2024-2025學(xué)年高中生物專題2課題3分解纖維素的微生物的分離習題含解析新人教版選修1

PAGE11-課題3分解纖維素的微生物的分別1.配制的某培育基的成分是纖維素粉、NaNO3、Na2HPO4·7H2O、KH2PO4、MgSO4·7H2O、KCl、酵母膏、水解酪素,該培育基能使下面哪種微生物大量繁殖?()A.酵母菌 B.自生固氮菌C.各種細菌 D.纖維素分解菌解析該培育基的有機養(yǎng)分成分里面含碳的養(yǎng)分物質(zhì)是纖維素,只有能分解利用纖維素的纖維素分解菌才能在該培育基上大量繁殖。答案D2.分別纖維素分解菌的試驗過程中,下列相關(guān)操作有誤的是()A.經(jīng)選擇培育后將培育液干脆涂布到鑒別纖維素分解菌的培育基上B.選擇培育這一步可省略,但培育的纖維素分解菌少C.經(jīng)稀釋培育后,用剛果紅染色D.比照組可用同樣的稀釋培育液涂布到不含纖維素的培育基上解析經(jīng)選擇培育后,再經(jīng)稀釋,才能將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培育基上。答案A3.利用農(nóng)作物秸稈可生產(chǎn)乙醇,生產(chǎn)過程中主要利用微生物將秸稈水解或用酶水解,其主要技術(shù)流程如下圖所示,下列相關(guān)說法錯誤的是()秸稈碎屑反應(yīng)罐水解壓濾出渣酒精發(fā)酵真空分餾A.可用剛果紅染色法篩選過程①所需的纖維素分解菌B.過程①加入的纖維素分解菌產(chǎn)生的纖維素酶是葡萄糖苷酶C.酒精發(fā)酵接種的酵母菌需在無氧條件下發(fā)酵D.酒精發(fā)酵前需對培育基進行高壓蒸汽滅菌解析篩選纖維素分解菌可采納剛果紅染色法;纖維素酶為復(fù)合酶,至少包含三種組分,C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶;酒精發(fā)酵需在無氧條件下進行;酒精發(fā)酵前需對培育基進行高壓蒸汽滅菌。答案B4.某探討性學(xué)習小組的同學(xué)為了從土壤中篩選纖維素分解菌,利用下列材料和用具進行了試驗,請完善下列試驗步驟。材料用具:采集的土樣、研缽、配制纖維素分解菌選擇培育基的各種原料、瓊脂、剛果紅溶液、培育箱、無菌水。試驗步驟:(1)利用纖維素分解菌選擇培育基的各種原料、瓊脂及,配制固體培育基,滅菌;

(2)將采集的土壤樣品在研缽中研碎后,制成土壤勻漿;

(3)利用無菌操作方法把土壤勻漿到培育基上,放在培育箱內(nèi)培育一段時間;

(4)用顯微鏡視察纖維素分解菌時,要從中挑取材料制成臨時裝片。

解析分別纖維素分解菌的培育基中要加入纖維素粉作碳源,加入剛果紅溶液加以檢測。剛果紅能與纖維素形成紅色復(fù)合物,纖維素分解菌在含有剛果紅和纖維素的培育基上生長,其產(chǎn)生的纖維素酶能分解纖維素,在菌落四周產(chǎn)生透亮圈。挑取四周有透亮圈的菌落制成臨時裝片可視察到纖維素分解菌。答案(1)剛果紅溶液(2)加入無菌水(3)接種(4)四周有透亮圈的菌落5.纖維素酶的成本能否下降,是能否實現(xiàn)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培育液中提取。某同學(xué)設(shè)計了如下分別土壤中纖維素分解菌的試驗流程:土壤取樣→選擇培育→梯度稀釋→鑒別培育。(1)培育纖維素酶分解菌的土樣最好選擇在的環(huán)境中采集。

