1、学年高中生物专题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新人教版选修1课题3分解纤维素的微生物的分离1纤维素酶是复合酶，包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶等组分。2纤维素酶的作用：纤维素纤维二糖葡萄糖。3刚果红与纤维素形成红色复合物。当纤维素被分解后，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。4分离分解纤维素的微生物的实验流程：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。5分离后，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。纤维素酶及纤维素分解菌的筛选自读教材夯基础1纤维素(1)基本组成单位：葡萄糖。(2)含量：是地球上最丰富的
2、多糖类物质。(3)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。2纤维素酶(1)组成：纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。(2)作用：纤维素纤维二糖葡萄糖(3)实验验证：试管滤纸条缓冲液pH4.8纤维素酶(7080 U/mL)条件结果11 cm6 cm10 mL 1_mL将两支试管固定在50 mL的锥形瓶中，在摇床上以140 r/min的转速振荡反应1 h 完全分解21 cm6 cm 11 mL 基本无变化3.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
3、平板时就加入刚果红。(2)原理： 跟随名师解疑难纤维素分解菌的筛选(1)筛选原理：刚果红能与培养基中的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反应。当纤维素被纤维素酶分解后，该复合物无法形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。(2)筛选方法：方法一方法二操作先培养微生物，再加入刚果红倒平板时加入刚果红优点显示出的颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用操作简便，不存在菌落混杂的问题缺点操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂由于在纤维素粉、琼脂和土豆汁中都含有淀粉类物质，可以使能够产生淀粉酶的微生物出现透明圈较为模糊的假阳性反应有些微生物具有降解色素的能力，长时间培养会降
4、解刚果红而形成明显的透明圈实验设计和课题延伸自读教材夯基础1实验设计流程2课题延伸纤维素分解菌的鉴定(1)为确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验。纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。(2)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所产生的葡萄糖进行定量测定。1阅读教材P29旁栏中的纤维素分解菌选择培养基的成分回答下列问题。(1)旁栏中的配方是液体培养基还是固体培养基？为什么？提示：是液体培养基，因为配方中无凝固剂。(2)这个培养基对微生物是否具有选择作用？如果有，是如何进行选择的？提示：有选择作用。本配方中的唯一碳源是纤维素粉，所以能分解
5、纤维素的微生物可以大量繁殖，而不能分解纤维素的微生物被抑制。(3)你能否设计一个对照实验，说明选择培养的作用？提示：用接种了的牛肉膏蛋白胨培养基进行对照，若牛肉膏蛋白胨培养基上的菌落数大于选择培养基上的菌落数，说明选择培养基具有筛选作用。2在实验过程中，为什么要进行梯度稀释？提示：通过梯度稀释使聚集在一起的微生物分散成单个细菌，在培养基表面形成单个的菌落。3分离分解纤维素的微生物实验，只是分离纯化的第一步，为确保得到的是纤维素分解菌，还需要做什么工作？提示：还需要进行发酵产纤维素酶的实验。跟随名师解疑难1纤维素分解菌的筛选过程中所用两种培养基的成分和作用(1)纤维素分解菌的选择培养基：组分含量
6、提供的主要营养物质纤维素粉5 g碳源、能源NaNO31 g无机盐Na2HPO47H2O1.2 gKH2PO40.9 gMgSO47H2O0.5 gKCl0.5 g酵母膏0.5 g特殊营养成分、碳源、氮源水解酪素0.5 g氮源、特殊营养成分上述物质溶解后，用蒸馏水定容至1 000 mL(2)鉴别纤维素分解菌的培养基：组分含量提供的主要营养物质CMCNa510 g碳源酵母膏1 g碳源、氮源、特殊营养成分KH2PO40.25 g无机盐琼脂15 g凝固剂土豆汁100 mL碳源上述物质溶解后，用蒸馏水定容至1 000 mL2.纤维素分解菌的筛选过程中所用两种培养基的比较(1)纤维素分解菌的选择培养基为液
7、体培养基，利用液体培养基能使营养成分充分消耗，以增加纤维素分解菌的浓度。(2)纤维素分解菌的鉴别培养基为固体培养基，因为需要在培养基上形成我们肉眼可见的菌落。(3)在上述选择培养基中能以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；而在上述鉴别培养基中，绝大多数微生物都可以正常生长。特别提醒(1)判断某个培养基是否具有选择作用时，应设立基础培养基进行对照。(2)判断所使用的培养基是否被杂菌污染时，应设立不接种该菌种的培养基进行空白对照。刚果红染色法分析例1 下列有关刚果红染色法的叙述，错误的是()A刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入B刚果红可以在菌落形成后加入
8、C在菌落形成前倒平板时加入，刚果红不需要灭菌D在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌解析利用刚果红筛选纤维素分解菌时，刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入，也可以在菌落形成后加入。在细菌菌落形成前倒平板时加入，要进行灭菌，以防杂菌的侵入，影响纤维素分解菌菌落的形成；在菌落形成后加入刚果红，则不需要灭菌。答案C实验的拓展应用例2 某实验小组欲从土壤中筛选出能分泌淀粉酶的芽孢杆菌，设计实验步骤如下，请给予合理的补充。(1)采样与培养：将采集的土样混匀后称取1 g，置于经过_法灭菌处理的_(填“固体”或“液体”)培养基中，28 振荡培养。(2)接种与选择：为避免培养液中菌体浓度过高，需将培养液
