2019秋 金版学案 生物·选修1（人教版）练习：专题2课题3分解纤维素的微生物的分离

2019秋 金版学案 生物·选修1（人教版）练习：专题2课题3分解纤维素的微生物的分离

专题 2 微生物的培养与应用 课题 3 分解纤维素的微生物的分离 1．纤维素酶可以将下列哪种物质分解( ) A．牛肉片 B．鱼片 C．滤纸条 D．塑料条 解析：纤维素酶只能使纤维素分解，本题中只有 C 项滤纸条的主 要成分是纤维素，所以可以将滤纸条分解。 答案：C 2．鉴定纤维素分解菌时，可以使用刚果红染色法，刚果红染色法 有两种常用方法，两种刚果红染色法的结果是( ) A．均会出现透明圈 B．方法一出现，方法二不出现 C．均不会出现透明圈 D．方法一不出现，方法二出现 解析：两种刚果红染色法染色的时间不同，但结果一样，均出现 透明圈。 答案：A 3．纤维素、纤维素酶和控制纤维素酶合成的物质，它们的基本组 成单位依次是( ) 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、蛋白质和核酸 解析：纤维素是多糖，其基本组成单位是葡萄糖；纤维素酶是蛋 白质，其基本组成单位是氨基酸；控制酶合成的物质是 DNA，其基本 组成单位是核苷酸。 答案：B 4．在从土壤中分享出分解纤维素的微生物的实验中，先进行选择 培养，再进行刚果红染色法分离。先选择培养的目的是( ) A．浓缩目标菌种 B．除去杂菌，获得能分解纤维素的纯菌种 C．杀灭不需要的微生物 D．在微生物的菌落上获得纤维素分解菌种 解析：在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件 的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖 被抑制，因此可以起到浓缩目标菌种的作用，但是不能得到单一菌种。 该培养基中的化学成分不能杀灭微生物。选择培养时用液体培养基， 微生物在培养液中繁殖，不能获得目标菌落。 答案：A 5．现在大力提倡无纸化办公，但是每年仍然不可避免地产生大量 的废纸。废纸的主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新 的资源——乙醇。如下图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基 本工艺流程，请回答相关问题： (1)自然界中①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________为唯一碳源、并加入 ________的培养基上，筛选周围有________的菌落。 (2)在如上所述的筛选过程中获得了三个菌落，对它们分别培养， 并完成环节②，且三种等量酶液中酶的浓度相同，则你认为三种酶液 的活性________(填“一定相同”“不一定相同”或“一定不同”)，可 以通过__________________进行定量测定。 (3)根据测定结果，①环节常选择木霉，则②中获得的酶是________ 酶。 (4)生产中可以满足④环节的常见菌种是________，为了确保获得 产物乙醇，⑤环节要注意__________________。 解析：(1)富含纤维素的土壤中，含有大量以纤维素为碳源的纤维 素分解菌。刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素 分解后，复合物无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的 透明圈，通过此方法来筛选纤维素分解菌。(2)酶液中蛋白质的浓度相 同，酶的活性不一定相同，可通过检测分解纤维素后所产生的葡萄糖 量是否相等来鉴定其活性是否相同。(3)木霉能产生纤维素酶，可以将 纤维素分解。(4)在酒精发酵中常用的微生物是酵母菌，在接种过程中 一定要避免杂菌污染。乙醇是酵母菌无氧发酵的产物，发酵过程中一 定要保持无氧的环境。 答案：(1)富含纤维素(其他答案合理也可，如落叶较多等) 纤维 素 刚果红 透明圈 (2)不一定相同 对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖 (3)纤维素 (4)酵母菌 发酵装置的密闭性(或保证无氧条件等) A 级 基础巩固 1．微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是( ) A．C1 酶和 Cx 酶 B．C1 酶和葡萄糖苷酶 C．Cx 酶和葡萄糖苷酶 D．C1 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。 答案：A 2．下列关于从土壤中分离纤维素分解菌的操作步骤中，正确的是 ( ) ①土壤取样 ②称取 10 g 土壤取出加入盛有 90 mL 无菌水的锥形 瓶中 ③吸取 0.1 mL 进行平板涂布 ④依次稀释 101、102、103、104、 105、106、107 倍 A．