(2)以下是一種培育基配方:纖維素粉5g、NaNO31g、Na2HPO4·7H2O1.2g、KH2PO40.9g、MgSO4·7H2O0.5g、KCl0.5g、酵母膏0.5g、水解酪素0.5g(蒸餾水定容到1000mL);該培育基能夠增加樣品中纖維素分解菌的濃度,其原理是培育基中是主要碳源,有利于纖維素分解菌的生長,同時抑制其他微生物的生長。

(3)為了鑒別纖維素分解菌和進一步純化菌種,可以在鑒別培育基中加入剛果紅染液,將篩選獲得的菌液稀釋后用接種到鑒別培育基上,然后選擇產(chǎn)生透亮圈的菌落作為菌種進行擴大培育。

解析(1)纖維素豐富的土壤環(huán)境中含有較多的纖維素分解菌。(2)篩選纖維素分解菌的培育基應(yīng)當以纖維素為主要的碳源,纖維素分解菌能夠大量繁殖,而其他微生物生長受到抑制。(3)纖維素分解菌可以用剛果紅染液進行鑒定,用稀釋涂布平板法接種后,剛果紅染液可以與纖維素反應(yīng)呈紅色,而纖維素分解菌的菌落四周會出現(xiàn)透亮圈。答案(1)富含纖維素(2)纖維素(3)涂布平板法實力素養(yǎng)提升6.以農(nóng)作物秸稈等含纖維素豐富的材料為原料,經(jīng)加工可制成燃料乙醇,這種“綠色能源”的開發(fā)備受關(guān)注。農(nóng)作物秸稈經(jīng)預(yù)處理后,應(yīng)當選用某種酶進行水解處理,使之轉(zhuǎn)化為發(fā)酵所需的葡萄糖。你認為這種酶可從以下哪種微生物中提取?()A.制作腐乳的毛霉 B.釀制果醋的醋酸菌C.生長在腐木上的霉菌 D.土壤中分解尿素的微生物解析農(nóng)作物秸稈的主要成分是纖維素,處理秸稈的酶應(yīng)為纖維素酶。毛霉產(chǎn)生的主要是蛋白酶和脂肪酶,A項錯誤;醋酸菌能夠利用葡萄糖或乙醇,B項錯誤;生長在腐木上的霉菌能夠分解利用腐木中的纖維素,可以產(chǎn)生纖維素酶,C項正確;土壤中分解尿素的微生物能夠產(chǎn)生脲酶,利用的是尿素,D項錯誤。答案C7.下表是纖維素分解菌的鑒別培育基的配方,據(jù)表分析不正確的是()成分含量CMC-Na/g5~10酵母膏/g1KH2PO4/g0.25瓊脂/g15土豆汁/mL100將上述物質(zhì)溶解后,用蒸餾水定容到1000mLA.依據(jù)物理狀態(tài)來分,該培育基為固體培育基B.若用此培育基鑒別纖維素分解菌,還應(yīng)加入剛果紅染料C.纖維素分解菌只能利用纖維素作為碳源,不能利用其他有機物作為碳源D.若該培育基用于測定纖維素分解菌的最適pH,應(yīng)至少配制三種不同pH的培育基解析該培育基含有瓊脂成分,因此從物理狀態(tài)上分屬于固體培育基,A項正確;該培育基含有CMC-Na,可以與剛果紅形成紅色復(fù)合物,若培育基中含有纖維素分解菌,則會形成以其為中心的透亮圈,B項正確;纖維素分解菌為異養(yǎng)生物,不僅可以利用纖維素作為碳源,還可以酵母膏作碳源和氮源,C項錯誤;若該培育基用于測定纖維素分解菌的最適pH,則在配制培育基時,須要調(diào)pH,pH至少設(shè)置為酸性、中性、堿性三種類型,D項正確。答案C8.莠去津是一種含氮農(nóng)藥,在土壤中不易降解。為修復(fù)被其污染的土壤,可按下面程序選育能降解莠去津的細菌(目的菌)。(已知莠去津在水中溶解度低,含過量莠去津的固體培育基不透亮),據(jù)圖分析下列選項不正確的是()A.圖中從A瓶到C瓶液體培育的過程為選擇培育B.在將C瓶菌種接種到固體培育基之前,通常要進行梯度稀釋C.若圖中固體培育基中出現(xiàn)有透亮圈的菌落,則說明該菌株能分解莠去津D.若固體培育基中出現(xiàn)無透亮圈菌落和有透亮圈菌落,則說明非目的菌來自培育基的污染解析通過圖解可以看出從A瓶到C瓶的培育液中除莠去津外,沒有其他氮源,而本試驗的目的是選育能降解莠去津的細菌,所以該過程是通過選擇培育基選擇能夠降解莠去津的細菌,同時通過更換培育液,提高目的菌的數(shù)量,故A項正確。假如干脆取培育液進行接種,培育基中的菌落將會很密,無法進行純化,通過梯度稀釋后再接種,培育基中菌落將會分開,這時就可以進行分別和純化了,故B項正確。培育基中有透亮圈的菌落能夠降解莠去津,故C項正確。為了弄清非目的菌的來源,可以通過培育基不接種的方法來推斷。假如不接種的空白培育基上依舊有非目的菌,則說明非目的菌來自培育基的污染;假如不接種的空白培育基上沒有非目的菌,則說明非目的菌來自試驗操作過程中的雜菌污染,故D項錯誤。答案D9.某同學(xué)用簇新的泡菜濾液為試驗材料分別純化乳酸菌。分別純化所用固體培育基中因含有碳酸鈣而不透亮,乳酸菌產(chǎn)生的乳酸能溶解培育基中的碳酸鈣?；卮鹣铝袉栴}。(1)分別純化乳酸菌時,首先須要用對泡菜濾液進行梯度稀釋,進行梯度稀釋的理由是。

