2016-2017学年高中生物专题2微生物的培养与应用课题3分解纤维素的微生物的分离课件新人教版选修
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(4)丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中，为了抵 制外界酸和碱对酶活性的影响，采取的措施是向提取液 和分离液中添加______________。若探究纤维素酶活性的 最适温度，如何设置对照？_____________________。
解析：(1)灼烧接种环最直接的目的是杀死残留微生 物，结束后灼烧是为了避免污染环境或感染实验操作者。
归纳提升 1．土壤取样 在富含纤维素、潮湿的土壤中，用无菌小铁铲铲去 表层土，迅速铲取土壤并装入无菌信封，密封。
2．选择培养 (1)具体操作。
(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，如牛肉膏蛋白胨培养基，其余过程均与(1)过程 相同。
3．梯度稀释
用 1 mL 无菌吸管从选择培养基中吸取 1 mL 培养液 注入盛有 9 mL 无菌水的试管中，吹吸三次，使充分混匀； 再用一支 1 mL 无菌吸管从此试管中吸取 1 mL 菌液注入 另一支盛有 9 mL 无菌水的试管中。以此类推配制成 101、 102、103、104、105、106 倍的各种稀释液。
A．均会出现透明圈 B．方法一出现，方法二不出现 C．均不会出现透明圈 D．方法一不出现，方法二出现
解析：两种刚果红染色法染色的时间不同，但结果一 样，均出现透明圈。
答案：A
要点二 分离分解纤维素的微生物的实验设计
1．分离分解纤维素的微生物与分离分解尿素的细菌 所用的培养基有什么不同？
2．实验时你会怎样设计实验流程？要注意什么？
(3)鉴别培养基中含有琼脂，为固体培养基，刚果红 染色法应用的就是此培养基。
即时演练
3．关于选择培养纤维素分解菌正确的叙述是( ) 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
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。
三、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培养基上→挑选产生透 明圈的菌落。 2．土壤取样。 采取土样时，可以选择富含纤维素的环境。
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 品中分离得到所需要的微生物。 (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。
两种刚果红染色法都会出现透明圈，关键是加入 刚果红的时间是不同的。
典例研析
【例 1】 下列有关刚果红染色法的叙述，不正确的 是( )
A．刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入 B．刚果红可以在菌落形成后加入 C．刚果红在菌落形成前倒平板时加入，加入的刚果 红不需要灭菌 D．在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌
4．涂布培养
(1)将鉴别培养基三个平板分别用记号笔写上 104、 105、106 倍的三种稀释度，另取三个不含纤维素的培养基 平板，分别用记号笔写上 104、105、106 倍的三种稀释度。
(2)然后用三支 1 mL 无菌吸管分别由 104、105、106 倍的三管稀释液中吸取 0.1 mL 对号滴入已写好稀释度的 平板上，用无菌涂布器在培养基表面轻轻地涂布均匀。
[目标导航] 1.了解纤维素酶的种类及作用。2.掌握 从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。
知识梳理
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 组成单位是葡萄糖，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。
(3)将培养基平板倒置于 30～37 ℃温室中培养 1～2 d，每隔 24 h 观察菌落情况。
5．挑选产生透明圈的菌落 产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。
典例研析
【例 2】 纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维 素。回答下列问题：
(1)在培养纤维素分解菌的过程中，进行平板划线时， 划线结束后仍然要灼烧接种环，原因是_______________
即时演练
1．在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是 ()
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— 纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分 解菌为中心的透明圈。
答案：C
2．鉴定纤维素分解菌时，可以使用刚果红对其染色， 刚果红染色法有两种常用方法，两种刚果红染色法的结 果是( )
答案：A
【网络构建】
填充：①染色鉴别 ②纯化培养
【关键语句】
1．纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而形成的高分子 化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。
2．纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括 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。
