2.3土壤中纤维素分解菌的分离

专题二 微生物的培养与应用
课题3 分解纤维素的微生物 的分离
一、基础知识
（一） 纤维素与纤维素酶 1.纤维素在生物圈的分布
纤维素是地球上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维生素.地球 上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨.
人类以淀粉为主要能量来源，但完全不能消 化纤维素，而反刍动物和大量的微生物则主要以 纤维素为能量来源。这是因为，在反刍动物的瘤 胃中生活着大量的可以分解纤维素的微生物。
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？
答：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左右 腐殖土壤中。
4.想一想，两种刚果红染色法各有哪些 优点与不足？你打算选用哪一种方法？
方法一是传统的方法，缺点是操作繁 琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生 混杂；其优点是这样显示出的颜色反应 基本上是纤维素分解菌的作用。
(2)“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自 培养基中的 化合物A ，实验需要振荡培养， 由此推测“目的菌”的代谢类型 是 异养需氧 。
例1(20分)某化工厂的污水池 中，含有一种有害的、难于降 解的有机化合物A。研究人员 用化合物A、磷酸盐、镁盐以 及微量元素配制的培养基，成 功地筛选到能高效降解化合物 A的细菌(目的菌)。实验的主 要步骤如图所示。请分析回答 问题：（北京卷）
（二）分离的结果是否一致： 由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌 和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是 细菌。但由于所取土样的环境不同，学生也 可能得到真菌和放线菌等不同的分离结果。
P30课题延伸：纤维素酶的测定方法
一般是采用对纤维素酶分解 滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖 进行定量的测定
1.本实验的流程与课题2中的实验流 程有哪些异同？五三P38
(4)转为固体培养时，常采用 平板划线 方法接种，获得单菌落后继续筛选。
例1(20分)某化工厂的污水池 中，含有一种有害的、难于降 解的有机化合物A。研究人员 用化合物A、磷酸盐、镁盐以 及微量元素配制的培养基，成 功地筛选到能高效降解化合物 A的细菌(目的菌)。实验的主 要步骤如图所示。请分析回答 问题：（北京卷）
5.为什么选择培养能够“浓缩”所需的微 生物？
答：在选择培养的条件下，可以使那些能够 适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖， 而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖 被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。
本课题知识小结:
【例题解析】
例1 (20分)某化工厂的污水池 中，含有一种有害的、难于降 解的有机化合物A。研究人员 用化合物A、磷酸盐、镁盐以 及微量元素配制的培养基，成 功地筛选到能高效降解化合物 A的细菌(目的菌)。实验的主 要步骤如图所示。请分析回答 问题：（北京卷）
(1)培养基中加入化合物A的目的是筛 选 目的菌，这种培养基属于 选择 培养基。
例1(20分)某化工厂的污水池 中，含有一种有害的、难于降 解的有机化合物A。研究人员 用化合物A、磷酸盐、镁盐以 及微量元素配制的培养基，成 功地筛选到能高效降解化合物 A的细菌(目的菌)。实验的主 要步骤如图所示。请分析回答 问题：（北京卷）
答：本实验流程与课题2的流程的区别如 下。课题2是将土样制成的菌悬液直接涂布 在以尿素为惟一氮源的选择性培养基上，直 接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使 纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在 选择培养基上。其他步骤基本一致。
2.为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素 分解菌？
答：由于生物与环境的相互依存关系，在富 含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对 提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几 率要高于普通环境。
2.刚果红染色法的原理P28
二、实验设计
土壤取样
选择培养
梯度稀释
将菌悬液涂布到鉴别纤维素分解菌培养基上 挑选产生透明圈的菌落
实验的具体操作步骤如下: P28-29 1.土样采集 2.选择培养 3.刚果红染色法分离
课题成果评价筛选出菌落：
对照的培养基在培养过程中没有菌落生 长则说明培养基制作合格。如果观察到产生 透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维 素的微生物。
2.纤维素酶的结构和作用原理 纤维素与淀粉都是由葡萄糖组成的，但
组成两者的葡萄糖的连接方式不同，因而使两 者的形态完全不同。纤维素是由葡萄糖分子按 β-1,4糖苷键连接而成的，淀粉是由葡萄糖分 子按α-1,4糖苷键连接而成的。
内切酶 （Cx酶）
纤维素酶 外切酶 (复合酶) （C1酶）
葡萄糖苷酶
（二）纤维素分解菌的筛选 1.刚果红染色法；
方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂 问题，缺点是由于纤维素和琼脂、土豆汁中都 含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微 生物出现假阳性反应。但这种只产生淀粉酶的 微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中 纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生 的透明圈相区分。方法二的另一缺点是：有些 微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培 养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与 纤维素分解菌不易区分。
(5)若研究“目的菌”的生长规律，将单个菌 落进行液体培养，可采用的方法进行计数，
以时间为横坐标，以 细菌数目的对数 为
纵坐标，绘制生长曲线。
例1(20分)某化工厂的污水池 中，含有一种有害的、难于降 解的有机化合物A。研究人员 用化合物A、磷酸盐、镁盐以 及微量元素配制的培养基，成 功地筛选到能高效降解化合物 A的细菌(目的菌)。实验的主 要步骤如图所示。请分析回答 问题：（北京卷）
(3)培养若干天后，应选择培养瓶中化 合物A含量 减少 的培养液，接入新 的培养液中连续培养，使“目的菌”的 数量 增加 。
例1(20分)某化工厂的污水池 中，含有一种有害的、难于 降解的有机化合物A。研究 人员用化合物A、磷酸盐、 镁盐以及微量元素配制的培 养基，成功地筛选到能高效 降解化合物A的细菌(目的菌)。 实验的主要步骤如图所示。 请分析回答问题：（北京卷）