年最新高中生物精品教学课件：.分解纤维素的微生物的分离(人教版选修)-PPT

目标:
1、知道纤维素酶的种类及作用 2、初步掌握从土壤中分离出分解纤维 素的微生物的实验方法
一、基础知识
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。
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。
水
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
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。
五、课题延伸
为了确定分离得到的是纤维素分解菌， 还需要进行发__酵__产__纤__维__素__酶_实验，纤维素酶的 发酵方法有__液__体__ 发酵和_固__体___ 发酵。纤 维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤 维素所产生的_葡__萄__糖___ 含量进行定量测定。
课堂总结
分解 纤维 素的 微生 物的 分离
纤维素酶催化分解后红色 复合物无法形成，培养基
定
培
上就会出现以纤维素分解
培
养基中加入酚红指示剂，如 菌为中心的透明圈
养 现 观果察pH菌升落高周指围示是剂否会有变红红色的 观察菌落周围是否出现
基 象 环带出现来鉴定尿素分解菌 透明圈来筛选纤维素分解菌
方 法
脲酶检测法
刚果红染色法
6、纯化培养
在产生明显的透明圈的菌落，挑取并 接种到纤维素分解菌的选择培养基上， 在300C－ 370C培养，可获得纯化培养。

C．羊
D．兔
9、选择培养时应将锥形瓶固定
在… ( D )
A．桌子上
B．温箱里
C．窗台上 D．摇床上
10、选择培养的结果：培养液变
( B)
A．清澈 B．浑浊 C．红色 D．产生透明圈
11、刚果红Βιβλιοθήκη 色时，加入刚果红可在( C)
①制备培养基时 ②梯度稀释时
③倒平板时
④涂布时
⑤培养基上长出菌落时
A．①③
B．②⑤
C．③⑤
D．④⑤
2.利用刚果红法可以筛选出纤维素分解 菌，下列说法错误的是
A. 刚果红能与纤维素形成红色复合物 B. 刚果红能与纤维二糖形成红色复合物 C. 刚果红不能与葡萄糖形成红色复合物 D. 若培养基上产生了透明圈，则说明已筛
选出了纤维素分解菌
接种到纤维素分解菌的选择培养 基上，在300C－ 370C培养，可获得纯 培养。
【活动6】阅读教材P30“课题延伸”，回答：
为了确定分离得到的是纤维素 分解菌，还需要进行发__酵__产__纤__维__素__酶_
实验，纤维素酶的发酵方法有 __液__体__ 发酵和__固__体__ 发酵。纤维素
酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸 等纤维素所产生的_葡__萄__糖___ 含量进
（一）纤维素与纤维素酶
【活动1】请你介绍一下纤维素与纤维素酶
1．纤维素的组成、分布、应用。 2．纤维素酶的组成和作用。
纤维素酶的组成和作用
纤维素
C1酶 Cx酶
纤维 二糖
葡萄糖 苷酶
葡萄糖
草食性动物是怎样消 化食物中纤维素的？
动脑：小组设计验证纤维素酶
活性的实验
实验组:
滤纸条1cmx6cm

在土壤中有许多能利用和分解纤维素来作为能源的微生物， 因为它们含有纤维素酶。
课题目标
1.能简述纤维素酶的种类及作用。 2.掌握从土壤中分离出分解纤维素的微生物操作技术，了解这类微 生物的应用。
一、基础知识
（一）纤维素与纤维素酶
1．纤维素
含_C_、__H_、__O_三种元素，是一种多糖。纤维素的基本组成单位是
土壤取样
〖旁栏思考2〗 取样的环境是怎样的，作出这种选择的理由是什么？
选择纤维素丰富的环境，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。 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。
〖旁栏思考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？
四、课题延伸
为确定得到的是纤维素分解菌，还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。
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 产生的葡萄糖进行定量的测定。
分解 纤维 素的 微生 物的 分离
【课堂小结】
纤维素酶 种类、作用、催化活力
筛选原理 刚果红染色
前置染色法 后置染色法
_葡__萄__糖___，人体内没有_纤__维__素__酶_，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__葡__萄__糖__释放到无机环境。
栏 目 链
2.纤维素酶
接
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、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。
三、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

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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
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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。
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(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(来自步可省略)→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。
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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

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16、业余生活要有意义，不要越轨。2021/8/52021/8/5August 5, 2021
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17、一个人即使已登上顶峰，也仍要 自强不 息。2021/8/52021/8/52021/8/52021/8/5
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You made my day!
我们，还在路上……
纤维素酶是复合酶，一般至少包括三组分，C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶
纤维素
C1酶、Cx酶
纤维二糖
葡萄糖苷酶 葡萄糖
什么是刚果红染色法？ 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。 刚果红染色法的原理是什么？ 当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时，刚果红能够与 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。
2.3 分解纤维素的微生物的分离
食草动物是怎样消化食物中纤维素的？
本节聚焦
纤维素分解菌的筛选的原理 实验设计与操作提示
一 纤维素分解菌的筛选的原理
什么是纤维素？ 纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物 棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物
纤维素如何被微生物利用？
纤维素能被土壤中微生物分解利用， 是因为它们能够产生纤维素酶
催化降解，降解圈大小与纤维素酶的
量与活性有关。降解圈越大，说明降
解纤维素能力最强。
二 实验设计与操作提示 实验操作分为几个步骤？
土壤取样 土壤取样的地点有什么要求？为什么？
选择培养 选择培养的目的是什么？如何制备选择培养基？
梯度稀释 如何进行稀释操作？

