2020-2021学年高中生物 专题2 课题3 分解纤维素的微生物的分离习题（含解析）新人教版选修1.docx

1、课题3分解纤维素的微生物的分离1.配制的某培养基的成分是纤维素粉、NaNO3、Na2HPO47H2O、KH2PO4、MgSO47H2O、KCl、酵母膏、水解酪素,该培养基能使下面哪种微生物大量繁殖?()A.酵母菌B.自生固氮菌C.各种细菌D.纤维素分解菌解析该培养基的有机营养成分里面含碳的营养物质是纤维素,只有能分解利用纤维素的纤维素分解菌才能在该培养基上大量繁殖。答案D2.分离纤维素分解菌的实验过程中,下列相关操作有误的是()A.经选择培养后将培养液直接涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上B.选择培养这一步可省略,但培养的纤维素分解菌少C.经稀释培养后,用刚果红染色D.对照组可用同样的稀释培养液

2、涂布到不含纤维素的培养基上解析经选择培养后,再经稀释,才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。答案A3.利用农作物秸秆可生产乙醇,生产过程中主要利用微生物将秸秆水解或用酶水解,其主要技术流程如下图所示,下列相关说法错误的是()秸秆碎屑反应罐水解压滤出渣酒精发酵真空分馏A.可用刚果红染色法筛选过程所需的纤维素分解菌B.过程加入的纤维素分解菌产生的纤维素酶是葡萄糖苷酶C.酒精发酵接种的酵母菌需在无氧条件下发酵D.酒精发酵前需对培养基进行高压蒸汽灭菌解析筛选纤维素分解菌可采用刚果红染色法;纤维素酶为复合酶,至少包含三种组分,C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶;酒精发酵需在无氧条件下进行;酒精发酵前需对培

3、养基进行高压蒸汽灭菌。答案B4.某研究性学习小组的同学为了从土壤中筛选纤维素分解菌,利用下列材料和用具进行了实验,请完善下列实验步骤。材料用具:采集的土样、研钵、配制纤维素分解菌选择培养基的各种原料、琼脂、刚果红溶液、培养箱、无菌水。实验步骤:(1)利用纤维素分解菌选择培养基的各种原料、琼脂及,配制固体培养基,灭菌;(2)将采集的土壤样品在研钵中研碎后,制成土壤匀浆;(3)利用无菌操作方法把土壤匀浆到培养基上,放在培养箱内培养一段时间;(4)用显微镜观察纤维素分解菌时,要从中挑取材料制成临时装片。解析分离纤维素分解菌的培养基中要加入纤维素粉作碳源,加入刚果红溶液加以检测。刚果红能与纤维素形成红

4、色复合物,纤维素分解菌在含有刚果红和纤维素的培养基上生长,其产生的纤维素酶能分解纤维素,在菌落周围产生透明圈。挑取周围有透明圈的菌落制成临时装片可观察到纤维素分解菌。答案(1)刚果红溶液(2)加入无菌水(3)接种(4)周围有透明圈的菌落5.纤维素酶的成本能否下降,是能否实现乙醇工业化生产的关键因素。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程:土壤取样选择培养梯度稀释鉴别培养。(1)培养纤维素酶分解菌的土样最好选择在的环境中采集。(2)以下是一种培养基配方:纤维素粉5 g、NaNO3 1 g、Na2HPO47H2O 1.2 g、KH2PO4 0

5、.9 g、MgSO47H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、酵母膏0.5 g、水解酪素0.5 g(蒸馏水定容到1 000 mL);该培养基能够增加样品中纤维素分解菌的浓度,其原理是培养基中是主要碳源,有利于纤维素分解菌的生长,同时抑制其他微生物的生长。(3)为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种,可以在鉴别培养基中加入刚果红染液,将筛选获得的菌液稀释后用接种到鉴别培养基上,然后挑选产生透明圈的菌落作为菌种进行扩大培养。解析(1)纤维素丰富的土壤环境中含有较多的纤维素分解菌。(2)筛选纤维素分解菌的培养基应该以纤维素为主要的碳源,纤维素分解菌能够大量繁殖,而其他微生物生长受到抑制。(3)纤维素分

