2019-2020學年高中生物-專題2-課題3-分解纖維素的微生物的分離練習-新人教版選修1

1、2019-2020學年高中生物 專題2 課題3 分解纖維素的微生物的分離練習 新人教版選修1一、纖維素與纖維素酶1纖維素的化學組成含C、H、O三種元素，是一種多糖。纖維素的基本組成單位是葡萄糖，人體內(nèi)沒有纖維素酶，所以人體不能直接以纖維素為能源物質，但土壤中有分解纖維素的微生物，最終把纖維素分解成葡萄糖釋放到無機環(huán)境。2纖維素的分布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。纖維素產(chǎn)生于植物的光合作用，地球上的植物每年產(chǎn)生的纖維素超過70億噸。研究土壤中分解纖維素的微生物將給我們的生活帶來很大變化。3纖維素酶的組分纖維素酶是一種復合酶，一般認為它至少包括C1酶、

2、Cx酶和葡萄糖苷酶三種組分。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。二、纖維素分解菌的篩選1方法剛果紅染色法，常用的有兩種，一種是先培養(yǎng)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。2原理(1)含纖維素的培養(yǎng)基中加入的剛果紅，可與纖維素形成紅色復合物。(2)當纖維素被纖維素酶分解后，形成的纖維二糖、葡萄糖不和剛果紅發(fā)生這種反應，紅色復合物就無法形成，培養(yǎng)基中出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，可通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。三、實驗設計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的培養(yǎng)基上挑選產(chǎn)生透明圈的菌落。2

3、土壤取樣采取土樣時，可以選擇富含纖維素的環(huán)境。3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得到所需要的微生物。(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)12_d，直至培養(yǎng)液變混濁，也可重復選擇培養(yǎng)。4涉及的生物技術主要有：培養(yǎng)基的制作、無菌操作技術、稀釋涂布平板法、選擇培養(yǎng)基的作用、土壤取樣等。一、選擇題1微生物體內(nèi)能夠使纖維素分解成纖維二糖的酶是(A)AC1酶和Cx酶BC1酶和葡萄糖苷酶CCx酶和葡萄糖苷酶DC1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶解析：纖維素酶是一種復合酶，至少包括三種組分，其中C1酶和Cx酶能將纖維素分

4、解成纖維二糖，而葡萄糖苷酶能將纖維二糖分解成葡萄糖。2關于纖維素酶的敘述中，錯誤的是(A)A牛、羊等草食動物可以合成纖維素酶，從而利用纖維素B纖維素酶是一種復合酶，至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三種組分C纖維素可被纖維素酶水解成葡萄糖，為微生物提供營養(yǎng)物質D分解纖維素的細菌、真菌、放線菌，都是通過產(chǎn)生纖維素酶來分解纖維素的解析：牛、羊等草食動物不能合成纖維素酶，它們之所以能利用纖維素是因為它們的瘤胃中有許多微生物可分泌纖維素酶；纖維素被纖維素酶分解后的產(chǎn)物是葡萄糖，葡萄糖可作為微生物的營養(yǎng)物質；能分解纖維素的微生物都能產(chǎn)生纖維素酶，它們通過纖維素酶來分解纖維素。3要將能分解纖維素的細菌從土

5、壤中分離出來，應將它們接種在(C)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：選擇纖維素分解菌的培養(yǎng)基中應含有該種菌生長發(fā)育所需的營養(yǎng)條件，其他菌種在這種培養(yǎng)基中不能生存。4分離土壤中纖維素分解菌所用到的方法是(B)稀釋倒平板法涂布平板法單細胞挑取法選擇培養(yǎng)基分離A BC D解析：分離土壤中的纖維素分解菌時，先進行選擇培養(yǎng)，以增大纖維素分解菌的濃度，即富集培養(yǎng)，梯度稀釋后涂布平板、培養(yǎng)，最后運用挑取單細胞法以獲得純培養(yǎng)。5從土壤中篩選纖維素分解菌的實驗設計正確的是(B)A土壤取樣梯度稀釋稀釋涂布平板發(fā)酵培養(yǎng)B土壤取

6、樣選擇培養(yǎng)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土壤取樣梯度稀釋稀釋涂布平板選擇培養(yǎng)挑選菌落解析：土壤取樣之后，應先經(jīng)過選擇培養(yǎng)，以增大目的菌株的濃度，然后為避免一個培養(yǎng)基上的菌落太多，需進行稀釋涂布平板。6剛果紅能與哪項物質形成紅色復合物(B)A纖維二糖 B纖維素C葡萄糖 D麥芽糖7纖維素酶的測定方法一般是(B)A對纖維素進行定量測定B對纖維素酶分解纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進行定量測定C對纖維素酶分解纖維素后所產(chǎn)生的纖維二糖進行定量測定D對纖維素分解菌進行定量測定解析：進行纖維素酶的測定，測定方法一般是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。8在分離纖維素分解

7、菌過程中往往需要震蕩，其作用不包括(D)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：纖維素分解菌屬好氧型細菌，充分震蕩，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。9在加入剛果紅的培養(yǎng)基中會出現(xiàn)如圖所示透明圈，產(chǎn)生的透明圈是(D)A剛果紅與纖維素形成的復合物B剛果紅與纖維二糖形成的復合物C纖維素分解后形成的葡萄糖導致的D以纖維素分解菌為中心形成的解析：剛果紅可以與纖維素結合形成紅色復合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生這種反應。當纖維素被纖維素酶分解后，剛果紅

