课时训练6 分解纤维素的微生物的分离
1.下列不属于纤维素酶用途的是( )。
A.可作为消化剂,用于治疗消化不良、食欲不振
B.可制成加酶洗涤剂,去除污渍
C.可减轻环境污染,水解森林废物
D.可作为能源供其他生物使用
解析:纤维素酶能专一性地去除纤维素,不能作为能源供其他生物使用。
答案:D
2.微生物体内能够使纤维素分解成纤维二糖的酶是( )。
A.C1酶和CX酶 B.C1酶和葡萄糖苷酶
C.CX酶和葡萄糖苷酶 D.C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶
解析:纤维素酶属于复合酶,至少包含C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。其中C1酶和CX酶将纤维素分解成纤维二糖,葡萄糖苷酶则将纤维二糖分解成葡萄糖。
答案:A
3.配制的培养基成分是纤维素粉、NaNO3、Na2HPO4、KH2PO4、MgSO4、KCl、酵母膏、水解酪素,该培养基能使下面哪种微生物大量繁殖?( )
A.酵母菌 B.自生固氮菌
C.各种细菌 D.纤维素分解菌
解析:该培养基中加入了纤维素粉,而只有纤维素分解菌能利用纤维素。
答案:D
4.用添加纤维素和刚果红的培养基培养纤维素分解菌,结果是( )。
A.菌落的周围出现红色 B.菌落的周围出现紫色
C.菌落的周围出现蓝色 D.菌落的周围出现透明圈
解析:纤维素和刚果红能形成红色复合物,而纤维素被纤维素酶分解后,纤维素—刚果红复合物无法形成。纤维素分解菌能合成分泌纤维素酶,因此用添加纤维素和刚果红的培养基培养纤维素分解菌,菌落周围会出现透明圈。
答案:D
5.分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是( )。
①稀释倒平板法 ②涂布平板法 ③单细胞挑取法 ④选择培养分离
A.①② B.②③④
C.②③ D.①③④
解析:分离土壤中纤维素分解菌,先进行选择培养,增大纤维素分解菌的浓度,再梯度稀释,涂布平板,培养,单细胞挑取以获得纯培养。稀释倒平板法是先进行梯度稀释,然后分别取不同稀释液少许,与已溶化并冷却至50 ℃左右的琼脂培养基混合、摇匀后,倒入灭菌的培养皿中,制成可能含菌的琼脂平板,保温一定时间即可出现菌落。涂布平板法是先将溶化的培养基倒入无菌平皿,制成无菌平板,冷却凝固后,再将一定量的某一稀释度的样品液涂布在整个平板表面,经培养后形成单个的菌落。
答案:B
6.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
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。
答案:B
7.在纤维素分解菌发酵产纤维素酶浓度的检测实验中,实验变量和因变量分别是( )。
A.加入葡萄糖还是蒸馏水、纤维素酶的浓度
B.加入葡萄糖还是蒸馏水、纤维素的浓度
C.加入纤维素分解菌的发酵液还是蒸馏水、葡萄糖含量的变化
D.加入纤维素分解菌的发酵液还是蒸馏水、纤维素酶的浓度
解析:纤维素分解菌发酵产纤维素酶浓度的检测实验思路:将等量的滤纸分别放入等量的蒸馏水中,至少设置2组→向一组添加纤维素分解菌的发酵液,另一组作为对照添加等量的蒸馏水→在适宜的条件下反应相同的一段时间→检测葡萄糖的含量。由此不难理解:实验的自变量(实验变量)是向反应物中添加纤维素分解菌的发酵液还是蒸馏水,因变量为葡萄糖的浓度,葡萄糖的浓度越大,说明发酵液纤维素酶的浓度越大,没有葡萄糖,说明没有纤维素酶。葡萄糖的浓度可用班氏试剂进行定量检测。
答案:C
8.秸秆处理是解决农村环境问题的关键措施,以下做法没有直接涉及微生物作用的是( )。
A.秸秆还田
B.加工为青饲料饲喂牛、羊,被其消化利用
C.投入沼气池生产沼气
D.粉碎后与纤维素酶混合加工为生产生物能源的原料
解析:秸秆的主要成分为纤维素,其还田的过程是纤维素分解菌等各种异养微生物将其分解为无机物的过程。牛、羊的肠胃中生活着与牛、羊共生的微生物,其中某些种类的微生物能将青饲料中的纤维素分解为葡萄糖供牛、羊吸收利用。沼气池生产沼气的过程是一些异养厌氧微生物发酵的过程。纤维素酶的合成与分泌是纤维素分解菌的作用,但纤维素酶处理秸秆的过程没有直接涉及纤维素分解菌等微生物的作用。
答案:D
9.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 B.②⑤ C.③⑤ D.④⑤
解析:刚果红染色有两种方法:方法一是在长出菌落的培养基上添加刚果红,方法二是在倒平板的时候就在培养基中加入刚果红。
答案:C
10.在实验室里,从土壤里分离出自生固氮菌所需的培养基属于( )。
A.天然培养基 B.鉴别培养基
C.选择培养基 D.液体培养基
解析:利用不加氮源的培养基能够分离出自生固氮菌,该培养基从功能角度来说属于选择培养基,从物理状态来说是固体培养基,从成分来源来说是人工合成培养基。
答案:C
11.纤维素、纤维素酶和控制纤维素酶合成的物质,它们的基本组成单位依次是( )。
A.葡萄糖、葡萄糖和氨基酸
B.葡萄糖、氨基酸和核苷酸
C.氨基酸、氨基酸和核苷酸
D.淀粉、蛋白质和核酸
解析:纤维素是多糖,基本单位是葡萄糖;纤维素酶是蛋白质,基本单位是氨基酸;控制纤维素酶合成的物质是核酸,基本单位是核苷酸。
