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分解纤维素的微生物的分离
一、选择题
1．刚果红是一种酸性染料，能将下列哪些物质染色( )
①纤维二糖 ②葡萄糖 ③纤维素 ④弹性纤维
A．①③ B．①②
C．②③ D．③④
解析：选D 刚果红是一种酸性染料，可与纤维素类的多糖反应形成红色复合物。
2．下列有关纤维素酶作用的验证实验的叙述，错误的是( )
A．可用报纸、复印纸来代替滤纸条
B．两支试管中所加缓冲液的量相等
C．在一定范围内，滤纸条的分解速度会随着纤维素酶含量的增加而加快
D．振荡会加快滤纸条的分解
解析：选B 在验证纤维素酶作用的实验中，两支试管所加缓冲液的量分别为10 mL和11 mL，加入10 mL缓冲液的试管中还需滴加1 mL的纤维素酶，而另一支试管则不加。
3．下列对刚果红染色法的叙述，错误的是( )
A．可以先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应
B．可以在倒平板时就加入刚果红
C．既可以先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，也可以在倒平板时就加入刚果红
D．可以将刚果红与培养基中的其他物质混合后再灭菌倒平板
解析：选D 刚果红染色法一般有两种，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；一种是配制好培养基灭菌后，倒平板时加入经灭菌处理的刚果红，再接种微生物培养，直至产生透明圈。
4．加工橘子罐头时采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)会产生严重污染。目前使用酶解法去除橘络可减少污染。下列生长在特定环境中的4类微生物，不能产生所用酶的是( )
A．生长在麦麸上的黑曲霉
B．生长在酸奶中的乳酸菌
C．生长在棉籽壳上的平菇
D．生长在木屑上的木霉
解析：选B 根据题目分析可知需要的酶为纤维素酶，黑曲霉、平菇、木霉分别以分解麦麸、棉籽壳、木屑为生，故能产生纤维素酶，生长在酸奶中的乳酸菌不能合成纤维素酶。
5．若大肠杆菌和圆褐固氮菌混合在一起采用下列哪组培养基可将它们分离( )
A．加食盐的培养基和蛋白胨培养基
B．伊红和美蓝培养基和无氮培养基
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C．斜面培养基和液体培养基
D．加青霉素的培养基和液体培养基
解析：选B 大肠杆菌的代谢产物可与伊红和美蓝结合，使菌落呈黑色并带金属光泽；圆褐固氮菌能自行固氮，可用无氮培养基选择。
6．下列关于纤维素分解菌分离实验的说法，错误的是( )
A．通常采用刚果红染色法筛选纤维素分解菌
B．从土壤中分离含量较多的微生物时，选择培养可以省略
C．该实验用到选择和鉴别培养基
D．在用刚果红染色法中，若将微生物培养在事先加入刚果红的培养基上，出现透明圈的菌落肯定为所需菌种
解析：选D 刚果红能鉴别纤维素，可采用刚果红染色法筛选纤维素分解菌；从土壤中分离含量较多的微生物时，选择培养可以省略，但需要进行鉴别培养；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而形成明显的透明圈，故出现透明圈的菌落不一定为所需菌种。
7．在从土壤中分离出分解纤维素的微生物的实验中，先进行选择培养，再进行刚果红染色法筛选。先进行选择培养的目的是( )
A．增加纤维素分解菌的浓度
B．除去杂菌，获得能分解纤维素的纯菌种
C．杀灭不需要的微生物
D．在形成的菌落上获得纤维素分解菌种
解析：选A 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，因此选择培养可以起到增加纤维素分解菌浓度的作用，但是不能得到单一菌种；该实验所用的选择培养基中的化学成分不能起到杀灭不需要的微生物的作用；该实验的选择培养基是液体培养基，微生物在培养液中繁殖，不能获得目标菌落。
8．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：选B 测定纤维素酶的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测定。
9．下列有关培养基和菌种鉴定的叙述，错误的是( )
A．在培养基中加入较高浓度的氯化钠，可筛选出抗盐突变体植物
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B．可利用固体培养基上菌落的特征来判断和鉴别细菌的类型
