖維素的環(huán)

4、境中,操作步驟,由于生物適應(yīng)一定的環(huán)境，環(huán)境對(duì)生物有選擇作用，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對(duì)提高，因此從這種土樣中獲得目的微生物的幾率要高于普通環(huán)境。,②原因,③實(shí)例：樹(shù)林中多年落葉形成的腐殖土，多年積累的枯枝敗葉等。,④討論:如果找不到合適的環(huán)境，可以將濾紙埋在土壤中，將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋在土壤中多深？,答：將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對(duì)集中，實(shí)際上是人工設(shè)置纖維素分解菌生存的適宜環(huán)境。一般

5、應(yīng)將濾紙埋于深約10cm左右的土壤中。,,2、選擇培養(yǎng),增加纖維素分解菌的濃度，以確保能夠從樣品中分離所需要的微生物。,①目的：,閱讀書(shū)本P29 纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基配方，回答問(wèn)題。,答：用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基與之對(duì)照?；蛘邔⒗w維素改為葡萄糖。,2、選擇培養(yǎng),②制備選擇培養(yǎng)基：,A、旁欄中的配方是液體培養(yǎng)基還是固體培養(yǎng)基？為什么？,答：是液體培養(yǎng)基，原因是配方中無(wú)凝固劑（瓊脂）,B、這個(gè)培養(yǎng)基對(duì)微生物是否具有選擇作用？如果具有，

6、是如何進(jìn)行選擇的？,答：有選擇作用，本配方中以纖維素作為唯一碳源，只有能分解纖維素的微生物可以大量繁殖。,C、你能否設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，說(shuō)明選擇培養(yǎng)基的作用,稱取土樣20 g，在無(wú)菌條件下加入裝有30 mL培養(yǎng)基的搖瓶中。將搖瓶置于搖床上，在30 ℃下振蕩培養(yǎng)1～2 d，至培養(yǎng)基變混濁。吸取一定的培養(yǎng)液（約5 mL），轉(zhuǎn)移至另一瓶新鮮的選擇培養(yǎng)基中，以同樣的方法培養(yǎng)到培養(yǎng)液變渾濁。,③操作：,2、選擇培養(yǎng),提示：在選擇培養(yǎng)的條件下，

7、可以使那些能夠適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應(yīng)這種營(yíng)養(yǎng)條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。,〖旁欄思考題〗為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？,,按照課題1的稀釋操作方法，將選擇培養(yǎng)后的培養(yǎng)基進(jìn)行等比稀釋101～107倍。,3.梯度稀釋,,4.將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上,⑴制備鑒別培養(yǎng)基:,配方見(jiàn)書(shū)本29頁(yè)。操作過(guò)程見(jiàn)課題1,（2）涂布平板：將稀釋度為104～106的菌懸液各取0

8、.1ml涂布到平板培養(yǎng)基上，30℃倒置培養(yǎng)。,,,5.剛果紅染色法方法一：先 ，再加入剛果紅進(jìn)行顏色反應(yīng)。方法二：在 時(shí)就加入剛果紅。,培養(yǎng)微生物,倒平板,〖旁欄思考題〗這兩種方法各有哪些優(yōu)點(diǎn)與不足？,顏色反應(yīng)基本上是纖維素分解菌的作用,操作繁瑣剛果紅會(huì)使菌落之間發(fā)生混雜,操作簡(jiǎn)便不存在菌落混雜問(wèn)題,1.產(chǎn)生淀粉酶的微生物也產(chǎn)生模糊透明圈2.有些微生物能降解色素，形成明顯的透明圈。,

9、,在產(chǎn)生明顯的透明圈的菌落，挑取并接種到纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基上，在300C－ 370C培養(yǎng)，可獲得純化培養(yǎng)。,6、純化培養(yǎng),提示：課題2是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為惟一氮源的選擇性培養(yǎng)基上，直接分離得到菌落。本課題先通過(guò)選擇培養(yǎng)，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在鑒別培養(yǎng)基上。其他步驟基本一致。,〖旁欄思考題〗本實(shí)驗(yàn)的流程與課題2中的實(shí)驗(yàn)流程有哪些異同？,,,,,,,,,㈡.操作過(guò)程：1.土壤取樣： 采

10、集土樣時(shí)，應(yīng)選擇富含纖維素的環(huán)境。若找不到合適環(huán)境，可將濾紙埋在土壤中一個(gè)月左右，也會(huì)有能分解纖維素的微生物生長(zhǎng)。〖旁欄思考題〗為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？答：生物適應(yīng)一定環(huán)境，環(huán)境對(duì)生物具有選擇作用，只有在纖維素含量豐富的環(huán)境中纖維素分解菌的含量才會(huì)高于其它普通環(huán)境，從而提高獲得目的微生物的幾率。〖旁欄思考題〗將濾紙埋在土壤中有什么作用？你認(rèn)為濾紙應(yīng)該埋進(jìn)土壤多深？答：人工設(shè)置適宜環(huán)境，使纖維素分解菌相對(duì)聚集

