2019-2020学年人教版生物选修一抢分教程能力提升：专题2课题3　分解纤维素的微生物的分离

2019-2020学年人教版生物选修一抢分教程能力提升：专题2课题3　分解纤维素的微生物的分离

专题 2 课题 3 分解纤维素的微生物的 分离 [随堂巩固] 1．某种细菌菌株需要亮氨酸才能生长，但此菌株对链霉素敏感。实验者用 诱变剂处理此菌株，想筛选出表格中细菌菌株类型，则配制相应选择培养基类 型正确的是 选项 筛选出不需要亮氨 酸的菌株 筛选出抗链霉 素的菌株 筛选出不需要 亮氨酸的抗链 霉素的菌株 A L＋ S＋ L－ S－ L＋ S－ B L－ S－ L＋ S＋ L－ S＋ C L－ S＋ L＋ S＋ L－ S－ D L＋ S－ L－ S－ L＋ S＋ 注：“L”代表亮氨酸，“S”代表链霉素，“＋”代表加入，“－”代表不加入。 解析 筛选不需要亮氨酸的菌株时培养基中不需要添加亮氨酸，同时也不 应该添加链霉素，以免杀死该种细菌；筛选抗链霉素的菌株时需要向培养基中 添加链霉素和亮氨酸；筛选不需要亮氨酸且抗链霉素的菌株时需要向培养基中 添加链霉素，但不能添加亮氨酸。 答案 B 2．筛选出纤维素分解菌后还需要用下列哪一实验来确定 A．发酵产纤维素酶 B．发酵产生纤维素 C．纤维素酶分解滤纸 D．纤维素分解产生葡萄糖 解析 纤维素分解菌因能产生纤维素酶，所以具有分解纤维素的能力。因 此筛选出该菌后还需通过发酵产生纤维素酶来确定是否为所需要的菌种，所以 选 A。 答案 A 3．鉴定分解纤维素的微生物要用刚果红染色，加入刚果红的操作可在 ①制备培养基时 ②梯度稀释时 ③倒平板时 ④涂布时 ⑤培养基上长 出菌落时 A．①③ B．②⑤ C．③⑤ D．④⑤ 解析 加入刚果红的操作有两种：先培养微生物再加入刚果红进行颜色反 应，⑤正确；在倒平板时就加入刚果红，③正确。 答案 C 4．下列关于纤维素酶的说法，错误的是 A．纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分 B．葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖 C．纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁 D．纤维素酶可把纤维素分解成葡萄糖 解析 纤维素酶是一种复合酶，包括 C1 酶、CX 酶和葡萄糖苷酶，A 正确； 葡萄糖苷酶可把纤维二糖分解成葡萄糖，B 错误；植物体细胞的细胞壁主要由纤 维素和果胶组成，所以纤维素酶可用于去掉植物的细胞壁，C 正确；纤维素酶可 把纤维素分解成葡萄糖，D 正确。 答案 B 5．结合“分解纤维素的微生物的分离”实验，回答下列问题： (1)分解纤维素的微生物能分泌____________酶，该酶是由________种酶组 成 的 复 合 酶 ， 其 中 的 葡 萄 糖 苷 酶 可 将 纤 维 二 糖 分 解 成 ___________________________________________________________________。 (2)为从富含纤维素的土壤中分离出有分解纤维素能力的高产菌株，将样品 稀释涂布到鉴别培养基之前，可通过选择培养增加纤维素分解菌的浓度。选择 培养基应以____________作为唯一的碳源。选择培养能够“浓缩”目的菌的原 因是：_______________________________________________________________。 (3)鉴别纤维素分解菌所使用的培养基与选择培养基有所不同，其中添加了 一定量的____________________，以便形成菌落。 (4)筛选分离纤维素分解菌，常用的方法是________________，判断是否为 目的菌的依据是_____________________________________________________。 解析 试题分析：本题主要考查分解纤维素的微生物的分离的相关知识， 意在考查考生对所学知识的理解，把握知识间内在联系的能力。 (1)分解纤维素的微生物能分泌纤维素酶，纤维素酶是由 C1 酶、Cx 酶和葡萄 糖苷酶组成的复合酶，其中的葡萄糖苷酶可将纤维二糖分解成葡萄糖。 (2)筛选纤维素分解菌应先将从土壤中获得微生物，在以纤维素为唯一碳源 的液体培养基上进行选择培养，选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度， 而其他细菌则不能以纤维素为碳源，无法正常生活。 (3)固体培养基常用于微生物的分离、纯化、鉴定，而鉴别纤维素分解菌所 使用的培养基与选择培养基有所不同，其中添加了一定量的琼脂，以便形成菌 落。 (4)用刚果红染色法鉴定纤维素分解菌时，培养基上的菌落周围会形成透明 圈，其大小反映产生纤维素酶能力大小。 