2024-2025學年高中生物專題2微生物的培養(yǎng)與應用課題3分解纖維素的微生物的分離測評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課后篇鞏固提升基礎鞏固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.纖維素分解菌答案D2.分別纖維素分解菌的試驗過程中,下列相關操作有誤的是()A.經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答案A解析經選擇培育后,再經稀釋,才能將樣品涂布到鑒別纖維素分解菌的培育基上。3.利用農作物秸稈可生產乙醇,生產過程中主要利用微生物將秸稈水解或用酶水解,其主要技術流程如下圖所示。下列相關說法錯誤的是()秸稈碎屑反應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答案B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。4.某探討性學習小組的同學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。

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,其產生的纖維素酶能分解纖維素,在菌落四周產生透亮圈。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。5.纖維素酶的成本能否下降,是能否實現(xiàn)乙醇工業(yè)化生產的關鍵因素。纖維素酶可以從能分解纖維素的細菌培育液中提取。某同學設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,然后選擇產生透亮圈的菌落作為菌種進行擴大培育。

答案(1)富含纖維素(2)纖維素(3)涂布平板法解析(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當以纖維素為主要的碳源,使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呈紅色,而纖維素分解菌的菌落四周會出現(xiàn)透亮圈。實力提升6.以農作物秸稈等含纖維素豐富的材料為原料,經加工可制成燃料乙醇,這種“綠色能源”的開發(fā)備受關注。農作物秸稈經預處理后,應當選用某種酶進行水解處理,使之轉化為發(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答案C解析農作物秸稈的主要成分是纖維素,處理秸稈的酶應為纖維素酶。毛霉產生的主要是蛋白酶和脂肪酶,A項不符合題意;醋酸菌能夠利用葡萄糖或乙醇,B項不符合題意;生長在腐木上的霉菌能夠分解利用腐木中的纖維素,可以產生纖維素酶,C項符合題意;土壤中分解尿素的微生物能夠產生脲酶,利用的是尿素,D項不符合題意。7.下表是纖維素分解菌的鑒別培育基的配方,據表分析,下列敘述不正確的是()成分含量CMC-Na/g5~10酵母膏/g1KH2PO4/g0.25瓊脂/g15土豆汁/mL100將上述物質溶解后,用蒸餾水定容到1000mLA.依據物理狀態(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,應至少配制三種不同pH的培育基答案C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,還可以利用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,須要調整pH,pH至少設置為酸性、中性、堿性三種類型,D項正確。8.剛果紅是一種可以與纖維素形成紅色復合物的染料,但不能和水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生反應。在篩選纖維素分解菌的培育基中加入剛果紅染料,探討者視察到幾個有透亮圈的菌落。據圖分析,下列敘述正確的是()A.透亮圈內的剛果紅染料已被分解B.能產生淀粉酶的微生物菌落四周可形成模糊的透亮圈C.菌落②中的菌株降解纖維素實力最強D.圖中培育基可用牛肉膏、蛋白胨配制答案B解析剛果紅染液可以和纖維素結合形成紅色的復合物,所以透亮圈內的纖維素已被分解,A項錯誤;剛果紅也可以與淀粉形成紅色復合物,而鑒定纖維素分解菌的培育基中含有淀粉,因此能產生淀粉酶的微生物菌落四周可形成模糊的透亮圈菌落,B項正確;菌落②所在的透亮圈與菌落直徑的比值不是最大,說明菌落②中的菌株降解纖維素實力不是最強,C項錯誤;圖中培育基應以纖維素作為主要碳源,不行用牛肉膏、蛋白胨配制,D項錯誤。9.纖維素是地球上含量最豐富的多糖類物質,從土壤中分別分解纖維素的微生物的試驗流程如下。請回答下列問題。①土壤取樣→②選擇培育→③梯度稀釋→④將樣品涂布到鑒別培育基上→⑤選擇菌落(1)土壤中某些微生物能分解纖維素,是因為它們能夠合成纖維素酶,其中的可將纖維二糖分解成葡萄糖。分別纖維素分解菌常用的方法是。

