课题3　分解纤维素的微生物的分离教学内容分析

课题3

分解纤维素的微生物的分离

李进京

汝阳县第一高级中学

课程目标

1.简述纤维素酶的种类及作用。

2.能根据分解纤维素的微生物的特征将其从土壤中分离出来，掌握从土壤中分离某种特定微生物的原理和操作技术。

3.了解分解纤维素的微生物的应用价值。

学法指导

通过纤维素分解菌的筛选实验过程，结合培养基制作、无菌操作技术、稀释涂布平板法等基础知识进行学习。

高考导航

考查热点：要求学生根据菌种特点配制选择培养基进行筛选，掌握微生物分离和培养的实验技术，同时对培养基制作、无菌操作技术、稀释涂布平板法等基础知识进行综合考查。

从历年高考看：很少单独考查，而是与微生物的培养等综合考查。难度适中，多以非选择题的形式进行考查。

知识点1 纤维素和纤维素酶

1、

纤维素

（1）

组成

有C、H、O三种元素组成，单体是葡萄糖，分子通式是（C6H10O5）n，是地球上含量最丰富的多糖类物质。

（2）

分布

棉花是自然界中纤维素含量最多的天然产物。此外，木材、亚麻、作物秸秆等也富含纤维素。

（3）

性质

纤维素为白色，无气味的纤维状结构物质，不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。与淀粉一样，纤维素不具有还原性，但在强酸、强碱或稀酸加压下能进行水解反应，产生葡萄糖，故其水解产物具有还原性。

（4）

用途

纤维素可用于造纸、纺织、制造炸药等；食物中的膳食纤维具有刺激胃肠蠕动、促进消化液分泌的功能，被称为第七营养素。

2、

纤维素酶

（1）

组分

纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分：C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。

（2）

作用

【资料P38】

【拓展延伸】

实验验证纤维素酶的作用

【资料P38】

现象：实验组中的滤纸条被分解，对照组中的滤纸条基本无变化。

结论：纤维素酶能分解纤维素。

知识点2 纤维素分解菌的筛选

1、筛选方法

刚果红染色法，这种方法能够通过颜色反应直接对微生物进行筛选。

2、筛选原理

纤维素+刚果红→红色复合物，但刚果红并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生反应。当纤维素被纤维素酶分解后，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，因此，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

【延伸拓展】

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；另一种是在倒平板时就加入刚果红。

两种刚果红染色的比较

知识点3实验设计和操作提示(重点难点

）

1、实验流程

土壤取样→选择培养→

梯度稀释→

涂布培养

→

挑选菌落

2、具体操作过程

（1）

土壤取样

采集土壤时，应选择富含纤维素的环境。

（2）

选择培养

为了增加纤维素分解菌的浓度，确保能够从样品中分离到所需的微生物，可对样品进行选择培养。

将土样加入装有选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下震荡培养1—2d，直至培养液变浑浊。可重复选择培养。

（3）

梯度稀释

用1ml无菌吸管从选择培养基中吸取1ml培养液注入盛有9ml无菌水的试管中，吹吸三次，充分混匀；再用一支1ml无菌吸管从此试管中吸取1ml菌液注入另一支盛有9ml无菌水的试管中。以此类推，分别配制成101、102、103、104、105、106倍的各种稀释液。

（4）

涂布培养

将鉴别培养基三个平板分别用记号笔写上104、105、106倍的稀释度，另取三个不含纤维素的培养基平板，分别用记号笔写上104、105、106倍的三种稀释度。然后用三支1ml无菌吸管分别从104、105、106倍的三管稀释液中吸取0.1ml对号滴入已写好稀释度的平板上，用无菌涂布器在培养基表面轻轻涂布均匀。