答案:B
12.下列有关分解纤维素的微生物的分离的叙述,错误的是( )。
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测定
D.纤维素酶是一种复合酶
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,还需要进行发酵产纤维素酶实验,纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种;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。
答案:B
13.下图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程,据此回答有关问题。
土壤 取样梯度 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,统 计并计算每克 样品中细菌数
(1)要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌,从高温热泉中寻找耐热菌,这说明筛选目的菌株要?
。?
(2)某同学根据需要,配制了纤维素分解菌的培养基如下,整个实验过程严格执行无菌操作。
纤维素粉
NaNO3
Na2HPO4·7H2O
KH2PO4
5 g
1 g
1.2 g
0.9 g
MgSO4·7H2O
KCl
酵母膏、水解酪素
—
0.5 g
0.5 g
适量
—
如果将其中的纤维素粉换成葡萄糖,菌落数将?
。?
(3)接种微生物最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法,本实验宜采用 法,原因是 ?
。?
解析:(2)该培养基属于选择培养基,只允许可利用纤维素的微生物生长繁殖。如将纤维素粉换成葡萄糖,微生物数量将增加,因为绝大多数的微生物都能利用葡萄糖。(3)实验目的是分离并统计分解纤维素的微生物,为实现该目的需要得到标准的菌落和确定接种液的体积,而平板划线法难以形成标准的菌落和确定接种液的体积,稀释涂布平板法能满足这两个要求。
答案:(1)根据目的菌株对生存环境的要求,到相应的环境中去寻找 (2)明显多于选择培养基上的菌落数 (3)稀释涂布平板 平板划线法难以根据稀释体积计算每克样品中的细菌数
14.现在大力提倡无纸化办公,但是仍然不可避免的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。下图是工业上利用微生物由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 为碳源,并在加入 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 (选填“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)废纸的主要成分是木质纤维,因而使其糖化的酶应为纤维素酶,由此得知①中的产酶微生物应该大多分布在富含纤维素的环境中。能分解纤维素的微生物的分离筛选需要用到以纤维素为唯一碳源的培养基,若想直接从此选择培养基中筛选出分解纤维素的微生物,则可以利用直接在培养基中加入刚果红的方法,挑选周围有透明圈的菌落。(2)由于个体差异,不同菌的产酶量不一定相同,因此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。(3)分解纤维素的酶是一种复合酶,包括C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶等组分。(4)在工业生产上通常利用酵母菌对葡萄糖液进行发酵产生酒精。发酵过程中要注意保证无氧条件,避免染上杂菌,使发酵失败。
答案:(1)富含纤维素(或落叶较多等) 纤维素 刚果红 透明圈
(2)不一定相同 对纤维素酶分解纤维素后所产生的葡萄糖
(3)纤维素 C1酶、CX酶、葡萄糖苷酶
(4)酵母菌 发酵装置密闭(或保证无氧条件等) 杂菌污染
15.利用纤维素解决能源问题的关键是高性能纤维素酶的获取。请完善实验方案,并回答相关问题。
【实验目的】比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。
【实验原理】纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖,用葡萄糖的产生速率表示酶活性大小;用呈色反应表示葡萄糖的生成量。
【实验材料】三种微生物(A~C)培养物的纤维素酶提取液,提取液中酶蛋白浓度相同。
【实验步骤】
(1)取四支试管,分别编号。
(2)在下表各列的一个适当位置,填写相应试剂的体积,并按表内要求完成相关操作。
试管号
试剂(mL)
1
2
3
4
蒸馏水
1.4
1.4
1.4
pH 7.5的缓冲液
0.2
0.2
0.2
纤维素悬浮液
0.3
0.3
0.3
微生物A提取液
0.1
微生物B提取液
微生物C提取液
0.1
总体积
2.0
2.0
2.0
2.0
(3)将上述四支试管放入37 ℃的水中,保温1 h。
(4)在上述四支试管中分别加入 试剂,摇匀后,进行 处理。?
