土壤中纤维素分解菌的分离..
纤维素分解微生物的分离与鉴定
环境微生物技术实验总结报告一、国内外研究进展：①纤维素资源据不完全统计，全球每年通过光合作用产生的植物物质高达1.8×1011 t，这些植物物质所含的能量相当于全球人类每年能量消耗量的20倍，食物中所含能量的200倍。
纤维素是构成植物细胞的基本成分，纤维素占全球植物总干重的30%一50%，是地球上分布最广、含量最丰富的碳水化合物，它存在于所有植物当中。
在生物界中，结合于有机体中的碳达27×1010t，在自然界有机体中构成纤维素的碳约占40%，据此估算，在植物界中纤维素的总量约达26.0×1010t，而且自然界中的植物原料是年复一年地不断生长和更新的，可以说，纤维素在自然界中是一种最丰富的可再生的有机资源。
纤维素是一种不能被大多数动植物直接利用的多糖物质。
但对人类来说只要能将其降解成小分子物质，纤维素就会成为一种有广阔应用前景的资源。
而且这种潜在的资源数量是惊人的，其中的大多数作为绿色植物的成分在维持生态平衡中起作用而不宜利用，但是仍有数量可观的纤维素由人类生活和生产产生，它们主要存在于农作物秸秆和城市垃圾之类的废弃物中。
灾荒或战乱造成的粮食危机依然是正存在的和潜在的威胁;随着全球经济的飞速发展，地球上石油、煤炭的储量正以惊人的速度减少，能源危机成了世界大多数国家所面临的一个严峻问题;由于对资源的破坏性开采和利用，人类赖以生存的环境正在不断地恶化，对可再生资源利用的研究与开发的可持续发展战略己在世界各国逐步展开。
如何处理和利用废弃纤维素将成为一个十分紧要的问题。
②农业废弃物资源的利用现状植物纤维素资源的开发利用对解决粮食和能源短缺以及环境污染问题有极其深远的意义。
我国的纤维素资源极为丰富，每年的农作物秸秆产量达5.7x107吨，约相当于北方草原年打草量的50倍。
但是，农作物秸秆产生数量多且产生时间集中(每年到收获季节农村就会有大量的秸秆产生)，而我国的农作物秸秆主要用于燃料、畜禽饲料与自然堆肥，不仅利用效率低，而且随着农村生活水平的提高，农作物秸秆成为农村固体废弃物的主要来源。
46 尿素分解菌、纤维素分解菌的筛选和分离-【一轮全考点】备战2022年高考生物一轮复习专题课件
实例
（Taq DNA聚合酶） 缺乏碳源：分离出自养型微生物
分离耐寒微生物：低温环境：如冰川 分离分解石油的细菌：油田
石油作为唯一碳源：分离出石油分解菌
以尿素作为唯一氮源：分离出尿素分解菌 以纤维素作为主要碳源：分离出纤维素分解菌
将培养基放在高温环境中培养：分离出耐高温的微生物
将培养基pH调至较低水平中培养：分离出耐酸的微生物
也会形成以尿素分解菌为中心的红色的圈（但不是透明圈）
原因：分解尿素的细菌，能够将尿素分解成氨，使培养基PH升高， 使酚红指示剂变红
纤维素分解菌的筛选和鉴定
鉴别纤维素分解菌的培养基
碳源
思考1：配方中各物质为微生物生长提供的 主要营养物质分别是？
碳源、氮源、生长因子 无机盐 凝固剂
碳源、生长因子
水
纤维素分解菌的筛选和鉴定
选择纤维素分解菌的培养基
碳源（主要） 氮源、无机盐
思考21：这配个方培中养各基物对质微为生微物生是物否生具长有提选供择的 作主用要？营如养果物具质有分，别是如？何进行选择的？ 有 培养基中纤维素为主要碳源，更适合
能够分解纤维素的微生物大量繁殖
无机盐
思考3：如何设计一个对照实验，说明选择 培养基的作用？
在草食性动物等的消化道内，有分解纤维素的微生物，这些微生物和土 壤中分解纤维素的微生物可产生纤维素酶而分解纤维素
基础知识 纤维素酶
纤维素分解菌的筛选和鉴定
组成：一种复合酶，至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶
作用： 纤维素 C1酶、Cx酶
葡萄糖苷酶 纤维二糖
葡萄糖
证明：
纤维素分解菌的筛选和鉴定
实验基本原则
类型
平行重复原则
对照原则
土壤中分解尿素细菌的分离
2.培养蘑菇时常使用的原料为棉籽壳、花生粉饼。请简答下 列问题： ⑴按照化学成分，该培养基为 选择 培养基，按物理性质， 该培养基为 培养基。 固体 ⑵培养过程中发现培养基上长出了其他杂菌，经鉴定为细 菌。细菌与蘑菇的关系为 。在培养基上施用适量的 竞争 即可抑制细菌生长。 青霉素 ⑶蘑菇是一类大型的 真 核微生物。
