新課標(biāo)創(chuàng)新人教生物選修1 專題2 課題3 分解纖維素的微生物的分離

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1、 一、纖維素與纖維素酶 1．纖維素 (1)化學(xué)本質(zhì)：由C、H、O三種元素組成，基本組成單位是葡萄糖，是地球上含量最豐富的多糖類物質(zhì)。 (2)來源：棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物，此外木材、作物秸稈等也富含纖維素；纖維素是構(gòu)成植物細胞壁的主要成分之一。 2．纖維素酶 (1)組成：纖維素酶是一種復(fù)合酶，至少包括三種組分，即C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶。 (2)作用原理 (3)實驗驗證纖維素酶的作用 試管 濾紙條 緩沖液 pH＝4.8 纖維素酶 (70～ 80 U/mL) 條件 結(jié)果 1 1 cm× 6 cm 10 mL 1_m

2、L 將兩支試管固定在50 mL 的錐形瓶中，在搖床上以 140 r/min的轉(zhuǎn)速振蕩反 應(yīng)1 h 完全 分解 2 1 cm× 6 cm 11 mL / 基本無 變化 二、纖維素分解菌的篩選 1．方法 2．原理 三、實驗設(shè)計和操作 1．土壤取樣：選擇富含纖維素的環(huán)境。 2．選擇培養(yǎng) (1)目的：增加纖維素分解菌的濃度，確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。 (2)操作方法：將土樣加入裝有30 mL選擇培養(yǎng)基的錐形瓶中，將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下振蕩培養(yǎng)1～2_d，直至培養(yǎng)液變混濁，也可重復(fù)選擇培養(yǎng)。 3．梯度稀釋 4．涂布培養(yǎng)：將樣

3、品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上。 5．篩選菌株：剛果紅染色法，挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。 四、課題延伸——纖維素分解菌的鑒定 1．為確定得到的透明圈中的菌落是纖維素分解菌，需要進行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的實驗，纖維素酶的發(fā)酵方法有液體發(fā)酵和固體發(fā)酵兩種。 2．纖維素酶的測定方法，一般是采用對纖維素酶分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進行定量測定。 [共研探究] 纖維素分子的結(jié)構(gòu)如圖所示，結(jié)合教材回答下列問題： 1．纖維素 纖維素是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(zhì)。纖維素能被土壤中某些微生物產(chǎn)生的纖維素酶分解。 2．纖維素酶

4、 (1)纖維素酶是一種復(fù)合酶，它至少包括三種組分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。 (2)纖維素酶作用過程 3．纖維素分解菌的篩選 (1)利用剛果紅染色法篩選纖維素分解菌。 (2)纖維素分解菌的篩選常用的有兩種方法，一種是先培養(yǎng)微生物，再加入剛果紅進行顏色反應(yīng)；另一種是在倒平板時就加入剛果紅。 (3)剛果紅染色法篩選的原理是什么？ (4)培養(yǎng)基中出現(xiàn)透明圈不一定是纖維素分解菌的作用，因為剛果紅可與多糖類化合物產(chǎn)生紅色復(fù)合物，若多糖為淀粉，產(chǎn)生淀粉酶的微生物也可使培養(yǎng)基產(chǎn)生透明圈。 [總結(jié)升華] 兩種剛果紅染色法的比較 　 　項目 內(nèi)容　　 方法一 方法

5、二 過程 培養(yǎng)基上長出菌落→覆蓋質(zhì)量濃 度為1 mg/mL的CR溶液 倒去CR溶液→加入NaCl溶液 倒掉NaCl溶液→出現(xiàn)透 明圈 配制CR溶液→滅菌→按照 1 mL CR/200 mL培養(yǎng)基比例 混勻→倒平板→培養(yǎng)→出現(xiàn) 透明圈 優(yōu)點 顯示出顏色反應(yīng)基本上是纖維素 分解菌的作用 操作簡便，不存在菌落混 雜問題 缺點 制作繁瑣，加入剛果紅會 使菌落之間發(fā)生混雜 ①由于瓊脂、土豆汁中均含有 淀粉類物質(zhì)，可能使產(chǎn)生淀粉 酶的微生物也形成透明圈，即 假陽性反應(yīng)；②有些微生物具 有降解色素的能力，它們會降 解剛果紅形成透明圈，與纖維 素分解菌不易區(qū)分

