分解纤维素微生物分离.ppt
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1、关于分解纤维素的微生物分离第一张,PPT共三十四页,创作于2022年6月纤维素与纤维素酶纤维素与纤维素酶1.1.纤维素纤维素纤维素是一种由纤维素是一种由葡萄糖葡萄糖葡萄糖葡萄糖首尾相连而成的首尾相连而成的高分子高分子化合物,是含量最丰富的化合物,是含量最丰富的多糖多糖类物质。类物质。一、基础知识一、基础知识 植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素。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其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然
2、产物其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。第二张,PPT共三十四页,创作于2022年6月土壤中某些微生物能够产生纤维素酶土壤中某些微生物能够产生纤维素酶,把纤维素把纤维素分解为葡萄糖,后再利用。分解为葡萄糖,后再利用。第三张,PPT共三十四页,创作于2022年6月 纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质,植物纤维素是地球上含量最丰富的多糖类物质,植物每年产生的纤维素超过每年产生的纤维素超过7070亿吨,其中亿吨,其中40%-60%40%-60%能被土壤能被土壤中能产生纤维素酶的微生物所利用,不会大量积累。中能产生纤维素酶的微生物所利用,不会大量积累。在草食性动物等的消化道内,也在草食性动物
3、等的消化道内,也共生有分解纤共生有分解纤维素的微生物维素的微生物,其原理也是产生纤维素酶而分解纤维,其原理也是产生纤维素酶而分解纤维素,而人没有分解纤维素的能力。素,而人没有分解纤维素的能力。人类可应用分解纤维素的微生物将秸秆等人类可应用分解纤维素的微生物将秸秆等废弃物转变成酒精,用纤维素酶处理服装面料废弃物转变成酒精,用纤维素酶处理服装面料等。等。第四张,PPT共三十四页,创作于2022年6月2.2.纤维素酶纤维素酶 纤维素酶是一种纤维素酶是一种复合酶复合酶复合酶复合酶,一般认为它,一般认为它至少包括至少包括三种组分三种组分,即,即C C1 1酶酶(外切酶外切酶)、C CX X酶酶(内切酶内
4、切酶)和葡萄糖和葡萄糖苷酶苷酶,前两种酶使纤维素分解成纤维二糖,第三种酶将,前两种酶使纤维素分解成纤维二糖,第三种酶将,前两种酶使纤维素分解成纤维二糖,第三种酶将,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。纤维二糖分解成葡萄糖。纤维二糖分解成葡萄糖。纤维二糖分解成葡萄糖。纤维二糖纤维二糖C C1 1酶、酶、CxCx酶酶葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶葡萄糖葡萄糖纤维素纤维素第五张,PPT共三十四页,创作于2022年6月取二支取二支20mL20mL的试管的试管实验:纤维素酶分解纤维素的实验实验:纤维素酶分解纤维素的实验各加入一张滤纸条各加入一张滤纸条各加入各加入pH4.8pH4.8,物
5、质量为,物质量为0.1mol/L0.1mol/L的醋酸的醋酸醋酸钠缓冲液醋酸钠缓冲液11ml11ml和和10ml10ml甲甲 乙乙在乙试管中加入在乙试管中加入1mL1mL纤维素酶纤维素酶两支试管固定在锥形瓶中,放在两支试管固定在锥形瓶中,放在140r/min140r/min的摇床上振荡的摇床上振荡1h1h结果:乙试管的滤纸条消失结果:乙试管的滤纸条消失 讨论讨论:乙试管的滤纸条为什么会消失?甲试管的作用是什么:乙试管的滤纸条为什么会消失?甲试管的作用是什么?第六张,PPT共三十四页,创作于2022年6月提示:提示:本实验的本实验的自变量是纤维素酶的有无自变量是纤维素酶的有无,自变量,自变量的操
6、纵方法是:在一支试管中添加适量(的操纵方法是:在一支试管中添加适量(1mL1mL)的纤维素酶溶液,在另一支试管不添加纤维素酶,的纤维素酶溶液,在另一支试管不添加纤维素酶,但需加入等量的缓冲液,不能加入蒸馏水,否则但需加入等量的缓冲液,不能加入蒸馏水,否则会影响溶液的会影响溶液的pHpH。实验分析:实验分析:P P2727的小实验是如何构成对照的的小实验是如何构成对照的?第七张,PPT共三十四页,创作于2022年6月刚果红染色法刚果红染色法刚果红能与纤维素形成红色复合物刚果红能与纤维素形成红色复合物,而不与水解后的,而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。(二)
7、纤维素分解菌的筛选(二)纤维素分解菌的筛选当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时,当我们在含有纤维素的培养基中加入刚果红时,刚果红能与培养基中的纤维素形成刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物红色复合物。当。当纤维素被纤维素酶分解后,刚果红纤维素被纤维素酶分解后,刚果红-纤维素的复合纤维素的复合物就无法形成,培养基中就会出现物就无法形成,培养基中就会出现以纤维素分解菌以纤维素分解菌为中心的透明圈为中心的透明圈,这样我们就可以通过是否产生透明圈,这样我们就可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。来筛选纤维素分解菌。第八张,PPT共三十四页,创作于2022年6月第九张,PPT共三十四页,创作
