《分解纤维素的微生物的分离》知识梳理

课题3 分解纤维素的微生物的分离

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．讨论这类微生物的应用价值。

一、纤维素与纤维素酶

1．纤维素的化学组成

纤维素是一种由________首尾相连而成的________化合物，是含量最丰富的______类物质。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生________。

思考：草食性动物是怎样消化食物中的纤维素的？

2．纤维素的分布

______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。

3．纤维素酶的作用

纤维素酶是一种______酶，一般认为它至少包括三种组分。它催化纤维素分解的过程如下：

二、纤维素分解菌的筛选

1．筛选方法

__________法。这种方法能够通过________直接对微生物进行筛选。

2．筛选原理

刚果红是一种______，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成__________，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后，培养基中出现以__________为中心的________，我们可以通过是否产生________来筛选纤维素分解菌。

三、实验设计

1．土壤取样

采集土样时，应选择__________的环境。

2．选择培养

为了增加纤维素分解菌的______，确保能够从样品中分离到所需微生物，可对样品进行选择培养。

将土样加入装有______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______。可重复选择培养。

3．梯度稀释

4．将样品涂布到______纤维素分解菌的培养基上。

常用的刚果红染色法有两种，一种是先__________，再加入______进行颜色反应，另一种是在______时就加入刚果红。

5．挑选产生________的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。

为了确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行______________的实验，纤维素酶的发酵方法有______发酵和______发酵两种。纤维素酶测定方法，一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的________含量进行定量测定。

答案：一、1.葡萄糖高分子多糖纤维素酶

思考：反刍动物的瘤胃中生活着大量的可以分解纤维素的微生物。微生物能够产生纤维素酶，最终将纤维素分解成葡萄糖。

2．棉花 3.复合C1C x纤维二糖葡萄糖苷

二、1.刚果红染色 颜色反应

2．染料 红色复合物 纤维素分解菌 透明圈 透明圈

三、1.富含纤维素

2．浓度 选择 浑浊

4．鉴别 培养微生物 刚果红 倒平板

5．透明圈 发酵产纤维素酶 液体 固体 葡萄糖

1．两种刚果红染色法的比较

刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有超过20年的历史，在本课题中给出了两种

2.分离分解纤维素的微生物的实验流程与尿素分解菌的分离（稀释液取样培养）实验流程的异同

尿素分解菌的分离实验流程是将土样制成的菌悬液直接涂布在选择培养基上，直接分离得到菌落；分离分解纤维素的微生物的实验流程通过选择培养使纤维素分解菌增殖后，再将菌液涂布在鉴别培养基上。其他操作基本相同。

3．土壤取样要点

要在富含纤维素的环境中取样。因为，生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用，只有在这样富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量才会高于其他普通环境，从而提高获得目的微生物的几率。

也可人工设置适宜纤维素分解菌生存的环境。如，将滤纸埋在土壤中，这样能使纤维素分解菌相对聚集。一般应将纸埋于深约10 cm 的腐殖土壤中。

题型一 纤维素酶的作用

【例题1】 纤维素酶可以将下列哪种物质分解？（ ）

A ．牛肉片

B ．鱼片

C ．滤纸条

D ．塑料条

解析：纤维素酶只能使纤维素分解，本题中只有C 项滤纸条的主要成分是纤维素，所以可以将滤纸条分解。

答案：C

反思领悟：酶具有专一性，纤维素酶只能分解含纤维素的物质。

题型二 刚果红染色法

【例题2】 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

反思领悟：在含纤维素的培养基中加入刚果红时出现的透明圈，一般是以纤维素分解菌为中心。

题型三 分离纤维素分解菌的实验操作

【例题3】 某同学为了从土壤中分离得到纤维素分解菌，进行以下操作：

（1）土壤取样：用小铁铲和普通信封将土取回，然后倒入一烧瓶中，加蒸馏水稀释，塞好棉塞。

（2）制备培养基

（3

（4）培养观察：把接种好的培养皿放到35 ℃的恒温箱中培养1～2 d，观察并记录菌落的生长情况。

根据以上实验操作，完成下列问题。

（1）找出该同学明显的操作错误。

（2）要想增加该实验的说服力，还应该怎么做？

解析：从土壤中分离微生物的一般流程是：土壤取样→选择培养→梯度稀释→菌悬液涂布平板→挑选出单个菌落。该实验步骤没有问题，但在前三步操作中都没有进行无菌操作，因而无法说明分解纤维素的微生物一定来自于土壤。要想增强实验的说服力，设置对照实验必不可少。另外，还应对筛选出的该微生物进行鉴定。

答案：（1）第一步：取样工具应提前灭菌；不能用蒸馏水，应用无菌水；该操作应在火焰旁进行。第二步：培养基制备好后应灭菌。第三步：接种应在无菌条件下进行。（2）一是设置对照实验；再配制一组无纤维素的培养基，接种上该土样培养观察。二是最后要对菌落进行鉴定，可用刚果红染色法鉴定菌落周围是否出现透明圈。

1．微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是（）。

A．C1酶和C x酶B．C1酶和葡萄糖苷酶

C．C x酶和葡萄糖苷酶D．C1酶、C x酶和葡萄糖苷酶

2．下列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．选择培养这一步可省略，但培养出的纤维素分解菌少

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

3．刚果红是一种酸性染料，能将下列哪些物质染色？（）

①纤维二糖②葡萄糖③纤维素④苏木精⑤弹性纤维

A．①③④B．①②③C．②③④D．③④⑤

答案：1．A纤维素酶属于复合酶，至少包含C1酶、C x酶和葡萄糖苷酶三种组分。其中C1酶和C x酶使纤维素分解成纤维二糖。

2．A经选择培养后，再稀释，然后将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上，才能得到单个菌落；选择培养可省略；经稀释培养后，用刚果红染色；设置对照能证明经选择培养的确得到了已分离的微生物。

3．D刚果红是一种酸性染料，可与纤维素反应形成红色复合物，在动物组织制片中用来染神经轴、弹性纤维、胚胎材料等，在植物制片中可以跟苏木精作二重染色。