6、 [對點演練] 1．下列有關(guān)剛果紅染色法的敘述，不正確的是(　　) A．剛果紅可以在細菌菌落形成前倒平板時加入 B．剛果紅可以在菌落形成后加入 C．在菌落形成前倒平板時加入，剛果紅不需要滅菌 D．在菌落形成后加入剛果紅時，剛果紅不需要滅菌 解析：選C　利用剛果紅篩選纖維素分解菌時，剛果紅可以在細菌菌落形成前倒平板時加入，也可以在菌落形成后加入。在細菌菌落形成前倒平板時加入，要進行滅菌，以防雜菌的侵入，影響纖維素分解菌菌落的形成；在菌落形成后加入剛果紅，則不需要滅菌。 [共研探究] 1．實驗流程 土壤取樣→選擇培養(yǎng)(此步可省略)→梯度稀釋→將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌

7、的培養(yǎng)基上→挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。 (1)涉及的生物技術(shù) 主要有培養(yǎng)基的制作、無菌操作技術(shù)、稀釋涂布平板法、選擇培養(yǎng)基的作用、土壤取 樣等。 (2)實驗步驟剖析 ①土壤取樣 采取土樣時，可以選擇富含纖維素的環(huán)境。由于生物與環(huán)境的相互依存關(guān)系，在富含纖維素的環(huán)境中，纖維素分解菌的含量相對較高，因此從這種環(huán)境中獲得目的微生物的概率要高于普通環(huán)境。 ②選擇培養(yǎng) a．目的：增加纖維素分解菌的濃度，確保能夠從樣品中分離得到所需要的微生物。 b．操作方法：將土樣加入裝有30 mL選擇培養(yǎng)基的錐形瓶中，將錐形瓶固定在搖床上，在一定溫度下振蕩培養(yǎng)1～2_d，直至培養(yǎng)液變混濁，也可重復(fù)選

8、擇培養(yǎng)。 c．在分離分解纖維素的微生物的實驗流程中，進行選擇培養(yǎng)的目的：增加纖維素分解菌的濃度；使能夠適應(yīng)人工設(shè)置的營養(yǎng)條件的微生物得到迅速地繁殖，而不適應(yīng)的微生物的繁殖得到抑制。選擇培養(yǎng)的環(huán)節(jié)是否需要設(shè)置，可根據(jù)樣品中目的微生物數(shù)量的多少來確定。 ③為什么對挑選產(chǎn)生透明圈的菌落作進一步的鑒定？ 提示：產(chǎn)生透明圈的菌落可能是能產(chǎn)生淀粉酶的微生物，也可能是能降解剛果紅的菌種，所以需要進一步鑒定。 2．兩種培養(yǎng)基 纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基配方1 纖維素粉 5 g NaNO3 1 g Na2HPO4·7H2O 1.2 g KH2PO4 0.9 g MgSO4·7H2O

9、 0.5 g KCl 0.5 g 酵母膏 0.5 g 水解酪素 0.5 g 將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到1 000 mL 鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基配方2 CMC－Na 5～10 g 酵母膏 1 g KH2PO4 0.25 g 瓊脂 15 g 土豆汁 100 mL 將上述物質(zhì)溶解后，用蒸餾水定容到1 000 mL (1)功能方面： ①培養(yǎng)基配方1為纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基中的唯一碳源是纖維素粉，只有能利用它的纖維素分解菌才能生存。 ②培養(yǎng)基配方2為纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基。在該培養(yǎng)基中加入剛果紅溶液，在該培養(yǎng)基上生長的纖維素分解菌分