①鉴别培养基 的特点? ②如何鉴别?
根据：微生物 对生存环境的 要求，到相应 环境中去找；
目的：增加纤维素 分解菌的浓度，以 确保能够从样品中 分离到所需要的微 生物；
刚果红染色法
挑选 菌落
挑选什 么样的 菌落?
阅读资料二“选择培养基”，回答以下几问题：
在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基之前，可以通过选择培养 增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。
纤维素
C1酶、Cx酶
葡萄糖苷酶 纤维二糖
葡萄糖
如何证明纤维素酶具有分解纤维素的能力？-----------滤纸崩溃法
在2支20mL的试管中，分别放入 1×6cm的滤纸条，再分别加入pH为4.8、 物质的量浓度为0.1mol/L的醋酸-醋酸钠 缓冲液10mL、11mL。在加入10mL缓冲 液的试管中加入1mL纤维素酶 （70~80U/mL）。将二支试管固定在 50mL的锥形瓶中，在摇床上以140r/min 的转速振荡反应1h，观察结果。
〖思考1〗U表实示验1个分酶析活：力P单2位7的，是小指实在验温度是为如25何℃构，其成他对反照的？
应条件，如pH等，均为最适的情况下，在1min内转化
在一支试1m管m中ol添的底加物纤所维需的素酶酶量，。另一支试管不添加纤维素酶；
3.纤维素分解菌的筛选
1、筛选纤维素分解菌的方法_刚___果__红__染__色___法_。该方法可以通 过_颜___色____反应直接筛选。
2、其原理是：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___，可以 通过是____否___产___生___透____明___圈_______ 来筛选纤维素 分解菌。

富集培养基的设计
富集培养基
添加其他营养成分
是一种特殊类型的培养基，旨在选择 性地促进目的微生物的生长，同时抑 制其他微生物的生长。
除了纤维素外，培养基中还需添加其 他营养成分，如氮源、维生素等，以 满足微生物的生长需求。
纤维素作为唯一碳源
在富集培养基中，将纤维素作为唯一 的碳源，可以促使能够分解纤维素的 微生物生长。
纤维素分解酶系统
纤维素分解酶系统主要由内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β葡萄糖苷酶组成。
内切葡聚糖酶能够随机切割纤维素的葡萄糖残基之间的β1,4-糖苷键，使纤维素的聚合度降低；外切葡聚糖酶则从纤 维素的非还原端逐个释放葡萄糖残基；β-葡萄糖苷酶则水解 纤维二糖和短链寡糖释放葡萄糖。
03
微生物的分离方法
结果分析与解释
分析实验数据
根据实验数据，分析各种微生物 对纤维素的分解能力、生长特性
和菌落特征等方面的差异。
解释原因
结合微生物学和生物化学知识， 解释不同微生物对纤维素分解能
力的差异及其原因。
对比分析
将实验结果与相关文献资料进行 对比分析，探讨不同实验条件下
微生物分离的影响因素。
实验结论与讨论
实验结论
生物能源领域
纤维素分解微生物可用于生产生物燃料，如乙醇 ，生物柴油等，具有可持续性和环保性。
环境保护领域
利用纤维素分解微生物处理农业废弃物，实现废 弃物的资源化利用，同时减少环境污染。
食品工业
纤维素分解微生物在食品加工过程中可用于改善 食品口感、质地等方面，提高食品品质。
对未来学习的建议与展望
深入研究纤维素分解微生物的生理生 化特性，探究其在不同环境下的适应 性及生长规律。
培养

目
们能量，还可以用于酿酒、酿醋等食品加工业，成为葡萄糖的 链
接
替代品。
请思考：
1.如何将纤维素分解成人类可以利用的单糖？
栏
2.从何处可得到分解纤维素的微生物，又如何分离？
目
链
接
栏 目 链 接
一、纤维素与纤维素酶
1．纤维素的化学组成
含C__、__H_、__O_三种元素，是一种多糖。纤维素的基本组
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。
栏
答案：D
目 链
接
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
栏 目
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
变式
训练
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 栏
目
离的微生物。
链 接
答案：A
【学习力-学习方法】
优秀同龄人的陪伴 让你的青春少走弯路
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。
栏
目
答案：A
链
接
变式 训练
3．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
栏
目
B．富集培养这一步可省略，但培养纤维素分解菌少

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专题二 微生物的培养与应用
[解析] (1)灼烧接种环是杀死残留的微生物，划线结束后灼烧是为了避免 污染环境或感染实验操作者。(2)刚果红与纤维素形成的红色复合物在纤维素被 分解后将不再形成，可在培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。(3)牛 胃是一个厌氧的环境，所以其中的纤维素分解菌与需氧型醋酸菌培养条件有所 不同。当两个或以上细胞连在一起时，培养基上只能观察到一个菌落，所以采 用活菌计数法统计的菌落数比实际数目偏小。(4)探究最适温度可设置一系列的 温度梯度相互对照，其他无关变量要适宜。
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
生 物
纤维素分解菌为中心的透明圈。答案为A。
选
修
①
人 教 版
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专题二 微生物的培养与应用
〔变式训练1〕 (2019·康杰中学高二期中)下列有关刚果红染色法的叙 述，正确的是( D )
生 物 选 修 ① 人 教 版
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专题二 微生物的培养与应用
②设置对照
将上述操作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。
(3)梯度稀释
用1mL无菌吸管从选择培养基中吸取1mL培养液注入盛有9mL无菌水的试
管中，吹吸三次，使充分混匀；再用一支1mL无菌吸管从此试管中吸取1mL菌
一、纤维素与纤维素酶
1．纤维素
(1) 化 学 组 成 ： 由 __C_、__H__、__O__ 三 种 元 素 组 成 ， 是 地 球 上 含 量 最 丰 富 的 __多__糖____类物质。