(5)观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅。
【实验结果】
微生物A
提取物
微生物B
提取物
微生物C
提取物
颜色深浅程度
+
+++
++
【分析讨论】
(1)该实验中的对照组是 号试管。?
(2)实验组试管中呈现的颜色均是 ,但深浅不同。?
(3)上述结果表明:不同来源的纤维素酶,虽然酶蛋白浓度相同,但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异,其可能原因是 。?
(4)你认为上述三种微生物中,最具有应用开发价值的是 。?
(5)从解决能源问题的角度考虑,开发这种纤维素酶的意义在于 。?
解析:本题实验目的是比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性。根据实验目的确定自变量为不同微生物提取液,因变量为葡萄糖的生成量,其余为无关因素(如不同微生物的提取液量、pH 7.5的缓冲液量和纤维素悬浮液量),应该等量。4号试管为空白对照组,其未加入微生物提取液,故应该加入1.5 mL的蒸馏水以保证总体积为2.0 mL。实验结果通过与斐林试剂共热生成砖红色沉淀的颜色深浅程度进行判断,分析实验结果可知,微生物B提取液与斐林试剂反应颜色最深,最具有研究价值。不同来源的纤维素酶,虽然酶蛋白浓度相同,但活性不同。若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异,其可能原因是不同酶的空间结构不同。开发纤维素酶的意义在于葡萄糖可用作制取酒精的原料或用纤维素代替化学能源。
答案:【实验步骤】(2)
试管号
试剂(mL)
1
2
3
4
蒸馏水
1.5
pH 7.5的缓冲液
0.2
纤维素悬浮液
0.3
微生物A提取液
微生物B提取液
0.1
微生物C提取液
总体积
(4)斐林 水浴加热
【分析讨论】(1)4 (2)砖红色
(3)不同酶的氨基酸序列不同(不同酶的空间结构不同)
(4)微生物B
(5)葡萄糖可用作制取酒精的原料或用纤维素代替化学能源(言之有理即可)
专题2 微生物的培养与应用
课题2.3 分解纤维素的微生物的分离
一、【课题目标】
（一）知识与技能
简述纤维素酶的种类及作用，从土壤中分离出分解纤维素的微生物；掌握从土壤中分离某种特定微生物的操作技术
???（二）过程与方法
分析分离分解纤维素的微生物的实验流程，弄懂实验操作的原理
（三）情感、态度与价值观
领悟科学探究的方法，发展科学思维和创新能力
二、【课题重点】
从土壤中分离分解纤维素的微生物
三、【课题难点】
从土壤中分离分解纤维素的微生物
四、【教学方法】
启发式教学
五、【教学工具】
多媒体课件
六、【教学过程】
（一）引入新课
上节课我们探讨学习了土壤中尿素分解菌的分离与计数，这节课我们以纤维素分解菌的分离与纯化为例，巩固加深对这方面技术的理解和掌握。
（二）进行新课
1．基础知识
活动1：阅读“纤维素与纤维素酶”，回答下列问题：
1．1纤维素是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是含量最丰富的多糖类物质。纤维素能被土壤中某些微生物分解利用，这是因为它们能够产生纤维素酶。
延伸：草食性动物是怎样消化食物中纤维素的？肠胃中的共生物生物。
1．2棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。纤维素的分解需要在纤维素酶的催化作用下完成，请完成下列过程：
〖思考1〗实验分析：P27的小实验是如何构成对照的？
在一支试管中添加纤维素酶，另一支试管不添加纤维素酶；尽管醋酸－醋酸钠缓冲液用量不同，但都能维持相同的pH。
〖思考2〗1个酶活力单位是指在温度为 25 ℃，其它反应条件最适宜情况下，在 1 min内转化 1mmol 的底物所需要的酶量。
活动2：阅读“纤维素分解菌的筛选”，回答下列问题：
1．3筛选纤维素分解菌的方法是刚果红染色法。该方法可以通过颜色反应直接筛选。
2．4其原理是：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。
2．实验设计
活动3：完成实验方案流程图，讨论回答问题：
〖思考3〗实验流程中“选择培养”的培养基类型是什么？该培养的目的是什么？
液体选择培养基。其目的是使纤维素分解菌增殖，含量增多。
〖思考4〗本实验流程与尿素分解菌的分离实验流程有哪些异同？
尿素分解菌的分离实验流程是将土样制成的菌悬液直接涂布在选择培养基上；本课题通过选择培养使细菌增殖后，再涂布在鉴别培养基上。其它操作基本基本共同。
活动4：阅读资料一“土壤取样”，回答下列问题：
2．1纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中。
