探究酵母菌的呼吸方式:
一.实验原理:
(1)酵母菌是一种单细胞真菌,在有氧和无氧的条件下都能生存,属于兼性厌氧菌,因此便于用来研究细胞呼吸的不同方式。
方程式:有氧呼吸:C
6H
12O
6+6H
2O+O
26CO
2+12H
2O+能量;无氧呼吸: C
6H
12O
62C
2H
5OH+2CO
2+能量
(2)CO
2可使澄清石灰水变混浊,也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短,可以检测酵母菌培养CO
2的产生情况。
(3)橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下与乙醇(酒精)发生化学反应,在酸性条件下,变成灰绿色。
实验装置:
二.方法步骤:
提出问题→作出假设→设计实验→(包括选择实验材料.选择实验器具、确定实验步骤、设计实验记录表格)→实施实验→分析与结论→表达与交流。
(1)酵母菌培养液的配制
取20g新鲜的食用酵母菌,分成两等份,分别放入锥形瓶A(500mL)和锥形瓶B(500mL)中 ,再分别向瓶中注入240mL质量分数为5%的葡萄糖溶液
(2)检测CO
2的产生
用锥形瓶和其他材料用具组装好实验装置(如上图),并连通橡皮球(或气泵),让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶(约50min)。然后将实验装置放到25-35℃的环境中培养8-10h。
(3)检测洒精的产生
各取2mL酵母菌培养液的滤液,分别注入2支干净的试管中。向试管中分别滴加0.5mL溶有0.1g重铬酸钾的浓硫酸溶液(体积分数为95%-97%)并轻轻振荡,使它们混合均匀,观察试管中溶液的颜色变化。
三.实验现象及分析
(1)现象:甲、乙装置中石灰水都变混浊,装置甲混浊快且程度高。装置乙中的B溶液由橙色变成灰绿色,装置甲中的A溶液不变色。
(2)分析:①酵母菌有氧和无氧条件下都产生 CO2;②酵母菌在有氧比无氧时放出的CO2多且快; ③无氧时酵母菌分解葡萄糖产生酒精。
(3)实验结论:酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水;在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。
知识点拨:
1、将装置甲连通橡皮球,让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶,既保证O2的充分供应,又使进入A瓶的空气先经过含NaOH溶液的锥形瓶,洗除空气中的CO2,保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变混浊是由于酵母菌有氧呼吸产生CO2所致。
2、装置乙中,B瓶应封门放置一段时间后,待酵母菌将B瓶中的氧消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
分解纤维素的微生物的分离:
(1)实验原理:
①土壤中存在着大量纤维素分解酶,包括真菌、细菌和放线菌等,它们可以产生纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶,可以把纤维素分解为纤维二糖,进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用,故在用纤维素作为唯一碳源的培养基中,纤维素分解菌能够很好地生长,其他微生物则不能生长。
②在培养基中加入刚果红,可与培养基中的纤维素形成红色复合物,当纤维素被分解后,红色复合物不能形成,培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈,从而可筛选纤维素分解菌。
(2)实验过程:
土壤取样:采集土样时,应选择富含纤维素的环境
↓
梯度稀释:用选择培养基培养,以增加纤维素分解菌的浓度
↓
梯度稀释
↓
涂布平板:将样品涂布于含刚果红的鉴别纤维素分解菌的固体培养基上
挑选产生中心透明圈的菌落:产生纤维素酶的菌落周围出现透明圈,从产生明显的透明圈的菌落上挑取部分细菌,并接种到纤维素分解菌的选择培养基上,在30~37℃条件下培养,可获得较纯的菌种。
刚果红染色的两种方法的比较:
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先培养微生物,在加入刚果红 |
在到平板时加入刚果红 |
优点 |
显示出的眼神反映基本上是纤维素分解菌的作用 |
操作简便,不存在菌落混杂问题 |
缺点 |
操作繁琐,加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂 |
(1)由于琼脂和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 (2)有些微生物具有降解色素的能力,长时间培养会降解刚果红,从而形成明显的透明圈,这些微生物与纤维素分解菌不易区分 |
知识拓展:
1.纤维素与纤维素酶
(1)纤维素
①化学本质:一种多糖。
②分布: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。
(2)纤维素酶
①习惯上,将纤维素酶分成三类:C1酶、Cx酶和β葡糖苷酶。C1酶是对纤维素最初起作用的酶,破坏纤维素链的结晶结构。Cx酶是作用于经C1酶活化的纤维素、分解β-1,4-糖苷键的纤维素酶。β葡糖苷酶可以将纤维二糖、纤维三糖及其他低分子纤维糊精分解为葡萄糖。
②作用:纤维素
纤维二糖
葡萄糖
2、为确定得到的微生物是纤维素分解菌,还需进行发酵产纤维素酶的实验。纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。纤维素酶的测定方法,一般是对纤维素酶分解滤纸等纤继素后所产生的葡萄糖进行定量测定。