6、解菌可以用刚果红染液进行鉴定,用稀释涂布平板法接种后,刚果红染液可以与纤维素反应呈红色,而纤维素分解菌的菌落周围会出现透明圈。答案(1)富含纤维素(2)纤维素(3)涂布平板法能力素养提升6.以农作物秸秆等含纤维素丰富的材料为原料,经加工可制成燃料乙醇,这种“绿色能源”的开发备受关注。农作物秸秆经预处理后,应该选用某种酶进行水解处理,使之转化为发酵所需的葡萄糖。你认为这种酶可从以下哪种微生物中提取?()A.制作腐乳的毛霉B.酿制果醋的醋酸菌C.生长在腐木上的霉菌D.土壤中分解尿素的微生物解析农作物秸秆的主要成分是纤维素,处理秸秆的酶应为纤维素酶。毛霉产生的主要是蛋白酶和脂肪酶,A项错误;醋酸菌能

7、够利用葡萄糖或乙醇,B项错误;生长在腐木上的霉菌能够分解利用腐木中的纤维素,可以产生纤维素酶,C项正确;土壤中分解尿素的微生物能够产生脲酶,利用的是尿素,D项错误。答案C7.下表是纤维素分解菌的鉴别培养基的配方,据表分析不正确的是()成分含量CMC-Na/g510酵母膏/g1KH2PO4/g0.25琼脂/g15土豆汁/mL100将上述物质溶解后,用蒸馏水定容到1 000 mLA.根据物理状态来分,该培养基为固体培养基B.若用此培养基鉴别纤维素分解菌,还应加入刚果红染料C.纤维素分解菌只能利用纤维素作为碳源,不能利用其他有机物作为碳源D.若该培养基用于测定纤维素分解菌的最适pH,应至少配制三种不

8、同pH的培养基解析该培养基含有琼脂成分,因此从物理状态上分属于固体培养基,A项正确;该培养基含有CMC-Na,可以与刚果红形成红色复合物,若培养基中含有纤维素分解菌,则会形成以其为中心的透明圈,B项正确;纤维素分解菌为异养生物,不仅可以利用纤维素作为碳源,还可以酵母膏作碳源和氮源,C项错误;若该培养基用于测定纤维素分解菌的最适pH,则在配制培养基时,需要调pH,pH至少设置为酸性、中性、碱性三种类型,D项正确。答案C8.莠去津是一种含氮农药,在土壤中不易降解。为修复被其污染的土壤,可按下面程序选育能降解莠去津的细菌(目的菌)。(已知莠去津在水中溶解度低,含过量莠去津的固体培养基不透明),据图分

9、析下列选项不正确的是()A.图中从A瓶到C瓶液体培养的过程为选择培养B.在将C瓶菌种接种到固体培养基之前,通常要进行梯度稀释C.若图中固体培养基中出现有透明圈的菌落,则说明该菌株能分解莠去津D.若固体培养基中出现无透明圈菌落和有透明圈菌落,则说明非目的菌来自培养基的污染解析通过图解可以看出从A瓶到C瓶的培养液中除莠去津外,没有其他氮源,而本实验的目的是选育能降解莠去津的细菌,所以该过程是通过选择培养基选择能够降解莠去津的细菌,同时通过更换培养液,提高目的菌的数量,故A项正确。如果直接取培养液进行接种,培养基中的菌落将会很密,无法进行纯化,通过梯度稀释后再接种,培养基中菌落将会分开,这时就可以进

10、行分离和纯化了,故B项正确。培养基中有透明圈的菌落能够降解莠去津,故C项正确。为了弄清非目的菌的来源,可以通过培养基不接种的方法来判断。如果不接种的空白培养基上依然有非目的菌,则说明非目的菌来自培养基的污染;如果不接种的空白培养基上没有非目的菌,则说明非目的菌来自实验操作过程中的杂菌污染,故D项错误。答案D9.某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明,乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题。(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用对泡菜滤液进行梯度稀释,进行梯度稀释的理由是。(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有和。分离

11、纯化时应挑选出的菌落作为候选菌。(3)乳酸菌在-20 长期保存时,菌液中常需要加入一定量的(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。解析(1)分离纯化乳酸菌时,首先需要用无菌水梯度稀释泡菜滤液,这样既可避免杂菌污染,又可保证将乳酸菌分散成单个细胞,以便在培养基表面形成单个菌落。(2)乳酸的积累会使培养液pH降低,影响乳酸菌的增殖,加入碳酸钙可以中和乳酸菌代谢(无氧呼吸)过程中产生的乳酸,使碳酸钙分解形成透明圈,有利于乳酸菌的识别和分离。(3)加入甘油可降低培养液的凝固点,使培养基在低温下保持液体状态。答案(1)无菌水泡菜滤液中乳酸菌的浓度高,直接培养很难分离得到单菌落(2)鉴别乳酸菌中和产生的乳酸

