高中生物选修一
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
[自主学习]
1．纤维素是 类物质， 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。
2．纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即 、 和 ，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 。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。
3．在做纤维素酶分解纤维素的实验过程中，如果没有摇床，可以采用何种方法代替？ 4．筛选纤维素分解菌可以用 法，这种方法能够通过 直接对微生物进行筛选。
5．在土壤中取样的方法有：① ；② 。
5．刚果红是一种 ，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。 思考：
① 怎样利用刚果红的这一特点来筛选纤维素分解菌？
②利用刚果红染色的方法有几种？各自的优缺点是什么？
6．分离分解纤维素的微生物的实验流程图如下： → →梯度稀释→ → 。
思考：⑴此流程图与样品的稀释和稀释液的取样培养流程图有何异同？
⑵为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
⑶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？
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[疑点解读]
1．分离分解纤维素的微生物的实验流程与稀释液的取样培养流程图有何异同？
它们的区别是：稀释液的取样流程图是将土样制成的菌悬液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择性培养基上，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，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本相同。 2．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？
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的生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约10cm左右腐殖土壤中。 3．两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，在本课题中我们给出了两种方法。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纤维素分解菌的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂的问题，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。 4．为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
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。 [典例[解析]]
例1．有关谷氨酸发酵的叙述中正确的是 A．发酵中要不断通入空气 B．培养条件不当将不能得到产品
C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡 D．冷却水可使酶活性下降
例2．温度对发酵过程的影响，不正确的是 A．温度过高，发酵周期缩短，产量降低 B．温度不影响生物合成的途径
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C．温度能影响菌种对营养物质的吸收 D．菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
例3．（2005年北京卷）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）。实验的主要步骤如下图所示。请分析回答问题：
⑴培养基中加入化合物A的目的是筛选 ，这种培养基属于 培养基。 ⑵“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的 ，实验需要振荡培养，由此推测“目的菌”的代谢类型是 。
⑶培养若干天后，应选择培养瓶中化合物A含量 的培养液，接入新的培养液中连续培养，使“目的菌”的数量 。
⑷转为固体培养时，常采用 的方法接种，获得单菌落后继续筛选。 ⑸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 为纵坐标，绘制生长曲线。 ⑹实验结束时，使用过的培养基应该进行 处理后，才能倒掉。
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——★ 参 考 答 案 ★——
[典例[解析]]
例1．[解析]进行谷氨酸发酵的菌种是异养需氧型微生物，所以要在培养过程中不断通入空气，但是必须通入的是无菌空气，普通空气是不行的，容易造成杂菌污染。搅拌不但使空气成为小气泡以增加培养基中的溶氧量，还能使培养基与菌种充分接触，提高原料的利用率。在培养过程中，由于微生物的代谢产热和机械磨擦生热，会使培养基的温度升高，高到一定程度，就会使酶的结构和核酸的结构遭到破坏，培养会因此而受到影响。降低温度，是保证酶正常活性的条件之一而不会使酶的活性下降。当培养条件不恰当时，不能得到谷氨酸。如pH降低时将得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低时将得到乳酸或琥珀酸。 [答案]B
例2．[解析]解答此题需要从以下几方面入手分析：第一，发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低；第二，温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶，酶的活性与温度高低有关；第三，菌种吸收营养物质一部分是通过主动运输来完成的，需呼吸作用提供能量，这与温度有关；第四，菌体生长和产物合成需体内旺盛的代谢作基础，而用于生长繁殖和代谢产物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同。 [答案]B
例3．[解析]题干中首先说明了A是有机物，后来在培养基中双增加了磷酸盐、镁盐以及微量元素，通过比较各培养瓶中A的多少，选出“目的菌”，由此还可推断出“目的菌”所需碳源和氮源来自A，是异养型。获得“目的菌”种后，选进行扩大培养，培养过程中及培养结束后注意灭菌。
[答案]⑴目的菌 选择 ⑵化合物A 异养需氧型 ⑶减少 增加 ⑷划线 ⑸定期取样“目的菌”数目的对数 ⑹灭菌
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高中生物选修一学案2：2.3分解纤维素的微生物的分离
