高中人教版 (新课标)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练习

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

基础过关练

题组一　纤维素酶

1.下列关于纤维素和纤维素酶的说法正确的是 (　　)

A.纤维素中不含能量,且人和其他动物无消化纤维素的酶,因此纤维素无法作为能源物质

B.纤维素是一种由葡萄糖缩合而成的还原性多糖

C.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

D.葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖

2.(2020辽宁高三期末)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,有关实验的说法,错误的是              (　　)

A.试管2中加入的纤维素酶溶液用缓冲液配制

B.应在第二步中加入适量的纤维素溶液,第三步进行80 ℃水浴保温

C.第五步中应加入等量的斐林试剂甲液和斐林试剂乙液

D.若纤维素酶能耐受80 ℃高温,则预期实验结果是试管1内呈蓝色,试管2内有砖红色沉淀产生

题组二　纤维素分解菌的筛选原理

3.当纤维素被纤维素酶分解后,会在培养基中出现一些透明圈,这些透明圈是 (　　)

A.刚果红与纤维素形成的复合物

B.纤维素分解后的葡萄糖

C.由纤维素酶聚集在一起形成的

D.以纤维素分解菌为中心形成的

4.某生物科技小组的同学用刚果红染色法从土壤中分离得到了能够分解纤维素的微生物,下列有关此实验历程的叙述中,正确的是              (　　)

A.本实验既可以起到选择培养的作用又可以起到鉴别培养的作用

B.纤维素的分解产物纤维二糖和葡萄糖能与刚果红作用形成红色的复合物

C.涂布平板时,直接用涂布器沾取少量菌液并转动培养皿以使菌液涂布均匀

D.应只选择平板中有较大透明圈的菌落进行计数

5.下列关于刚果红染色法的说法中,正确的是 (　　)

A.先培养微生物,再加入刚果红进行颜色反应,不需用氯化钠溶液洗去浮色

B.倒平板时就加入刚果红,可在培养皿中先加入1 mL CR溶液后加入100 mL培养基

C.纤维素分解菌菌落周围出现刚果红

D.倒平板时就加入刚果红,长期培养,刚果红有可能被其他微生物分解形成透明圈

题组三　筛选纤维素分解菌的实验流程及结果分析

6.(2020山西大同高二月考)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

7.在分离分解纤维素的微生物实验中,下列关于土壤取样的叙述,不正确的是 (　　)

A.可选取深层的土壤作为样品

B.可选取树林中多年落叶的腐殖土作为样品

C.可选取树林中多年积累的枯枝败叶作为样品

D.可把滤纸埋在土壤中经过30 d左右,再选取已腐烂的滤纸作为样品

8.(2020河南洛阳高二下期中)小强同学欲从羊粪中分离、筛选出分解纤维素能力强的菌种,为此做了相关实验。请回答下列问题:

(1)制备培养基:分别称取羧甲基纤维素钠(CMC-Na)5 g、(NH4)2SO4 2 g、MgSO4·7H2O 0.25 g、KH2PO4 0.5 g,将上述物质放入锥形瓶中,溶解后,加蒸馏水定容至500 mL。用锥形瓶瓶塞塞紧,用报纸和橡皮筋包扎好,灭菌,然后倒平板。根据用途划分,该培养基属于　　　　培养基,若要用该培养基分离并获得纤维素分解菌的菌落,还需要在培养基中加入的物质是　　　　;培养皿灭菌常用的方法是　　　　　　　;将新鲜的羊粪样品溶解于无菌水中,然后接种到培养基上,常用的接种方法是　　　　　　　　　　。 

(2)培养72小时后,采用　　　　染色法进一步筛选出分解纤维素能力强的菌种。染色后,用游标卡尺测定　　　　直径(D)和菌落直径(d),选择D/d值较大的菌落进行后续研究。 

(3)纤维素酶的测定方法一般是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

能力提升练

一、选择题

1.(2020广东佛山高二下期中,)纤维素和壳聚糖都是多糖类化合物,纤维素酶对其都有不同程度的水解作用。如图表示相关的实验研究结果,则以下分析错误的是              (　　)

A.纤维素酶中的C1酶、CX酶可以将纤维素分解成纤维二糖

B.纤维素酶对纤维素的水解作用,强于对壳聚糖的水解作用

C.可以利用富含纤维素的培养基来富集能够合成纤维素酶的微生物

D.纤维素酶对两种底物水解作用的差异可能与底物和酶结合部位不同有关

2.(2020江苏徐州一中高二开学考试,)利用农作物秸秆等纤维质原料生产的乙醇,经加工可制成燃料乙醇,使用燃料乙醇减少了对石油资源的依赖。下图为生产燃料乙醇的简要流程,据图分析错误的一项是               (　　)

