高三生物《選修1專題2 課題3 分解纖維素的微生物的分離》

1、專題2 課題3 分解纖維素的微生物的分離答案一、基礎知識1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)。棉花是自然界中纖維素含量最高的天然產(chǎn)物。有些微生物能分解利用纖維素，因為它們能夠產(chǎn)生纖維素酶。2纖維素酶：是一種復合酶，一般包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。前兩種酶能使纖維素分解成纖維二糖，第三種酶能將纖維二糖分解成葡萄糖。3篩選纖維素分解菌的方法是剛果紅染色法。該方法可以通過顏色反應直接篩選。其原理是：剛果紅可以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

2、解菌。4纖維素分解菌大多分布在富含纖維素的環(huán)境中，也可以將富含纖維素的物質(zhì)埋在土壤中，經(jīng)過30天左右，再從已腐爛的物質(zhì)埋藏處篩選纖維素分解菌。5在將樣品稀釋涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基上之前，可以用選擇培養(yǎng)基增加纖維索分解菌的濃度。培養(yǎng)時要在搖床上振蕩培養(yǎng)。6常用的剛果紅染色法有兩種：一種是先培養(yǎng)微生物，再加入剛果紅染色；另一種是在倒平板時就加入剛果紅。7經(jīng)過剛果紅鑒別培養(yǎng)基培養(yǎng)后，在產(chǎn)纖維素酶的菌落周圍會出現(xiàn)透明圈?？梢杂脝渭毎羧》ㄌ羧±w維素分解菌。8為確定得到的是纖維素分解菌，尚需進行發(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。纖維素酶的測定方法一般采用對纖維素酶

3、分解濾紙等纖維素后所產(chǎn)生的葡萄糖進行定理測定。三、提高練習1下列生物能分解纖維素的是( C ) 人 兔 牛 蘑菇 纖維桿菌 A B C D解析兔、牛為草食動物，其腸道內(nèi)有分解纖維素的微生物，蘑菇、纖維桿菌能分泌纖維素酶分解纖維素，人不能消化纖維素。2纖維素酶可以將下列哪種物質(zhì)分解( C ) A牛肉片 B魚片C濾紙條 D塑料條3下列不屬于纖維素酶組分的是( D ) AC1酶 BCx酶C葡萄糖苷酶 D半乳糖苷酶4纖維素酶發(fā)揮作用的最適pH是( B ) A2.0 B4.8 C6.8 D7.85剛果紅能與下列哪種物質(zhì)形成紅色復合物( D ) A葡萄糖 B纖維二糖C麥芽糖 D纖維素6從土壤中分離獲得某種

4、微生物的步驟是( B ) 土壤取樣 梯度稀釋 選擇培養(yǎng) 涂布培養(yǎng) 篩選菌株 A B C D7纖維素分解菌的選擇培養(yǎng)基有選擇作用，原因在于有( D ) ANaNO3 BKClC酵母膏 D纖維素粉8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)。9分離纖維素分解菌的實驗過程中操作有誤的是( A ) 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富集培養(yǎng)這一步可省略，但培養(yǎng)纖維

5、素分解菌少 C經(jīng)稀釋培養(yǎng)后，用剛果紅染色 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)基上解析經(jīng)選擇培養(yǎng)后培養(yǎng)基上纖維素分解菌的濃度增加，所以需要將樣品進行梯度稀釋后才能涂布到鑒定纖維素分解菌的培養(yǎng)基上；選擇培養(yǎng)可省略，但選擇培養(yǎng)可增加纖維素分解菌濃度，此步若省略所得到的微生物可能較少；經(jīng)稀釋培養(yǎng)長出菌落后，再加剛果紅染色；設置對照能證明經(jīng)富集培養(yǎng)的確得到了欲分離的微生物。10纖維素、纖維素酶和控制纖維素酶合成的物質(zhì)，它們的基本組成單位依次是( B ) A葡萄糖、葡萄糖和氨基酸 B葡萄糖、氨基酸和核苷酸 C氨基酸、氨基酸和核苷酸 D淀粉、蛋白質(zhì)和核酸11下列有關分解纖維素微生物的分離的敘述

6、，不正確的是( B ) 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纖維素酶是一種復合酶 解析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，纖維素酶的發(fā)酵方法有液體發(fā)酵和固體發(fā)酵兩種。纖維素酶的測定方法，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的測定。12在對纖維素分解菌進行選擇培養(yǎng)時用液體培養(yǎng)基的目的是（ A ） A用液體培養(yǎng)基可獲得大量菌體 B纖維素分解菌適宜在液體培養(yǎng)基上生長 C用液體培養(yǎng)基可以充分利用培養(yǎng)基

