专题2 课题3
(建议用时：30分钟)
考点 1.纤维素酶和纤维素分解菌的筛选原理 2.筛选纤维素分解菌的实验流程及结果分析 基本目标 1,2,3,4,5,6 7,8,9,10 11,12,13，14,15 发展目标 [基本目标]
1．下列关于纤维素的说法，不正确的是( ) A．纤维素是白色、无味的物质 B．纤维素是不具还原性的物质
C．纤维素可以发生水解反应，水解的最终产物是葡萄糖
D．纤维素可以在人体内水解，转化为葡萄糖经过肠壁吸收进入血液
D [解析] 纤维素为白色、无味的纤维状结构物质，属于多糖，没有还原性，其水解的最终产物是葡萄糖；人体不能消化分解纤维素，但食物中的膳食纤维具有刺激肠胃蠕动、促进消化液分泌的功能，被称为第七营养素。
2．利用纤维素酶分解纤维素，可大规模生产第二代生物燃料。下列关于纤维素的叙述中，不正确的是( )
A．植物的根、茎、叶等结构都含有大量的纤维素，为制备第二代生物燃料提供了大量原料
B．纤维素能被土壤中的某些微生物分解利用，是因为这些微生物能产生纤维素酶 C．纤维素是由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物
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 D [解析] 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。
3．下列生物中能分解纤维素的是( )
①人 ②兔 ③牛 ④蘑菇 ⑤纤维杆菌 A．①②③④⑤ C．②③④⑤
B．②③⑤ D．③⑤
C [解析] 兔、牛为食草动物，其肠道内有分解纤维素的微生物，蘑菇、纤维杆菌能
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分泌纤维素酶分解纤维素，而人不能消化纤维素。
4．下列环境中，纤维素分解菌含量最高的是( ) A．热带雨林的土壤 C．花盆中的土壤
B．寒带雨林的土壤 D．荒漠地区的土壤
A [解析] 生物与环境是相互依存的，纤维素含量高的地区，土壤中纤维素分解菌含量就多，相比较而言，这四种环境中，热带雨林中残枝败叶最丰富，其土壤中富含纤维素。
5．使用刚果红染色时，加入刚果红应在( ) ①制备培养基时 ②梯度稀释时 ③倒平板时 ④涂布时 ⑤长出菌落时 A．①③ C．③⑤
B．②⑤ D．④⑤
C [解析] 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分解菌为中心的透明圈。
6．两种刚果红染色法的结果是( ) A．均会出现透明圈 B．均不会出现透明圈
C．方法一出现透明圈，方法二不出现 D．方法一不出现透明圈，方法二出现
A [解析] 两种刚果红染色法都会出现透明圈，但方法一在加入刚果红溶液时会造成菌落混杂，而先加入刚果红的方法则可能出现假阳性反应。
7．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．加入伊红—美蓝的鉴别培养基上 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
C [解析] 要把纤维素分解菌从土壤中分离出来，就要选择纤维素分解菌能生存，但其他微生物不能生存的选择培养基进行培养，其选择条件是以纤维素粉作为唯一碳源。在该培养基上，只有能分解纤维素的细菌能够生存，其他微生物因不能利用纤维素而不能生存。
8．以下分离纤维素分解菌的实验过程中，操作有误的是( )
A．倒平板时就加入了刚果红的染色法，需用1 mol/L的NaCl溶液处理15分钟 B．当土壤样品中纤维素分解菌数量较多时，选择培养这一步可省略 C．经稀释培养后，分离的过程需要用到鉴别培养基
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D．为确定得到纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验
A [解析] 若在细菌菌落形成前倒平板时就加入刚果红，不需用1 mol/L的NaCl溶液洗去多余的刚果红染液，A项错误；选择培养的目的是增加目标菌体浓度，当土壤样品中纤维素分解菌数量较多时，选择培养这一步可省略，B项正确；经稀释培养后，分离的过程需要用到鉴别培养基，目的是从得到的菌落中辨别纤维素分解菌形成的菌落，C项正确；筛选纤维素分解菌时，出现透明圈的菌落不一定是纤维素分解菌，为确定得到纤维素分解菌，需要进行发酵产纤维素酶的实验，D项正确。
9．在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上之前一般先进行选择培养，其主要目的是( )
A．完全除去其他微生物 B．没有意义，去掉这一步更好 C．增加纤维素分解菌的浓度 D．使纤维素分解菌充分长大
C [解析] 纤维素分解菌如果在所采集的土样中含量少，稀释涂布到鉴别培养基上后形成的菌落数就少，不利于挑选所需菌落，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。
10．在纤维素分解菌的鉴定实验中，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进行定量测定 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
B [解析] 纤维素酶的测定方法一般是对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定。
[发展目标]
11．下列有关分离分解纤维素微生物的叙述，不正确的是( ) A．纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵
B．对分解纤维素的微生物进行了初步筛选后，无需再进行其他实验 C．纤维素酶的测定方法，一般是对所产生的葡萄糖进行定量的测定 D．纤维素酶是一种复合酶
B [解析] 初步筛选只是分离纯化的第一步，为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产生纤维素酶的实验。
12．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，从而减少了对
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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( )
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可利用的碳源完全相同 D．可用纤维素酶制剂代替微生物A起作用
C [解析] 据图分析可知，微生物A可以产生纤维素酶分解纤维素，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项正确；酒精发酵产生乙醇常用的菌种(微生物B)是酵母菌，B项正确；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，C项错误；根据题意可用纤维素酶制剂代替微生物A起作用，D项正确。