纤维质原料可溶解复合物

乙醇燃料乙醇

A.要得到微生物A,最好选择富含纤维素的土壤采集土样

B.图中②过程常用的微生物B是酵母菌

C.微生物A和微生物B利用的碳源相同

D.微生物A的同化作用类型是异养型

二、非选择题

3.(2020山西怀仁一中高二期中,)某化工厂的污水池中,含有一种有害的、难以降解的有机化合物A,研究人员用化合物A、磷酸盐、镁盐以及微量元素配制的培养基,成功地筛选到能高效降解化合物A的细菌(“目的菌”)。实验的主要步骤如下,请分析回答问题:

(1)培养基中加入化合物A的目的是筛选　　　　　　　　　　,这种培养基属于　　　　培养基。 

(2)“目的菌”生长所需的氮源和碳源是来自培养基中的　　　　　,实验需要振荡培养,由此推测“目的菌”的代谢类型是　　　　　　　　　　。 

(3)在上述实验操作过程中,获得纯净“目的菌”的关键是　　　　　　　　　。 

(4)转为固体培养基时,常采用平板划线的方法接种,获得单菌落后,继续筛选此过程所用的接种工具是　　　　,操作时采用　　　　灭菌的方法。 

(5)实验结束时使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉,这样做的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)某同学计划统计污水池中“目的菌”的总数,他选用104、105、106稀释液进行涂布平板,每种稀释液都设置了3个培养皿。从设计实验的角度看,还应设置的一组对照实验是　　　　　　　　　　　　　　,此对照实验的目的是验证　　　　　　　　　　　过程中是否被杂菌污染。 

4.(2020陕西汉中高三月考,)白蚁是自然界中纤维素的主要降解者,白蚁消化道中特别是中、后肠的微生物能分泌纤维素酶,是白蚁能降解纤维素的主要原因。如图是某生物兴趣小组从白蚁肠道分离能降解纤维素的细菌的流程图,请回答相关问题。

(1)培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求,配制出供其生长繁殖的营养基质。液体培养基中加入　　　　后常用于微生物的分离和鉴定,各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、碳源、　　　　　　　　。 

(2)下表为两种培养基配方:

甲表:

乙表:

从功能上看,上面两种培养基均属于　　　　培养基,本实验选用第　　　　种培养基。制备培养基过程中,各成分按一定比例配制好后将培养基调至　　　　　　　,然后采用　　　　　灭菌法灭菌15~30 min,冷却备用。 

(3)取适量后肠样液涂布到加入　　　　染料的含有纤维素的培养基上,等培养基上长出菌落后,选择周围有明显　　　　的菌落进一步研究。

答案全解全析

课题3　分解纤维素的微生物的分离

基础过关练

1.C　某些动物体内有消化纤维素的微生物,纤维素可以作为能源物质,A错误;纤维素是一种由葡萄糖缩合而成的多糖,但是不具有还原性,B错误;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,C正确;葡萄糖苷酶可把纤维二糖分解成葡萄糖,D错误。

2.C　试管2中加入的纤维素酶溶液用缓冲液配制,保证酶的活性,A正确;应在第二步中加入适量的纤维素溶液,第三步进行80 ℃水浴保温,B正确;斐林试剂甲液和乙液先等量混匀,再加入样液,C错误;若纤维素酶能耐受80 ℃高温,则预期实验结果是试管1内呈蓝色,试管2内有砖红色沉淀产生,D正确。

3.D　刚果红可以与纤维素形成红色复合物,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,综上所述,D符合题意。

4.A　培养基中加入纤维素起到了选择培养的作用,培养基中加入的刚果红又可以对纤维素分解菌进行鉴别,A正确;刚果红可以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,B错误;涂布平板时,将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃,待酒精燃尽后,冷却再用,不能直接用涂布器沾取菌液,C错误;应选择平板中有较大透明圈的菌落进行纯化培养,透明圈越大说明分解纤维素的效果越好,D错误。

5.D　刚果红染色法可以在菌落形成后加入刚果红,但需要洗去浮色,A错误;倒平板时加入刚果红,需先配制质量浓度为10 mg/mL的CR溶液,灭菌后,按照每200 mL培养基加入1 mL的比例加入CR溶液,混匀后倒平板,B错误;刚果红可以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,纤维素分解菌菌落周围出现透明圈,C错误;倒平板时就加入刚果红,培养时间过长,刚果红有可能被其他微生物分解,在菌落周围也会出现透明圈,D正确。