2．2为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
生物适应一定环境，环境对生物具有选择作用，只有在纤维素含量丰富的环境中纤维素分解菌的含量才会高于其它普通环境，从而提高获得目的微生物的几率。
2．3将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深？
人工设置适宜环境，使纤维素分解菌相对聚集。将纸埋于深约10cm的腐殖土壤中。
活动5：阅读资料二“选择培养基”，回答以下三个问题：
2．4纤维素分解菌选择培养基属于液体培养基，原因是没有添加琼脂成分。
2．5培养基选择作用机制是以纤维素粉为唯一碳源，只有纤维素分解菌才能生存。
2．6若设置一个对照实验说明选择培养的作用，应控制的变量是将纤维素粉改为葡萄糖。
活动5：阅读资料三“刚果红染色法”，填表比较两种染色法的各自的优缺点：
〖思考5〗为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
在选择培养条件下，可使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。
3．结果分析与评价
活动6：阅读“课题延伸”，回答：
3．1为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行 发酵产纤维素酶 实验，纤维素酶的发酵方法有 液体 发酵和 固体 发酵。
3．2纤维素酶测定方法是对纤维素酶分解滤纸等纤维素所产生的 葡萄糖 含量进行定量测定。
（三）课堂总结、点评
（四）实例探究
例1．有关谷氨酸发酵的叙述中正确的是
A．发酵中要不断通入空气 B．培养条件不当将不能得到产品
C．搅拌的唯一目的是使空气成为小泡 D．冷却水可使酶活性下降
解析：进行谷氨酸发酵的菌种是异养需氧型微生物，所以要在培养过程中不断通入空气，但是必须通入的是无菌空气，普通空气是不行的，容易造成杂菌污染。搅拌不但使空气成为小气泡以增加培养基中的溶氧量，还能使培养基与菌种充分接触，提高原料的利用率。在培养过程中，由于微生物的代谢产热和机械磨擦生热，会使培养基的温度升高，高到一定程度，就会使酶的结构和核酸的结构遭到破坏，培养会因此而受到影响。降低温度，是保证酶正常活性的条件之一而不会使酶的活性下降。当培养条件不恰当时，不能得到谷氨酸。如pH降低时将得到乙酰谷氨酰胺，溶氧低时将得到乳酸或琥珀酸。
答案：B
例2．温度对发酵过程的影响，不正确的是
A．温度过高，发酵周期缩短，产量降低 B．温度不影响生物合成的途径
C．温度能影响菌种对营养物质的吸收
D．菌体生长和产物合成所需的最适温度不一定相同
解析：解答此题需要从以下几方面入手分析：第一，发酵过程需要适宜的温度，如果温度过高，酶很快失活，菌体衰老，发酵周期就会缩短，产量也会降低；第二，温度能影响生物合成的途径，这是因为生物合成过程需要酶，酶的活性与温度高低有关；第三，菌种吸收营养物质一部分是通过主动运输来完成的，需呼吸作用提供能量，这与温度有关；第四，菌体生长和产物合成需体内旺盛的代谢作基础，而用于生长繁殖和代谢产物生成的酶不同，因此所需的最适宜的温度也不一定相同。
答案：B
☆综合应用
例3、淀粉酶可以通过微生物发酵生产，为了提高酶的产最，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。
提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随其生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。（2004天津理科综合能力测试）
解析：这是一道以诱变育种、选择培养和鉴别培养等知识为载体的实验设计题，综合性强，难度较大。既要求学生掌握实验原理，也要求学生具备较强的实验设计的能力及对实验结果的预测和分析能力。
答案：
①主要实验步骤：
第一步：将培养好的生产菌株分两组。一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照。
第二步：制备含淀粉的固体培养基。
第三步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。
第四步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株。
②预期实验结果：
a．由于诱发突变率低，诱变组中绝大多数菌落周围的透明圈大小与对照组相同。
b．由于诱发突变不定向性，诱变组中极少数菌落周围的透明圈与对照组相比变大或变小。
（五）巩固练习
1．下面是弗来明对青霉素的早期研究过程：
发现问题：在培养细菌的器具中发现一种青霉菌，在这种青霉菌的周围有没有其它细菌生存?为什么会产生这种现象?