7、中營養(yǎng)物質(zhì) D用液體培養(yǎng)基可獲得高純度的纖維素分解菌13在將樣品稀釋涂布到鑒別纖維素分解菌的培養(yǎng)基之前一般先進行選擇培養(yǎng)，其主要目的是( C ) A完全除去其他微生物 B沒有意義，去掉這一步更好 C增加纖維素分解菌的濃度 D使纖維素分解菌充分長大14兩種剛果紅染色法的結(jié)果是( A ) A均會出現(xiàn)透明圈B均不會出現(xiàn)透明圈 C方法一出現(xiàn),方法二不出現(xiàn)D方法一不出現(xiàn)，方法二出現(xiàn)15纖維素酶在植物細胞工程方面有著廣泛的應用，你認為在下列哪種生物體中提取纖維素酶比較合理( B ) A發(fā)酵酵母 B在腐木上生長的霉菌 C高等植物細胞 D白蟻體內(nèi)的鞭毛蟲16為了測定某種分解纖維素的微生物生長所需要的最適宜pH

8、，某同學設計了下列實驗步驟：配制適宜的培養(yǎng)基，分別裝到錐形瓶中，用緩沖液分別調(diào)pH為4.0、4.5、5.0、5.5、6.0，并分別標號為、。 將每瓶培養(yǎng)基等量分別裝到5支試管中，加棉塞并包扎成5捆。將試管放到1個大燒杯中，在酒精燈上加熱煮沸10min滅菌，待溫度冷卻到50，將試管擱置斜面。 在無菌條件下，往5組試管中接種等量的菌種。2528恒溫箱中培養(yǎng)24h。 測定每支試管中培養(yǎng)基的重量，記錄并統(tǒng)計分析結(jié)果。 (1)上述步驟中有5處明顯錯誤，請找出并加以改正。 (2)若按改正后的實驗步驟，請將預測的結(jié)果用曲線圖表示走勢。答案：(1)緩沖液調(diào)的pH范圍不對。多數(shù)細菌的最適宜pH在6.57.5之間

9、，所以應將緩沖液分別調(diào)pH為6.0、6.5、7.0、7.5、8.0。試管包扎成捆后沒有做標記，這樣就分不清培養(yǎng)基的不同。應該在每捆試管外貼上注明pH的標簽。培養(yǎng)基滅菌的方法不對。培養(yǎng)基應在100 kPa、121的高壓蒸汽滅菌鍋中滅菌1520min。培養(yǎng)溫度和時間不對，細菌應在3037條件下培養(yǎng)12天。不應測培養(yǎng)基重量，應測微生物的數(shù)目或菌體的重量。17富集培養(yǎng)是微生物學中最強有力的技術手段之一。主要是指利用不同微生物的生命活動特點的不同，制定環(huán)境條件，使僅適應該條件的微生物旺盛生長，從而使其在群落中的數(shù)量大大增加，人們能夠更容易地從自然界中分離到所需的特定微生物。富集條件可根據(jù)所需分離的微生物

10、的特點，從物理、化學、生物及綜合多個方面進行選擇，如溫度、pH、紫外線、高壓、光照、氧氣、營養(yǎng)等許多方面。下圖描述了采用富集方法從土壤中分離能降解酚類化合物對羥基苯甲酸的微生物的實驗過程。(1)本實驗所需培養(yǎng)基為_，碳源為_。 (2)實驗原理是_。 (3)重復培養(yǎng)的目的是_。 (4)的菌落中大部分是降解_的微生物。 (5)為_組，為_組，設置的目的是_。(6)采用_法，接種到的培養(yǎng)基中，在操作過程中為防止污染應注意的事項是_。答案：(1)選擇培養(yǎng)基對羥基苯甲酸(2)利用以對羥基苯甲酸為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基，經(jīng)富集培養(yǎng)，選擇出能降解酚類化合物對羥基苯甲酸的微生物(3)增大分解對羥基苯甲酸微生物的