课题3
分解纤维素的微生物 的分离
纤维素，地球上含量最丰富的多糖类物质， 40%--70%能被产生纤维素酶的微生物分解利 用。认识此类微生物，对于人们充分利用秸秆 等废弃物生产所需，在非常重要的意义。
基础知识
（一）纤维素与纤维素酶
纤维素
纤维素是一种由葡萄糖首尾相 连的高分子化合物。棉花是自然界 中纤维素含量最高的天然产物。
成熟的棉株
纤维素酶（复合酶） 纤维素
C1酶
CX酶
纤维二糖
葡萄糖苷酶
葡萄糖
实验：
操作 现象 解析
纤维素酶水解滤纸实验
（二）纤维素分解菌的筛选
刚果红染色法
刚果红+纤维素 红色复合物
四种纤维素分解菌在刚果 红培养基上形成的透明圈
实验设计
[资料一] 土壤取样
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。
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。
[资料二] 选择培养 培养基的配制原则
目的明确 根据微生物种类、培养目的选择培养基
营养协调 水>碳源>氮源>P、S>K、Mg>生长因 子 细菌（6.5---7.5） 放线菌(7.5---8.5) PH适 酵母菌、霉菌（4—5.8） 宜
课题3 分解纤维素的微生物的分离
课题3 分解纤维素的微生物的分离课题背景纤维素，一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，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纤维素。
地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨，其中40%～60%能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。
对这些微生物的研究与应用，使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精，用纤维素酶处理服装面料等。
而要研究这些微生物，首先要将它们从土壤中种类众多的微生物中分离出来。
在本课题中，我们将探讨如何分离土壤中能够分解纤维素的微生物。
基础知识（一）纤维素与纤维素酶棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物（图2-11），此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。
许多商品纤维素都是由天然纤维素制得的，如水溶性的羧甲基纤维素钠（ CMC-Na ）、不溶于水的微晶纤维素（Avicel ）等。
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。
正是在这三种酶的协同作用下，纤维素最终被水解成葡萄糖，为微生物的生长提供营养，同样，也可以为人类所利用。
下面我们通过一个小实验来体会纤维素酶的作用。
在2支20 mL的试管中，分别放入1 cm×6 cm的滤纸条，再分别加入pH为4.8、物质的量浓度为0.1 mol/L的醋酸—醋酸钠缓冲液10 mL、11mL。
在加入10 mL缓冲液的试管中加入 1 mL纤维素酶（70~80 U/mL ）。
将2支试管固定在50 mL的锥形瓶中，在摇床上以140 r/min的转速振荡反应1h，观察结果。
你也可以用报纸、复印纸做这个实验。
如果没有摇床，你可以采用定时人工振荡的方法。
时间足够长时，你会观察到滤纸被完全分解（图2-12）。
1U表示1个酶活力单位，是指在温度为25℃，其他反应条件，如pH等，均为最适的情况下，在1 min内转化1 mmol的底物所需的酶量。
2023人教版选修一课题3《分解纤维素的微生物的分离》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。
纤维素分解菌的分离筛选