10、泌纖維素酶，因此菌落周圍會形成透明圈。 (2)物理性質(zhì)方面： ①培養(yǎng)基配方1為纖維素分解菌的液體培養(yǎng)基，利用這種培養(yǎng)基可以增加纖維素分解菌的濃度。 ②培養(yǎng)基配方2為纖維素分解菌的固體培養(yǎng)基，原因是添加了瓊脂成分，可以在培養(yǎng)基上形成我們?nèi)庋劭梢姷木洹? (3)若設(shè)置一個對照實驗說明選擇培養(yǎng)的作用，應(yīng)控制的變量是將纖維素粉改為葡萄糖。 3．分解纖維素微生物的分離實驗的三個易誤點 (1)培養(yǎng)基的制作是否合格：對照的培養(yǎng)基在培養(yǎng)過程中沒有菌落生長，則說明培養(yǎng)基制作合格。 (2)選擇培養(yǎng)基是否篩選出菌落：如果觀察到產(chǎn)生透明圈的菌落，則說明可能獲得了分解纖維素的微生物。 (3)分離的結(jié)果是

11、否一致：由于在土壤中細菌的數(shù)量遠遠高于真菌和放線菌的數(shù)量，因此最容易得到的是細菌。但由于所取土樣的環(huán)境不同，學(xué)生也可能得到真菌和放線菌等不同的分離結(jié)果。 [總結(jié)升華] 1．對纖維素分解菌篩選流程的說明 (1)為確定得到的細菌是否是纖維素分解菌，還需進行發(fā)酵產(chǎn)生纖維素酶的實驗。因為形成透明圈的菌落與其他微生物菌落可能出現(xiàn)混雜現(xiàn)象，而且產(chǎn)生透明圈的菌落可能是產(chǎn)生淀粉酶的微生物，也可能是降解剛果紅的菌種。 (2)流程中的“選擇培養(yǎng)”是否需要，應(yīng)根據(jù)樣品中目的菌株數(shù)量的多少來確定。 (3)本實驗的流程與課題2的流程有一定的區(qū)別。課題2是將土樣制成的菌懸液直接涂布在以尿素為唯一氮源的選擇培

12、養(yǎng)基上，分離得到菌落。本課題通過選擇培養(yǎng)，使纖維素分解菌得到增殖后，再將菌液涂布在鑒別培養(yǎng)基上。其他步驟基本一致。 2．纖維素分解菌的篩選過程中所用兩種培養(yǎng)基的比較 (1)纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基為液體培養(yǎng)基，利用液體培養(yǎng)基能使?fàn)I養(yǎng)成分充分消耗，以增加纖維素分解菌的濃度。 (2)纖維素分解菌的鑒別培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，因為需要在培養(yǎng)基上形成我們?nèi)庋劭梢姷木洹? (3)在上述選擇培養(yǎng)基中能以纖維素作為碳源和能源的微生物可以正常生長，而其他絕大多數(shù)微生物不能正常生長；而在上述鑒別培養(yǎng)基中，絕大多數(shù)微生物都可以正常生長。 【易錯易混】 判斷某個選擇培養(yǎng)基是否具有選擇作用時，應(yīng)設(shè)立基礎(chǔ)培養(yǎng)基

13、進行對照；若判斷所使用的培養(yǎng)基滅菌是否徹底，應(yīng)設(shè)立不接菌種的該培養(yǎng)基進行空白對照。 [對點演練] 2．下列關(guān)于分離纖維素分解菌的實驗的敘述，錯誤的是(　　) A．經(jīng)選擇培養(yǎng)后將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上 B．選擇培養(yǎng)這一步可省略 C．經(jīng)稀釋涂布平板后，用剛果紅對長出菌落的培養(yǎng)基染色 D．對照組可用同樣量的培養(yǎng)液涂布到不含纖維素的培養(yǎng)基上 解析：選A　經(jīng)選擇培養(yǎng)后，再經(jīng)稀釋，才能將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上；選擇培養(yǎng)可省略；經(jīng)稀釋涂布平板后，用剛果紅對長出菌落的培養(yǎng)基染色；設(shè)置對照能證明經(jīng)選擇培養(yǎng)的確得到了欲分離的微生物。 1．鑒定纖維素分