(2)該流程中步驟②選擇培育基的養(yǎng)分物質的特點是,步驟③中稀釋的目的是。

(3)步驟④采納的培育基從物理性質來看屬于培育基;為防止雜菌污染,需對培育基進行滅菌,常用的方法是。為了檢驗培育基及培育皿滅菌是否合格,可實行的措施是。

(4)若某同學測得0.1mL稀釋倍數為105的稀釋液中纖維素分解菌的菌落數(平均值)為51,則每毫升樣品中有個纖維素分解菌。

答案(1)葡萄糖苷酶剛果紅染色法(2)以纖維素作為主要的碳源便于形成單個菌落(或使菌種分散開,便于得到由單個細胞繁殖而來的菌落)(3)固體高壓蒸汽滅菌將未接種的培育基在相宜的條件下培育,視察培育基上是否有菌落產生(4)5.1×107解析(1)某些微生物可以產生纖維素酶,所以可以分解纖維素,其中的葡萄糖苷酶可將纖維二糖分解成葡萄糖。為了鑒別纖維素分解菌,常采納的接種方法是稀釋涂布平板法,同時須要在培育基上添加剛果紅指示劑,此方法稱為剛果紅染色法。(2)步驟②的目的是通過選擇培育增加纖維素分解菌的濃度,所以該培育基以纖維素為主要碳源;稀釋的目的是便于形成單個的菌落(或使菌種分散開,便于得到由單個細胞繁殖而來的菌落)。(3)步驟④采納的培育基是鑒別培育基,須要添加瓊脂,所以是固體培育基;對培育基滅菌的方法是高壓蒸汽滅菌法;為檢驗培育基及培育皿滅菌是否合格,可以將未接種的培育基在相宜的條件下培育,視察培育基上是否有菌落產生。(4)由于菌落數的平均值為51,稀釋倍數是105,所取稀釋液的體積為0.1mL,故每毫升樣品中纖維素分解菌的個數為51÷0.1×105=5.1×107。10.現(xiàn)在大力提倡無紙化辦公,但是每年仍舊不行避開地產生大量的廢紙,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乙醇的基本流程,請回答下列相關問題。(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)依據測定結果,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

三種組分。

(3)生產中可以滿意④環(huán)節(jié)的常見菌種是,為了確保獲得產物乙醇,⑤環(huán)節(jié)要留意,④過程要留意避開。

答案(1)富含纖維素(或落葉較多等)纖維素剛果紅溶液透亮圈(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)雜菌污染解析(1)廢紙的主要成分是木質纖維,因而使其糖化的酶應為纖維素酶,由此得知①中的產酶微生物應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溶液,選擇四周有透亮圈的菌落。(2)分解纖維素的酶是一種復合酶,包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶等組分。(3)在工業(yè)生產上通常利用酵母菌將葡萄糖液發(fā)酵產生酒精。發(fā)酵過程中要留意保證無氧條件,避開雜菌污染。11.地球上植物產生的纖維素中有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)纖維素分解菌之所以能夠利用纖維素,是因為其細胞能產生。

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

(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,可通過是否產生來篩選纖維素分解菌。

答案(1)纖維素酶(2)某些特別的養(yǎng)分物質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鍵是高性能纖維素酶的獲得。請完善試驗方案,并回答下列相關問題。(1)試驗目的:比較三種微生物所產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,葡萄糖與試劑產生,其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在表中填寫相應試劑的用量,并按表內要求完成相關操作;試劑/mL管號1234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。

答案(2)斐林磚紅色沉淀(4)②如下表所示試劑/mL管號1234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)解析本題試驗目的是比較三種微生物所產生的纖維素酶的活性。依據試驗目的確定試驗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,其余無關因素(如pH為7.5的緩沖液量、纖維素懸浮液量)應當相同且相宜。試驗結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,分析試驗結果可知,微生物B提取液與斐林試劑發(fā)生的顏色反應最深,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。13.植物的秸稈、枝葉等纖維物質是地球上最多的可再生資源,以纖維素類物質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。請回答下列問題。(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)若經選擇,微生物X為木霉,則其內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需以保證乙醇的產生。

(4)操作發(fā)覺,糖液濃度過高時,葡萄糖的產生會受到抑制,其緣由是。

答案(1)酵母菌土壤取樣→選擇培育→梯度稀釋→將樣品涂布到鑒別培育基上→選擇產生透亮圈的菌落供應碳源(或便于鑒別)(2)C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶(3)密閉發(fā)酵(4)產物(葡萄糖)過多,反饋抑制了分解秸稈的酶的活性解析微生物Y能發(fā)酵糖液產生乙醇,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碳源。纖維素酶是一種復合酶,至少包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶三種組分。酵母菌發(fā)酵產生乙醇是無氧呼吸的過程,在操作過程中應密閉發(fā)酵。隨著產物(葡萄糖)的增多,反應將會受到抑制,其緣由為酶的活性受到反饋抑制。14.毛巾織物在整理過程中,摩擦作用會使織物表面產生大量絨毛。生物拋光是一種用纖維素酶改善棉織物表面的整理工藝,能使服裝和面料許久保持光鮮、手感更松軟,不易脫毛。目前市場上的纖維素生物拋光酶主要有兩大類,即酸性拋光酶和中性拋光酶。請回答下列相關問題。(1)纖維素酶是一種復合酶,至少包括三種組分,即,其中能將纖維素分解為纖維二糖的是。

(2)在進行毛巾織物拋光處理時,一般用中性拋光酶處理而不采納酸性拋光酶,依據下圖分析其緣由為。

探討人員做了7組平行試驗探究中性拋光酶處理對毛巾脫毛率的影響,結果如下表所示。據此可以得出的試驗結論是。

中性拋光酶處理對毛巾脫毛率的影響試劑未經拋光酶處理經拋光酶處理洗前/g洗后/g脫毛率洗前/g洗后/g脫毛率1286.47284.460.70249.41248.950.182304.83302.000.93305.92305.220.233319.62317.480.67318.11317.780.104293.12291.070.70292.67292.300.135296.65294.130.85297.73297.190.186392.50