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ｕ ｗｉ ｄｆ ｒｎ ａ ０ ｏ ｌｅ ｏｄ ｔｎ ｉｅｔｅｒＣＭＣ ａ ｔ ｉ ｆ ｒ ｍ 山 ｉｅｅ ｔｃ出 ｎｓｌ￣ ｓｔ ｅｅ ｎｎ ｈ ｉ ｘ ｃｉ ｔ ａｔ ｖｙ ｅ ｄｆｅｅ ｔ ｎ ｈ ｔｉａｉｎｃ ｐ ｂｌｉｓｏ ｈ ａ ｉ ｒｎ ｄ ｔｅ ｕｉｚ ｔ ａ ａ ｉｔ ｆｔｅｓＩ ａ ｌ ｏ ｉｅ 僧
ａ ｄａ ｐ ｔｅ ｉ ｈ ｏｒｓｏ ｄｎ ｎ ｕ ｔｅ ． ｎ ｐ ｈ ｍ ｔｅｃ ｒｅｐ ｎ ｉｇｉｄ ｓｒ ｓ ｎ ｉ Ｃ ｌ ｏｅ ｄ ｃｍｐ ｓ ｇｍｉｒ ￣ｎｓ ； ｎ ｙ ｃｉｉ ； ｃｅｎｎ ｅ ｕ ｓ－ ｅｏ ｏ ｉ ｌ ｎ ｃｔ ｍｒ ｉｍｓ Ｅ ｚｍｅａ ｔ ｔ Ｓｒｅ ｉｇ ｖｙ
Байду номын сангаас
纤维素分解菌的选择培养基中
• • • •
【 例 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Cx酶 B．C1酶和葡萄糖苷酶 C．Cx酶和葡萄糖苷酶 D．C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶 深度剖析 纤维素酶包括 C1 酶、 Cx 酶和葡萄糖苷酶，能将 纤维素分解为纤维二糖的是C1酶和Cx酶。 答案 A
土壤取样
1、本实验的流程与课题2中的实验流程有哪些异同？
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？
梯度稀释
按照课题1 的稀释操作方法，将选择培 养后的培养基进行等比稀释，稀释最大倍数 到106
将样品涂布到鉴别纤维 素分解菌的培养基上
1、制备培养基:参照旁栏中的比例
2、涂布平板：将稀释度为104～106的菌悬液各 取0.1ml涂布在培养基上，30℃倒置培养
挑选产生透 明圈的菌落
参照课本刚果红染色法，挑选产生透明 圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落
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。
③实例：树林中多年落叶形成的腐殖 土，多年积累的枯枝败叶等。 ④讨论:如果找不到合适的环境，可将 滤纸埋在土壤中，将滤纸埋在土壤中有什 么作用？你认为滤纸应埋进土壤中多深？ 将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌 相对集中，实际上是人工设置纤维素分解 菌生存的适宜环境。一般应将滤纸埋于深 约10cm左右的土壤中。
专题2课题3分解纤维素的微生物的分离
(3)某些商品纤维素 ①水溶性的羧甲基纤维素钠(CMCNa)； ②不溶于水的微晶纤维素(Avicel)。 2．纤维素酶 复合酶 ，包括三种组 (1) 组成：纤维素酶是一种 _________ 葡萄糖苷酶 分，即C1酶、Cx酶、________________ 。 (2)作用：C1酶和Cx酶使纤维素分解成_________ 纤维二糖 ； 葡萄糖苷酶 将纤维二糖分解为葡萄糖。 _____________ 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 微生物，再加入刚果红进行___________ 颜色反应 ， 先培养______ 另一种是在倒平板时就加入刚果红。
关于分解纤维素的细菌的分离和纯
)
化操作的叙述中，下列正确的是(多选)(
A．在地表下面10米深处的土壤中取样
B．要用只含有纤维素有机营养的选择液体培养
基进行选择培养
C．要用酚红培养基进行进一步鉴定
D．要进行稀释涂布平板法进行接种
解析：选 BD。从土壤中分离纤维素分解菌时， 取的土样要在枯枝败叶比较多的地方，并且要 取土壤 3 ～ 8 厘米深的表层土，太深的土壤中纤 维素很少，细菌数量也很少；而用含有纤维素 的液体培养基培养的目的是使得纤维素分解菌 被选择出来并加以“浓缩”；为了进一步分离 纯化细菌，就要进行稀释涂布接种，以得到单 个细菌长出来的菌落；最后纤维素分解菌的进 一步鉴定用的是发酵产纤维素酶的实验，酚红 培养基是用来进行尿素分解菌的鉴定。
成分
含量
纤维素粉
NaNO3
5g
1g
Na2HPO4· 7H2O
KH2PO4
1.2g
0.9g
MgSO4· 7H2O
KCl
0.5g
0.5g