C．利用刚果红培养基上是否形成透明圈来筛选纤维素分解菌
D．在无氮培养基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌
解析：选D 在只含有尿素作为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂鉴定尿素分解菌。
10.实验测定链霉素对3种细菌的抗生素效应，用3种细菌在事先准备好的琼脂块平板上划3条等长的平行线(3条线均与图中的链霉素带接触)，将平板置于37 ℃条件下恒温培养3 d，结果如图所示。根据实验结果分析，下列叙述错误的是( )
A．链霉素能抑制结核杆菌的生长
B．链霉素对结核杆菌比对霍乱弧菌更有效
C．链霉素对结核杆菌比对伤寒杆菌更有效
D．链霉素可以用于治疗伤寒
解析：选D 根据图示对实验过程和结果进行分析，链霉素对霍乱弧菌和结核杆菌均有抑制作用，且对结核杆菌更有效，而对伤寒杆菌则不起作用。
二、非选择题
11．当今世界，能源和资源危机日趋严重，人们希望能借助纤维素酶将地球上最丰富(占全球总生物量80%)、最廉价的可再生资源纤维素转化为能直接利用的能源和资源。纤维素酶可以从能分解纤维素的细菌培养液中提取。某同学设计了如下分离土壤中纤维素分解菌的实验流程：
土壤取样→选择培养→( )→鉴别培养
(1)请补充实验流程：_________________________________________________；找不到合适的取样环境，可采取的办法是_________________________________________________。
(2)选择培养的目的是______________________________________________；
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进行选择培养，该培养基为________(填“液体”或“固体”)培养基，其中加入的化合物A是______，为微生物的生长提供________。
(3)为了鉴别纤维素分解菌和进一步纯化菌种，可以在鉴别培养基上加入________染液，将筛选获得的菌液稀释后用____________法接种到鉴别培养基上，然后挑选产生____________的菌落作为菌种进行扩大培养。
解析：(1)经选择培养后，需经稀释后才能将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上。(2)可用含纤维素的液体培养基进行选择培养来增加纤维素分解菌的浓度。(3)刚果红是一种染料，可与纤维素反应形成红色复合物；培养基中有分解纤维素微生物存在的区域，纤维素会被分解，将出现透明圈。
答案：(1)梯度稀释 将富含纤维素的物质埋在土壤中 (2)增加纤维素分解菌
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的浓度 液体 纤维素 碳源 (3)刚果红 涂布平板 透明圈
12．如图为利用农作物废弃物——秸秆代替粮食作为原料生产燃料乙醇的主要技术及废弃物利用的流程图。请回答下列问题：
(1)图中①所需微生物可从土壤中获取，获取该微生物的过程称为微生物的______________，选择培养基应以____________为唯一碳源。纯化菌种时，将筛选获得的菌液稀释后用________________法接种到培养基上。在筛选纤维素分解菌的过程中，常采用______________法，________能与培养基上的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物就无法形成，培养基上就会出现以纤维素分解菌为中心的__________，可以此来筛选纤维素分解菌。
(2)图中②酒精发酵阶段接种的微生物是__________，酒精发酵时一般将温度控制在________℃。在培养微生物的过程中，对培养基和接种环采用的灭菌方法分别是________________、__________________。
(3)图中③产生的农作物废弃物，主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，但是酵母菌无法直接利用农作物废弃物，原因是其______________________________________________。
(4)若要利用图示中的发酵产物生产醋酸，常用的菌种为__________，则下一阶段的发酵过程中应通入______________，温度严格控制在____________℃。