11、比例 (4)對羥基苯甲酸 (5)對照 實驗說明通過富集培養(yǎng)的確得到了欲分離的目標微生物(6)單細胞挑取接種環(huán)在火焰上灼燒滅菌，燒紅的接種環(huán)在空氣中冷卻，同時打開皿蓋挑取菌落接種到試管中，并塞好棉塞，接種環(huán)在火焰上灼燒，殺滅殘留物18請你設計實驗來證明纖維素酶的作用。答案：(1)取2支20mL的試管，分別放入1cm×6cm的濾紙條。 (2)分別加入pH為4.8、物質(zhì)的量濃度為0.1 mol·L-1的醋酸醋酸鈉緩沖液10mL、11mL。 (3)在加入10mL緩沖液的試管中加入1mL纖維素酶。 (4)將2支試管固定在搖床上，振蕩反應。 結(jié)果：加纖維素酶的試管中的濾紙條被分解，另一

12、支的未分解。 結(jié)論：纖維素酶有分解纖維素的作用。專題6 課題2 胡蘿卜素的提取考點突破考點一 胡蘿卜素的提取【基礎知識整合】1胡蘿卜素性質(zhì)：胡蘿卜素是橘黃色結(jié)晶，化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有機溶劑。2來源：一是從植物中提?。欢菑拇竺娣e養(yǎng)殖的巖藻中提??；三是利用微生物的發(fā)酵生產(chǎn)。3胡蘿卜素提?。焊鶕?jù)胡蘿卜素易溶于有機溶劑的特點，可以有機溶劑萃取的方法提取胡蘿卜素。4胡蘿卜素萃取劑應具備的特點：萃取胡蘿卜素的有機溶劑應該具有較高的沸點，能夠充分溶解胡蘿卜素，并且不與水混溶。此外，還應該考慮萃取效率，對人的毒性，是否易燃，有機溶劑是否能從產(chǎn)品中完全除去，會不會影響產(chǎn)品質(zhì)

13、量等問題。5影響萃取的因素：萃取的效率主要取決于萃取劑的性質(zhì)和使用量，同時，還受到原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時間等條件的影響。6提取的胡蘿卜素粗品通過紙層析進行鑒定?！局R拓展】1萃取劑的選擇有機溶劑分為水溶性和水不溶性兩種。乙醇和丙酮能夠與水混溶，是水溶性有機溶劑；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能與水混溶，是水不溶性有機溶劑。萃取胡蘿卜素的有機溶劑應該具有較高的沸點，能夠充分熔解胡蘿卜素，且不與水混溶。另外還要考慮對人體是否有毒等安全問題。因乙醚沸點較低，苯和四氯化碳對人體有毒，所虹本實驗選用石油醚或乙酸乙酯作為萃取劑。2影響萃取的因素主要因素：萃取劑的性質(zhì)和使

14、用量；次要因素：原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度、萃取的時間等?？傊?，溶解越充分，效果就越好。 3胡蘿卜素的萃取方法 （1）胡蘿卜素提取裝置的設計 提取裝置：由鐵架臺、酒精燈、水浴鍋、燒瓶、冷凝管等構(gòu)成。安裝順序：從左到右，由下而上。拆除時相反。裝置如圖所示。由于有機溶劑易燃，直接使用明火加熱易引起燃燒、爆炸故 采用水浴加熱法。為防止加熱時有機溶劑的揮發(fā)在加熱瓶口安裝冷凝回流裝置。 （2）紙層析操作的注意事項 層析時注意選擇干凈的濾紙，為了防止操作時對濾紙的污染，應盡量避免用手直接接觸濾紙，可以帶手套進行操作。 點樣時應注意點樣斑點不能太大（直徑應小于0.5 cm），如果用吹風機吹

15、干，溫度不宜過高，否則斑點會變黃。 將點好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時注意濾紙兩邊不能相互接觸，以免因毛細管現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，溶劑前沿不齊，影響結(jié)果。 紙層析鑒定步驟 在18 cm×30 cm濾紙下端距底邊2 cm處做一基線，在基線上取A、B、C、D四點 對照點樣：A、D點點標準樣品，B、C點點提取樣品 干燥層析：吹干濾紙溶劑，放入色譜容器中層析 對比觀察：對比觀察樣品色素點與標準色素點的異同（3）成果評價 如果萃取樣品中出現(xiàn)了和標準樣品一樣的層析帶，說明提取胡蘿卜素的實驗成功。由于提取物中含有雜質(zhì)，萃取樣品的顏色可能比標準樣品的顏色淺，我們也可以通過顏色的比較，初步確定