答案 (1)纤维素酶 3 葡萄糖 (2)纤维素 目的菌能够以纤维素为碳源 大量繁殖，而其他细菌则不能以纤维素为碳源，无法正常生活 (3)琼脂 (4)刚 果红染色 菌落周围是否出现透明圈 [限时检测] [时间 45 分钟，满分 80 分] 一、选择题(每小题 5 分，共 50 分) 1．下列关于纤维素酶的说法，错误的是 A．纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种酶 B．葡萄糖苷酶可把纤维素分解成葡萄糖 C．植物的根、茎、叶等器官中都含有大量的纤维素 D．棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物 解析 纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即 C1 酶、 Cx 酶和葡萄糖苷酶，A 项正确；葡萄糖苷酶可将纤维二糖分解成葡萄糖，B 项 错误；纤维素是植物细胞壁的主要组成成分之一，因此植物的根、茎、叶等器 官中都含有大量的纤维素，C 项正确；棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产 物，D 项正确。 答案 B 2．下列有关微生物实验室培养的说法正确的是 A．在对微生物培养前，需对微生物和培养基进行灭菌处理 B．分离能分解纤维素的细菌时要以纤维素作为培养基中唯一的碳源 C．用于培养不同微生物的培养基均应将 pH 调至中性或微碱性 D．稀释涂布平板法和平板划线法均可用于统计待测菌液中的活菌数目 解析 在对微生物培养前，需对培养基进行灭菌处理，不能对微生物进行 灭菌处理，A 错误；分离能分解纤维素的细菌时要以纤维素作为培养基中唯一的 碳源，B 正确；配制培养不同微生物的培养基时都要将 pH 调至能够满足该种微 生物的需要，如用于培养细菌的培养基应将 pH 调至中性或微碱性，而用于培养 真菌的培养基应将 pH 调至碱性，C 错误；稀释涂布平板法可用于统计待测菌液 中的活菌数目，而平板划线法不可用于统计待测菌液中的活菌数目，D 错误。 答案 B 3．下列关于纤维素的叙述，不正确的是 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微生物分解利用，是因为这些微生物能够产生纤 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 解析 纤维素是由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，A 正确；土壤中的 某些微生物能产生纤维素酶，将纤维素分解利用，B 正确；纤维素是植物细胞壁 的主要组成成分，植物根、茎、叶等器官都含有大量的纤维素，C 正确；自然界 中，只有能产生纤维素酶的生物才能把纤维素分解成葡萄糖，D 错误。 答案 D 4．反刍动物能以富含纤维素的草料为食，是因为它们有特殊的器官——瘤 胃，瘤胃中生活着许多微生物，其中有一些微生物能分解纤维素，反刍动物胃 内这些分解纤维素的微生物的代谢类型最可能是 A．自养需氧型 B．异养厌氧型 C．异养需氧型 D．自养厌氧型 解析 纤维素分解菌依靠分解纤维素获得的葡萄糖进行细胞呼吸得到能 量，所以为异养型；而动物胃内氧气很少，纤维素分解菌进行的是无氧呼吸， 为厌氧型；综上分析，选 B。 答案 B 5．莠去津是一种含氮农药，在土壤中不易降解。为修复被其污染的土壤， 可按下面程序选育能降解莠去津的细菌(目的菌)。(已知莠去津在水中溶解度低， 含过量锈去津的固体培养基不透明)，据图分析下列选项不正确的是 A．图中从 A 瓶到 C 瓶液体培养的过程为选择培养 B．在将 C 瓶菌种接种到固体培养基之前，通常要进行梯度稀释 C．若图中固体培养基中出现有透明圈的菌落，则说明该菌株能分解莠去津 D．若固体培养基中出现无透明圈菌落和有透明圈菌落，则说明非目的菌来 自培养基的污染 解析 通过图解可以看出从 A 瓶到 C 瓶的培养液中除莠去津外，没有其他 氮源，而本实验的目的是选育能降解莠去津的细菌，所以该过程是通过选择培 养基选择能够降解莠去津的细菌，同时通过更换培养液，提高目的菌的数量， 故 A 项正确；如果直接取培养液进行接种，培养基中的菌落将会很密，无法进 行纯化，通过梯度稀释后再接种，培养基中菌落将会分开，这时就可以进行分 离和纯化了，故 B 项正确；培养基中有透明圈的菌落能够降解莠去津，故 C 项 正确；为了弄清非目的菌的来源，可以通过培养基不接种的方法来判断。如果 不接种的空白培养基上依然有非目的菌，则说明非目的菌来自培养基的污染； 如果不接种的空白培养基上没有非目的菌，则说明非目的菌来自实验操作过程 中的杂菌污染，故 D 项错误。 答案 D 6．