- 分解纤维素的微生物的分离
- 共104题
[生物--选修l生物技术实践]
下列是对土壤微生物开展探究活动的三个案例,请在相应的空白处作答.
(1)案例l:探究落叶在土壤微生物的作用下是否发生腐烂(分解).
设计思路:
对实验组土壤应该进行______处理,尽可能排除______的作用.
(2)案例Ⅱ:探究土壤微生物对淀粉的分解作用.
实验步骤:
①将取自农田的土壤制成土壤浸出液,放在烧杯中静置一段时间.
②另取两只烧杯,编号为A、B,放入等量的淀粉糊.在A烧杯中加入30mL土壤浸出液,B烧杯中加入______.
③在室温条件下放置7天后,从A烧杯中取20mL溶液,分别加入A1和A2两支试管各10mL;从B烧杯中取20mL溶液,分别加入B1和B2两支试管各10mL.
④在A1和B1中加入碘液;在A2和B2中加入______,并进行______处理.
⑤观察各试管的______,记录实验结果.
(3)案例Ⅲ:探究土壤微生物中是否含有分解纤维素的细菌的实验过程中,应将土壤浸出液接种在以______为惟一碳源的培养基上,并用______ (试剂)加以鉴别.
正确答案
解:(1)案例1中根据题目表格中的提示:对土壤进行处理的方式是灭菌,目的是排除土壤中的微生物的影响.
(2)A烧杯和B烧杯进行对照,目的也是排除土壤中微生物的影响,根据题目中加入等量的溶液,所以在B烧杯中应该加入等量的无菌水.土壤中的微生物将淀粉水解后,生成的糖具有还原性,能够将斐林试剂还原成砖红色的氧化亚铜,而淀粉就不具有还原性,还原糖和斐林试剂在反应时需进行水浴加热.
(3)刚果红可以和纤维结合形成红色复合物,纤维素分解菌将纤维素分解以后,红色复合物消失,会形成透明圈.
答案:(1)灭菌 土壤微生物
(2)30 mL(等量)蒸馏水(无菌水) (等量的)斐林试剂 水浴加热 颜色变化
(3)纤维素 刚果红
解析
解:(1)案例1中根据题目表格中的提示:对土壤进行处理的方式是灭菌,目的是排除土壤中的微生物的影响.
(2)A烧杯和B烧杯进行对照,目的也是排除土壤中微生物的影响,根据题目中加入等量的溶液,所以在B烧杯中应该加入等量的无菌水.土壤中的微生物将淀粉水解后,生成的糖具有还原性,能够将斐林试剂还原成砖红色的氧化亚铜,而淀粉就不具有还原性,还原糖和斐林试剂在反应时需进行水浴加热.
(3)刚果红可以和纤维结合形成红色复合物,纤维素分解菌将纤维素分解以后,红色复合物消失,会形成透明圈.
答案:(1)灭菌 土壤微生物
(2)30 mL(等量)蒸馏水(无菌水) (等量的)斐林试剂 水浴加热 颜色变化
(3)纤维素 刚果红
在加入刚果红的培养基中会出现透明圈,产生的透明圈是( )
正确答案
解析
解:刚果红可以与纤维素结合形成红色的复合物,而纤维素分解菌可以产生纤维素酶将纤维素分解为葡萄糖,因此在纤维素分解菌的菌落周围,由于缺少纤维素而出现透明圈.
故选:D.
乙醇是汽油的良好替代品.利用农作物秸秆为原料可生产乙醇,其主要技术流程为:
①秸秆→秸秆碎屑反应罐水解
压滤出渣
酒精发酵
真空分馏
(1)过程①可以加入微生物,从土壤中获取所需微生物的过程称为微生物的______.纯化菌种时,将选择培养获得的菌液稀释后用______法接种到培养基上,并用______法筛选纤维素分解菌.
(2)过程①也可以加入纤维素酶,纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少包括______三种组分.生产实践中,可采用______法制成固定化纤维素酶,从而实现酶的重复利用.
(3)酒精发酵阶段接种的微生物是______,其在______条件下进行酒精发酵.接种前,对培养基进行灭菌的常用方法是______.
正确答案
解:(1)土壤中的微生物很多,本题中要从土壤中获得分解纤维素菌,称为微生物的分离;稀释以后在进行接种的方法称为稀释涂布平板法;鉴定纤维素分解菌使用刚果红染色法.
(2)纤维素酶是一种复合酶,包括内切酶(Cx酶)、外切酶(C1酶)和葡萄糖苷酶.固定化酶的方法有两种物理吸附法和化学结合法,固定化细胞采用包埋法.
(3)酵母菌的无氧呼吸的产物是乙醇,需要在密闭条件下才能进行无氧呼吸.