提出假设：
设计实验：在液体中培养青霉菌后，考察这种液体对细菌增殖的影响。
实验结果：培养液使细菌的增殖停止。
结论：下面几项最适合作为该实验假设的是
A．青霉菌与细菌之间是共生关系 B．青霉菌污染了细菌生存的环境
C．青霉菌产生了对人体有益的物质 D．青霉菌能产生抑制细菌增殖的物质
2．培养流感病毒时，应选用
A．固体培养基 B．含有多种无机盐的培养液
C．活的鸡胚 D．无菌的牛肉汤
3．以下关于微生物对氧的需求的叙述中正确的是
A．产甲烷杆菌属厌氧呼吸，但氧的存在不影响其生存
B．链球菌进行厌氧呼吸，不能接触空气
C．黄色短杆菌在氧气充足时才能产生谷氨酸
D．谷氨酸棒培育杆菌是厌氧呼吸
4．可以使微生物细胞内蛋白质、核酸发生不可逆破坏的环境加素是
A．高温 B.营养成分的变化 C.氧含量 D.温度、pH、氧的共同作用
5．微生物（除病毒外）需要从外界吸收营养物质并通过代谢来维持正常的生长和繁殖。下列有关微生物营养的说法正确的是
A．乳酸菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的
B．微生物生长中不可缺少的一些微量的无机物称为生长因子
C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的增殖越有利
D．生长因子一般是酶或核酸的组成成分，微生物本身合成这些生长因子的能力往往不足
6．下列有关味精生产的一些措施的叙述，正确的是
A．常用的菌种是谷氨酸棒状杆菌和金黄色葡萄球菌
B．培养基是含有五种营养成分的合成培养基
C．在发酵中要控制的只是温度、pH、通气量
D．味精是谷氨酸经Na2CO3中和后，再经过过滤、浓缩、离心分离而成
7．菌落形成的根本原因是
A．细菌有鞭毛 B．细菌能运动
C．培养基有琼脂 D．子细胞成为群体
8．在接种操作的过程中，不正确的是
A．要将接种环灼烧灭菌 B．取下棉塞后要将试管口灼烧灭菌
C．将接种环伸入试管内，先接触长菌多的部位 D．接种后还要将管口灭菌加塞
9．高压蒸气灭菌的原理是
A．高压使细菌DNA变性 B．高压使细菌蛋白质凝固变性
C．高温烫死细菌 D．高温使细菌DNA变性
10．某种细菌每30分钟分裂一次，开始接种时为3个细胞，在对数生长期培养5个小时后，问此时有多少细胞？
A．15 B．48 C．1024 D．3072
答案：1—5 DCCAD 6—10 DDCBD
七、【课余作业】
1、为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
2、将滤纸埋在土壤中有什么作用？你认为滤纸应该埋进土壤多深
八、【教学体会】
教材在介绍刚果红染色法之前，首先用“筛子筛沙”这一形象的比喻来说明筛选微生物的基本思想方法。在教学过程中可以结合专题2介绍的选择培养基的内容，进一步引导学生深入认识分离微生物的基本思想。刚果红染色法的知识难度并不大，学生通过自学就能够理解。
九、【资料袋】
两种刚果红染色法的比较
刚果红在筛选纤维素分解菌上的应用已经有超过20年的历史，在本课题中我们给出了两种方法。方法一是传统的方法，缺点是操作繁琐，加入刚果红溶液会使菌落之间发生混杂；其优点是这样显示出的颜色反应基本上纤维素分解菌的作用。方法二的优点是操作简便，不存在菌落混杂的问题，缺点是由于纤维素和琼脂、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假阳性反应。但这种只产生淀粉酶的微生物产生的透明圈较为模糊，因为培养基中纤维素占主要地位，因此可以与纤维素酶产生的透明圈相区分。方法二的另一缺点是：有些微生物具有降解色素的能力，它们在长时间培养过程中会降解刚果红形成明显的透明圈，与纤维素分解菌不易区分。
课件31张PPT。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 棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物，其纤维素的质量分数可达92%～95%，亚麻、木材、作物秸秆等也富含纤维素。许多商品纤维素都是由天然纤维素制得的。用分解纤维素的微生物处理后，纤维素可分解成糖。它不仅可以供给人们能量，还可以用于酿酒、酿醋等食品加工业，成为葡萄糖的替代品。
请思考：
1.如何将纤维素分解成人类可以利用的单糖？
2.从何处可得到分解纤维素的微生物，又如何分离？1．纤维素的化学组成
含________三种元素，是一种多糖。纤维素的基本组成单位是________，人体内没有________，所以人体不能直接以纤维素为能源物质，但土壤中有分解纤维素的微生物，最终把纤维素分解成________释放到无机环境。
一、纤维素与纤维素酶
C、H、O 葡萄糖 纤维素酶 葡萄糖 2．纤维素的分布
