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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(xì)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)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(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)纖維素酶的實(shí)驗(yàn),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(jìn)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(jìn)行顏色反應(yīng);另一種是在倒平板時(shí)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?yàn)閯偣t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(xiàng)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(diǎn) 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(diǎn) 制作繁瑣,加入剛果紅會(huì) 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(huì)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(diǎn)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(xì)菌菌落形成前倒平板時(shí)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(shí)加入,剛果紅不需要滅菌 D.在菌落形成后加入剛果紅時(shí),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(shí),剛果紅可以在細(xì)菌菌落形成前倒平板時(shí)加入,也可以在菌落形成后加入。在細(xì)菌菌落形成前倒平板時(shí)加入,要進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)步驟剖析 ①土壤取樣 采取土樣時(shí),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(shí)驗(yàn)流程中,進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(huì)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(gè)對照實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的三個(gè)易誤點(diǎn) (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(xì)菌的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真菌和放線菌的數(shù)量,因此最容易得到的是細(xì)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(xì)菌是否是纖維素分解菌,還需進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)生纖維素酶的實(shí)驗(yàn)。因?yàn)樾纬赏该魅Φ木渑c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(shí)驗(yàn)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?yàn)樾枰谂囵B(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(cuò)易混】 判斷某個(gè)選擇培養(yǎng)基是否具有選擇作用時(shí),應(yīng)設(shè)立基礎(chǔ)培養(yǎng)基

13、進(jìn)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(jìn)行空白對照。 [對點(diǎn)演練] 2.下列關(guān)于分離纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)的敘述,錯(cuò)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(shí),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(huì)出現(xiàn)透明圈    B.方法一出現(xiàn),方法二不出現(xiàn) C.均不會(huì)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(shí)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),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(jìn)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(shí)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(xì)菌的培養(yǎng)液中提取。某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下分離土壤中纖維素分解菌的實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)行擴(kuò)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?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(shí)間一定時(shí),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(shí)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(shí)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?yàn)檫@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(xì)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(huì)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(xiàng)中生長在麥麩上的黑曲霉,C項(xiàng)中生長在棉籽殼上的平菇,D項(xiàng)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(xiàng)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)器

22、材進(jìn)行嚴(yán)格的消毒滅菌 C.將提取的胃液進(jìn)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(jìn)行鑒別培養(yǎng),A項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤。培養(yǎng)基和實(shí)驗(yàn)器材消毒滅菌是為了防止雜菌污染,B項(xiàng)正確。為了得到單細(xì)胞菌落,提取的胃液需先進(jìn)行系列稀釋后接種培養(yǎng),C項(xiàng)正確。 7.在分離分解纖維素的微生物實(shí)驗(yàn)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(xì)菌能與培養(yǎng)基混合均勻 B.使細(xì)菌能充分吸收氧氣 C.使細(xì)菌能快速繁殖 D.防止細(xì)菌失水 解析:選D 纖維素分解菌屬好氧型細(xì)菌,充分振蕩,一方面可促進(jìn)細(xì)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(xì)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(jìn)細(xì)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(jì)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(xì)菌,應(yīng)選用的培養(yǎng)基分別為(  ) A.伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基、含青霉素培養(yǎng)基 B.含青霉素培養(yǎng)基、無機(jī)培養(yǎng)基 C.無機(jī)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(lán)培養(yǎng)基 解析:選B 酵母菌是真菌,通常可以用含青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行選擇培養(yǎng),因?yàn)榍嗝顾匾种萍?xì)菌生長,但不抑制真菌生長。硝化細(xì)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(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物以維持自身生命活動(dòng),利用無機(jī)培養(yǎng)基可進(jìn)行選擇培養(yǎng)。 10.在加入

25、剛果紅的培養(yǎng)基中會(huì)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(huì)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(shí),加入剛果紅應(yīng)在(  ) ①制備培養(yǎng)基時(shí)?、谔荻认♂寱r(shí)?、鄣蛊桨鍟r(shí)?、芡坎紩r(shí) ⑤長出菌落時(shí) 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(jìn)行顏色反應(yīng);另一種是倒平板時(shí)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(jìn)行了初步篩選后,無需再進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn) C.纖維素酶的測定方法,一般是對所產(chǎn)生的葡萄糖進(jìn)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(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)生纖維素酶的實(shí)驗(yàn)。 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(gè)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(jìn)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(gè) 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(gè)菌落中的細(xì)菌數(shù)目可能不同或者產(chǎn)酶能力不同,從三個(gè)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(jìn)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(gè)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(jìn)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(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn),為了提高酶的產(chǎn)量,請你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),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(shí)驗(yàn)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(gè)含有___________________的固體培養(yǎng)基上,同時(shí)接種__________________________,把它們置于相同的條件下培養(yǎng)。 第四步:一段時(shí)間后,取培養(yǎng)基用________染色,觀察記錄

31、_________________。 (2)預(yù)期實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jìn)行誘變處理,而突變是不定向的,所以要經(jīng)過篩選。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要遵循對照原則和單一變量原則。實(shí)驗(yàn)分兩組,實(shí)驗(yàn)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(gè)過程中,注意對照組和實(shí)驗(yàn)組的其他條件應(yīng)完全相同。(2)預(yù)期實(shí)驗(yàn)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(qiáng)的菌株。(3)一般初次分離得到的都不是純凈的細(xì)菌,需進(jìn)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(jìn)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(jī)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(xì)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(shí),為避

34、免菌體濃度過高,需將浸出液進(jìn)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(diǎn)是________________________________。 (3)在劃線培養(yǎng)時(shí),只有很少的菌落出現(xiàn),大部分細(xì)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(xì)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(shí)驗(yàn)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(xì)菌獲得兩個(gè)突變株M和N,然后對突變株M和N進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果如表所示: 接種的菌種 一般培養(yǎng)基 實(shí)驗(yàn)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(shí),為避免菌體濃度過高,需將浸出液進(jìn)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(jī)化合物,降解該除草劑的細(xì)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(xì)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(xì)菌(除具有固氮能力的細(xì)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(xì)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(shí)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(xì)菌可利用的氮源 (4)氮?dú)狻≡摮輨 (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

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