①→②→③→④ B．①→③→②→④ C．①→②→④→③ D．①→④→②→③ 解析：从土壤中分离纤维素分解菌的实验流程为：土壤取样→溶 解→梯度稀释→涂布平板。 答案：C 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 ( ) 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。 答案：C 4．通过分离分解纤维素的微生物实验，对分解纤维素的微生物进 行了初步的筛选，这只是分离提纯的第一步，还需要进行( ) A．发酵产纤维素酶的实验 B．提取纤维二糖的实验 C．浓缩纤维素分解菌的实验 D．提取葡萄糖的实验 解析：为确定得到的是纤维素分解菌，还需进行发酵产纤维素酶 的实验，纤维素酶的测定方法一般是采用对纤维素酶分解滤纸等纤维 素后产生的葡萄糖进行定量测定。 答案：A 5．从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计正确的是( ) 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。 答案：B 6．漆酶属于木质降解酶类，在环境修复、农业生产等领域有着广 泛用途。如图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程，相关叙述正确的 是( ) A．生活污水中含有大量微生物，是分离产漆酶菌株的首选样品 B．筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆酶 的菌落 C．在涂布平板上长出的菌落，只能通过划线进一步纯化 D．斜面培养基中含有大量营养物，可在常温下长期保存菌株 解析：生活污水中含有大量微生物，但不一定含有产漆酶的菌株， A 错误；筛选培养基中需要加入漆酶的底物，通过菌落特征挑出产漆 酶的菌落，从而获得漆酶菌株，B 正确；在涂布平板上长出的菌落， 可以通过划线或稀释涂布平板法进一步纯化，C 错误；斜面培养基中 含有大量营养物，可在低温下长期保存菌株，D 错误。 答案：B B 级 能力训练 7．纤维素是自然界分布最广、含量最多的一种多糖，马、牛等食 草动物具有消化纤维素的能力，请回答有关问题： (1) 与培养土壤中分离的纤维素分解菌相比，培养马胃中分离出的 纤维素分解菌要调整培养基的 pH，还要保证________条件。配制好的 培养基培养前应采用________________法进行灭菌处理。从功能上看， 该培养基是________培养基。 (2) 给锥形瓶内的培养液接种时应在酒精灯火焰附近进行，防止 ____________污 染 培 养 基 。 对 无 菌 操 作 时 用 到 的 玻 璃 器 皿 要 用 ____________的方法彻底灭菌。 (3) 某同学使用划线法分离纯化菌株，经一段时间培养，发现有的 线上长满了菌，有的线上无菌落，造成这种情况的原因可能是划线操 作时________。 (4) 将筛选培养的纤维素分解菌破碎后，用________的方法可将纤 维素酶溶液与其他细胞成分分离开。纤维素酶能催化纤维素分解为还 原性的葡萄糖，根据这一特性，可用________试剂判断提取物是否起 到了降解纤维素的作用。 答案：(1)无氧 高压蒸汽灭菌 选择 (2)杂菌 干热灭菌 (3) 接种环灼烧后未冷却 (4)离心 斐林 8．发酵工程是通过大量培养微生物以生产某种产品。请回答下列 问题： (1) 欲从多种微生物中分离某种细菌并抑制其他微生物的生长，应 使用________培养基。纯化菌种时可采用比较简单的________法进行 接种，接种操作应在________进行。 (2) 纯化的菌种常采用固体斜面培养基临时保藏，该方法保存的时 间较__________，而且菌种易______________。常用的凝固剂是 __________________。 (3) 从培养基所含的成分来看，从土壤中分离出固氮菌的培养基特 点是__________，从土壤中分离出纤维素分解菌的培养基特点是 __________________________________________________________。 解析：(1)分离微生物常用选择培养基。纯化菌种常用平板划线法。 为保证无菌操作，接种应在酒精灯火焰旁进行。(2)采用临时保藏法时， 菌种容易被污染或产生变异，因此该方法保存的时间不长。培养基常 用的凝固剂是琼脂。(3) 分离土壤中的自身固氮菌选用选择培养基，该 培养基中不应该含有氮源。要分离土壤中的纤维素分解菌，经常用以 纤维素为唯一碳源的选择培养基，若要鉴别是否分离出了纤维素分解 菌则应使用加入了刚果红的鉴别培养基，观察是否有透明圈产生。 