6.B　从土壤中筛选纤维素分解菌的正确流程是土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落,其中选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度,因此需要在稀释涂布平板之前进行,最后根据菌落的特征挑选纤维素分解菌。

7.A　绝大多数微生物分布在距地表约3~8 cm的土壤层,故不可选取深层土壤作样品,否则微生物数目很少,A错误;纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中,因此采样时可选择B、C两项所述的环境,也可将富含纤维素的物质如滤纸埋在土壤中经过30天左右,再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌,B、C、D正确。

8.答案　(1)选择　琼脂(或凝固剂)　干热灭菌　平板划线法和稀释涂布平板法　(2)刚果红　透明圈　(3)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的测定

解析　(1)题述培养基以羧甲基纤维素钠(CMC-Na)为唯一碳源,所以该培养基属于选择培养基;应利用固体培养基进行纤维素分解菌的分离,所以在培养基原有成分中加入琼脂;培养皿为玻璃器皿,常用干热灭菌法进行灭菌;常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。(2)筛选纤维素分解能力强的菌种应利用刚果红染色法进行筛选,透明圈直径与菌落直径的比值越大的菌落,分解纤维素的能力越强。(3)纤维素酶的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的测定。

能力提升练

一、选择题

1.B　纤维素酶中的C1酶、CX酶可以将纤维素分解成纤维二糖,葡萄糖苷酶可以将纤维二糖分解成葡萄糖,A正确;在pH较高时,纤维素酶对纤维素的水解作用低于对壳聚糖的水解作用,B错误;由于酶具有专一性,可以利用富含纤维素的培养基来富集能够合成纤维素酶的微生物,C正确; 纤维素酶对两种底物水解作用的差异可能与底物和酶结合部位不同有关,D正确。

2.C　据题图分析可知,微生物A可以产生纤维素酶,所以要得到微生物A,最好选择富含纤维素的土壤采集土样,A正确;酒精发酵常用的菌种(微生物B)是酵母菌,B正确;微生物A和微生物B可利用的碳源分别是纤维素和葡萄糖等,C错误;由于微生物A可利用的碳源是纤维素(有机碳源),因此同化作用类型是异养型,D正确。

二、非选择题

3.答案　(1)分解化合物A的目的菌　选择　(2)化合物A　异养需氧型　(3)防止外来杂菌入侵　(4)接种环　灼烧　(5)防止污染环境　(6)不接种的空白培养基(或接种无菌水的培养基)　培养基在制备

解析　(1)目的菌可分解化合物A而其他微生物不能分解,该培养基以化合物A为唯一碳源和氮源,能分解化合物A的微生物可生长,其他微生物不生长,这种培养基属于选择培养基。(2)从培养基的成分来看,化合物A提供了碳源和氮源,振荡培养可增加培养液中的溶氧量,因此可推测目的菌的代谢类型为异养需氧型。(3)获得纯净“目的菌”的关键是防止外来杀菌入侵。(4)转为固体培养基时,常采用平板划线法接种,该方法较为简便,此过程所用的接种工具为接种环,采用灼烧灭菌。(5)实验结束时,使用过的培养基中含有微生物,需进行灭菌处理防止污染环境。(6)稀释涂布分离单菌落时,需设置不接种的空白培养基作对照,以证明培养基的制备合格。

4.答案　(1)琼脂　氮源和无机盐　(2)选择　二　中性或微碱性　高压蒸汽　(3)刚果红　透明圈

解析　(1)液体培养基中加入琼脂后可形成固体培养基,固体培养基上可形成菌落,常用于微生物的分离和鉴定,各种培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。(2)甲表中的培养基以尿素为唯一氮源,可用于筛选分解尿素的微生物,乙表中的培养基以纤维素粉为唯一碳源,可筛选能分解纤维素的微生物,从功能上看,二者均属于选择培养基,筛选能降解纤维素的细菌应选用第二种培养基。制备培养细菌的培养基,各成分按一定比例配制好后应将培养基调至中性或微碱性,然后采用高压蒸汽灭菌法灭菌15~30 min,冷却备用。(3)取适量后肠样液涂布到加入刚果红染料的含有纤维素的培养基上,纤维素可与刚果红结合形成红色复合物,纤维素被分解后红色消失,等培养基上长出菌落后,可选择周围有明显透明圈的菌落进一步研究。