13．下列关于生物技术实践中的有关检验，不正确的是( )
A．在果酒制作实验结束时要检验是否有酒精产生，正确的操作步骤是先在试管中加入适量的发酵液，然后再加入硫酸和重铬酸钾的混合液
B．在微生物培养中，检验培养基是否被污染的方法是用一组不接种或接种无菌水的培养基与接种培养物的培养基一起培养
C．检验以尿素为唯一氮源的培养基是否分离出了分解尿素的细菌，方法是在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，则说明分离成功
D．检验产生透明圈的菌落是否是分解纤维素的微生物，可以进行发酵产纤维素酶的实验
A [解析] 在果酒制作实验结束时，可先在试管中加入适量的发酵液，然后再加入3 mol/L 的硫酸3滴，混匀后滴加常温下饱和的重铬酸钾溶液3滴，振荡试管，观察到橙色的重铬酸钾变成灰绿色，A项错误；在微生物培养中，检验培养基是否被污染的方法是将未接种的培养基或接种无菌水的培养基与接种培养物的培养基一起放在恒温箱中培养，如果未接种或接种无菌水的培养基没有菌落生长，说明培养基制作合格，B项正确；鉴定分解尿素的细菌可在培养基中加入酚红指示剂，根据培养基是否出现红色来判断，C项正确；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，可通过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，D项正确。
14．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，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。请分析并回答下列问题：
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(1)培养基中加入的化合物A是________，为微生物的生长提供________，这种培养基属于________培养基。
(2)在培养纤维素分解菌的过程中，进行平板划线时，划线结束后仍然要灼烧接种环，原因是______________________________________________。
(3)在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用________染色法，这种方法能够通过颜色反应直接对纤维素分解菌进行筛选。甲同学在实验时得到了如图所示的结果，则纤维素分解菌位于________(用图中标号作答)内。
(4)乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数，与分离醋酸菌相比，进行培养时除了营养不同外，最主要的实验条件差别是________________，该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目________。
(5)丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中，为了保证抵制外界酸和碱对活性的影响，采取的措施是向提取液和分离液中添加__________。若探究纤维素酶活性的最适温度，如何设置对照？________________________________。
[解析] (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)灼烧接种环最直接的目的是杀死残留微生物，划线结束后灼烧是为了避免污染环境或感染实验操作者。(3)在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用刚果红染色法；刚果红与纤维素形成的红色复合物在纤维素被分解后将不再形成，则在培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。据图分析，图中③为以纤维素分解菌为中心的透明圈，所以纤维素分解菌位于其内。(4)牛胃是一个厌氧的环境，所以其中的纤维素分解菌与需氧型醋酸菌的培养条件有所不同；因是活菌计数，当菌落重合时，只能计数为一个菌落，故该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目小。(5)为保证抵制外界酸和碱对纤维素酶活性的影响，可向提取液和分离液中添加缓冲溶液；探究最适温度可设置一系列的温度梯度相互对照，其他无关变量要相同且适宜。
[答案] (1)纤维素 碳源 选择 (2)及时杀死接种环上残留的菌种，避免细菌污染环境或感染实验操作者 (3)刚果红 ③ (4)保证无氧环境 小(或低) (5)缓冲溶液 不同的温度梯度之间就可以相互对照
15．现在大力提倡无纸化办公，但是仍然不可避免地每年要产生大量的废纸，其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。如图是工业上利用微生物由
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纤维素生产乙醇的基本工作流程，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)如上所述的筛选中获得了三个菌落，对它们分别培养，并完成环节②，且三种等量酶液中酶蛋白浓度相同，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，该酶至少包括__________________三个组分。
(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______________，④过程要注意避免________。
[解析] (1)从富含纤维素的环境中可以获得产生纤维素酶的微生物，这类微生物的纯化培养是以纤维素为唯一碳源，通过在加入刚果红的培养基上筛选周围有透明圈的菌落而获得。(2)由于不同纤维素分解菌产生的纤维素酶的活性不一定相同，则即使从三个菌落中获得的三种等量酶液中酶蛋白的浓度相同，其活性也不一定相同；可以通过对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖进行定量测定来确定三种酶液的活性。(3)木霉中产生的纤维素酶包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶三个组分。(4)生产中获得乙醇的常见菌种是酵母菌，酵母菌在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精，因此生产中应注意保证无氧条件，还要注意避免杂菌的污染。
[答案] (1)富含纤维素(其他合理[答案]也可，如落叶较多等)
纤维素 刚果红 透明圈 (2)不一定相同 对纤维素酶催化纤维素分解后所产生的葡萄糖 (3)纤维素 C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶 (4)酵母菌 发酵装置密闭(或保证无氧条件) 杂菌污染
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