(2)推想在分別純化所用的培育基中加入碳酸鈣的作用有和。分別純化時應(yīng)選擇出的菌落作為候選菌。

(3)乳酸菌在-20℃長期保存時,菌液中常須要加入肯定量的(填“蒸餾水”“甘油”或“碳酸鈣”)。

解析(1)分別純化乳酸菌時,首先須要用無菌水梯度稀釋泡菜濾液,這樣既可避開雜菌污染,又可保證將乳酸菌分散成單個細胞,以便在培育基表面形成單個菌落。(2)乳酸的積累會使培育液pH降低,影響乳酸菌的增殖,加入碳酸鈣可以中和乳酸菌代謝(無氧呼吸)過程中產(chǎn)生的乳酸,使碳酸鈣分解形成透亮圈,有利于乳酸菌的識別和分別。(3)加入甘油可降低培育液的凝固點,使培育基在低溫下保持液體狀態(tài)。答案(1)無菌水泡菜濾液中乳酸菌的濃度高,干脆培育很難分別得到單菌落(2)鑒別乳酸菌中和產(chǎn)生的乳酸(或酸)具有透亮圈(3)甘油10.現(xiàn)在大力提倡無紙化辦公,但是每年仍舊不行避開地要產(chǎn)生大量的廢紙,廢紙的主要成分是纖維素,人類正努力將其轉(zhuǎn)化為一種新的資源——乙醇。下圖是工業(yè)上利用微生物由纖維素生產(chǎn)乙醇的基本流程,請回答相關(guān)問題。(1)自然界中①環(huán)節(jié)須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育在以為主要碳源,并加入的固體培育基上篩選四周有的菌落。

