2019-2020学年高中生物-专题2-课题3-分解纤维素的微生物的分离练习-新人教版选修1

2019-2020学年高中生物 专题2 课题3 分解纤维素的微生物的分离练习 新人教版选修1一、纤维素与纤维素酶1纤维素的化学组成含C、H、O三种元素，是一种多糖。纤维素的基本组成单位是葡萄糖，人体内没有纤维素酶，所以人体不能直接以纤维素为能源物质，但土壤中有分解纤维素的微生物，最终把纤维素分解成葡萄糖释放到无机环境。2纤维素的分布棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，此外，木材、作物秸秆等也富含纤维素。纤维素产生于植物的光合作用，地球上的植物每年产生的纤维素超过70亿吨。研究土壤中分解纤维素的微生物将给我们的生活带来很大变化。3纤维素酶的组分纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶三种组分。前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。二、纤维素分解菌的筛选1方法刚果红染色法，常用的有两种，一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，另一种是在倒平板时就加入刚果红。2原理(1)含纤维素的培养基中加入的刚果红，可与纤维素形成红色复合物。(2)当纤维素被纤维素酶分解后，形成的纤维二糖、葡萄糖不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形成，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。三、实验设计1实验流程土壤取样选择培养(此步可省略)梯度稀释将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上挑选产生透明圈的菌落。2土壤取样采取土样时，可以选择富含纤维素的环境。3选择培养(1)目的：增加纤维素分解菌的浓度，确保能够从样品中分离得到所需要的微生物。(2)操作方法：将土样加入装有30 mL选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下振荡培养12_d，直至培养液变混浊，也可重复选择培养。4涉及的生物技术主要有：培养基的制作、无菌操作技术、稀释涂布平板法、选择培养基的作用、土壤取样等。一、选择题1微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是(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：纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，其中C1酶和Cx酶能将纤维素分解成纤维二糖，而葡萄糖苷酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。2关于纤维素酶的叙述中，错误的是(A)A牛、羊等草食动物可以合成纤维素酶，从而利用纤维素B纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分C纤维素可被纤维素酶水解成葡萄糖，为微生物提供营养物质D分解纤维素的细菌、真菌、放线菌，都是通过产生纤维素酶来分解纤维素的解析：牛、羊等草食动物不能合成纤维素酶，它们之所以能利用纤维素是因为它们的瘤胃中有许多微生物可分泌纤维素酶；纤维素被纤维素酶分解后的产物是葡萄糖，葡萄糖可作为微生物的营养物质；能分解纤维素的微生物都能产生纤维素酶，它们通过纤维素酶来分解纤维素。3要将能分解纤维素的细菌从土壤中分离出来，应将它们接种在(C)A加入指示剂的鉴别培养基上B含有蛋白胨的固体培养基上C只含纤维素粉而无其他碳源的选择培养基上D含四大营养要素的培养基上解析：选择纤维素分解菌的培养基中应含有该种菌生长发育所需的营养条件，其他菌种在这种培养基中不能生存。4分离土壤中纤维素分解菌所用到的方法是(B)稀释倒平板法涂布平板法单细胞挑取法选择培养基分离A BC D解析：分离土壤中的纤维素分解菌时，先进行选择培养，以增大纤维素分解菌的浓度，即富集培养，梯度稀释后涂布平板、培养，最后运用挑取单细胞法以获得纯培养。5从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计正确的是(B)A土壤取样梯度稀释稀释涂布平板发酵培养B土壤取样选择培养稀释涂布平板挑选菌落C土壤取样梯度稀释选择培养挑选菌落D土壤取样梯度稀释稀释涂布平板选择培养挑选菌落解析：土壤取样之后，应先经过选择培养，以增大目的菌株的浓度，然后为避免一个培养基上的菌落太多，需进行稀释涂布平板。6刚果红能与哪项物质形成红色复合物(B)A纤维二糖 B纤维素C葡萄糖 D麦芽糖7纤维素酶的测定方法一般是(B)A对纤维素进行定量测定B对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定C对纤维素酶分解纤维素后所产生的纤维二糖进行定量测定D对纤维素分解菌进行定量测定解析：进行纤维素酶的测定，测定方法一般是对纤维素酶分解滤纸等纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。8在分离纤维素分解菌过程中往往需要震荡，其作用不包括(D)A使细菌能与培养基混合均匀B使细菌能充分吸收氧气C使细菌能快速繁殖D防止细菌失水解析：纤维素分解菌属好氧型细菌，充分震荡，一方面可促进细菌与培养基混合均匀，有利于其吸收营养，另一方面让细菌能充分与空气接触，有利于吸收氧气，以上两方面都能促进细菌快速繁殖。9在加入刚果红的培养基中会出现如图所示透明圈，产生的透明圈是(D)A刚果红与纤维素形成的复合物B刚果红与纤维二糖形成的复合物C纤维素分解后形成的葡萄糖导致的D以纤维素分解菌为中心形成的解析：刚果红可以与纤维素结合形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。