将培养基平板倒置于30—37℃温室中培养1—2d，每隔24h观察一次菌落情况。

（5）

刚果红染色

（6）

挑选产生透明圈的菌落

挑选产生明显透明圈的菌落，并接种到纤维素分解菌的选择培养基上，在30—37℃

的条件下培养，可获得纯培养物。

【特别提醒】

1、在实验操作中，土壤取样、选择培养、梯度稀释、涂布等步骤都须注意无菌操作。

2、纤维素分解菌的选择培养基为液体培养基，因为培养基中无凝固剂。利用液体选择培养基可以增加纤维素分解菌的浓度。

3、流程中的“选择培养”是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定。

4、本实验的流程与课题2的流程有一定区别：课题2是将土样制成的悬浮液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择性培养基上，直接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本一致。

【课题延伸】

纤维素分解菌的进一步鉴定

为了确定得到的细菌是否是纤维素分解菌，还需要进行发酵产生纤维素酶的实验。纤维素酶的发酵方法有液体发酵和固体发酵两种。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测定。

【拓展延伸】

纤维素分解菌实验的结果分析与评价

1

对照的培养基在培养过程中没有菌落生长，则说明培养基制备合格。如果观察到产生透明圈的菌落，则说明可能获得了分解纤维素的微生物。

2 能分解纤维素的微生物的种类很多，不仅有细菌，还有霉菌、放线菌等。这些微生物的菌落特征各不相同，分解纤维素的能力也不同，所以形成的菌落大小、形态以及透明圈的大小并不相同。由于在土壤中细菌的数量远远高于真菌和放线菌的数量，因此最容易分离得到的是能够分解纤维素的细菌。但由于所取土样的环境不同，也可能得到能够分解纤维素的真菌和放线菌等不同的分离结果。

教材P28旁栏思考答案：

1提示：本实验的流程与课题2的流程区别如下：课题2是将土样制成的悬浮液直接涂布在以尿素为唯一氮源的选择性培养基上，直接分离得到菌落。本课题通过选择培养，使纤维素分解菌得到增殖后，再将菌液涂布在选择培养基上。其他步骤基本一致。

2提示：由于生物与环境的相互依存，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。

3提示：将滤纸埋在土壤中能使纤维素分解菌相对集聚，实际上是人工设置纤维分解菌生存的适宜环境。一般应将纸埋于深约10cm左右的腐殖质土壤中。

教材P29旁栏思考答案：

1提示：参看本课题知识点2 “纤维素分解菌的筛选”中的两种刚果红染色的比较。

2提示：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。

教材P30页练习参考答案：

1、提示：研究开发以纤维素、石油、CO2、H2、等作为碳源和能源的工业微生物，解决工业发酵用量与人们日常粮的矛盾。

2、提示：流程图是：

土壤取样→选择培养（此步是否需要，应根据样品中目的菌株数量的多少来确定）→

梯度稀释→

涂布培养（将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上）

→

挑选单个菌落→发酵培养

类型一

考查纤维素与纤维素酶

典例1下列有关纤维素、纤维素酶的说法错误的是

A、纤维素、纤维素酶物基本单位分别是葡萄糖和氨基酸 B、纤维素酶一种复合酶

C、纤维素酶可将纤维素先分解与二糖，再分解在为葡萄糖 D、纤维素的活性不受温度影响

解析：纤维素酶和其他酶一样受温度、pH等的影响，故D错。选D。

知识延伸：纤维素酶是一种复合酶，至少包括三种组分：C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。其性质与其他大多数酶相同，基本单位是氨基酸。

解题通法：把握好这几点即可，即纤维素是多糖，构成植物细胞壁主要成分，由葡萄糖综合而来。纤维素酶属于复合酶，属于蛋白质类。

类型二

纤维素分解菌的筛选原理、方法

典例2纤维素分解菌可用于玉米秸秆还田。用 染色法鉴别纤维素分解菌时，培养基上的菌落周围会形成透明圈，其大小能反映 。筛选时选择透明圈

______(大、小)菌落。

解析：刚果红可以与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素分解菌产生的纤维素酶分解后，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，可用此来鉴别纤维素分解菌的分解作用；透明圈越大，说明对纤维素的分解能力越强，反之越弱，因此通过透明圈的大小可用来反应菌株产酶能力或酶活性强弱。

