分解纤维素微生物分离流程

专题课题3

二微生的培物养与应用分解纤维素的生物 的分微离

.基一础识 ㈠知.维纤素与纤维酶 1素.纤素维纤维素是种由葡一糖萄尾首连相成 而的分子化合物高是，含最量丰的多糖 类富质物。

考思纤维素：是球上含地最丰量的富 多类物质糖，植每物产年生的维纤素 超过70亿吨但却不会在地球，大量 上积的，为累什？

么纤维能素土壤被某些中微物生分解 利用这，因为是它们能产生纤维够素。酶人可应类分用解维纤的微素生将秸物 秆等弃物转变成酒废，用纤维精素处酶理 服面料装。

棉花等是自界中然纤维含量素高的最然产天。物

一

.础知识 基.㈠维素与纤维素纤酶2.维素纤酶纤维素酶是一复种合，一酶般认它为少至包 三种括分组，C即酶1(外酶)切、C酶(内切X)酶和葡 萄糖苷酶前，种酶两纤使素分维成纤解 二糖维第，种酶将三维纤二分解成糖萄葡糖

纤。维素

1酶、Cx酶

纤C维糖

二葡糖苷酶

葡萄萄

糖一.

基知础识㈠.纤素维与纤维素酶 .纤维3的分解：素分解纤维的微素物生，各种细有、菌 真菌少和放线菌数。

实:纤验维素酶解分维纤的实素验①取支二02mL的试 管各②入一加张滤纸条③加各pH4.入，物质8为量.01om/lL 醋的酸-醋酸缓冲液1钠1ml1和m0 l④乙在试管中入加1Lm纤素酶维 ⑤两支管固定

课题：2.3 分解纤维素的微生物的分离 授课时间：

课型： 课时：

三维目标： 1. 知识与技能：

（1）简述纤维素酶的种类及作用。

（2）掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术。

过程与方法：

（1）分析分离分解纤维素的微生物的实验流程。 （2）掌握实验操作的原理。 情感态度与价值观：

（1）通过自主设计、完成实验，培养勇于探究的科学精神。

（2）通过了解土壤中能分解纤维素的微生物在保护环境中的作用，增强社会责任感。 教学重点：

从土壤中分离分解纤维素的微生物。

教学难点：

从土壤中分离分解纤维素的微生物的具体过程步骤稀释和涂布。

教具使用： 教学过程

教学环节

导入课题:

学生阅读课本P37课题背景，让学生回忆必修1关于细胞壁的成分纤维素和多糖的相关知识，通过介绍纤维素，探讨如何分离土壤中能够分解纤维素的微生物。

教学意图：通过旧知识过渡到新知识上面。 基础知识

一、纤维素和纤维素酶

阅读课本37页基础知识部分第一、二段，回答下列问题：1、纤维素在生物圈的分布状况？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纤维素。其中棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。

第 1 页

教师及

盘锦大洼高级中学 天才就是无止境刻苦勤苦的能力

选择培养（可以省略） 目的： ，

大洼高中高三生物一轮复习学案 选修一第二章2.3分解纤维素的微生物的分离

制作人 张洪芬 审核人 高三生物组 适用范围 高三实验班 使用日期：

【教学目标】１、简述纤维素酶的种类和作用 ２、从土壤中分离出分解纤维素的微生物 【教学重难点】从土壤中分离出分解纤维素的微生物 【教学内容】

以确保能够从样品中分离到所需要的微生物。 梯度稀释 依次将培养液稀释10～10倍

将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上

从微生物纤维素酶的来源、性质、分子结构及作用机理等四个方面详细概述了国内外微生物纤维素酶及其降解纤维素机理的研究现状,并提出微生物纤维素酶降解纤维素的研究方向,对今后在微生物纤维酶及其降解机理方面的进一步研究有重要的指导意义。

8 6

陕

西

农

业

科

学

21() 0 0 3

农艺探讨

微生物纤维素酶及其降解纤维素机理的研究进展王翮

(安职业技术学院生物工程系，西西安西陕摘

7 07 ) 1 0 7

要：微生物纤维素酶的来源、质、子结构及作用机理等四个方面详细概述了国内外微生物纤维素酶从性分

及其降解纤维素机理的研究现状，并提出微生物纤维素酶降解纤维素的研究方向，今后在微生物纤维酶及对

其降解机理方面的进一步研究有重要的指导意义。关键词：生物纤维素；纤维素酶；降解微

纤维素是地球上最丰富的多糖化合物，泛广存在于如树杆等植物中，全世界每年生产的纤维素及半纤维素总量在 8 0亿 t] 5[。将纤维素水解 1为小分子单糖，糖再通过微生物发酵生产各种单有用的产品，藉此有望有效利用这些源源不断的