12、(或酸)具有透明圈(3)甘油10.现在大力提倡无纸化办公,但是每年仍然不可避免地要产生大量的废纸,废纸的主要成分是纤维素,人类正努力将其转化为一种新的资源乙醇。下图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本流程,请回答相关问题。(1)自然界中环节需要的微生物大多分布在的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以为主要碳源,并加入的固体培养基上筛选周围有的菌落。(2)根据测定结果,环节常选择木霉,则中获得的酶是酶。该酶至少包括三个组分。(3)生产中可以满足环节的常见菌种是,为了确保获得产物乙醇,环节要注意,过程要注意避免。解析(1)废纸的主要成分是木质纤维,因而使其糖化的酶应为纤维素酶,由此得知中的产

13、酶微生物应该大多分布在富含纤维素的环境中。以纤维素为主要碳源的固体培养基上,只有纤维素分解菌能快速生长繁殖,若想直接从此选择培养基中筛选出分解纤维素的微生物,需在培养基中加入刚果红,挑选周围有透明圈的菌落。(2)分解纤维素的酶是一种复合酶,包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶等组分。(3)在工业生产上通常利用酵母菌将葡萄糖液发酵产生酒精。发酵过程中要注意保证无氧条件,避免杂菌污染。答案(1)富含纤维素(或落叶较多等)纤维素刚果红透明圈(2)纤维素C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶(3)酵母菌发酵装置密闭(或保证无氧条件等)杂菌污染11.地球上植物产生的纤维素中有40%60%被土壤中的某些微生物利用,从土壤中

14、分离并研究这些微生物有利于人们更有效地利用植物秸秆中的纤维素。请回答下列问题。(1)分离纤维素分解菌,宜从的土壤中取样。纤维素分解菌之所以能够利用纤维素,是因为其细胞能产生。(2)培养基除含有碳源、氮源、水和多种无机盐外,还应含有。其中,碳源主要为。对配制的培养基采用高压蒸汽灭菌,目的是。(3)纤维素分解菌纯化培养中常用的接种方法有。在添加刚果红的培养基上,可通过是否产生来筛选纤维素分解菌。答案(1)富含纤维素纤维素酶(2)某些特殊的营养物质纤维素杀死培养基中的所有微生物(3)平板划线法和稀释涂布平板法透明圈12.利用纤维素解决能源问题的关键是高性能纤维素酶的获取。请完善实验方案,并回答相关问

15、题。(1)实验目的:比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。(2)实验原理:纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖,葡萄糖与试剂产生的颜色深浅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)实验材料:三种微生物(A、B、C)培养物的纤维素酶提取液,提取液中酶浓度相同。(4)实验步骤:取四支试管,分别编号为1、2、3、4;在表中填写相应试剂的用量,并按表内要求完成相关操作;管号试剂/mL1234蒸馏水1.41.41.4pH为7.5的缓冲液0.20.20.20.2纤维素悬浮液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总体积2.02.02.02.0将上述四支试管

16、在适宜温度下水浴保温1 h;在上述四支试管中分别加入试剂,摇匀后,将试管在5065 水浴中加热2 min;观察比较四支试管的颜色变化及其颜色深浅。(5)实验结果:项目微生物A提取液微生物B提取液微生物C提取液颜色深浅程度+(6)分析讨论:上述结果表明,不同来源的纤维素酶,虽然酶浓度相同,但活性不同。你认为上述三种微生物中,最具有应用开发价值的是;从解决能源问题的角度出发,开发这种纤维素酶的意义在于。解析本题实验目的是比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。根据实验目的确定自变量为不同微生物的纤维素酶提取液,因变量为葡萄糖的生成量,其余无关因素(如pH为7.5的缓冲液量、纤维素悬浮液量)应该相同且

17、适宜。实验结果可通过对提取液与斐林试剂水浴加热生成砖红色沉淀的颜色深浅程度进行判断,分析实验结果可知,微生物B提取液与斐林试剂发生的颜色反应最深,最具有研究价值。不同来源的纤维素酶,虽然酶浓度相同,但活性不同。开发纤维素酶的意义在于葡萄糖可用作制取酒精的原料;纤维素可代替化石能源。答案(2)斐林砖红色沉淀(4)如下表所示管号试剂/mL1234蒸馏水1.41.41.41.5pH为7.5的缓冲液0.20.20.20.2纤维素悬浮液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总体积2.02.02.02.0等量的斐林(6)微生物B纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖,