8、于2022年6月二、实二、实 验验 设设 计计 请你根据实验流程图和提供的三个资料以及请你根据实验流程图和提供的三个资料以及“操作提示操作提示”,在思考有关问题的基础上,设计出一个详细的实验方案。,在思考有关问题的基础上,设计出一个详细的实验方案。土壤取样土壤取样选择培养选择培养梯度稀释梯度稀释 将样品涂布在鉴别纤将样品涂布在鉴别纤 维素分解菌的培养基上维素分解菌的培养基上 筛选产生透筛选产生透 明圈的菌落明圈的菌落第十张,PPT共三十四页,创作于2022年6月分布环境分布环境分布环境分布环境1 1、土壤取样:、土壤取样:富含纤维素的环境中富含纤维素的环境中操作步骤操作步骤生物与环境的互相依存
9、关系,在富含纤维素的生物与环境的互相依存关系,在富含纤维素的环境中纤维素分解菌的含量相对提高,因此从这种环境中纤维素分解菌的含量相对提高,因此从这种土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境。土壤中获得目的微生物的几率要高于普通环境。原因原因第十一张,PPT共三十四页,创作于2022年6月实例:树林中多年落叶形成的腐殖土,多年积累的枯实例:树林中多年落叶形成的腐殖土,多年积累的枯实例:树林中多年落叶形成的腐殖土,多年积累的枯实例:树林中多年落叶形成的腐殖土,多年积累的枯枝败叶等。枝败叶等。枝败叶等。枝败叶等。讨论讨论讨论讨论:如果找不到合适的环境,可以将滤纸埋在土壤中,如果找不到合适的环境,可以
10、将滤纸埋在土壤中,如果找不到合适的环境,可以将滤纸埋在土壤中,如果找不到合适的环境,可以将滤纸埋在土壤中,将滤纸埋在土壤中有什么作用?你认为滤纸应该埋在土壤将滤纸埋在土壤中有什么作用?你认为滤纸应该埋在土壤将滤纸埋在土壤中有什么作用?你认为滤纸应该埋在土壤将滤纸埋在土壤中有什么作用?你认为滤纸应该埋在土壤中多深?中多深?中多深?中多深?将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集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环境。一般应将滤纸埋于深约10cm10cm左右的土壤中。左右的土壤中。第十二
11、张,PPT共三十四页,创作于2022年6月2 2、选择培养、选择培养 增加纤维素分解菌的浓度增加纤维素分解菌的浓度,以确保能够从样品,以确保能够从样品中分离所需要的微生物。中分离所需要的微生物。目的:目的:制备选择培养基:制备选择培养基:操作:操作:将土样加入装有将土样加入装有30ml选择培养基的锥形瓶中,将选择培养基的锥形瓶中,将锥形瓶固定在摇床上,在一定温度下震荡培养锥形瓶固定在摇床上,在一定温度下震荡培养12天,天,直至培养液变浑浊。也可重复选择培养。直至培养液变浑浊。也可重复选择培养。第十三张,PPT共三十四页,创作于2022年6月培养基成分分析培养基成分分析培养基组成培养基组成提供主
12、要的营养物质提供主要的营养物质纤维素粉纤维素粉5g碳源(能源)碳源(能源)NaNO31g氮源、无机盐氮源、无机盐KCl0.5gNa2HPO47H2O1.2gKH2PO40.9gMgSO47H2O0.5g无机盐无机盐酵母膏酵母膏0.5g生长因子、碳源、氮源生长因子、碳源、氮源水解酵素水解酵素0.5g氮素、生长因子氮素、生长因子溶解后,蒸馏水定容至溶解后,蒸馏水定容至1000mL水水第十四张,PPT共三十四页,创作于2022年6月提示:自变量为培养基的种类,即普通培养基和选择培养提示: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基。可用牛肉膏蛋白胨培养基与之对照,
13、或者将纤维素改或者将纤维素改为葡萄糖。为葡萄糖。A A A A、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基?为什么?、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基?为什么?、旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基?为什么?、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)是液体培养基,原因是配方中无凝固剂(琼脂)是液体培养基,原因是配方中无凝固剂(琼脂)是液体培养基,原因是配方中无凝固剂(琼脂)B B B 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、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、这个培养基对微生物是否具有选择作用?如
14、果具有,是如何进行、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?选择的?选择的?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。的微生物可以大量繁殖。C C C C、你能否设计一个对照实验,说明选择培养基的作用、你能否设计一个对照实验,说明选择培养基的作用、你能否设计一个对照实验,说明选择培养基的作用、你能否设计一个对照实验,说明选择培养基的作用第十五张,PPT共三十四页,创作于2022年6月 说明:说明:分析分析“纤维素分解菌的选择培养基配方纤维素分解菌的选择培养基配方”可知,该
15、配方中的酵母膏也能够提供少量的碳源,可知,该配方中的酵母膏也能够提供少量的碳源,因此其他微生物也能在该培养基中生长繁殖。只不过,因此其他微生物也能在该培养基中生长繁殖。只不过,由于酵母膏的含量极少,因此,只有以纤维素为碳源由于酵母膏的含量极少,因此,只有以纤维素为碳源的微生物才能大量繁殖。的微生物才能大量繁殖。第十六张,PPT共三十四页,创作于2022年6月在选择培养的条件下,可以使那些能够在选择培养的条件下,可以使那些能够适应适应这这种营养条件的微生物得到种营养条件的微生物得到迅速繁殖迅速繁殖,而那些,而那些不适应不适应这种营养条件的微生物的繁殖被这种营养条件的微生物的繁殖被这种营养条件的微
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