14、解菌時，可以使用剛果紅對其染色，剛果紅染色法有兩種常用方法，兩種剛果紅染色法的結(jié)果是(　　) A．均會出現(xiàn)透明圈　　　 B．方法一出現(xiàn)，方法二不出現(xiàn) C．均不會出現(xiàn)透明圈 D．方法一不出現(xiàn)，方法二出現(xiàn) 解析：選A　兩種剛果紅染色法染色的時間不同，但結(jié)果一樣，均出現(xiàn)透明圈。 2．下列為從土壤中篩選纖維素分解菌的實驗設(shè)計，其中正確的是(　　) A．土壤取樣→梯度稀釋→選擇培養(yǎng)→涂布平板→挑選菌落 B．土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀→釋涂布平板→挑選菌落 C．土壤取樣→梯度稀釋→選擇培養(yǎng)→挑選菌落 D．土壤取樣→梯度稀釋→涂布平板→選擇培養(yǎng)→挑選菌落 解析：選B

15、　正確的流程是“土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→涂布平板→挑選菌落”，其中選擇培養(yǎng)的目的是增加纖維素分解菌的濃度，因此需要在稀釋涂布平板之前進行，最后根據(jù)菌落的特征挑選纖維素分解菌。 3．纖維素分解菌的篩選原理是(　　) A．剛果紅可以與纖維素形成紅色復(fù)合物 B．剛果紅可以與水解后的纖維二糖和葡萄糖形成紅色復(fù)合物 C．剛果紅可以與纖維素酶形成紅色復(fù)合物 D．剛果紅可以與纖維素分解菌結(jié)合形成紅色復(fù)合物 解析：選A　剛果紅是一種染料，它可以與像纖維素這樣的多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但并不和水解后的纖維二糖及葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)，也不與纖維素酶或纖維素分解菌結(jié)合形成紅色復(fù)合物。 4．生物乙醇

16、是以生物為原料生產(chǎn)的可再生能源。我國利用農(nóng)作物廢棄物(秸稈)生產(chǎn)乙醇，其技術(shù)流程為：纖維素酶解→酵母發(fā)酵→蒸餾→成品。獲取纖維素酶的成本能否下降，是能否實現(xiàn)生物乙醇工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。纖維素酶可以從能分解纖維素的細菌的培養(yǎng)液中提取。某同學(xué)設(shè)計了如下分離土壤中纖維素分解菌的實驗流程：土壤取樣→選擇培養(yǎng)→梯度稀釋→鑒別培養(yǎng)。 (1)最好選擇怎樣的環(huán)境采集土樣？ _____________________________。 (2)以下是一種培養(yǎng)基的配方：纖維素粉5 g、NaNO3 1 g、Na2HPO4·7H2O 1.2 g、KH2PO4 0.9 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、KCl

17、 0.5 g、酵母膏0.5 g、水解酪素0.5 g(蒸餾水定容到1 000 mL)。該培養(yǎng)基能夠增加樣品中纖維素分解菌的濃度，其原理是_________________________。 (3)為了鑒別纖維素分解菌和進一步純化菌種，可以在鑒別培養(yǎng)基中加入________染液，將篩選獲得的菌液稀釋后用________法接種到鑒別培養(yǎng)基上，然后挑選產(chǎn)生________的菌落作為菌種進行擴大培養(yǎng)。 (4)纖維素分解菌培養(yǎng)液中的纖維素酶產(chǎn)量如何呢？請設(shè)計實驗進行檢測。______________________________________。 解析：富含纖維素的土壤中，含有以纖維素為碳源的纖維

18、素分解菌，且數(shù)量多。題目中纖維素為含纖維素酶的微生物提供碳源和能源，不能分解纖維素的微生物由于缺乏碳源而不能正常生長繁殖，因此該培養(yǎng)基具有選擇作用。纖維素量一定，且時間一定時，纖維素酶產(chǎn)量與分解產(chǎn)生的葡萄糖數(shù)量成正比。 答案：(1)選擇纖維素豐富的土壤環(huán)境　(2)培養(yǎng)基中纖維素是主要碳源，有利于纖維素分解菌生長，同時抑制其他微生物生長　(3)剛果紅　涂布平板　透明圈　(4)向定量纖維素分解菌培養(yǎng)液中加入定量纖維素，定時測量葡萄糖產(chǎn)量的變化 【基礎(chǔ)題組】 1．不能與剛果紅反應(yīng)生成紅色復(fù)合物的是(　　) A．纖維二糖　　　　　　　B．纖維素 C．CMC－Na