(2)依據(jù)測定結(jié)果,①環(huán)節(jié)常選擇木霉,則②中獲得的酶是酶。該酶至少包括

三個組分。

(3)生產(chǎn)中可以滿意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)要留意,

④過程要留意避開。

解析(1)廢紙的主要成分是木質(zhì)纖維,因而使其糖化的酶應(yīng)為纖維素酶,由此得知①中的產(chǎn)酶微生物應(yīng)當大多分布在富含纖維素的環(huán)境中。以纖維素為主要碳源的固體培育基上,只有纖維素分解菌能快速生長繁殖,若想干脆從今選擇培育基中篩選出分解纖維素的微生物,需在培育基中加入剛果紅,選擇四周有透亮圈的菌落。(2)分解纖維素的酶是一種復(fù)合酶,包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶等組分。(3)在工業(yè)生產(chǎn)上通常利用酵母菌將葡萄糖液發(fā)酵產(chǎn)生酒精。發(fā)酵過程中要留意保證無氧條件,避開雜菌污染。答案(1)富含纖維素(或落葉較多等)纖維素剛果紅透亮圈(2)纖維素C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶(3)酵母菌發(fā)酵裝置密閉(或保證無氧條件等)雜菌污染11.地球上植物產(chǎn)生的纖維素中有40%~60%被土壤中的某些微生物利用,從土壤中分別并探討這些微生物有利于人們更有效地利用植物秸稈中的纖維素。請回答下列問題。(1)分別纖維素分解菌,宜從的土壤中取樣。纖維素分解菌之所以能夠利用纖維素,是因為其細胞能產(chǎn)生。

(2)培育基除含有碳源、氮源、水和多種無機鹽外,還應(yīng)含有。其中,碳源主要為。對配制的培育基采納高壓蒸汽滅菌,目的是。

(3)纖維素分解菌純化培育中常用的接種方法有。在添加剛果紅的培育基上,可通過是否產(chǎn)生來篩選纖維素分解菌。

答案(1)富含纖維素纖維素酶(2)某些特別的養(yǎng)分物質(zhì)纖維素殺死培育基中的全部微生物(3)平板劃線法和稀釋涂布平板法透亮圈12.利用纖維素解決能源問題的關(guān)鍵是高性能纖維素酶的獲得。請完善試驗方案,并回答相關(guān)問題。(1)試驗?zāi)康?比較三種微生物所產(chǎn)生的纖維素酶的活性。(2)試驗原理:纖維素酶催化纖維素分解為葡萄糖,葡萄糖與試劑產(chǎn)生的顏色深淺可表示葡萄糖的生成量,葡萄糖的生成量可表示酶活性大小。

(3)試驗材料:三種微生物(A、B、C)培育物的纖維素酶提取液,提取液中酶濃度相同。(4)試驗步驟:①取四支試管,分別編號為1、2、3、4;②在表中填寫相應(yīng)試劑的用量,并按表內(nèi)要求完成相關(guān)操作;管號試劑/mL1234蒸餾水1.41.41.4pH為7.5的緩沖液0.20.20.20.2纖維素懸浮液0.30.30.30.3微生物A提取液0.1—微生物B提取液—微生物C提取液0.1—總體積2.02.02.02.0③將上述四支試管在相宜溫度下水浴保溫1h;④在上述四支試管中分別加入試劑,搖勻后,將試管在50~65℃水浴中加熱2min;

⑤視察比較四支試管的顏色改變及其顏色深淺。(5)試驗結(jié)果:項目微生物A提取液微生物B提取液微生物C提取液顏色深淺程度++++++(6)分析探討:①上述結(jié)果表明,不同來源的纖維素酶,雖然酶濃度相同,但活性不同。你認為上述三種微生物中,最具有應(yīng)用開發(fā)價值的是;