________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。纤维素产生于植物的________作用，地球上的植物每年产生的纤维素超过________亿吨。研究土壤中分解纤维素的微生物将给我们的生活带来很大变化。
棉花 光合 70 3．纤维素的组分
纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括________、________和______________三种组分。前两种酶使纤维素分解成__________，第三种酶将__________分解成葡萄糖。
C1酶 Cx酶 葡萄糖苷酶 纤维二糖 纤维二糖 二、纤维素分解菌的筛选
1．方法
________染色法，常用的有两种，一种是先培养________，再加入刚果红进行________，另一种是在________时就加入刚果红。
2．原理
(1)含纤维素的培养基中加入的________，可与纤维素形成______________。
刚果红 微生物 颜色反应 倒平板 刚果红 红色复合物 (2)当纤维素被________分解后，形成的____________、
________不和刚果红发生这种反应，红色复合物就无法形成，培养基中出现以______________为中心的透明圈，可通过是否产生________来筛选纤维素分解菌。
纤维素酶 纤维二糖 葡萄糖 纤维素分解菌 透明圈 三、实验设计
1．实验流程
土壤取样→__________(此步可省略)→梯度稀释→将样品涂布到鉴别______________的培养基上→挑选产生________的菌落。
2．土壤取样
采取土样时，可以选择______________的环境。
选择培养 纤维素分解菌 透明圈 富含纤维素 3．选择培养
(1)目的：增加纤维素分解菌的______，确保能够从样品中分离得到所需要的________。
(2)操作方法：将土样加入装有30 mL___________的锥形瓶中，将锥形瓶固定在________上，在一定温度下振荡培养________，直至培养液变________，也可重复选择培养。
4．涉及的生物技术
主要有：________的制作、________操作技术、稀释涂布平板法、__________________、土壤取样等。
浓度 微生物 选择培养基 摇床 1～2 d 混浊 培养基 无菌 选择培养基的作用 一、纤维素与纤维素酶的比较
①酶具有专一性，纤维素酶只能分解含纤维素的物质。
②酶发生作用需要一定的条件，不仅仅是温度、pH等，其他物质的存在也会降低酶的活性，如木质素(木材中的有机物)就会降低纤维素酶的活性。
特 别
提 醒例1下列关于纤维素的叙述中，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：自然界中部分能够合成纤维素酶的生物才能分解纤维素。
答案：D
变 式
训 练1．下列叙述中，正确的是( )
A．纤维素、纤维素酶基本组成单位相同
B．膳食纤维对人体健康极为有利，是因为人体可分泌纤维素酶而直接利用它
C．纤维素酶是一种复合酶，由C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶组成
D．只有纤维素分解菌才可产生纤维素酶
解析：纤维素、纤维素酶的基本组成单位分别为葡萄糖、氨基酸；人不可分泌纤维素酶，不可直接利用纤维素；除纤维素分解菌可分泌纤维素酶外，其他某些生物亦可产生。
答案：C变 式
训 练 二、两种刚果红染色法的区别特 别
提 醒①由于土壤中细菌数量远远高于真菌和放线菌数量，因此最容易分离得到的是细菌。,
②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。可据此，通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
例2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：分解纤维素的细菌能将纤维素分解，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。
答案：C2．两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，方法二不出现
D．方法一不出现，方法二出现
变 式
训 练变 式
训 练解析：两种刚果红染色法虽然程序不同，但最终都会使培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。
答案：A
(1)鉴定原因：由于形成透明圈的菌落与其他微生物菌落出现混杂现象，产生透明圈的菌落可能是产生淀粉酶的微生物，也可能是降解刚果红的菌种。
(2)原理：为确定得到的是纤维素分解菌，还需要进行发酵产纤维素酶的实验，纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。