解析：(1)过程①加入了微生物，其作用是使固体的秸秆颗粒分解，从土壤中获取①所需微生物的过程称为微生物的分离；由于分离的微生物能分解纤维素，故选择培养基应以纤维素为唯一碳源；纯化菌种时，将菌液稀释后用稀释涂布平板法接种到培养基上；在筛选纤维素分解菌时，常利用刚果红染色法，可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(2)酒精发酵阶段接种的微生物是酵母菌，20 ℃左右最适合酵母菌繁殖，故酒精发酵时一般将温度控制在18～25 ℃。在培养微生物的过程中，对培养基和接种环采用的灭菌方法分别是高压蒸汽灭菌和灼烧灭菌。(3)由于酵母菌细胞缺乏能分解木质素、纤维素和半纤维素的酶系统，故农作物废弃物无法被酵母菌直接利用。(4)酵母菌发酵产物主要为乙醇，以乙醇为原料生产乙酸的过程为醋酸发酵，醋酸菌代谢类型为异养需氧型，故发酵过程中应通入无菌空气，并将温度控制在30～35 ℃之间。
答案：(1)分离 纤维素 稀释涂布平板 刚果红染色 刚果红 透明圈 (2)酵母菌 18～25 高压蒸汽灭菌 灼烧灭菌 (3)缺乏相应分解酶系(或缺乏能分解木质素、纤维素和半纤维素的酶)
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(4)醋酸菌 无菌空气 30～35
13．(江苏高考)人工瘤胃模仿了牛羊等反刍动物的胃，可用来发酵处理秸秆，提高秸秆的营养价值。为了增强发酵效果，研究人员从牛胃中筛选纤维素酶高产菌株，并对其降解纤维素能力进行了研究。请回答下列问题：
(1)在样品稀释和涂布平板步骤中，下列选项不需要的是________(填序号)。
①酒精灯 ②培养皿 ③显微镜 ④无菌水
(2)在涂布平板时，滴加到培养基表面的菌悬液量不宜过多的原因是________________________________________________________________________。
(3)向试管内分装含琼脂的培养基时，若试管口粘附有培养基，需要用酒精棉球擦净的原因是________________________________。
(4)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不与纤维素降解产物纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。研究人员在刚果红培养基平板上，筛到了几株有透明降解圈的菌落(如图)。图中降解圈大小与纤维素酶的______________有关。图中降解纤维素能力最强的菌株是______(填图中序号)。
(5)研究人员用筛选到的纤维素酶高产菌株J1和J4，在不同温度和pH条件下进行发酵，测得发酵液中酶活性的结果见下图，推测菌株__________更适合用于人工瘤胃发酵，理由是________________________________________________________________________。
解析：(1)在样品稀释和涂布平板过程中，需要在酒精灯火焰附近进行操作，培养皿用于盛放培养基并培养细菌，无菌水作稀释的溶剂，此处唯一用不到的是显微镜。(2)在涂布平板时，要取少量菌悬液滴加到培养基表面，因为如果滴加菌悬液量过多，菌悬液就会堆积在培养基表面影响分离效果。(3)在向试管内分装含琼脂的培养基时，如果试管口粘附有培养基，就很容易使棉塞受到污染，因此，需要用无菌的酒精棉球将试管口擦拭干净。(4)因为刚果红可以与纤维素形成红色复合物，且不与纤维素降解产物反应。所以在刚果红培养基平板上，菌落周围有透明降解圈是纤维素被降解的结果，降解圈大小由纤维素酶的活性和量决定。图中菌落①周围的降解圈最大，因此其降解纤维素的能力最强。(5)考虑到人工瘤胃的发酵过程会使发酵液酸性增加，温度升高，在这个前提下，观察不同温度和pH条件下测得的发酵液中酶活性的结果图，从图中可以看出，在高温和低pH条件下都是J4菌株中的纤维素酶的活性较高，因而该菌株更适合用于人工瘤胃发酵。
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答案：(1)③ (2)培养基表面的菌悬液会出现积液，导致菌体堆积，影响分离效果 (3)避免培养基污染棉塞 (4)量与活性 ① (5)J4 发酵过程会产热和产酸，J4菌株在较高温度和酸性环境下酶的活性更高
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