3．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。
二、纤维素分解菌的筛选
1．方法。 刚果红染色法，常用的有两种，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。 2．原理。 (1)含纤维素的培养基中加入的刚果红，可与纤维素 形成红色复合。
(2)当纤维素被纤维素酶分解后，形成的纤维二糖、 葡萄糖不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形 成，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可 通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
4．涉及的生物技术。 主要有：培养基的制作、无菌操作技术、稀释涂布 平板法、选择培养基的作用、土壤取样等。
预习反馈
判断正误： (1)葡萄糖苷酶将纤维素分解成纤维二糖。(×) (2)刚果红可以与纤维素形成红色复合物。(√) (3)透明圈就是刚果红与纤维素形成复合物的结果。 (×) (4)采集土样时，可以选择纤维素丰富的环境。(√) (5)纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两 种。(√)
答案：(1)及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌 污染环境或感染实验操作者 (2)A (3)保证无氧环境 小(低) (4)缓冲溶液 不同的温度梯度之间相互对照
纤维素分解菌的选择培养基和鉴别培养基的区别 (1)纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，因培 养基中无凝固剂，利用液体选择培养基以增加纤维素分解 菌的浓度。 (2)能产生纤维素酶的微生物能以纤维素作为碳源和 能源，在培养基中正常生长，其他绝大多数生物不能正常 生长。
要点一 刚果红染色法
1．筛选纤维素分解菌时利用刚果红染色法会出现漂 亮的透明圈，你知道透明圈是怎么出现的吗？
2．常用的刚果红染色法有两种，你知道这两种方法 有什么不同吗？
归纳提升 1．实验原理 (1)
(2)
2．目的：通过颜色反应直接筛选微生物。
3．方法与比较
方法 操作
优点
缺点
先培养微
方法 生物，再 一 加入刚果
4．分离分解纤维素的微生物的实验流程为土壤取样 →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。
5．用选择培养基筛选菌落时，若观察到产生透明圈 菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。
____________________________________________。
(2)在筛选纤维素分解菌的过程中， 通常用染色法，这种方法能够通过颜色 反应直接对纤维素分解菌进行筛选。甲 同学在实验时得到了如图所示的结果， 则纤维素分解菌位于( )
A．③ B．①②纤维素分解菌并计数， 与分离醋酸菌相比，进行培养时除了营养不同外，最主 要的实验条件差别是________________，该同学采用活菌 计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目________。
答案：A
4．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
B．富集培养这一步可省略，但培养纤维素分解菌少 C．经稀释培养后，用刚果红染色 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
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 得到了欲分离的微生物。
2．纤维素的分布。 棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外， 木材、作物秸秆等也富含纤维素。纤维素产生于植物的 光合作用，地球上的植物每年产生的纤维素超过 70 亿吨。 研究土壤中分解纤维素的微生物将给我们的生活带来很 大变化。
3．纤维素酶的组分。 纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括 C1 酶、 Cx 酶和葡萄糖苷酶三种组分。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。
(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，则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。因是活菌计数，当 菌落重合时，只能计数为一个菌落，所以偏小。
(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。
解析：本题考查刚果红染色法的原理和应用。刚果红可 以在细菌菌落形成前倒平板时加入，也可以在菌落形成后加 入。若在细菌菌落形成前倒平板时加入刚果红，则所加刚果 红要进行灭菌，以防杂菌的侵入，影响纤维素分解菌菌落的 形成；若在菌落形成后加入刚果红，则不需要灭菌。
答案：C
刚果红染色法的原理 刚果红染色法是鉴定纤维素分解菌的一种方法，其原 理是刚果红与纤维素结合，形成红色复合物，当纤维素分 解菌存在时，产生分解纤维素的酶，使培养基中纤维素分 解，红色褪去，形成透明圈。
红
显示出的颜 色反应基本 上是纤维素 分解菌的作 用
操作烦琐， 加入刚果红 溶液会使菌 落之间发生 混杂