答案:(1)分离 稀释涂布平板 刚果红染色
(2)Cx酶、C1酶和葡萄糖苷酶 化学结合(或物理吸附)
(3)酵母菌 无氧 高压蒸汽灭菌
解析
解:(1)土壤中的微生物很多,本题中要从土壤中获得分解纤维素菌,称为微生物的分离;稀释以后在进行接种的方法称为稀释涂布平板法;鉴定纤维素分解菌使用刚果红染色法.
(2)纤维素酶是一种复合酶,包括内切酶(Cx酶)、外切酶(C1酶)和葡萄糖苷酶.固定化酶的方法有两种物理吸附法和化学结合法,固定化细胞采用包埋法.
(3)酵母菌的无氧呼吸的产物是乙醇,需要在密闭条件下才能进行无氧呼吸.
答案:(1)分离 稀释涂布平板 刚果红染色
(2)Cx酶、C1酶和葡萄糖苷酶 化学结合(或物理吸附)
(3)酵母菌 无氧 高压蒸汽灭菌
生物乙醇是以生物为原料生产的可再生能源.我国利用农作物废弃物(秸秆)生产乙醇,其技术流程为:纤维素酶解→酵母发酵→蒸馏→成品.
(1)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最好选择怎样的环境采集土样?______
②以下是一种培养基配方:纤维素粉5g、NaNO3 1g、Na2HPO4•7H2O 1.2g、KH2PO4 0.9g、MgSO4•7H2O 0.5g、KCl 0.5g、酵母膏0.5g、水解酪素0.5g(蒸馏水定容到1000mL).该培养基能够增加样品中纤维素分解菌的浓度,其原理是______.
③为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种,可以在鉴别培养基上加入______染液,将筛选获得的菌液稀释后用______方法接种到鉴别培养基上,然后挑选产生______的菌落作为菌种进行扩大培养.
④纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量如何呢?请设计实验进行检测.______
(2)进行工业化酶解时,为了使纤维素酶能反复使用,可以采用 技术.
(3)乙醇是酵母菌的发酵产物.发酵时酵母菌直接利用的物质是______.
(4)发酵时乙醇浓度升高会对酵母菌产生毒性,从而影响进一步的发酵.科学家利用基因工程方法创造出一种对乙醇浓度有高耐受力的酵母菌新菌种,该过程需采用PCR技术扩增目的基因.与体内DNA复制相比,PCR反应体系需加入哪两种特别的物质?______.
正确答案
解:(1)①选择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唯一的碳源,有利于纤维素分解菌生长,同时抑制其他微生物生长.
③纤维素分解菌可以用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.
④纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量需要向定量纤维素分解菌培养液中加入定量纤维素,定时测定葡萄糖产量的变化.
(2)为了使纤维素酶能反复使用,可以采用固定化酶技术.
(3)酒精发酵使用的微生物是酵母菌,发酵时酵母菌直接利用的底物是葡萄糖.
(4)与体内DNA复制相比,PCR反应体系需加入两种引物、耐热的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶).
故答案为:
(1)①选择纤维素丰富的土壤环境
②培养基中纤维素是主要碳源,有利于纤维素分解菌生长,同时抑制其他微生物生长.
③刚果红 涂布平板法 透明圈
④向定量纤维素分解菌培养液中加入定量纤维素,定时测定葡萄糖产量的变化.
(2)固定化酶
(3)葡萄糖(或纤维素酶解产物)
(4)两种引物、耐热的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)(2分)
解析
解:(1)①选择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唯一的碳源,有利于纤维素分解菌生长,同时抑制其他微生物生长.
③纤维素分解菌可以用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.
④纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量需要向定量纤维素分解菌培养液中加入定量纤维素,定时测定葡萄糖产量的变化.
(2)为了使纤维素酶能反复使用,可以采用固定化酶技术.
(3)酒精发酵使用的微生物是酵母菌,发酵时酵母菌直接利用的底物是葡萄糖.
(4)与体内DNA复制相比,PCR反应体系需加入两种引物、耐热的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶).
故答案为:
(1)①选择纤维素丰富的土壤环境
②培养基中纤维素是主要碳源,有利于纤维素分解菌生长,同时抑制其他微生物生长.
③刚果红 涂布平板法 透明圈
④向定量纤维素分解菌培养液中加入定量纤维素,定时测定葡萄糖产量的变化.
(2)固定化酶
(3)葡萄糖(或纤维素酶解产物)
(4)两种引物、耐热的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)(2分)
欲从土壤中分离出能分解尿素的细菌,下列实验操作中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、为防止土壤浸出液浓度过高,不能获得单菌落,要将土壤用无菌水进行一系列的梯度稀释,A正确;
B、同一浓度的土壤稀释液应至少涂布三个平板,防止偶然因素对实验结果的影响,B正确;
C、可以将未接种的培养基在相同条件下培养作为对照,以判断培养基灭菌是否彻底,C正确;
D、可筛选出分解尿素的细菌的培养基是以尿素为唯一氮源的选择培养基,D错误.