下面从土壤中筛选纤维素分解菌的实验步骤，正确的是 ①土壤取样 ②称取 10 g 土壤加入盛有 90 mL 无菌水的锥形瓶中 ③吸取 0.1 mL 进行平板涂布 ④依次稀释至 101、102、103、104、105、106、107 稀释度 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一般步骤是：土壤取样→选择培养(此 步是否需要，应根据样品中的菌株数量的多少来确定)→梯度稀释→将样品涂布 到鉴别纤维素分解菌的选择培养基上→挑选菌落，故 C 项正确。 答案 C 7．在将样品稀释液涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上之前，先进行选择 培养的目的是 A．完全除去其他微生物 B．证明纤维素分解菌的存在 C．增加纤维素分解菌的浓度 D．使纤维素分解菌充分长大 解析 通过选择培养可以增加纤维素分解菌的浓度，以确保能够从样品中 分离到所需要的微生物。故 C 正确。 答案 C 8．在鉴别纤维素分解菌的培养基中，常常加入水溶性的羧甲基纤维素钠 (CMC－Na)。下列叙述错误的是 A．羧甲基纤维素钠(CMC－Na)主要为细菌提供氮源 B．刚果红染液能与培养基中的纤维素形成红色复合物 C．刚果红可在倒平板时加入，加入前需要将刚果红溶液灭菌 D．纤维素酶至少包括三种组分，即 C1 酶、Cx 酶和葡萄糖苷酶 解析 羧甲基纤维素钠为可溶性纤维素衍生物，在鉴别纤维素分解菌的培 养基中作为碳源，A 错误；刚果红与纤维素形成红色复合物，分解纤维素的菌可 以分解纤维素，从而使红色消失产生透明圈，B 正确；刚果红可在倒平板时加入， 加入前需要将刚果红溶液灭菌，C 正确；纤维素酶是一种复合酶，包括 C1 酶、 CX 酶和葡萄糖苷酶，D 正确。 答案 A 9．要从土壤中将分解纤维素的细菌分离出来，应该将它们接种在 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．只有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 分离纤维素分解菌应该使用选择培养基而不是鉴别培养基，A 错误； 培养细菌的培养基都含有蛋白胨，它没有选择作用，B 错误；只有纤维素粉而无 其他碳源的选择培养基上纤维素是唯一的碳源，只有纤维素分解菌能够生存， 其他微生物不能生存，可以筛选纤维素分解菌，C 正确；含四大营养要素的培养 基是基本培养基，没有选择作用，D 错误。 答案 C 10．以下分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是 A．经选择培养后，将样品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，但所培养的纤维素分解菌少 C．经稀释培养后，用选择培养基分离 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 经选择培养后，再经梯度稀释，才能将样品涂布到鉴别纤维素分解 菌的培养基上，A 错误；富集培养可省略，但培养分离的纤维素分解菌少，B 正 确；经稀释培养后，纤维素分解菌可以用刚果红染色进行鉴别，C 正确；设置对 照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物，D 正确。 答案 A 二、非选择题(共 3 小题，共 30 分) 11．(10 分)进入冬季，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__________________方法进行鉴定，得到上图的菌落。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，均放在无菌条件下培养，得到如下实验现 象，该实验还存在不完善之处，请你说出其中一点________________________。 组别 催腐剂 温度/℃ 实验现象 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 解析 试题分析：纤维素的单体是葡萄糖，纤维素酶能够将纤维素分解为 葡萄糖。纤维素酶是一种复合酶，包括 C1 酶、CX 酶和葡萄糖苷酶。纤维素分解 菌可以用刚果红染液进行鉴别，能够产生透明圈的菌落就是纤维素分解菌。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，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。 (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)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，将菌液进行一系列梯度稀释，从而得到单个菌落，再采用刚 果红染色方法进行鉴定，纤维素酶的量越多，活性越强，分解的纤维素越多， 透明降解圈越大，所以图中降解纤维素能力最强的菌株是①。 (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，缺少 35 度无催腐剂的对照组。 答案 (1)细菌 (2)纤维二糖 葡萄糖 (3)梯度稀释 刚果红染色 ① (4) 固体 (5)缺少 35 度无催腐剂的对照组 12．(2019·全国卷Ⅰ)(12 分)已知一种有机物 X(仅含有 C、H 两种元素)不易 降解，会造成环境污染。某小组用三种培养基筛选土壤中能高效降解 X 的细菌(目 标菌)。 Ⅰ号培养基：在牛肉膏蛋白胨培养基中加入 X(5 g/L)。 Ⅱ号培养基：氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)，X(15 g/L)。 Ⅲ号培养基：氯化钠(5 g/L)，硝酸铵(3 g/L)，其他无机盐(适量)。X(45 g/L)。 回答下列问题。 (1)在Ⅰ号培养基中，为微生物提供氮源的是____________。Ⅱ、Ⅲ号培养 基中为微生物提供碳源的有机物是____________。 (2)若将土壤悬浮液接种在Ⅱ号液体培养基中，培养一段时间后，不能降解 X 的细菌比例会____________，其原因是_________________________________。 (3)Ⅱ号培养基加入琼脂后可以制成固体培养基，若要以该固体培养基培养 目 标 菌 并 对 菌 落 进 行 计 数 ， 接 种 时 ， 应 采 用 的 方 法 是 ___________________________________________________________________。 (4)假设从Ⅲ号培养基中得到了能高效降解 X 的细菌，且该菌能将 X 代谢为 丙酮酸，则在有氧条件下，丙酮酸可为该菌的生长提供________和________。 解析 (1)牛肉膏和蛋白胨，都含有蛋白质，能为微生物提供氮源，Ⅱ号、 Ⅲ号培养基中仅有 X 物质为含碳有机物，故 X 为微生物提供碳源。 (2)Ⅱ号培养基中碳源仅有 X 物质一种，若细菌不能降解 X 物质，缺少碳源 导致细菌无法生长增殖，而能降解 X 物质的细菌大量增殖，所以不能降解 X 的 细菌的比例会下降。 (3)对菌落计数应采用稀释涂布平板法。 (4)有氧条件下，丙酮酸是营养物质代谢过程的中间产物，有氧代谢时进一 步分解为水、CO2 和释放能量，这个过程可以为细菌提供能量和合成其他物质 的原料。 答案 (1)牛肉膏、蛋白胨 X (2)下降 不能降解 X 的细菌因缺乏碳源不能增殖，而能降解 X 的细菌能够 增殖 (3)稀释涂布平板法 (4)能量 合成其他物质的原料 13．(8 分)由于石油价格不断上涨，替代化石燃料的产品如燃料酒精、生物 柴油、沼气等的开发备受世界关注，有人想利用玉米秸秆生产燃料酒精，其大 致流程为： 玉米秸秆 ―-----―-----→预处理、水解 糖液 ――→发酵 酒精 (1)玉米秸秆预处理后，应该选用____________对其进行水解，使之转化为 发酵所需的葡萄糖。 (2)分离这种水解酶的野生菌株一般从土壤中筛选，所需要的培养基为 ________________培养基，但现有的野生菌株对玉米秸秆的转化效率低，某同学 尝试对其进行改造，以获得高效菌株。 实验步骤： ①配制________(填“固体”“半固体”或“液体”)培养基，该培养基的碳 源应为____________； ②将野生菌株接入已经用____________________法灭菌的培养基平板上； ③ 立 即 用 适 当 剂 量 的 紫 外 线 照 射 ， 其 目 的 是 对 野 生 菌 株 进 行 ________________________； ④菌落形成后，加入________染液，观察菌落周围培养基的颜色变化和变 化范围的大小，周围出现____________(现象)的菌落即为初选菌落； ⑤分离、纯化菌种时为得到单菌落，常用________________________法进行 接种。 (3) 发 酵 阶 段 需 要 的 菌 种 是 酵 母 ， 生 产 酒 精 必 须 要 控 制 的 条 件 是 ____________________。 解析 (1)玉米秸秆的主要成分是纤维素，根据酶的专一性原理，可用纤维 素酶水解纤维素。 (2)分离纤维素分解菌的培养基属于选择培养基。 实验步骤： ①微生物的分离应该用固体培养基； ②培养基的灭菌方法只能使用高压蒸汽灭菌法； ③紫外线的作用是诱导野生菌株产生突变； ④刚果红可以和纤维素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； ⑤接种最常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法。 (3)酵母菌无氧呼吸的产物是酒精，酵母菌需要在密闭条件下才能进行无氧 呼吸。 答案 (1)纤维素酶 (2)选择 ①固体 纤维素 ②高压蒸汽灭菌 ③诱变 ④刚果红 透明圈范围大 ⑤平板划线和稀释涂布平板 (3)无氧(密封、密闭)