11、。將紙埋于深約10cm的腐殖土壤中。,2.選擇培養(yǎng)⑴.選擇培養(yǎng)的目的： 增加纖維素分解菌的濃度，以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。,⑶選擇培養(yǎng)： 將土樣加入裝有30ml選擇培養(yǎng)基的錐形瓶中，將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下震蕩培養(yǎng)1～2天，直至培養(yǎng)液變渾濁。也可重復(fù)選擇培養(yǎng)。,,課題成果評(píng)價(jià),（一）培養(yǎng)基的制作是否合格以及選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落： 對(duì)照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過(guò)程中沒(méi)有菌落生長(zhǎng)則說(shuō)明培養(yǎng)基制作合格。

12、如果觀察到產(chǎn)生透明圈的菌落，則說(shuō)明可能獲得了分解纖維素的微生物（二）分離的結(jié)果是否一致： 由于在土壤中細(xì)菌的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真菌和放線菌的數(shù)量，因此最容易分離得到的是細(xì)菌。但由于所取土樣的環(huán)境不同，學(xué)生也可能得到真菌和放線菌等不同的分離結(jié)果。,1. 培養(yǎng)流感病毒時(shí)，應(yīng)選用( )A．固體培養(yǎng)基          

13、60; B．含有多種無(wú)機(jī)鹽的培養(yǎng)液C．活的雞胚              D．無(wú)菌的牛肉湯2．微生物（除病毒外）需要從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并通過(guò)代謝來(lái)維持正常的生長(zhǎng)和繁殖。下列有關(guān)微生物營(yíng)養(yǎng)的說(shuō)法正確的是( )A．乳酸菌與硝化細(xì)菌所利用的碳源物質(zhì)是相同的  

14、0;B．微生物生長(zhǎng)中不可缺少的一些微量的無(wú)機(jī)物稱為生長(zhǎng)因子   C．培養(yǎng)基中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度越高對(duì)微生物的增殖越有利D．生長(zhǎng)因子一般是酶或核酸的組成成分，微生物本身合成這些生長(zhǎng)因子的能力往往不足,C,D,3．在接種操作的過(guò)程中，不正確的是( )A．要將接種環(huán)灼燒滅菌          

15、           B．取下棉塞后要將試管口灼燒滅菌C．將接種環(huán)伸入試管內(nèi)，先接觸長(zhǎng)菌多的部位     D．接種后還要將管口滅菌加塞4．高壓蒸氣滅菌的原理是( )A．高壓使細(xì)菌DNA變性       

16、 B．高壓使細(xì)菌蛋白質(zhì)凝固變性C．高溫燙死細(xì)菌               D．高溫使細(xì)菌DNA變性,C,B,5．在105稀釋度下，平板上生長(zhǎng)的平均菌落數(shù)為50則每克樣品中的菌落數(shù)是………( ) A．5×107 B．50 C．5×108

17、 D．50×36．下列屬于菌落特征的是…………( ) ①菌落的形狀 ②菌落的大小 ③菌落的多少 ④隆起程度 ⑤顏色 ⑥有無(wú)莢膜 A．①②③④ B．①②④⑤ C．②③④⑥ D．①②③④⑤⑥7．能排除培養(yǎng)基是否有雜菌污染的方法是……( ) A．將未接種的培養(yǎng)基放在實(shí)驗(yàn)桌上培養(yǎng) B．將未接種的培養(yǎng)基放在窗臺(tái)上培養(yǎng)C．將未接種的培養(yǎng)基放在恒溫箱中培養(yǎng)

18、 D．將已接種的培養(yǎng)基放在恒溫箱中培養(yǎng),A,B,C,8、(20分)某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機(jī)化合物A。研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)分析回答問(wèn)題：,(1)培養(yǎng)基中加入化合物A的目的是篩選 ，這種培養(yǎng)基屬于 培養(yǎng)基。,目的菌,選擇性,某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解

19、的有機(jī)化合物A。研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)分析回答問(wèn)題：（北京卷）,(2)“目的菌”生長(zhǎng)所需的氮源和碳源是來(lái)自培養(yǎng)基中的 ，實(shí)驗(yàn)需要振蕩培養(yǎng)，由此推測(cè)“目的菌”的代謝類型是 。,化合物A,異養(yǎng)需氧,某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機(jī)化合物A。研究

20、人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)分析回答問(wèn)題：,(3)培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合物A含量 的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng)液中連續(xù)培養(yǎng)，使“目的菌”的數(shù)量 。,減少,增加,某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機(jī)化合物A。研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)

21、基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)分析回答問(wèn)題：,(4)轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)時(shí)，常采用 方法接種，獲得單菌落后繼續(xù)篩選。,劃線,某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機(jī)化合物A。研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)分析回答問(wèn)題：,(5)若研究“目的菌”的生長(zhǎng)規(guī)律，將單個(gè)菌落進(jìn)行液

22、體培養(yǎng)，可采用的方法進(jìn)行計(jì)數(shù)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，以 為縱坐標(biāo)，繪制生長(zhǎng)曲線。,細(xì)菌數(shù)目的對(duì)數(shù),某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機(jī)化合物A。研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌(目的菌)。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)分析回答問(wèn)題：,(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，使用過(guò)的培養(yǎng)基應(yīng)該進(jìn)行 處理后，才能