19、 D．淀粉 解析：選A　剛果紅可以與多糖物質(zhì)形成紅色復(fù)合物，但不與纖維二糖、葡萄糖、麥芽糖等發(fā)生反應(yīng)。 2．下列關(guān)于纖維素的敘述中，不正確的是(　　) A．纖維素是由葡萄糖首尾相連而成的高分子化合物 B．纖維素能被土壤中某些微生物分解利用，是因為這些微生物能產(chǎn)生纖維素酶 C．植物的根、莖、葉等器官都含有大量的纖維素 D．自然界中的各種生物均能把纖維素分解成葡萄糖，從而為生物體提供能量 解析：選D　自然界中部分能夠合成纖維素酶的生物才能分解纖維素。 3．微生物體內(nèi)能夠使纖維素分解成纖維二糖的酶是(　　) A．C1酶和CX酶 B．C1酶和葡萄糖苷酶 C．CX酶和葡萄糖苷酶

20、 D．C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶 解析：選A　纖維素酶是一種復(fù)合酶，至少包括三種組分，其中C1酶和CX酶能將纖維素分解成纖維二糖，而葡萄糖苷酶能將纖維二糖分解成葡萄糖。 4．要將能分解纖維素的細菌從土壤中分離出來，應(yīng)將它們接種在(　　) A．加入指示劑的鑒別培養(yǎng)基上 B．含有蛋白胨的固體培養(yǎng)基上 C．只含纖維素粉而無其他碳源的選擇培養(yǎng)基上 D．含四大營養(yǎng)要素的培養(yǎng)基上 解析：選C　選擇纖維素分解菌的培養(yǎng)基中應(yīng)含有該種 菌生長發(fā)育所需的營養(yǎng)條件，且其他菌種在這種培養(yǎng)基中不能生存。 5．加工橘子罐頭，采用酸堿處理脫去中果皮(橘絡(luò))，會產(chǎn)生嚴(yán)重污染。目前使用酶解法去除橘絡(luò)，可減少污染

21、。下列生長在特定環(huán)境中的4類微生物，不能產(chǎn)生所用酶的有(　　) A．生長在麥麩上的黑曲霉 B．生長在酸奶中的乳酸菌 C．生長在棉籽殼上的平菇 D．生長在木屑上的木霉 解析：選B　橘絡(luò)的主要成分是纖維素，用纖維素酶就可處理；A項中生長在麥麩上的黑曲霉，C項中生長在棉籽殼上的平菇，D項中生長在木屑上的木霉都生活在富含纖維素的環(huán)境中，都能產(chǎn)生纖維素酶。牛奶中不含纖維素，因此B項生長在酸奶中的乳酸菌不能產(chǎn)生纖維素酶。 6．[多選]為了從牛的瘤胃中分離出能夠分解纖維素的微生物，下列實驗操作及敘述不科學(xué)的是(　　) A．在富含纖維素的培養(yǎng)基上長出的菌落即為纖維素分解菌 B．將培養(yǎng)基和實驗器

22、材進行嚴(yán)格的消毒滅菌 C．將提取的胃液進行系列稀釋后接種培養(yǎng) D．接種后在適宜溫度和充足氧條件下培養(yǎng) 解析：選AD　纖維素分解菌在富含纖維素的培養(yǎng)基上能夠形成生長優(yōu)勢，但并不是只有纖維素分解菌生長，因此需要用剛果紅染色法進行鑒別培養(yǎng)，A項錯誤。牛胃的缺氧環(huán)境只允許厭氧型的纖維素分解菌生長，因此培養(yǎng)牛胃中的纖維素分解菌應(yīng)提供適宜的溫度和無氧環(huán)境，D項錯誤。培養(yǎng)基和實驗器材消毒滅菌是為了防止雜菌污染，B項正確。為了得到單細胞菌落，提取的胃液需先進行系列稀釋后接種培養(yǎng)，C項正確。 7．在分離分解纖維素的微生物實驗中，關(guān)于土壤取樣的敘述不正確的是(　　) A．可選取深層的土壤作為樣品 B．