酶一般最适 p为中性至偏碱性，且对天然纤 H并维素的水解作用较弱L。在草食动物的消化 6]道，特别是反刍动物的瘤胃中也存在一些可以分

解纤维素的细菌类群。一些类群的放线菌也可以产生纤维素

一、纤维素与纤维素酶（阅读教材P27～28） 1．纤维素

(1)化学本质：由C、H、O三种元素组成，基本组成单位是葡萄糖，是地球上含量最丰富的多糖类物质。

(2)来源：棉花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；纤维素是构成植物细胞壁的主要成分之一。

2．纤维素酶

(1)组成：纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，即C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶。 (2)作用原理

(3)实验验证纤维素酶的作用 试管 滤纸条 1 cm× 6 cm 1 cm× 6 cm 缓冲液 pH＝4.8 10 mL 纤维素酶 (70～ 80 U/mL) 1_mL 条件 结果 完全 分解 基本无 变化 1 2 11 mL / 将两支试管固定在50 mL 的锥形瓶中，在摇床上以 140 r/min的转速振荡反 应1 h 二、纤维素分解菌的筛选（阅读教材P28） 1．方法

2．原理

版权所有:中国好课堂www.zghkt.cn

三、实验设计和操作（阅读教材P28～29） 1．土壤取样：选择富含纤维素的环境。 2．选择培养

(1)目的：增加纤维素分解菌的浓度，确保能够从样品中分离到所需要的微生物。

(2)操作方法：将土样加入装有30 mL选择培养基的

纤维素分解菌群的分离和筛选

卜6南京农业大学学报[9,g 3 5~ 6 9 6 I( ) 9 2. U{es g Z￣vri l J试 o hⅢl gA r￣∽r ! gi c

维普资讯

纤维素分解菌群的分离和筛选L/

史玉英沈其荣娄无忌刘生浩崔中利_—~ _● _ _—一-— _

,

(南京农业大学自然资源与环境科学院，京 2 0 9 )南 1 0 5摘要滤纸平扳法结合摇床培养筛选到 2纤维素分解能力较强的混合菌 Ml M2在以纤维素为碳源的个和。

.’

培养涟中，8 C振荡培养 4,纸纤维素失重率分别达 5 . 3和 5 . 2,经处理的稻草秆纤维素失重 2 滤 d 75 4 9未率为 3 . 2和 3 . 1。膨化稻草比稻草秆易分解，维素降解率可达 6 . 3和 6 . 2。经初步鉴定， 88 6 2纤 8 8 0 0 Ml由术霉和芽孢杆菌 B a组成， M2由术霉 F 2和芽孢耗菌 B a组成。实验结果表明，由真菌、细菌组成的混合菌分解纤维素的能力嘎显强千其中任何一个单一菌株，

莘号S_烛中分 4圉 14墼茎娄蚺 l

饱-l’ II—

I S0LA 1 0N ND 1 A SCR EEN I G N 0F CELLUL0SE— EC0M P0

一、纤维素与纤维素酶（阅读教材P27～28） 1．纤维素

(1)化学本质：由C、H、O三种元素组成，基本组成单位是葡萄糖，是地球上含量最丰富的多糖类物质。

(2)来源：棉花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；纤维素是构成植物细胞壁的主要成分之一。

2．纤维素酶

(1)组成：纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，即C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶。 (2)作用原理

(3)实验验证纤维素酶的作用 试管 滤纸条 1 cm× 6 cm 1 cm× 6 cm 缓冲液 pH＝4.8 10 mL 纤维素酶 (70～ 80 U/mL) 1_mL 条件 结果 完全 分解 基本无 变化 1 2 11 mL / 将两支试管固定在50 mL 的锥形瓶中，在摇床上以 140 r/min的转速振荡反 应1 h 二、纤维素分解菌的筛选（阅读教材P28） 1．方法

