《分解纖維素的微生物的分離》生物課教案

　　纖維素，一種由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物，是地球上含量最豐富的多糖類物質。

　　纖維素與纖維素酶

　　（1）棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產物，木材、作物秸稈等也富含纖維素。

　　（2）纖維素酶是一種複合酶，一般認為它至少包括三種組分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶，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葡萄糖。纖維素最終被水解成葡萄糖，為微生物的生長提供營養。

　　纖維素分解菌的篩選

　　（1）篩選方法：剛果紅染色法。能夠透過顏色反應直接對微生物進行篩選。

　　（2）剛果紅染色法篩選纖維素分解菌的原理

　　剛果紅是一種染料，它可以與像纖維素這樣的多糖物質形成紅色複合物，但並不和水解後的纖維二糖和葡萄糖發生這種反應。當我們在含有纖維素的培養基中加入剛果紅時，剛果紅能與培養基中的纖維素形成紅色複合物。當纖維素被纖維素酶分解後，剛果紅－纖維素的複合物就無法形成，培養基中會出現以纖維素分解菌為中心的透明圈。這樣，我們就可以透過是否產生透明圈來篩選纖維素分解菌。

　　分離分解纖維素的微生物的實驗流程

　　土壤取樣→選擇培養（此步是否需要，應根據樣品中目的菌株數量的多少來確定）→梯度稀釋→將樣品塗布到鑑別纖維素分解菌的培養基上→挑選產生透明圈的菌落

　　（1）土壤採集選擇富含纖維素的環境。

　　（2）剛果紅染色法分離纖維素分解菌的步驟倒平板操作、製備菌懸液、塗布平板

　　（3）剛果紅染色法種類

　　一種是先培養微生物，再加入剛果紅進行顏色反應，另一種是在倒平板時就加入剛果紅。

　　課題延伸

　　對分解纖維素的微生物進行了初步的篩選後，只是分離純化的第一步，為確定得到的是纖維素分解菌，還需要進行發酵產纖維素酶的實驗，纖維素酶的發酵方法有液體發酵和固體發酵兩種。纖維素酶的測定方法，一般是對纖維素酶分解濾紙等纖維素後所產生的葡萄糖進行定量的測定。

　　疑難解答

　　（1）為什麼要在富含纖維素的環境中尋找纖維素分解菌？

　　由於生物與環境的相互依存關係，在富含纖維素的環境中，纖維素分解菌的含量相對提高，因此從這種土樣中獲得目的.微生物的機率要高於普通環境。

　　（2）將濾紙埋在土壤中有什麼作用？你認為濾紙應該埋進土壤多深？

　　將濾紙埋在土壤中能使纖維素分解菌相對聚集，實際上是人工設定纖維素分解菌生存的適宜環境。一般應將紙埋於深約10c左右腐殖土壤中。

　　（3）兩種剛果紅染色法的比較

　　方法一是傳統的方法，缺點是操作繁瑣，加入剛果紅溶液會使菌落之間發生混雜；其優點是這樣顯示出的顏色反應基本上是纖維素分解菌的作用。方法二的優點是操作簡便，不存在菌落混雜問題，缺點是由於纖維素和瓊脂、土豆汁中都含有澱粉類物質，可以使能夠產生澱粉酶的微生物出現假陽性反應。但這種只產生澱粉酶的微生物產生的透明圈較為模糊，因為培養基中纖維素佔主要地位，因此可以與纖維素酶產生的透明圈相區分。方法二的另一缺點是：有些微生物具有降解色素的能力，它們在長時間培養過程中會降解剛果紅形成明顯的透明圈，與纖維素分解菌不易區分。

　　（4）為什麼選擇培養能夠“濃縮”所需的微生物？

　　在選擇培養的條件下，可以使那些能夠適應這種營養條件的微生物得到迅速繁殖，而那些不適應這種營養條件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“濃縮”的作用。