18、葡萄糖可用作制取酒精的原料;纤维素可代替化石燃料(答案合理即可)13.植物的秸秆、枝叶等纤维物质是地球上最多的可再生资源,以纤维素类物质生成燃料乙醇的研究越来越受重视。纤维素酶糖化法是目前常用的方法,其操作过程如下图所示:(1)该方法中,微生物X与微生物Y不同,微生物Y是,若从土壤中获得微生物X,请写出分离的流程图:。为了鉴别微生物X,培养基的成分为CMC-Na、酵母膏、KH2PO4、琼脂、土豆汁等;在该培养基中,CMC-Na的作用是。(2)若经选择,微生物X为木霉,则其内分解纤维素的酶至少包括三种组分,这三种酶协同作用,将纤维素分解为葡萄糖。(3)在操作过程中,过程需以保证乙醇的产生。(4)

19、操作发现,糖液浓度过高时,葡萄糖的产生会受到抑制,其原因是。解析微生物Y能发酵糖液产生乙醇,故微生物Y是酵母菌。鉴别纤维素分解菌的培养基中,CMC-Na能被CX酶和C1酶分解为纤维二糖,可使被刚果红染色的培养基的红色褪去,便于鉴别,也为微生物的生长提供碳源。纤维素酶是一种复合酶,至少包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶三种组分。酵母菌发酵产生乙醇是无氧呼吸的过程,在操作过程中应密闭发酵。随着产物(葡萄糖)的增多,反应将会受到抑制,其机理为酶的活性受到反馈抑制。答案(1)酵母菌土壤取样选择培养梯度稀释将菌液涂布到特定的选择培养基上挑选产生透明圈的菌落提供碳源(或便于鉴别)(2)C1酶、CX酶、葡萄糖苷

20、酶(3)密闭发酵(4)产物(葡萄糖)过多,反馈抑制了分解秸秆的酶的活性14.物质W是一种含氮有机物,会污染土壤。W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从土壤中筛选出能降解W的细菌(目标菌)。回答下列问题。(1)要从土壤中分离目标菌,所用选择培养基中的氮源应该是。(2)在从土壤中分离目标菌的过程中,发现培养基上甲、乙两种细菌都能生长并形成菌落(如图所示)。如果要得到目标菌,应该选择菌落进一步纯化,选择的依据是。(3)土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,请简要写出实验思路、预期结果和结论,即。(4)该小组将人

21、工合成的一段DNA转入大肠杆菌,使大肠杆菌产生能降解W的酶(酶E)。为了比较酶E与天然酶降解W能力的差异,该小组拟进行如下实验,请完善相关内容。在含有一定浓度W的固体培养基上,A处滴加含有酶E的缓冲液,B处滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液,C处滴加,三处滴加量相同。一段时间后,测量透明圈的直径。若C处没有出现透明圈,说明;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,说明。解析本题考查微生物的培养与分离及实验分析能力。(1)从土壤中分离能够降解含氮有机物W的细菌(目标菌),则选择培养基只能以W为氮源,以保证该培养基只允许目标菌生活,抑制或阻止其他种类微生物的生长。(2)W在培养基中达到一定量时培养基不透明

22、。甲菌落周围未形成透明圈,说明所含细菌不能分解W;乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌落中的细菌能分解W。所以,如果要得到目标菌,应该选择乙菌落进一步纯化。(3)若要确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源,只需将它们培养在没有氮源的培养基上,若能够生长,则说明其能利用空气中的氮气作为氮源。(4)本实验中自变量为酶的类型,因变量为透明圈的大小(表示酶降解W的能力大小)。为比较酶E与天然酶的降解能力并排除缓冲液的干扰,需要设置A、B两个实验组(A组滴加含有酶E的缓冲液,B组滴加含有相同浓度天然酶的缓冲液)和一个只滴加缓冲液的对照组。若C处没有出现透明圈,则说明缓冲液不能降解W;若A、B处形成的透明圈直径大小相近,则表明酶E与天然酶降解W的能力相近。答案(1)W(2)乙乙菌落周围出现透明圈,说明乙菌能降解W(3)将甲、乙菌分别接种在无氮源培养基上,若细菌能生长,则说明该细菌能利用空气中的氮气作为氮源(4)缓冲液缓冲液不能降解W酶E与天然酶降解W的能力相近