23、可選取樹林中多年落葉形成的腐殖土作為樣品 C．可選取樹林中多年積累的枯枝敗葉作為樣品 D．可把濾紙埋在土壤中經(jīng)過30天左右，再選取已爛的濾紙作為樣品 解析：選A　深層土壤中纖維素含量少，纖維素分解菌的數(shù)量也少。 8．在分離纖維素分解菌過程中往往需要振蕩，其作用不包括(　　) A．使細菌能與培養(yǎng)基混合均勻 B．使細菌能充分吸收氧氣 C．使細菌能快速繁殖 D．防止細菌失水 解析：選D　纖維素分解菌屬好氧型細菌，充分振蕩，一方面可促進細菌與培養(yǎng)基混合均勻，有利于其吸收營養(yǎng)，另一方面讓細菌能充分與空氣接觸，有利于吸收氧氣，以上兩方面都能促進細菌快速繁殖。 【能力題組】 9．選擇培

24、養(yǎng)基是根據(jù)某一種或某一類微生物的特殊營養(yǎng)要求或?qū)σ恍┪锢?、化學(xué)抗性而設(shè)計的培養(yǎng)基。利用這種培養(yǎng)基可以將所需要的微生物從混雜的微生物中分離出來。為選擇酵母菌和硝化細菌，應(yīng)選用的培養(yǎng)基分別為(　　) A．伊紅美藍培養(yǎng)基、含青霉素培養(yǎng)基 B．含青霉素培養(yǎng)基、無機培養(yǎng)基 C．無機培養(yǎng)基、含青霉素培養(yǎng)基 D．含青霉素培養(yǎng)基、伊紅美藍培養(yǎng)基 解析：選B　酵母菌是真菌，通?？梢杂煤嗝顾氐呐囵B(yǎng)基進行選擇培養(yǎng)，因為青霉素抑制細菌生長，但不抑制真菌生長。硝化細菌為自養(yǎng)型生物，能夠利用氨轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛岷拖跛崴尫诺哪芰?，把無機物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C物以維持自身生命活動，利用無機培養(yǎng)基可進行選擇培養(yǎng)。 10．在加入

25、剛果紅的培養(yǎng)基中會出現(xiàn)透明圈，產(chǎn)生的透明圈是(　　) A．剛果紅與纖維素形成的復(fù)合物 B．剛果紅與纖維二糖形成的復(fù)合物 C．纖維素分解后形成的葡萄糖導(dǎo)致的 D．以纖維素分解菌為中心形成的 解析：選D　剛果紅可以與纖維素結(jié)合形成紅色復(fù)合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應(yīng)。當(dāng)纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅—纖維素的復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。 11．使用剛果紅染色時，加入剛果紅應(yīng)在(　　) ①制備培養(yǎng)基時?、谔荻认♂寱r?、鄣蛊桨鍟r?、芡坎紩r?、蓍L出菌落時 A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．④⑤

26、 解析：選C　常用的剛果紅染色法有兩種，一種是先培養(yǎng)微生物，長出菌落后再加入剛果紅進行顏色反應(yīng)；另一種是倒平板時就加入剛果紅。最終，兩種染色法都可以在培養(yǎng)基上觀察到以纖維素分解菌為中心的透明圈。 12．下列有關(guān)分解纖維素微生物的分離的敘述，不正確的是(　　) A．纖維素酶的發(fā)酵方法有液體發(fā)酵和固體發(fā)酵 B．對分解纖維素的微生物進行了初步篩選后，無需再進行其他實驗 C．纖維素酶的測定方法，一般是對所產(chǎn)生的葡萄糖進行定量的測定 D．纖維素酶是一種復(fù)合酶 解析：選B　初步篩選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(fā)酵產(chǎn)生纖維素酶的實驗。 13．現(xiàn)在大力提倡無紙化

27、辦公，但是仍然不可避免地每年要產(chǎn)生大量的廢紙，其主要成分是木質(zhì)纖維，人類正努力將其轉(zhuǎn)化為一種新的資源——乙醇。如圖是工業(yè)上利用微生物由纖維素生產(chǎn)乙醇的基本工作流程，請回答相關(guān)問題： (1)自然界中①環(huán)節(jié)需要的微生物大多分布在________的環(huán)境中。將從土壤中獲得的微生物培養(yǎng)在以______為唯一碳源、并加入__________的培養(yǎng)基上篩選周圍有________的菌落。 (2)如上所述的篩選中獲得了三個菌落，對它們分別培養(yǎng)，并完成環(huán)節(jié)②，且三種等量酶液中酶蛋白濃度相同，則你認(rèn)為三種酶液的活性________(填“一定相同”“不一定相同”或“一定不同”)，可以通過___________