当纤维素被纤维素酶分解后，刚果红纤维素的复合物就无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。10下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，其中错误的是(D)A用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板B取104、105 、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL，分别涂布于各组平板上C将实验组和对照组平板倒置，37 恒温培养2448 hD确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数解析：确定对照组无菌后，选择菌落数在30300的进行记数，求平均值，再通过计算得出土壤中细菌总数。二、非选择题11植物秸秆中的纤维素可被某些微生物分解。回答下列问题：(1)分解秸秆中纤维素的微生物能分泌纤维素酶，该酶是由3种组分组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将_分解成_。(2)在含纤维素的培养基中加入刚果红(CR)时，CR可与纤维素形成_色复合物。用含有CR的该种培养基培养纤维素分解菌时，培养基上会出现以该菌的菌落为中心的_。 (3)为从富含纤维素的土壤中分离获得纤维素分解菌的单菌落，某同学设计了甲、乙两种培养基(成分见下表)：酵母膏无机盐淀粉纤维素粉琼脂CR溶液水培养基甲培养基乙注：“”表示有，“”表示无。据表判断，培养基甲_(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_；培养基乙_(填“能”或“不能”)用于分离和鉴别纤维素分解菌，原因是_。解析：(1)纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，如下图：(2)刚果红与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(3)分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基，且需以纤维素为唯一碳源。 答案：(1)纤维二糖葡萄糖(2)红透明圈(3)不能液体培养基不能分离单菌落不能乙培养基中没有纤维素，不会形成CR纤维素红色复合物，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌12某实验小组欲从土壤中筛选出能高效分解纤维素的微生物，设计了下列实验流程。请回答相关问题：(1)选择培养使用的培养基是以_为唯一碳源，该培养基是_(固体或液体)培养基。(2)鉴别纤维素分解菌的培养基中应加入_染料，它可以与纤维素形成_色复合物，最终应挑选透明圈_ (大或小)的菌落进行纯化培养。(3)实验中对培养基进行灭菌常用方法是_。挑选菌落前，对接种环的灭菌方法是_。(4)上述实验中，接种操作都应在火焰附近进行，以防止_。答案：(1)纤维素液体(2)刚果红 红大(3)高压蒸汽灭菌灼烧灭菌(4)杂菌污染13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，并回答相关问题。【实验目的】比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。【实验原理】纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，用葡萄糖的产生速率表示酶活性大小；用呈色反应表示葡萄糖的生成量。【实验材料】三种微生物(AC)培养物的纤维素酶提取液，提取液中酶蛋白浓度相同。【实验步骤】(1)取四支试管，分别编号。(2)在下表各列的一个适当位置，填写相应试剂的体积，并按表内要求完成相关操作。 (3)将上述四支试管放入37 的水中，保温1 h。(4)在上述四支试管中分别加入_试剂，摇匀后，进行_处理。(5)观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅。【实验结果】微生物A提取物微生物B提取物微生物C提取物颜色深浅程度【分析讨论】(1)该实验中的对照组是_号试管。(2)实验组试管中呈现的颜色均是_，但深浅不同。(3)上述结果表明：不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是_。(4)你认为上述三种微生物中，最具有应用开发价值的是_。(5)从解决能源问题的角度考虑，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提取液，因变量为葡萄糖的生成量，其余为无关因素(如不同微生物的提取液量、pH 7.5的缓冲液量和纤维素悬浮液量)，应该等量。4号试管为空白对照组，其未加入微生物提取液，故应该加入1.5 mL的蒸馏水以保证总体积为2.0 mL。实验结果通过与斐林试剂共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提取液与斐林试剂反应颜色最深，最具有研究价值。不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是不同酶的空间结构不同。开发纤维素酶的意义在于葡萄糖可用作制取酒精的原料或用纤维素代替化学能源。答案：【实验步骤】(2)试管号试剂/mL1234蒸馏水1.5pH 7.5的缓冲液0.2纤维素悬浮液0.3微生物A提取液微生物B提取液0.1微生物C提取液总体积(4)斐林水浴加热【分析讨论】(1)4(2)砖红色(3)不同酶的氨基酸序列不同(不同酶的空间结构不同)(4)微生物B(5)葡萄糖可用作制取酒精的原料或用纤维素代替化学能源(言之有理即可)