(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。
三、分离得到的纤维素分解菌的鉴定
特 别
提 醒①纤维素分解菌的选择培养基属于液体培养基，以纤维素为唯一碳源和能源。只有能利用纤维素的微生物，才能在此培养基中繁殖生长。
②纤维素分解菌的鉴别培养基属于固体培养基，培养基中加入刚果红染料。只有能产生纤维素酶的微生物，才能使培养基中的刚果红—纤维素复合物无法形成，从而出现透明圈。
例3关于选择培养正确的叙述是( )
A．可以增加纤维素分解菌的浓度
B．可以减少纤维素分解菌的浓度
C．所用培养基是固体培养基
D．所用培养基是平板培养基解析：选择培养是增加纤维素分解菌的浓度，所用培养基是液体培养基，以便于下一步的稀释涂布操作。
答案：A
3．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，但培养纤维素分解菌少
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
变 式
训 练解析：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。
答案：A变 式
训 练专题二 课题3
一、选择题
1．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
[答案] C
2．下列生物能分解纤维素的是 ( )
①人 ②兔 ③牛 ④蘑菇 ⑤纤维杆菌
A．①②③④⑤ B．②③⑤
C．②③④⑤ D．③⑤
[答案] C
[解析] 兔、牛为草食动物，其肠道内有分解纤维素的微生物，蘑菇、纤维杆菌能分泌纤维素酶分解纤维素，人不能消化纤维素。
3．纤维素分解菌的选择培养基有选择作用，原因在于含有 ( )
A．NaNO3 B．KCl
C．酵母菌 D．纤维素粉
[答案] D
[解析] 培养纤维素分解菌的选择培养基的关键是有纤维素粉。
4．寻找纤维素分解菌应到 ( )
A．湿润的环境中
B．富含纤维素的环境中
C．富含无机盐的环境中
D．池塘中
[答案] B
5．刚果红可以与哪项物质形成红色复合物 ( )
A．纤维二糖 B．纤维素
C．葡萄糖 D．麦芽糖
[答案] B
[解析] 刚果红可与纤维素形成红色复合物。
二、非选择题
6．(1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括三种组分，即______、______和______。当纤维素被______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____________为中心的透明圈。这样，我们就可以通过是否产生______来筛选纤维素分解菌。
(2)为什么要在富含纤维素的环境中寻找纤维素分解菌？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
[答案] (1)C1酶 Cx酶 葡萄糖苷酶
纤维素酶 纤维素分解菌 透明圈
(2)由于生物与环境的相互依存关系，在富含纤维素的环境中，纤维素分解菌的含量相对提高，因此从这种土样中获得目的微生物的几率要高于普通环境。
7．分析下面培养基的配方，回答问题。
纤维素粉
5g
NaNO3
1g
Na2HPO4·7H2O
1.2g
KH2PO4
0.9g
MgSO4·7H2O
0.5g
KCl
0.5g
酵母菌
0.5g
水解酪素
0.5g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1000mL。
(1)此培养基配方中为微生物提供碳源和氮源的分别是________、________。
(2)此配方为________培养基。(根据物理状态)
(3)此培养基选择出的微生物主要是____________。
[答案] (1)纤维素粉 NaNO3
(2)液体
(3)纤维素分解菌
一、选择题
1．分离土壤中纤维素分解菌用到的方法是 ( )
①稀释倒平板法 ②涂布平板法
③单细胞挑取法 ④选择培养分离
A．①② B．②③④
C．②③ D．①③④
[答案] B
[解析] 分离土壤中纤维素分解菌，先进行选择培养，增大纤维素分解菌的浓度，梯度稀释、涂布平板、培养，单细胞挑取以获得纯培养。稀释倒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，倒入灭菌的培养皿中，制成可能含菌的琼脂平板，保温一定时间即可出现菌落。涂布平板法是先将熔化的培养基倒入无菌培养皿，制成无菌平板，冷却凝固后，将一定量的某一稀释度的样品液涂在整个平板表面，经培养后形成单个的菌落。
2．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 B．②⑤