28、_____________進行定量測定。 (3)①環(huán)節(jié)常選擇木霉，②中獲得的酶是________酶。該酶至少包括____________三個 組分。 (4)生產(chǎn)中可以滿足④環(huán)節(jié)的常見菌種是________，為了確保獲得產(chǎn)物乙醇，⑤環(huán)節(jié)要注意________，④過程要注意避免________。 解析：(1)從富含纖維素的環(huán)境中可以獲得富含纖維素酶的微生物，這類微生物的純化培養(yǎng)是在以纖維素為唯一碳源，并加入剛果紅的培養(yǎng)基上篩選周圍有透明圈的菌落而獲得的。(2)由于三個菌落中的細菌數(shù)目可能不同或者產(chǎn)酶能力不同，從三個菌落中獲得三種等量酶液中酶蛋白濃度相同，其活性也不一定相同；可以通過對纖維素

29、酶分解纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進行定量測定來確定三種酶液的活性。(3)木霉中產(chǎn)生的纖維素酶包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶三個組分。(4)生產(chǎn)中獲得乙醇的常見菌種是酵母菌，酵母菌在無氧條件下進行無氧呼吸產(chǎn)生酒精，因此生產(chǎn)中注意保證無氧條件，還要注意避免雜菌的污染。 答案：(1)富含纖維素(其他答案合理也可，如落葉較多等)　纖維素　剛果紅　透明圈　 (2)不一定相同　對纖維素酶催化纖維素分解后所產(chǎn)生的葡萄糖　(3)纖維素　C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶　(4)酵母菌　發(fā)酵裝置密閉(或保證無氧條件等)　雜菌污染 14．有些微生物含有纖維素酶，通過對這些微生物的研究和應(yīng)用，使人們能夠利用秸稈等廢棄物生產(chǎn)

30、酒精，用纖維素酶處理服裝面料等。纖維素酶可以通過微生物進行發(fā)酵生產(chǎn)，為了提高酶的產(chǎn)量，請你設(shè)計一個實驗，利用誘變育種的方法，獲得產(chǎn)生纖維素酶較多的菌株。 (1)寫出實驗步驟： 第一步：將培養(yǎng)好的生產(chǎn)菌株分成A、B兩組，___________________________，B組不作處理。 第二步：制備含有____________的固體培養(yǎng)基。 第三步：把A組的大量菌株接種到多個含有___________________的固體培養(yǎng)基上，同時接種__________________________，把它們置于相同的條件下培養(yǎng)。 第四步：一段時間后，取培養(yǎng)基用________染色，觀察記錄

31、_________________。 (2)預(yù)期實驗結(jié)果及結(jié)論： a．A組中菌落周圍的透明圈與B組相比較大，說明 __________________________。 b．______________________________________________________________________。 c．______________________________________________________________________， 說明誘變育種獲得了低纖維素酶產(chǎn)量的菌種。 (3)若要獲得純凈的高產(chǎn)菌株，需進行________________或_____

32、_____________操作。 解析：(1)要得到高產(chǎn)纖維素酶的菌株，必須先進行誘變處理，而突變是不定向的，所以要經(jīng)過篩選。設(shè)計實驗要遵循對照原則和單一變量原則。實驗分兩組，實驗組用誘變劑處理，對照組不作處理。要檢測纖維素分解菌產(chǎn)纖維素酶的能力，應(yīng)用含纖維素的鑒別培養(yǎng)基，根據(jù)形成的透明圈的大小，來判斷產(chǎn)纖維素酶能力的高低。整個過程中，注意對照組和實驗組的其他條件應(yīng)完全相同。(2)預(yù)期實驗結(jié)果，誘變組和對照組相比，透明圈大小可能相同，可能較大，可能較小，所以需要分情況討論，當(dāng)然，真正想得到的是透明圈較大的菌株，即產(chǎn)纖維素酶能力強的菌株。(3)一般初次分離得到的都不是純凈的細菌，需進一步純化培