8、纖維素的復合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈。10下列是關于“檢測土壤中細菌總數(shù)”實驗操作的敘述，其中錯誤的是(D)A用蒸餾水配制牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，經(jīng)高溫、高壓滅菌后倒平板B取104、105 、106倍的土壤稀釋液和無菌水各0.1 mL，分別涂布于各組平板上C將實驗組和對照組平板倒置，37 恒溫培養(yǎng)2448 hD確定對照組無菌后，選擇菌落數(shù)在300以上的實驗組平板進行計數(shù)解析：確定對照組無菌后，選擇菌落數(shù)在30300的進行記數(shù)，求平均值，再通過計算得出土壤中細菌總數(shù)。二、非選擇題11植物秸稈中的纖維素可被某些微生物分解?；卮鹣铝袉栴}：(1)分解秸稈中纖維素的微生物能分

9、泌纖維素酶，該酶是由3種組分組成的復合酶，其中的葡萄糖苷酶可將_分解成_。(2)在含纖維素的培養(yǎng)基中加入剛果紅(CR)時，CR可與纖維素形成_色復合物。用含有CR的該種培養(yǎng)基培養(yǎng)纖維素分解菌時，培養(yǎng)基上會出現(xiàn)以該菌的菌落為中心的_。 (3)為從富含纖維素的土壤中分離獲得纖維素分解菌的單菌落，某同學設計了甲、乙兩種培養(yǎng)基(成分見下表)：酵母膏無機鹽淀粉纖維素粉瓊脂CR溶液水培養(yǎng)基甲培養(yǎng)基乙注：“”表示有，“”表示無。據(jù)表判斷，培養(yǎng)基甲_(填“能”或“不能”)用于分離和鑒別纖維素分解菌，原因是_；培養(yǎng)基乙_(填“能”或“不能”)用于分離和鑒別纖維素分解菌，原因是_。解析：(1)纖維素是一種由葡萄糖

10、首尾相連而成的高分子化合物，是含量最豐富的多糖類物質。纖維素能被土壤中某些微生物分解利用，如下圖：(2)剛果紅與纖維素形成紅色復合物，當纖維素被纖維素酶分解后，紅色復合物無法形成，出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈，我們可以通過是否產(chǎn)生透明圈來篩選纖維素分解菌。(3)分離和鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基為固體培養(yǎng)基，且需以纖維素為唯一碳源。 答案：(1)纖維二糖葡萄糖(2)紅透明圈(3)不能液體培養(yǎng)基不能分離單菌落不能乙培養(yǎng)基中沒有纖維素，不會形成CR纖維素紅色復合物，即使出現(xiàn)單菌落也不能確定其為纖維素分解菌12某實驗小組欲從土壤中篩選出能高效分解纖維素的微生物，設計了下列實驗流程。請回答相關問題：(

11、1)選擇培養(yǎng)使用的培養(yǎng)基是以_為唯一碳源，該培養(yǎng)基是_(固體或液體)培養(yǎng)基。(2)鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基中應加入_染料，它可以與纖維素形成_色復合物，最終應挑選透明圈_ (大或小)的菌落進行純化培養(yǎng)。(3)實驗中對培養(yǎng)基進行滅菌常用方法是_。挑選菌落前，對接種環(huán)的滅菌方法是_。(4)上述實驗中，接種操作都應在火焰附近進行，以防止_。答案：(1)纖維素液體(2)剛果紅 紅大(3)高壓蒸汽滅菌灼燒滅菌(4)雜菌污染13利用纖維素解決能源問題的關鍵是高性能纖維素酶的獲取。請完善實驗方案，并回答相關問題?！緦嶒災康摹勘容^三種微生物所產(chǎn)生的纖維素酶的活性?！緦嶒炘怼坷w維素酶催化纖維素分解為葡萄糖，用

12、葡萄糖的產(chǎn)生速率表示酶活性大??；用呈色反應表示葡萄糖的生成量。【實驗材料】三種微生物(AC)培養(yǎng)物的纖維素酶提取液，提取液中酶蛋白濃度相同?！緦嶒灢襟E】(1)取四支試管，分別編號。(2)在下表各列的一個適當位置，填寫相應試劑的體積，并按表內(nèi)要求完成相關操作。 (3)將上述四支試管放入37 的水中，保溫1 h。(4)在上述四支試管中分別加入_試劑，搖勻后，進行_處理。(5)觀察比較實驗組的三支試管與對照組試管的顏色及其深淺?！緦嶒灲Y果】微生物A提取物微生物B提取物微生物C提取物顏色深淺程度【分析討論】(1)該實驗中的對照組是_號試管。(2)實驗組試管中呈現(xiàn)的顏色均是_，但深淺不同。(3)上述結果

13、表明：不同來源的纖維素酶，雖然酶蛋白濃度相同，但活性不同。若不考慮酶的最適pH和最適溫度的差異，其可能原因是_。(4)你認為上述三種微生物中，最具有應用開發(fā)價值的是_。(5)從解決能源問題的角度考慮，開發(fā)這種纖維素酶的意義在于_。解析：本題實驗目的是比較三種微生物所產(chǎn)生的纖維素酶的活性。根據(jù)實驗目的確定自變量為不同微生物提取液，因變量為葡萄糖的生成量，其余為無關因素(如不同微生物的提取液量、pH 7.5的緩沖液量和纖維素懸浮液量)，應該等量。4號試管為空白對照組，其未加入微生物提取液，故應該加入1.5 mL的蒸餾水以保證總體積為2.0 mL。實驗結果通過與斐林試劑共熱生成磚紅色沉淀的顏色深淺程度進行判斷，分析實驗結果可知，微生物B提取液與斐林試劑反應顏色最深，最具有研究價值。不同來源的纖維素酶，雖然酶蛋白濃度相同，但活性不同。若不考慮酶的最適pH和最適溫度的差異，其可能原因是不同酶的空間結構不同