9、进行_处理。之后，将菌液涂布接种于以_为唯一碳源的固体培养基上，30 条件下培养。为避免污染，需将培养皿呈_状态放置。此外，为排除其他因素的影响，提高实验可信度，本步骤需设计_作为空白对照。(3)筛选与纯化：将适量的碘液滴加在平板中的菌落周围，如果菌落周围的现象是_，则说明此种菌能够_。从平板中挑取实验效果明显的目的菌株，采用_法接种于新的培养基平板上，可对菌株进行进一步的纯化。解析(1)对培养基的灭菌方式是高压蒸汽灭菌，因为后面要进行涂布，所以应该用液体培养基来培养。(2)减小培养液菌体浓度一般用稀释方法。由于题目要求选出能分泌淀粉酶的芽孢杆菌，所以培养基中的碳源就应只有淀粉。倒置可以减少培
10、养基受污染，为排除其他因素影响，需要设置未接种的空白的培养基作对照组。(3)淀粉被水解，培养基会出现透明圈的现象。用平板划线法来培养，可进一步纯化菌种。答案(1)高压蒸汽灭菌液体(2)系列稀释(或梯度稀释)淀粉倒置未接种的空白培养基(或接种等量无菌水的培养基)(3)出现透明圈分泌淀粉酶使淀粉发生水解平板划线归纳拓展 选择培养的“浓缩”作用 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”的作用。随堂基础巩固1下列关于纤维素的叙述错误的是()A纤维素是由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物B纤维素能被土壤中某些
11、微生物分解利用，是因为这些微生物能产生纤维素酶C植物的根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素D自然界中的各种生物均能把纤维素分解成葡萄糖，从而作为生物体的能量来源解析：选D自然界中许多生物都不能分解纤维素，只有能合成纤维素酶的生物才能分解纤维素。2在加入刚果红的培养基中会出现透明圈，产生的透明圈是()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：选D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
12、心的透明圈。3微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是()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：选A纤维素酶包括C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。前两种酶将纤维素分解为纤维二糖。4纤维素酶的测定方法一般是()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量进行测定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：选B纤维素分解菌的鉴定常用发酵产纤维素酶的实验，即对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。5(2014新课标)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
13、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
14、素酶包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶，C1酶、Cx酶催化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。(2)CR能与培养基中的纤维素形成红色复合物。当纤维素被纤维素酶分解后，CR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的菌落为中心的透明圈。(3)培养基甲中未添加琼脂，为液体培养基，液体培养基上不能形成单菌落，故不能用于分离和鉴别纤维素分解菌。培养基乙中未添加纤维素，不能和CR形成红色复合物，即使出现单菌落也不能确定为纤维素分解菌。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用于分离单菌落不能培养基中没有纤维素，不会形成CR纤维素红色复合物，
15、即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌课时跟踪检测(满分50分时间25分钟)一、选择题(每小题3分，共24分)1在加入刚果红的培养基中出现透明圈的菌落是()A分解尿素的细菌 B硝化细菌C分解纤维素的细菌 D乳酸菌解析：选C分解纤维素的细菌能将纤维素分解，则刚果红纤维素的复合物就无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。2使用刚果红染色时，加入刚果红应在()制备培养基时梯度稀释时倒平板时涂布时长出菌落时A BC D解析：选C常用的刚果红染色法有两种：一种是先培养微生物，长出菌落后再加入刚果红进行颜色反应；另一种是倒平板时就加入刚果红。最终，两种染色法都可以在培养基上观察到以纤维素
16、分解菌为中心的透明圈。3下列关于纤维素酶的叙述，错误的是()A纤维素酶只有一种，只能将纤维素分解为葡萄糖B纤维素酶是一种复合酶，至少包括C1、Cx和葡萄糖苷酶三种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：选A纤维素酶是一种复合酶，一般认为至少包括三种组分，C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。其中C1酶和Cx酶将纤维素分解为纤维二糖，葡萄糖苷酶将纤维二糖分解为葡萄糖。纤维素可以为以纤维素为碳源的真菌、细菌、放线菌提供营养物质。4分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是()稀释平板法涂布平板法单细胞挑取法选择培养分离法A BC