33、養(yǎng)，可通過平板劃線法或稀釋涂布平板法進行純化培養(yǎng)。 答案：(1)A組用一定劑量的誘變劑處理　纖維素　纖維素　B組(未處理)的菌株　剛果紅　菌落周圍透明圈的大小情況　(2)a.誘變育種獲得了纖維素酶產(chǎn)量高的菌種　b．A組中菌落周圍的透明圈與B組相同，說明誘變育種沒有使菌株發(fā)生變化　c．A組中菌落周圍的透明圈與B組相比較小　(3)平板劃線　稀釋涂布平板 15.一種廣泛使用的除草劑(含氮有機物)在土壤中不易被降解，長期使用可污染土壤。為修復(fù)被該除草劑污染的土壤，可按下面程序選育能降解該除草劑的細菌(已知該除草劑在水中溶解度低，含一定量該除草劑的培養(yǎng)基不透明)。 (1)制備土壤浸出液時，為避

34、免菌體濃度過高，需將浸出液進行________處理。 (2)要在長期使用該除草劑的土壤中分離出目的菌，從物理性質(zhì)、用途方面來看，上述培養(yǎng)皿中培養(yǎng)基的特點是________________________________。 (3)在劃線培養(yǎng)時，只有很少的菌落出現(xiàn)，大部分細菌在此培養(yǎng)基上不能生長的主要原因是_______________________________或有氧條件抑制了這些細菌的生長。 (4)在固體培養(yǎng)基上形成的菌落中，無透明圈菌落利用的氮源主要是________，有透明圈菌落利用的氮源主要是____，據(jù)此可篩選出目的菌。實驗結(jié)果如圖，A～E五種菌株中，________是最理

35、想菌株。 (5)科研人員用射線處理該細菌獲得兩個突變株M和N，然后對突變株M和N進行實驗，結(jié)果如表所示： 接種的菌種 一般培養(yǎng)基 實驗處理及結(jié)果 M 不生長 添加營養(yǎng)物質(zhì)甲，能生長 N 不生長 添加營養(yǎng)物質(zhì)乙，能生長 M＋N 能生長 不添加營養(yǎng)物質(zhì)甲、乙，都能生長 突變株M不能在一般培養(yǎng)基上生長的原因是________________________。突變株M和N混合在一起接種于一般培養(yǎng)基中能生長的最可能原因是___________________________。 解析：(1)制備土壤浸出液時，為避免菌體濃度過高，需將浸出液進行稀釋處理。(2)從物理性質(zhì)

36、方面來看，題圖中的培養(yǎng)基屬于固體培養(yǎng)基；從用途方面來看，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。該除草劑為含氮有機化合物，降解該除草劑的細菌可以該除草劑為氮源。故該培養(yǎng)基中除加入除草劑外，不能再含有其他氮源，以選擇出能降解該除草劑的細菌。(3)在以該除草劑為唯一氮源的培養(yǎng)基上，不能降解該除草劑的細菌(除具有固氮能力的細菌外)是不能生長的。(4)含一定量該除草劑的培養(yǎng)基不透明，形成透明圈是該除草劑被某些細菌降解的結(jié)果。(5)突變株M的生長依賴于營養(yǎng)物質(zhì)甲，突變株N的生長依賴于營養(yǎng)物質(zhì)乙。不添加營養(yǎng)物質(zhì)甲和乙，二者混合培養(yǎng)時都能生長，最可能的原因是突變株M為突變株N提供了營養(yǎng)物質(zhì)乙，突變株N為突變株M提供了營養(yǎng)物質(zhì)甲。 答案：(1)稀釋　(2)在無氮固體培養(yǎng)基中添加了該除草劑　(3)培養(yǎng)基中缺少這些細菌可利用的氮源　(4)氮氣　該除草劑　E　(5)突變株M缺乏合成營養(yǎng)物質(zhì)甲所需要的酶　突變株M生長需要營養(yǎng)物質(zhì)甲，突變株N可以提供；突變株N生長需要營養(yǎng)物質(zhì)乙，突變株M可以提供 版權(quán)所有:中國好課堂