方 倒平板 法 时加入 二 刚果红
①由于在纤维素粉和琼 脂、土豆汁中都含有淀 操不落问作存混题简在杂便菌的，粉产现阳物类生透性具物淀明反有质粉圈应降，酶较；解可的为色②以微模素有使生糊的些能物的能微够出假力生， 长时间培养会降解刚果 红而形成明显的透明圈
解析：(1)灼烧接种环最直接的目的是杀死残留微生 物，结束后灼烧是为了避免污染环境或感染实验操作者。
归纳提升 1．土壤取样 在富含纤维素、潮湿的土壤中，用无菌小铁铲铲去 表层土，迅速铲取土壤并装入无菌信封，密封。
2．选择培养 (1)具体操作。
(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，如牛肉膏蛋白胨培养基，其余过程均与(1)过程 相同。
3．梯度稀释
用 1 mL 无菌吸管从选择培养基中吸取 1 mL 培养液 注入盛有 9 mL 无菌水的试管中，吹吸三次，使充分混匀； 再用一支 1 mL 无菌吸管从此试管中吸取 1 mL 菌液注入 另一支盛有 9 mL 无菌水的试管中。以此类推配制成 101、 102、103、104、105、106 倍的各种稀释液。
A．均会出现透明圈 B．方法一出现，方法二不出现 C．均不会出现透明圈 D．方法一不出现，方法二出现
解析：两种刚果红染色法染色的时间不同，但结果一 样，均出现透明圈。
答案：A
要点二 分离分解纤维素的微生物的实验设计
1．分离分解纤维素的微生物与分离分解尿素的细菌 所用的培养基有什么不同？
2．实验时你会怎样设计实验流程？要注意什么？
(3)鉴别培养基中含有琼脂，为固体培养基，刚果红 染色法应用的就是此培养基。
即时演练
3．关于选择培养纤维素分解菌正确的叙述是( ) 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
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。
三、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培养基上→挑选产生透 明圈的菌落。 2．土壤取样。 采取土样时，可以选择富含纤维素的环境。
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 品中分离得到所需要的微生物。 (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。
两种刚果红染色法都会出现透明圈，关键是加入 刚果红的时间是不同的。
典例研析
【例 1】 下列有关刚果红染色法的叙述，不正确的 是( )
A．刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入 B．刚果红可以在菌落形成后加入 C．刚果红在菌落形成前倒平板时加入，加入的刚果 红不需要灭菌 D．在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌
4．涂布培养
(1)将鉴别培养基三个平板分别用记号笔写上 104、 105、106 倍的三种稀释度，另取三个不含纤维素的培养基 平板，分别用记号笔写上 104、105、106 倍的三种稀释度。
(2)然后用三支 1 mL 无菌吸管分别由 104、105、106 倍的三管稀释液中吸取 0.1 mL 对号滴入已写好稀释度的 平板上，用无菌涂布器在培养基表面轻轻地涂布均匀。
[目标导航] 1.了解纤维素酶的种类及作用。2.掌握 从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。
知识梳理
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 组成单位是葡萄糖，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。
(3)将培养基平板倒置于 30～37 ℃温室中培养 1～2 d，每隔 24 h 观察菌落情况。
5．挑选产生透明圈的菌落 产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。
典例研析
【例 2】 纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维 素。回答下列问题：
(1)在培养纤维素分解菌的过程中，进行平板划线时， 划线结束后仍然要灼烧接种环，原因是_______________
即时演练
1．在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是 ()
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— 纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分 解菌为中心的透明圈。
答案：C
2．鉴定纤维素分解菌时，可以使用刚果红对其染色， 刚果红染色法有两种常用方法，两种刚果红染色法的结 果是( )
答案：A
【网络构建】
填充：①染色鉴别 ②纯化培养
【关键语句】
1．纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而形成的高分子 化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。
2．纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括 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。
3．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。
二、纤维素分解菌的筛选