16、提取的胡蘿卜素的量。特別提醒：此處的紙層析是為了探究是否提取到了胡蘿卜素（通過與標準樣品中的胡蘿卜素作對比予以確認），而葉綠體中色素提取與分離時紙層析的目的是提取并分離四種色素，探究色素種類和顏色。【解題思路探究】【例】如圖為提取胡蘿卜素的裝置圖，請據(jù)圖回答下列問題： （1） 的作用是 。 （2） 內(nèi)加入的萃取液一般是 ，原料在加入前，一般要進行 、 處理。 （3）該萃取過程采用的是水浴加熱，其目的是 。（4）為了取得最佳萃取效果，萃取的時間應該 。(5)萃取劑可分為 和 兩種，乙醇和丙酮屬于 。在提取-胡蘿卜素時，常采用的原料是 ，因為其不僅 ，而且 。(6)萃取的效率主要取決于 ，同時也受

17、 等條件的影響。(7)萃取過程中，第一步需 ，以提高萃取效率。因為 ，所以應避免明火加熱，而采用水浴加熱的方法?！究疾轭愋汀勘绢}主要考查胡蘿卜素的性質(zhì)和提取方法?！窘馕觥繄D示裝置為萃取裝置，其中為冷凝管，其作用在于降溫，以防止加熱時有機溶劑揮發(fā)，是燒瓶，其內(nèi)裝有萃取劑，胡蘿卜素的適宜萃取劑是石油醚，為防止有機溶劑明火加熱時引起燃燒、爆炸，萃取時有必要采用水浴加熱，而不用明火加熱。萃取劑可分為水溶性和水不溶性兩種，乙醇和丙酮屬于水溶性。在提取-胡蘿卜素時，常采用的原料是胡蘿卜，因為其不僅廉價易得，而且-胡蘿卜素含量也較高。萃取的效率主要取決于萃取劑的性質(zhì)和使用量，同時也受到原料顆粒的大小、緊密程

18、度、含水量、萃取的溫度和時間等條件的影響。萃取過程中，第一步需將胡蘿卜進行粉碎和干燥，以提高效率。因為有機溶劑都是易燃物，所以應避免明火加熱，而采用水浴加熱的方法【答案】（1）冷凝管 降溫，防止加熱時有機溶劑揮發(fā)（2）燒瓶石油醚粉碎干燥（3）避免使用明火加熱引起燃燒、爆炸 （4）較長(5) 水溶性 水不溶性 水溶性 胡蘿卜 廉價易得 -胡蘿卜素含量也較高(6)萃取劑的性質(zhì)和使用量 原料顆粒的大小、緊密程度、含水量、萃取的溫度和時間(7)將胡蘿卜進行粉碎和干燥 有機溶劑都是易燃物【方法技巧】比較萃取裝置與水中蒸餾裝置（1）兩種裝置中均具冷凝裝置，但放置的方式和作用不同蒸餾裝置比萃取裝置多了接收瓶

19、及牛角管且設有溫度計，以檢測蒸氣溫度。（2）蒸餾裝置中，燒瓶中裝的蒸餾水可直接加熱，而萃取裝置中裝的是有機溶劑（萃取齊）故不可直接加熱（需水浴加熱）考點集訓一、選擇題(每小題只有一個正確選項)1萃取胡蘿卜素時應采用下列哪種萃取劑( ) A石油醚B乙酸乙酯C乙醚D苯2炒胡蘿卜時多加油的原因是( ) A溶解在油中的胡蘿卜素容易被人體吸收 B兩者混合增加蔬菜的營養(yǎng)成分 C胡蘿卜素在油的作用下分解為兩分子維生素A D胡蘿卜素的碳碳雙鍵會斷裂，利于人體吸收3下列各項中全為水溶性溶劑的是( ) A石油醚、乙酸乙酯B乙醇和丙酮 C乙醚、苯D丙酮與四氯化碳4石油醚經(jīng)常被用作植物有效成分提取時的萃取劑，其原因是

20、( ) A具有較高的沸點、萃取效率高、毒性很小 B具有較低的沸點、萃取效率高、毒性很小 C具有較高的沸點、萃取效率一般、毒性較小 D具有較低的沸點、萃取效率高，但毒性較大5在蒸餾、壓榨和萃取三種提取方法中，共用的儀器是( ) A牛角管B燒瓶C冷凝管D分液漏斗7胡蘿卜素可以劃分為、三類，其劃分的主要依據(jù)是( ) A層析后出現(xiàn)在濾紙上的位置 B根據(jù)其在人和動物體內(nèi)的功能和作用部分 C根據(jù)其分子式中碳碳雙鍵的數(shù)目 D根據(jù)分解后產(chǎn)生的維生素A的分子數(shù)8作為萃取胡蘿卜素的有機溶劑，哪一項不符合實驗要求( ) A能充分溶解色素B與水混溶 C對人無毒D易與產(chǎn)品分離9胡蘿卜素的提取實驗過程中，正確的操作步驟是