②從解決能源問題的角度動身,開發(fā)這種纖維素酶的意義在于。

解析本題試驗?zāi)康氖潜容^三種微生物所產(chǎn)生的纖維素酶的活性。依據(jù)試驗?zāi)康拇_定自變量為不同微生物的纖維素酶提取液,因變量為葡萄糖的生成量,其余無關(guān)因素(如pH為7.5的緩沖液量、纖維素懸浮液量)應(yīng)當相同且相宜。試驗結(jié)果可通過對提取液與斐林試劑水浴加熱生成磚紅色沉淀的顏色深淺程度進行推斷,分析試驗結(jié)果可知,微生物B提取液與斐林試劑發(fā)生的顏色反應(yīng)最深,最具有探討價值。不同來源的纖維素酶,雖然酶濃度相同,但活性不同。開發(fā)纖維素酶的意義在于葡萄糖可用作制取酒精的原料;纖維素可代替化石能源。答案(2)斐林磚紅色沉淀(4)②如下表所示管號試劑/mL1234蒸餾水1.41.41.41.5pH為7.5的緩沖液0.20.20.20.2纖維素懸浮液0.30.30.30.3微生物A提取液0.1———微生物B提取液—0.1——微生物C提取液——0.1—總體積2.02.02.02.0④等量的斐林(6)①微生物B②纖維素酶催化纖維素分解為葡萄糖,葡萄糖可用作制取酒精的原料;纖維素可代替化石燃料(答案合理即可)13.植物的秸稈、枝葉等纖維物質(zhì)是地球上最多的可再生資源,以纖維素類物質(zhì)生成燃料乙醇的探討越來越受重視。纖維素酶糖化法是目前常用的方法,其操作過程如下圖所示:(1)該方法中,微生物X與微生物Y不同,微生物Y是,若從土壤中獲得微生物X,請寫出分別的流程圖:。為了鑒別微生物X,培育基的成分為CMC-Na、酵母膏、KH2PO4、瓊脂、土豆汁等;在該培育基中,CMC-Na的作用是。

(2)若經(jīng)選擇,微生物X為木霉,則其內(nèi)分解纖維素的酶至少包括三種組分,這三種酶協(xié)同作用,將纖維素分解為葡萄糖。

(3)在操作過程中,過程③需以保證乙醇的產(chǎn)生。

(4)操作發(fā)覺,糖液濃度過高時,葡萄糖的產(chǎn)生會受到抑制,其緣由是。

解析微生物Y能發(fā)酵糖液產(chǎn)生乙醇,故微生物Y是酵母菌。鑒別纖維素分解菌的培育基中,CMC-Na能被CX酶和C1酶分解為纖維二糖,可使被剛果紅染色的培育基的紅色褪去,便于鑒別,也為微生物的生長供應(yīng)碳源。纖維素酶是一種復(fù)合酶,至少包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶三種組分。酵母菌發(fā)酵產(chǎn)生乙醇是無氧呼吸的過程,在操作過程中應(yīng)密閉發(fā)酵。隨著產(chǎn)物(葡萄糖)的增多,反應(yīng)將會受到抑制,其機理為酶的活性受到反饋抑制。答案(1)酵母菌土壤取樣→選擇培育→梯度稀釋→將菌液涂布到特定的選擇培育基上→選擇產(chǎn)生透亮圈的菌落供應(yīng)碳源(或便于鑒別)(2)C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶(3)密閉發(fā)酵(4)產(chǎn)物(葡萄糖)過多,反饋抑制了分解秸稈的酶的活性14.物質(zhì)W是一種含氮有機物,會污染土壤。W在培育基中達到肯定量時培育基表現(xiàn)為不透亮。某探討小組欲從土壤中篩選出能降解W的細菌(目標菌)?；卮鹣铝袉栴}。(1)要從土壤中分別目標菌,所用選擇培育基中的氮源應(yīng)當是。

(2)在從土壤中分別目標菌的過程中,發(fā)覺培育基上甲、乙兩種細菌都能生長并形成菌落(如圖所示)。假如要得到目標菌,應(yīng)當選擇菌落進一步純化,選擇的依據(jù)是

。

(3)土壤中的某些微生物可以利用空氣中的氮氣作為氮源。若要設(shè)計試驗進一步確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源,請簡要寫出試驗思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論,即

。

(4)該小組將人工合成的一段DNA轉(zhuǎn)入大腸桿菌,使大腸桿菌產(chǎn)生