答案：刚果红

菌株产酶能力或酶活性强弱

大

典例3下列不是纤维素分解菌的筛选原理的是(多选)(

) A.刚果红可以与纤维素形成红色复合物

B.刚果红可以与水解后的纤维二糖和葡萄糖形成红色复合物

C.刚果红可以与纤维素酶形成红色复合物

D.刚果红可以与纤维素分解菌结合形成红色复合物

解析：刚果红是一种染料，它可以与像纤维素这样的多糖物质形成红色复合物，但并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生这种反应。刚果红也不与纤维素酶或与纤维素分解菌结合形成红色复合物。选B、C、D。

解题通法：筛选分解纤维素的细菌时，只以纤维素为唯一碳源，其它条件满足，筛选时透明圈越大，说明分解能力越强。

类型三

考查刚果红染色的应用

典例4 刚果红染色时,加入刚果红可在(

) 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：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；另一种是在倒平板时就加入刚果红。故选C。

知识延伸：纤维素+刚果红→红色复合物，但刚果红并不和水解后的纤维二糖和葡萄糖发生反应。当纤维素被纤维素酶分解后，培养基中出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，因此，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

类型四

考查实验设计与过程

典例5下列有关纤维素分解菌筛选过程说法错误的是（

）

A、筛选时应加入刚果红染料

B 、选择培养的第一步是土壤取样

C 、选择培养时用液体培养基

D 、刚果法染色的两种方法优缺点一样

解析：掌握纤维素分解菌筛选过程，注意识记和理解。选择培养的第一步是土壤取样，

然后用用液体培养基，达到“浓缩”目的。筛选时应加入刚果红染料，可以倒平板时加入，也可以在培养基上长出菌落时加入，两种方法优缺点一样是不同的，选D。

典例6

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.选择培养这一步可省略，但纤维素分解菌少

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：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；选择培养这一步可省略；经稀释培养后，用刚果红染色；设置对照能证明经选择培养的确得到了欲分离的目的微生物。选A

典例7 .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的营养物质

D.用液体培养基可获得高纯度的纤维素分解菌

解析：对土壤中纤维素分解菌进行选择培养的目的，一是除去土壤中的其他微生物，起到分离作用；二是对分离的纤维素分解菌进行培养，增加细菌的浓度，起到“浓缩”的作用，所以要用液体培养基，而不是固体培养基。选A

解题通法：在解有关纤维素分解菌筛选过程的试题时，注意按正确的操作过程。

分离土壤微生物的一般方法：

土壤取样→选择培养(此步可省略)→梯度稀释→将菌悬液涂布到有特定选择作用的培养基上→挑选单菌落→发酵培养。

类型五

综合考查

典例8 （2014新课标卷1）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）：

注：“+”表示有，“－”表示无。

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

+ 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，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌。分解过程如下图：

纤维素

纤维素酶

纤维二糖

葡萄糖苷酶

葡萄糖

（2）刚果红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。

（3）分离和鉴别纤维素分解菌的培养基为固体培养基，且需以纤维素为唯一碳源。

答案：（1）纤维二糖

葡萄糖

（2）红色

透明圈

（3）不能

液体培养基不能分离单菌落

不能

乙培养基中没有纤维素，不会形成CR-纤维素红色复合物

解题通法：根据筛选纤维素的原理及步骤按问给答即可。

易错点

混淆培养基配制与筛选原理

典例1

分析下面纤维素分解菌的鉴别培养基的配方，回答问题：

成分

CMC-Na 酵母膏

KH2PO4 琼脂

土豆汁

含量

(5 g～10 g) 1 g 0.25 g 15 g 100 mL 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL。

(1)此培养基配方中为微生物提供碳源的是________________________。

(2)此配方为______________(根据物理状态)培养基。

(3)若用此培养基进行鉴别纤维素分解菌，还应加入________________染料。

(4)纤维素分解菌________(能/不能)在不含纤维素但富含其他有机质的环境中生存。

(5)若通过实验测定该培养基用于鉴定纤维素分解菌的最适pH，仅凭一次实验能否准确测出？

解析：由题目中内容可知，该培养基中含有琼脂成分，故该培养基为固体培养基，培养基中含碳的化合物都可为微生物提供碳源，由于纤维素分解菌为异养微生物，也可生活在其他富含有机质的环境中，只是数量不如富含纤维素的环境中多。