1．方法。 刚果红染色法，常用的有两种，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。 2．原理。 (1)含纤维素的培养基中加入的刚果红，可与纤维素 形成红色复合。
(2)当纤维素被纤维素酶分解后，形成的纤维二糖、 葡萄糖不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形 成，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可 通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
4．涉及的生物技术。 主要有：培养基的制作、无菌操作技术、稀释涂布 平板法、选择培养基的作用、土壤取样等。
预习反馈
判断正误： (1)葡萄糖苷酶将纤维素分解成纤维二糖。(×) (2)刚果红可以与纤维素形成红色复合物。(√) (3)透明圈就是刚果红与纤维素形成复合物的结果。 (×) (4)采集土样时，可以选择纤维素丰富的环境。(√) (5)纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两 种。(√)
答案：(1)及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌 污染环境或感染实验操作者 (2)A (3)保证无氧环境 小(低) (4)缓冲溶液 不同的温度梯度之间相互对照
纤维素分解菌的选择培养基和鉴别培养基的区别 (1)纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，因培 养基中无凝固剂，利用液体选择培养基以增加纤维素分解 菌的浓度。 (2)能产生纤维素酶的微生物能以纤维素作为碳源和 能源，在培养基中正常生长，其他绝大多数生物不能正常 生长。
要点一 刚果红染色法
1．筛选纤维素分解菌时利用刚果红染色法会出现漂 亮的透明圈，你知道透明圈是怎么出现的吗？
2．常用的刚果红染色法有两种，你知道这两种方法 有什么不同吗？
归纳提升 1．实验原理 (1)
(2)
2．目的：通过颜色反应直接筛选微生物。
3．方法与比较
方法 操作
优点
缺点
先培养微
方法 生物，再 一 加入刚果
4．分离分解纤维素的微生物的实验流程为土壤取样 →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。
5．用选择培养基筛选菌落时，若观察到产生透明圈 菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。
____________________________________________。
(2)在筛选纤维素分解菌的过程中， 通常用染色法，这种方法能够通过颜色 反应直接对纤维素分解菌进行筛选。甲 同学在实验时得到了如图所示的结果， 则纤维素分解菌位于( )
A．③ B．①②纤维素分解菌并计数， 与分离醋酸菌相比，进行培养时除了营养不同外，最主 要的实验条件差别是________________，该同学采用活菌 计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目________。
答案：A
4．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
B．富集培养这一步可省略，但培养纤维素分解菌少 C．经稀释培养后，用刚果红染色 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
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 得到了欲分离的微生物。
2．纤维素的分布。 棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外， 木材、作物秸秆等也富含纤维素。纤维素产生于植物的 光合作用，地球上的植物每年产生的纤维素超过 70 亿吨。 研究土壤中分解纤维素的微生物将给我们的生活带来很 大变化。
3．纤维素酶的组分。 纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括 C1 酶、 Cx 酶和葡萄糖苷酶三种组分。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。
(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，则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。因是活菌计数，当 菌落重合时，只能计数为一个菌落，所以偏小。
(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。
解析：本题考查刚果红染色法的原理和应用。刚果红可 以在细菌菌落形成前倒平板时加入，也可以在菌落形成后加 入。若在细菌菌落形成前倒平板时加入刚果红，则所加刚果 红要进行灭菌，以防杂菌的侵入，影响纤维素分解菌菌落的 形成；若在菌落形成后加入刚果红，则不需要灭菌。
答案：C
刚果红染色法的原理 刚果红染色法是鉴定纤维素分解菌的一种方法，其原 理是刚果红与纤维素结合，形成红色复合物，当纤维素分 解菌存在时，产生分解纤维素的酶，使培养基中纤维素分 解，红色褪去，形成透明圈。
红
显示出的颜 色反应基本 上是纤维素 分解菌的作 用
操作烦琐， 加入刚果红 溶液会使菌 落之间发生 混杂
方 倒平板 法 时加入 二 刚果红
①由于在纤维素粉和琼 脂、土豆汁中都含有淀 操不落问作存混题简在杂便菌的，粉产现阳物类生透性具物淀明反有质粉圈应降，酶较；解可的为色②以微模素有使生糊的些能物的能微够出假力生， 长时间培养会降解刚果 红而形成明显的透明圈