21、( ) 10萃取前往往要將胡蘿卜烘干，粉碎，并且原料顆粒越小越好，這么做的目的是( ) A讓胡蘿卜盡快溶解成胡蘿卜素 B讓原料與萃取劑充分接觸，提高萃取效率 C讓原料顆粒盡快溶于萃取劑中 D節(jié)省萃取劑的使用量2關于胡蘿卜素作用的論述，錯誤的是( ) A胡蘿卜素可以用來治療缺乏維生素A而引起的各種疾病 B胡蘿卜素可用作食品色素 C天然胡蘿卜素還具有使癌變細胞恢復成正常細胞的作用 D胡蘿卜素可以治療人體色素缺乏癥3右圖為胡蘿卜素的紙層析結(jié)果示意圖中，屬于標準樣品的層析點的是( ) AB CD4工業(yè)生產(chǎn)上，提取天然-胡蘿卜素的方法主要有( ) A從植物中提取 B從大面積養(yǎng)殖的巖藻中獲得 C利用微生物

22、的發(fā)酵生產(chǎn) DA、B、C三項都是5萃取過程應如何加熱( ) A酒精燈隔水加熱B酒精燈直接加熱 C烘干箱加熱D微波加熱6萃取的效率主要取決于( ) A原料顆粒的大小和緊密程度 B萃取劑的性質(zhì)和使用量 C萃取的溫度和時間 D原料含水量的大小7提取胡蘿卜素和提取玫瑰精油時都需要加熱，但用萃取法提取胡蘿卜素時，采用的是水浴加熱，而用水蒸氣蒸餾法提取玫瑰油時是直接加熱。其原因是( )。 A前者需保持恒溫，后者不需要加溫 B前者容易蒸發(fā)，后者不容易蒸發(fā) C胡蘿卜素不耐高溫，玫瑰精油耐高溫 D前者燒瓶里是有機溶劑，易燃易爆，后者是水9在提取-胡蘿卜素的實驗中發(fā)現(xiàn)，-胡蘿卜素在萃取過程中容易被氧化，為了提高產(chǎn)

23、量和質(zhì)量，需加入穩(wěn)定劑，資料表明在弱堿性環(huán)境中，-胡蘿卜素易穩(wěn)定存在，則可以作為穩(wěn)定劑的試劑是( )。 A食鹽B氨水C硫酸鈉D氫氧化鈉二、非選擇題30下圖為胡蘿卜素的提取裝置示意圖，回答有關問題： 1）胡蘿卜素是一種脂溶性物質(zhì)，因此選取的萃取劑應具有的特點是 。2）乙醇和丙酮能否用于胡蘿卜素的萃取？ 。原因是 。3）萃取分離胡蘿卜素的常用方法是 法。4）本實驗對 樣品和 樣品進行點樣，以便于進行 ，點樣時，應注意要 。如果 說明提取胡蘿卜素的實驗成功。5）提取胡蘿卜素的實驗流程是 、 、 、 、 。6）在紙層析時，為何要蓋上玻璃蓋？ 。7）裝置1是 。其作用是 30.1)較高的溶點,能夠充分溶

24、解胡蘿卜素,并且不與水混溶,同時還要考慮萃取效率、對人的毒性、是否易燃等2）不能，胡蘿卜素可溶于乙醇和丙酮，但它們是水溶性溶劑，因萃取過程中能與水混溶而影響萃取效果，所以不用它們作萃取劑。3）萃取4）標準 提取 快速細致，并加以干燥 萃取樣品中出現(xiàn)了和標準樣品一樣的層析帶5）粉碎 干燥 萃取 過濾 濃縮6）丙酮有毒，防止丙酮的揮發(fā)對人體造成傷害7）冷凝管 防止加熱時有機溶劑的揮發(fā)11(25分)天然胡蘿卜素是國際癌癥協(xié)會研究中心、美國癌學會推崇的防癌抗癌食品、保健品和藥品。作為保健品食用，可醫(yī)治維生素A缺乏癥、皮膚病、抗光敏癥等疾病。科學研究證明，胡蘿卜素能防治或延緩癌癥，是具有廣泛免疫功能的藥物和不可缺少的飲料添加劑。目前在國內(nèi)外食品工業(yè)和其他諸多行業(yè)中，胡蘿卜素一直處于供不應求的狀態(tài)。 請根據(jù)上述材料及所學知識，回答下列問題： (1)新鮮的胡蘿卜含有大量的水分，在胡蘿卜素