故选:D.
在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是( )
正确答案
解析
解:纤维素分解菌可以产生纤维素酶将纤维素分解为葡萄糖,刚果红可以与纤维素结合形成红色的复合物,而在纤维素分解菌的菌落周围,由于缺少纤维素而出现透明圈,可以鉴别纤维素分解菌.
故选:C.
我国利用农作物废弃物(秸秆)生产可再生能源乙醇,其技术流程为:纤维素酶解→酵母菌发酵→蒸馏→成品.请回答下列问题:
(1)纤维素酶高产菌的筛选常用______染色法.
(2)发酵生产酒精要控制的必要条件是______.
正确答案
解:(1)纤维素酶高产菌的筛选常用刚果红染色法.
(2)酵母菌进行有氧呼吸时产生二氧化碳和水,进行无氧呼吸时产生酒精,故发酵生产酒精要控制的必要条件是无氧.
故答案为:
(1)刚果红
(2)无氧
解析
解:(1)纤维素酶高产菌的筛选常用刚果红染色法.
(2)酵母菌进行有氧呼吸时产生二氧化碳和水,进行无氧呼吸时产生酒精,故发酵生产酒精要控制的必要条件是无氧.
故答案为:
(1)刚果红
(2)无氧
某些农作物秸秆富含纤维素,纤维素经过水解可以形成葡萄糖,葡萄糖再经过发酵可以生产酒精.如图是利用农作物秸秆生产酒精的大致流程,请回答下列问题:
(1)农作物秸秆含有丰富的纤维素,纤维素要经过纤维素分解菌分解成葡萄糖.人们常常是从土壤中分离纤维素分解菌.分离纤维素分解菌常用的方法是______.其实验流程是;土壤取样→选择培养→______→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生______ 的菌落.
(2)纤维素分解菌能合成纤维素酶,纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少含有三种组分,即______.前两种酶使纤维素分解成______,第三种酶将它分解成葡萄糖.
(3)图中发酵阶段常用的菌种是酵母菌,在酒精发酵时一般将温度控制在______℃.发酵后是否有酒精产生,可以用______来检验.
(4)利用葡萄能生产果酒,进而生产果醋,生产果醋常用的菌种是醋酸杆菌,醋酸杆菌与酵母菌在代谢类型上的区别是______.
正确答案
解:(1)刚果红能与纤维素形成红色复合物,而刚果红对纤维二糖和葡萄糖无此作用,分离纤维素分解菌常用的方法是刚果红染色法,其实验流程是土壤取样→选择培养→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)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少含有三种组分,即C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶,其中的C1酶和Cx酶使纤维素分解成纤维二糖,葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖.
(3)温度是酵母菌生长和发酵的重要条件,20℃左右最适合酵母菌繁殖,酵母菌在酒精发酵时一般将温度控制在18-25℃;酵后是否有酒精产生,可以用酸性重铬酸钾来检验.
(4)醋酸杆菌与酵母菌在代谢类型上的区别是:醋酸杆菌是好氧性的,酵母菌是兼性厌氧型.
故答案为:
(1)刚果红染色法 梯度稀释 透明圈
(2)C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶 纤维二糖
(3)18-25 酸性重铬酸钾
(4)醋酸杆菌是好氧性的,酵母菌是兼性厌氧型
解析
解:(1)刚果红能与纤维素形成红色复合物,而刚果红对纤维二糖和葡萄糖无此作用,分离纤维素分解菌常用的方法是刚果红染色法,其实验流程是土壤取样→选择培养→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)纤维素酶是一种复合酶,一般认为它至少含有三种组分,即C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶,其中的C1酶和Cx酶使纤维素分解成纤维二糖,葡萄糖苷酶将纤维二糖分解成葡萄糖.
(3)温度是酵母菌生长和发酵的重要条件,20℃左右最适合酵母菌繁殖,酵母菌在酒精发酵时一般将温度控制在18-25℃;酵后是否有酒精产生,可以用酸性重铬酸钾来检验.
(4)醋酸杆菌与酵母菌在代谢类型上的区别是:醋酸杆菌是好氧性的,酵母菌是兼性厌氧型.
故答案为:
(1)刚果红染色法 梯度稀释 透明圈
(2)C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶 纤维二糖
(3)18-25 酸性重铬酸钾
(4)醋酸杆菌是好氧性的,酵母菌是兼性厌氧型
有些微生物能合成纤维素酶,通过对这些微生物的研究,使人们能够利用秸秆等废弃物生产酒精,用纤维素酶处理服装面料等.研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制的培养基,成功地筛选出能产生纤维素酶的微生物.