17、 D解析：选B分离土壤中的纤维素分解菌，先进行选择培养，增加纤维素分解菌的浓度，然后梯度稀释，涂布平板、培养，最后单细胞挑取以获得纯种培养。稀释平板法是先进行梯度稀释，然后分别取不同稀释液少许，与已熔化并冷却至50 左右的琼脂培养基混合摇匀后，倾入灭菌的培养皿中，制成可能含菌的琼脂平板，保温一定时间即可出现菌落。但此方法只适用于耐高温微生物的分离，不能用来分离纤维素分解菌。 5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C分解纤维素菌的选择条件是以纤维素为
18、唯一碳源。6下列关于分离纤维素分解菌实验过程的操作，有误的是()A经选择培养后将样品直接涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上B富集培养这一步可省略，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对照组可用同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上解析：选A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；富集培养可省略；经稀释培养后，用刚果红染色；设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物。7利用农作物秸秆为原料可生产乙醇，生产过程中可采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
19、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：选B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；酒精发酵前需对培养基进行高压蒸汽灭菌。8下表资料表明在各种培养基中细菌的生长情况，(S、C、M)为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质，问哪一种物质细菌不能合成()培养基生长状态S、C、MS、C、MVZS、C、MUYS、C、MZXS、C、MVYS、C、MUXS、C、MYZ注：表中“”表示能生长，“
20、”表示不能生长。AU BVCY DZ解析：选C从表中可以看出，凡是能生长的均有Y，而不能生长的均无Y。因此，Y是细菌不能合成的物质。二、非选择题(共26分)9(12分)有些微生物能合成纤维素酶，通过对这些微生物的研究和应用，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。研究人员成功地从土壤中筛选到能产生纤维素酶的微生物。分析回答问题：(1)在将样品稀释涂布到鉴别培养基之前，可以通过_(填“固体”或“液体”)培养基进行_以增加纤维素分解菌的浓度。(2)刚果红可以与纤维素等多糖形成红色复合物，但并不与纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。常用的刚果红染色法有两种，第一种是先培养微生物，再加
21、入刚果红进行颜色反应；第二种是在_时就加入刚果红。_(填“第一种”或“第二种”)方法会使菌落之间发生混杂。(3)如果观察到产生_的菌落，说明可能获得了纤维素分解菌。为了确定是纤维素分解菌，还需要进行_产纤维素酶的实验。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_进行定量的测定。(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_。解析：(1)在将样品稀释涂布到鉴别培养基之前，可以通过液体培养基进行选择培养以增加纤维素分解菌的浓度。 (2)常用的刚果红染色法有两种，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。但第一种方法会
22、使菌落之间发生混杂。 (3)如果观察到产生透明圈的菌落，说明可能获得了纤维素分解菌。为了确定是纤维素分解菌，还需要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所产生的葡萄糖进行定量的测定。 (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，以免菌种对环境造成污染。答案：(1)液体选择培养(2)倒平板第一种(3)透明圈发酵葡萄糖(4)防止造成环境污染10(14分)进入冬季，部分城市出现严重雾霾，与秸秆野外焚烧有一定关系。为破解秸秆处理瓶颈，微生物专家力图通过微生物降解技术使秸秆能尽快腐烂掉，增加土壤肥力。缓解环境污染。试分析并回答有关问题：(1)专家
23、研制的降解秸秆的催腐剂是十余种能分解纤维素的霉菌、细菌和酵母菌的组合。其中_在细胞结构上与其他两者不同。(2)纤维素酶是一种复合酶，其中的葡萄糖苷酶可以将_分解为_。(3)微生物专家为从发黑的树干上分离出有分解纤维素能力的高产菌株，制备了选择培养基，将菌液进行一系列_，从而得到单个菌落，再采用_法进行鉴定，得到如图所示的菌落。那么，图中降解纤维素能力最强的菌株是_(填图中序号)。(4)图中所示培养基从物理状态上看，属于_培养基。(5)为探究催腐剂在不同条件下对玉米秸秆的分解作用，将经过灭菌处理的秸秆平分成下表的甲、乙、丙三组，均放在无菌环境条件下进行培养，得到如下实验现象：组别催腐剂温度/实验
24、现象甲无25第25天落叶还没变化乙有25第25天落叶完全腐烂丙有35第18天落叶完全腐烂该实验还存在不完善之处，请说出其中一点_。解析：(1)霉菌和酵母菌属于真核生物中的真菌，细菌属于原核生物，原核细胞和真核细胞在结构上最主要的区别是原核细胞没有核膜包被的成形的细胞核。(2)纤维素酶是一种复合酶，其中的葡萄糖苷酶可以将纤维二糖分解为葡萄糖。(3)将菌液进行一系列梯度稀释，可以得到单个菌落，再采用刚果红染色法进行鉴定。纤维素酶的量越多，活性越强，分解的纤维素越多，透明圈越大，所以图中降解纤维素能力最强的菌株是。(4)图中所示培养基从物理状态上看，属于固体培养基。(5)设计实验应遵循单一变量和对照性原则，分析实验表格可知，该实验还存在不完善之处，即缺少35 无催腐剂的对照组。答案：(1)细菌(2)纤维二糖葡萄糖(3)梯度稀释刚果红染色(4)固体(5)缺少35 无催腐剂的对照组
