1、精品資源課題3分解纖維素的微生物的分離【導(dǎo)學(xué)誘思】1 .纖維素是 類物質(zhì)，是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，此外，木材、作物秸稈等也富含纖維素。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、和 ,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 。正是在這三種酶的協(xié)同作用下，纖維素最終被水解成葡萄糖，為微生物的生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)，同樣，也可以為人類所利用。3 .在做纖維素酶分解纖維素的實(shí)驗(yàn)過程中，如果沒有搖床，可以采用何種方法代替？4 .篩選纖維素分解菌可以用 法，這種方法能夠通過 直接對(duì) 微生物進(jìn)行篩選。5 .在土壤中取樣的方法有：;6 .剛果紅是一種 ,它可以與像纖維

2、素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但 并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。思考：怎樣利用剛果紅的這一特點(diǎn)來篩選纖維素分解菌？利用剛果紅染色的方法有幾種？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？7 .分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程圖如下： 一 一梯度稀釋ffo思考：此流程圖與樣品的稀釋和稀釋液的取樣培養(yǎng)流程圖有何異同？為什么要在富含纖維素的環(huán)境中尋找纖維素分解菌？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？【疑難點(diǎn)撥】1 .分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程與稀釋液的取樣培養(yǎng)流程圖有何異同？它們的區(qū)別是：稀釋液的取樣流程圖是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為唯一氮 源的選擇性培養(yǎng)基上，直接分離得

3、到菌落。分離分解纖維素的微生物的實(shí)驗(yàn)流程通過選擇培 養(yǎng)，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在選擇培養(yǎng)基上。其他步驟基本相同。2 .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？將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對(duì)聚集，實(shí)際上是人工設(shè)置纖維素分解菌的生存的適宜環(huán)境。一般應(yīng)將紙埋于深約10cm左右腐殖土壤中。3 .兩種剛果紅染色法的比較剛果紅在篩選纖維素分解菌上的應(yīng)用已經(jīng)有超過20年的歷史，在本課題中我們給出了兩種方法。方法一是傳統(tǒng)的方法， 缺點(diǎn)是操作繁瑣，加入剛果紅溶液會(huì)使菌落之間發(fā)生混雜； 其優(yōu)點(diǎn)是這樣顯示出的顏色反應(yīng)基本上纖維素分解菌的作用。方法二的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便， 不存在菌落

4、混雜的問題， 缺點(diǎn)是由于纖維素和瓊脂、土豆汁中都含有淀粉類物質(zhì)，可以使能夠產(chǎn)生淀粉酶的微生物出現(xiàn)假陽性反應(yīng)。但這種只產(chǎn)生淀粉酶的微生物產(chǎn)生的透明圈較為模 糊，因?yàn)榕囵B(yǎng)基中纖維素占主要地位，因此可以與纖維素酶產(chǎn)生的透明圈相區(qū)分。方法二的另一缺點(diǎn)是：有些微生物具有降解色素的能力，它們?cè)陂L(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)過程中會(huì)降解剛果紅形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區(qū)分。4 .為什么選擇培養(yǎng)能夠“濃縮”所需的微生物？在選擇培養(yǎng)的條件下，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。【典例解析】例1 .有關(guān)谷氨酸發(fā)酵的敘述中正確的是a.

5、發(fā)酵中要不斷通入空氣b.培養(yǎng)條件不當(dāng)將不能得到產(chǎn)品c.攪拌的唯一目的是使空氣成為小泡d .冷卻水可使酶活性下降解析：進(jìn)行谷氨酸發(fā)酵的菌種是異養(yǎng)需氧型微生物，所以要在培養(yǎng)過程中不斷通入空氣，但是必須通入的是無菌空氣，普通空氣是不行的，容易造成雜菌污染。攪拌不但使空氣成為 小氣泡以增加培養(yǎng)基中的溶氧量，還能使培養(yǎng)基與菌種充分接觸，提高原料的利用率。在培養(yǎng)過程中，由于微生物的代謝產(chǎn)熱和機(jī)械磨擦生熱，會(huì)使培養(yǎng)基的溫度升高，高到一定程度，就會(huì)使酶的結(jié)構(gòu)和核酸的結(jié)構(gòu)遭到破壞，培養(yǎng)會(huì)因此而受到影響。降低溫度，是保證酶正常活性的條件之一而不會(huì)使酶的活性下降。當(dāng)培養(yǎng)條件不恰當(dāng)時(shí)，不能得到谷氨酸。如ph降低時(shí)將得

6、到乙酰谷氨酰胺，溶氧低時(shí)將得到乳酸或琥珀酸。答案：b例2.溫度對(duì)發(fā)酵過程的影響，不正確的是a.溫度過高，發(fā)酵周期縮短，產(chǎn)量降低b .溫度不影響生物合成的途徑c.溫度能影響菌種對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收d.菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成所需的最適溫度不一定相同解析：解答此題需要從以下幾方面入手分析：第一，發(fā)酵過程需要適宜的溫度，如果溫度過高，酶很快失活，菌體衰老，發(fā)酵周期就會(huì)縮短，產(chǎn)量也會(huì)降低；第二，溫度能影響生 物合成的途徑，這是因?yàn)樯锖铣蛇^程需要酶，酶的活性與溫度高低有關(guān)；第三，菌種吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一部分是通過主動(dòng)運(yùn)輸來完成的，需呼吸作用提供能量，這與溫度有關(guān)；第四，菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成需體內(nèi)旺盛的代謝作基礎(chǔ)，而用于

7、生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物生成的酶不同，因此所需的最適宜的溫度也不一定相同。答案：b例3.（2005年北京卷）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)的主要步驟如下圖所示。請(qǐng)分析回答問題：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”生長(zhǎng)所需的氮源和碳源是來自培養(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 。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 。轉(zhuǎn)為固體培養(yǎng)時(shí)，常采用 的方法接種，獲得單菌落后繼續(xù)篩選。若研究“目的菌”的生長(zhǎng)規(guī)律，將單個(gè)菌落進(jìn)行液體培養(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。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，使用過的培養(yǎng)基應(yīng)該進(jìn)行 處理后，才能倒掉。解析：題干中首先說明了 a是有機(jī)物，后來在培養(yǎng)基中雙增加了磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素，通過比較各培養(yǎng)瓶中 a的多