C．③⑤ D．④⑤
[答案] C
3．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
[答案] C
[解析] 分解纤维素的细菌能将纤维素分解，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。
4．在对纤维素分解菌进行选择培养时用液体培养基的目的是 ( )
A．用液体培养基可获得大量菌体
B．纤维素分解菌适宜在液体培养基上生长
C．用液体培养基可以充分利用培养基中营养物质
D．用液体培养基可获得高纯度的纤维素分解菌
[答案] C
[解析] 液体培养基与固体培养基相比，其中的营养物质更易被微生物利用。
5．在对纤维素分解菌进行选择培养时，培养基中的酵母膏的主要作用是
( )
A．提供碳源 B．提供氮源
C．提供维生素 D．凝固剂
[答案] B
[解析] 酵母膏可以为纤维素分解菌提供氮源。
二、非选择题
6．某校生物实验小组要对“纤维素酶能否水解纤维素”进行实验探究，假设你是其中一员，请分析回答下列问题。
(1)实验假设：________________________________________________。
(2)你作出该假设的依据是_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验步骤
①取两支试管，编号为1、2。
②在两支试管中分别放入相同的滤纸条。
③向1号试管中加放pH为4.8、物质的量浓度为0.1mol/L的醋酸—醋酸钠缓冲液10mL；向2号试管中加入同种缓冲液11mL。
④再向1号试管中加入________。
⑤在相同的条件下，将两支试管固定在锥形瓶中，在摇床上以140r/min的转速振荡反应1h。
⑥观察结果。
(4)实验结果预测及结论
①______________________________________________________________。
②______________________________________________________________。
[答案] (1)纤维素酶能水解纤维素
(2)纤维素酶是一种复合酶，由C1酶、Cx酶、葡萄糖甘酶组成，其中前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖
(3)④1mL纤维素酶液
(4)①滤纸条被水解，说明纤维素酶能水解纤维素
②滤纸条没有被水解，说明纤维素酶不能水解纤维素
[解析] 本题考查对探究实验的解题能力。探究实验的基本思路是：提出问题→作出假设→设计实验→结果预测→检测假设。根据所提出问题，从符合生物学原理的角度作出假设，设计实验要按照对照实验的思路来进行，并且对可能出现的实验结果作出多方面的预测。
7．培养基是人工配制的适合不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养物质。下图表示先用完全培养基培养混合菌种，然后分别放在A、B、C三种特殊培养基上培养，其中A培养基以蛋白质作为唯一碳源；B培养基中缺氮源；C培养基中成分如下表：
成分
剂量
成分
剂量
粉状硫
10g
KH2PO4
4g
MgSO4·7H2O
0.5g
CaCl2
0.25g
(NH4)2SO4
0.4g
H2O
1000mL
FeSO4
0.01g
请分析回答：
(1)菌落③同化作用类型最可能是( )
A．光能自养型 B．化能自养型
C．异养型 D．A或B
(2)如果要获得具有固氮能力的菌株，应选用菌落________；如果要培育获得大量蛋白酶的菌株，应选用菌落________。
(3)从图中分析可见，生物进化的内在因素是______，对生物生存起决定作用的因素是__________。
(4)在细菌种群进化过程中，起主要作用的变异来源是____________。
A．环境条件 B．基因重组
C．基因突变 D．染色体变异
[答案] (1)B (2)② ① (3)遗传和变异；外界环境条件
(4)C
[解析] (1)分析C培养基中成分可知其中无有机碳源和有机氮源，说明菌落③中微生物为自养型。S、Fe2＋、NH、H2S为某些化能自养菌的能源物质，此培养基中有粉状硫判断菌落③为化能自养型。(2)在缺乏氮源的培养基上，不具有固氮能力的微生物不能生长，因此在B培养基上能生存的微生物应具有固氮能力。A培养基中以蛋白质为唯一碳源，因此能在A培养基上生存的菌落①必能分解蛋白质为氨基酸，能分解蛋白质的微生物体内必有蛋白酶。(3)遗传使生物的物种保持稳定不变，变异为自然选择提供了最初的原材料，是生物进化的内因；适应环境的生物才能生存，不适应环境的则被淘汰。(4)细菌进行无性生殖故不会发生基因重组，细菌体内无染色体故不会发生染色体变异，环境条件引起的变异为不可遗传的变异，对进化无意义。因此在进化过程中起主要作用的变异只能为基因突变。