2．原理

版权所有:中国好课堂www.zghkt.cn

三、实验设计和操作（阅读教材P28～29） 1．土壤取样：选择富含纤维素的环境。 2．选择培养

(1)目的：增加纤维素分解菌的浓度，确保能够从样品中分离到所需要的微生物。

(2)操作方法：将土样加入装有30 mL选择培养基的

纤维素结构

structure of cellulose

包括纤维素的化学结构和物理结构。

纤维素的化学结构 纤维素是由D-吡喃型葡萄糖基（失水葡萄糖）组成。简单分子式为[kg2](CH10O)；化学结构式可用下二式表示：

霍沃思式 是由许多D-葡萄糖基（1-5结环）,藉1-4,β-型联结连接起来的,而且连接在环上碳原子两端的OH和H位置不相同，所以具有不同的性质。式中为聚合度。在天然纤维素中,聚合度可达10000左右；再生纤维素的聚合度通常为200～800。在一个样品中，各个高分子的聚合度可以不同，具有多分散性。

[1045-05]

椅式 由于内旋转作用，使分子中原子的几何排列不断发生变化，产生了各种内旋转异构体，称为分子链的构象。纤维素高分子中，6位上的碳-氧键绕5和6位之间的碳-碳键旋转时,相对于5位上的碳-氧键和5位与4位之间的碳-氧键可以有三种不同的构象。如以g表示旁式,t表示反式，则三种构象为gt、tg、和gg（图1[C(6位)上OH基团的

构象]H基团的构象\

class=image>）。多数人认为,天然纤维素是gt构象，再生纤维素是tg构象。

[1045-06]

在纤维素分子链中，存在着氢键。这种氢键把链

日本曹达股份有限公司

00

序言

CELNY是环氧丙烷与纤维素经反应生成的羟丙基醚。 通常被称作HPC（羟丙纤维素），1971年被载入日本药典。2005年8月被指定为食品添加物，在多个领域中的应用备受瞩目。

作为食品添加物并没有使用标准，表示名称为“羟丙纤维素”或“HPC” 。

● 制作方法

木浆

添加环氧丙烷

羟丙纤维素

结构式中的R：代表H或{-CH2-CH(CH3)-O}mH基，m为1以上的整数

* CELNY是白色~带黄白色的无味的粉末。

● 主要特点

1. CELNY在室温下可溶于水和主要的极性有机溶剂。 2. 可根据用途和处方选择相应的聚合度（粘度）。

3. CELNY具有化学惰性，与其他成分几乎不会发生反应。

● 主要用途

在医药品领域中，羟丙纤维素作为片剂和颗粒剂的粘合剂与包衣剂被广泛使用。

在食品领域，基于其特点，它作为增稠剂、稳定剂、凝胶化剂、施胶剂、乳化剂、分散剂、粘合剂和成膜剂的使用被人们寄予厚望。

● CELNY的类型汇总

根据粘度（分子量）的不同，CELNY分为五种类型。（其粒形分为普通型和微粉型两种）

类型

粘度（mPa·s）成膜剂 粘合剂

各种增稠性

在20℃条件下，2%CELNY水溶液的粘度

● 粒度分布

针对不同用途，我们设计了两种粒径的CE

实验原理

植物的主要化学成分是纤维素、半纤维素和木质素这三部分。它们是构成植物细胞壁的主要组分。其中，纤维素组成微细纤维，构成纤维细胞壁的网状骨架，而半纤维素和木质素是填充在纤维和微细纤维之间的“粘合剂”和“填充剂”。 1. 纤维素

生物制粉末在加热的情况下用醋酸和硝酸的混合液处理，在这种情况下，细胞间的物质被溶解，纤维素也分解成单个的纤维，木质素、半纤维素和其它的物质也被除去。淀粉、多缩戊糖和其它物质受到了水解。用水洗涤除去杂质以后，纤维素在硫酸存在下被重铬酸钾氧化成二氧化碳和水。

C6H10O5 + 4K2Cr2O7 + 16H2SO4 = 6CO2 + 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 21H2O

过剩的重铬酸钾用硫酸亚铁铵溶液滴定，再用硫酸亚铁铵滴定同量的但是未与纤维素 反应的重铬酸钾，根据差值可以求得纤维素的含量。 2. 半纤维素

用沸腾的80％硝酸钙溶液使淀粉溶解，同时将干扰测定半纤维素的溶于水的其它碳水化合物除掉。将沉淀用蒸馏水冲洗以后，用较高浓度的盐酸，大大缩短半纤维素的水解时间，水解得到的糖溶液，稀释到一定体积，用氢氧化钠溶液中和，其中的总糖量用铜碘法测定。

铜