答案：(1) 选择 平板划线 酒精灯火焰旁 (2) 短 被污染和发 生变异 琼脂 (3) 不含有氮源 以纤维素为唯一碳源并含有刚果红 染液 9．植物的秸秆、枝叶等纤维物质是可再生资源，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________________ _____________________________________________________。 为了鉴别微生物 X，培养基的成分为 CMCNa、酵母膏、KH2PO4、 琼脂、土豆汁等。在该培养基中，CMCNa 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③需________以保证乙醇的产生。 (4)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：(1)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，CMCNa 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。(2)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。(3)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。(4)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 10．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： 土壤 取样 → 选择 培养 → 梯度 稀释 → 涂布接种到鉴 别纤维素分解 菌培养基上 → 挑选产生透 明圈的菌落 (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 11．苯酚及其衍生物广泛存在于工业废水中，对环境有严重危害。 小明同学准备依据下图操作步骤，从处理废水的活性污泥中分离筛选 酚降解高效菌株。请回答下列问题。 (1)酚降解菌富集培养基含有蛋白胨、K2HPO4、MgSO4、苯酚和 水，其中可作为碳源的有______________________________________ _____________________________________________________。 (2)将采集到的样品接种培养，苯酚用量应随转接次数增加而逐渐 ________，以达到富集酚降解菌的目的。若左下图平板中菌落过于密 集，应进一步___________________________________________， 以便于菌落计数与分离。制备平板培养基时除了需要水、营养物 质外，还必须添加________。 (3)下图为连续划线法示意图，在图中________(填图中序号)区域 更易获得单菌落。 (4)采用比色测定法(使用苯酚显色剂)检测降解后的废水中苯酚残 留量。先制作系列浓度梯度并进行显色反应，下表中 1～5 号比色管的 苯酚浓度应分别为___________________________________。 管号 1 2 3 4 5 6 苯酚浓度/(mg·L－1) 1 如果废水为 50 mg/L 苯酚溶液，降解后约有 21%的苯酚残留，则 需将残留液稀释________(填序号：①5 ②10 ③20)倍后，再进行比 色。 解析：(1)培养基中的营养物质一般都包括 H2O、无机盐、碳源、 氮源，蛋白胨和苯酚中含有 C 元素，可作为碳源。(2)要富集该菌，应 提高营养物质含量。若菌落过于密集，说明稀释倍数不够，应进一步 稀释，然后再划平板。制备固体培养基时需加入凝固剂琼脂。(3)用平 板划线法接种菌体，随划线次数的增加，菌体数量逐渐减少，故③区 域更易获得单菌落。(4)题中已给出 6 号比色管中的苯酚浓度为 1 mg/L， 根据浓度梯度的设计原则和空白对照原则，1～5 号比色管中的苯酚浓 度应依次为 0 mg/L、0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.6 mg/L、0.8 mg/L。废水 中苯酚的浓度为 50 mg/L，降解后约有 21%的苯酚残留，则降解后废 水中苯酚的浓度为 50×21%＝10.5(mg/L)，因为比色管中苯酚的浓度 范围为 0～1 mg/L，若将降解后的废水稀释 5 倍或 10 倍，则稀释后废 水中苯酚的浓度均大于 1 mg/L，若稀释 20 倍，则稀释后废水中苯酚 的浓度为 0.525 mg/L，介于 0～1 mg/L 之间，故需将降解后的废水稀 释 20 倍后再进行比色。 答案：(1)蛋白胨、苯酚 (2)增加 稀释涂布 凝固剂 (3)③ (4)0 0.2 0.4 0.6 0.8 ③