答案：(1)CMC-Na、酵母膏、土豆汁

(2)固体

(3)刚果红

(4)能

(5)不能，所控制的pH不是连续的，实验存在误差

误区警示：

(1)纤维素分解菌的选择培养基不加凝固剂，为液体培养基，利用液体培养

基来增加纤维素分解菌的浓度。

(2)选择培养基以纤维素作为碳源和能源，其他绝大多数微生物不能正常生长；鉴别培养基含琼脂，故为固体培养基。

1、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量，并按表内要求完成相关操作。

管号

1 2 3 4 试剂(mL)

蒸馏水

1.4 1.4 1.4

pH7.5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℃的水浴，保温1小时。

(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】

颜色深浅程度

微生物A 提取物

＋

微生物B提取物

＋＋＋

微生物C 提取物

＋＋

【解析讨论】

(1)该实验中的对照组是______________号试管。

(2)实验组试管均呈现的颜色是______________，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，其余无关因素(如不同微生物的提取液量、pH7.5的缓冲液量、蒸馏水量和纤维素悬浮液量)应该等量。实验结果通过与班氏试剂共热生成砖红色沉淀的颜色深浅程度进行判断，解析实验结果可知，微生物B提取物与班氏试剂发生颜色反应最深，最具有研究价值。该实验采用的是空白对照，即不加任何微生物提取液的4号试管为对照组。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；用纤维素代替化石能源，只要合理即可。

答案：

实验步骤(2) 管号

1 2 3 4 试剂(mL)

蒸馏水

1.5 pH7.5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)班氏

加热(加热至沸腾) 【解析讨论】

(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；用纤维素代替化石能源(言之有理即给分) 名师点评：

本题考查了与纤维素酶的活性有关的实验探究，并注意符合单一变量原则。微生物A、B、C的提取液分别各加0.1，其它各空不加物质。难度适中。

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

1答案：C

解析：要把纤维素分解菌从土壤中分离出来，就要选择使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。

2 、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．纤维素分解菌与硝化细菌所利用的碳源物质是相同的

B．在纤维素分解菌生长的培养基中只需碳源、氮源、水、无机盐即可正常生长

C．培养基中的营养物质浓度越高对微生物的生长越有利

D．生长因子是微生物生长必需的，而微生物本身合成这些物质的能力往往不足

2答案：D

解析：纤维素分解菌是异养型微生物，其碳源为有机物，如纤维素等。硝化细菌是自养型微生物，其碳源物质为CO2，因此A错误；纤维素分解菌的培养基中需加入维生素做生长因子，才能正常生长，因此B错误；培养基中的营养物质浓度过高会导致微生物不能从培养基中吸水，将出现失水过多而死亡的现象，对生长不利，因此C错误。

3、筛选分解纤维素分解菌时，关于选择培养正确的是(

) 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．选择培养不可以省略，但可以重复操作

答案：A

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操作。

3在分解纤维素的微生物的分离实验中，下列关于土壤取样的叙述不正确的是（

）

A、可选择深层的土壤作为样品

B、可选取树林中多年落叶形成的腐殖土作为样品

C、可选取树林中多年积累的枯枝败叶作为样品

D、可把滤纸埋在土壤中经过30天左右，再选取已腐烂的滤纸作为样品

3答案：A解析：纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，因此采样时可选择B、C两项所述的环境，或者将富含纤维素的物质，如滤纸等，埋在土壤中，经过30天左右，再从已腐烂的滤纸上筛选纤维素分解菌。绝大多数细菌分布在距地表3~8cm的土壤层，故不可选取深土层样品，否则细菌数目很少。

4、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

答案：A

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酶使纤维素分解成纤维二糖。

5、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

答案：B

解析：反刍动物的瘤胃中缺氧，其中分解纤维素的微生物的代谢类型最可能是异养厌氧型。

6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要先进行选择培养，其主要目的是（ ）

A、完全出去其他微生物

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

6、C解析：在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上之前,先通过选择培养增加纤维素分解菌的浓度，以确保能过从样品中分离到所需的微生物。