(1)培养基中加人的化合物A是______,目的:是为微生物的生长提供______,这种培养基属于______培养基.
(2)为了筛选出能产生纤维索酶的微生物,可向培养基中加入______.
(3)在筛选出能产生纤维素酶的微生物之前,可用液体培养基培养______,增加微生物的浓度.若要获得纯净的菌株,常采用平板划线的方法进行接种,此过程所用的接种工具是______,操作时采用--灭菌的方法,还可用______法操作来获得纯净的菌株.
(4)实验结束后,使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉,这样做的目的是______.
正确答案
解:(1)要筛选到能产生纤维素酶的微生物,应使用选择培养基,在培养基中加入纤维素作为唯一的碳源,能在此培养基中存活的微生物就是能产生纤维素酶的微生物.
(2)刚果红可以和纤维素形成红色复合物,而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应.纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素,从而使菌落周围形成透明圈.
(3)获得纯净的菌株有两种方法,即平板划线法和稀释涂布平板法.平板划线操作时所用的接种环,每次接种之前都要灼烧,这是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物.
(4)实验结束后,使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉,避免细菌污染环境和感染操作者.
故答案为:
(1)纤维素 碳源 选择
(2)刚果红
(3)接种环 灼烧 稀释涂布平板
(4)防止造成环境污染
解析
解:(1)要筛选到能产生纤维素酶的微生物,应使用选择培养基,在培养基中加入纤维素作为唯一的碳源,能在此培养基中存活的微生物就是能产生纤维素酶的微生物.
(2)刚果红可以和纤维素形成红色复合物,而不与水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应.纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素,从而使菌落周围形成透明圈.
(3)获得纯净的菌株有两种方法,即平板划线法和稀释涂布平板法.平板划线操作时所用的接种环,每次接种之前都要灼烧,这是为了避免接种环上可能存在的微生物污染培养物.
(4)实验结束后,使用过的培养基应该进行灭菌处理才能倒掉,避免细菌污染环境和感染操作者.
故答案为:
(1)纤维素 碳源 选择
(2)刚果红
(3)接种环 灼烧 稀释涂布平板
(4)防止造成环境污染
乙醇可部分替代石油燃料,利用纤维素酶、酵母菌等可将纤维素转化成乙醇,耐高温纤维素酶可以加速催化纤维素的水解,从而有利于酵母菌发酵产生乙醇.
(1)某研究小组将产纤维素酶的菌株,通过诱变和高温筛选获得新菌株.为探究新菌株所产纤维素酶能否耐受80℃高温,进行了以下实验
结果与结论:①若______,则表明该纤维素酶能耐受80℃高温;
②若______,则表明该纤维素酶不能耐受80℃高温.
(2)酵母菌发酵产生的乙醇属于______(填“初级”或“次级”)代谢产物.
正确答案
解:(1)根据实验是探究纤维素酶能否耐受80℃高温,所以应先对纤维素酶用80℃高温处理,常用方法为水浴80℃保温,对酶进行高温处理后,然后再加入适量的纤维素酶作用的底物--纤维素,利用纤维素酶能使纤维素水解为还原糖,来验证经高温处理的酶是否还有活性,还原糖可用斐林试剂或班氏糖定性试剂检测.
①如果纤维素酶能耐受80℃高温,则经80℃高温处理后,依然能使纤维素水解,经斐林试剂检测能出现砖红色沉淀.②反之,不能出现砖红色沉淀.
(2)乙醇是对酵母菌无明显生理功能,并非是酵母菌生长和繁殖所必需的物质,这样的物质为次级代谢产物.
故答案为:
(1)80℃水浴保温 适量纤维素液 斐林试剂或班氏糖定性试剂
①试管1内呈蓝色,试管2内有砖红色沉淀产生 ②试管1和2内均呈蓝色
(2)次级
解析
解:(1)根据实验是探究纤维素酶能否耐受80℃高温,所以应先对纤维素酶用80℃高温处理,常用方法为水浴80℃保温,对酶进行高温处理后,然后再加入适量的纤维素酶作用的底物--纤维素,利用纤维素酶能使纤维素水解为还原糖,来验证经高温处理的酶是否还有活性,还原糖可用斐林试剂或班氏糖定性试剂检测.
①如果纤维素酶能耐受80℃高温,则经80℃高温处理后,依然能使纤维素水解,经斐林试剂检测能出现砖红色沉淀.②反之,不能出现砖红色沉淀.
(2)乙醇是对酵母菌无明显生理功能,并非是酵母菌生长和繁殖所必需的物质,这样的物质为次级代谢产物.
故答案为:
(1)80℃水浴保温 适量纤维素液 斐林试剂或班氏糖定性试剂
①试管1内呈蓝色,试管2内有砖红色沉淀产生 ②试管1和2内均呈蓝色
(2)次级
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