7 、筛选出纤维分解菌后还需要用下列哪项实验来确定（ ）

A、发酵产纤维素酶 B、发酵产纤维素

C、纤维素酶分解滤纸 D、纤维素分解产生葡萄糖 答案：A 解析：为确定得到的透明圈中的菌落是否是纤维素分解菌，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。

8、回答与纤维素分解有关的问题：

（1）、纤维素的化学组成： 三种元素，是一种由 首尾相连而成的多糖。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 酶。

（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。

（3)、纤维素酶的作用：纤维素酶是一种 ，一般认为它至少包括三种组分，即 酶、

酶 酶，前两种酶使纤维素分解成 ，第三种酶将纤维二糖分解成 。

(4)、纤维素分解菌的筛选：筛选方法是 染色法。

筛选原理：刚果红可以与像纤维素这样的多糖物质形成 ，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_________ 分解后，红色复合物无法形成，出现以 为中心的 ，可以通过 来筛选纤维素分解菌。

答案：（1）、C、H、O 葡萄糖 纤维素酶 （2）、棉花 （3)、复合酶 C1 Cx 葡萄糖苷 纤维二糖 葡萄糖 (4)、刚果红 红色复合物 纤维素酶

纤维素分解菌 透明圈 是否产生透明圈

9、

完善纤维素分解菌获得的实验方案流程图

土壤取样

（1）、土壤取样：采集土样时，应选择富含 的环境。

（2）、选择培养：称取土样20 g，在无菌条件下加入装有30mL培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在 上，在一定温度下振荡培养1～2 d，直至培养液变 。也可重复选择培养。选择培养的目的是 （3）、为了确定分离得到的是纤维素分解菌，还需要进行 实验，纤维素酶的发酵方法有 发酵和 发酵。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 含量进行定量测定。

答案：流程图：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

（1）、富含纤维素

（2）、摇床

浑浊

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

（3）、发酵产纤维素酶 液体 固体 葡萄糖

10、回答与刚果红染色有关问题： ①刚果红染色法：常用的刚果红染色法有两种，一种是 ，另一种是 。（与下表对应写）

②填表比较两种染色法的各自的优缺点

染色法

方法一

优点

缺点

微生物培养

纯化培养

方法二

答案：先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应 在到平板时就加入刚果红

方法一：优点：颜色反应基本上是纤维素分解菌的作用

缺点：操作繁琐，刚果红会使菌落之间发生混杂

方法二：优点：操作简便，不存在菌落混杂问题

缺点：产生淀粉酶的微生物也产生模糊透明圈，有些微生物能降解色素，形成明显的透明圈。

1 、

研究分解纤维素的微生物，对于人们在工业生产中的应用有着积极的意义。

(1)下面是分离纤维素分解菌的实验流程，请补全所缺内容：土壤取样→①________→梯度 稀释→②__________________→③________________________。

(2)下边的培养基配方是①过程中使用的培养基。

纤维素粉

NaNO3 Na2HPO4·7H2O KH2PO4 MgSO4·7H2O KCl 酵母膏

水解酪素

5 g 1 g 1.2 g 0.9 g 0.5 g 0.5 g 0.5 g 0.5 g 将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL 该配方是液体培养基还是固体培养基？___________________________________。

该培养基对纤维素分解菌怎样进行选择？_________________________________。

过程①的目的是_______________________________________________________。

(3)过程②用到的培养基中加入了一种染料是_______________________________。

(4)如何证明过程②用到的培养基没有被杂菌污染？_________________________。

(5)菌落周围出现透明圈说明纤维素分解菌能分泌______________，并最终把纤维素分解成______________。

(6)在用平板计数法对分离的纤维素分解菌数目统计时，统计的菌落数往往比活菌的实际数目低，这是因为_______________________________________________________________。

答案：(1)选择培养

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

(2)液体培养基

能分解纤维素的微生物才能大量繁殖，其他则难以生存 增加纤维素分解菌的浓度，确保能分离得到所需的菌种

(3)刚果红

(4)选取未接种的培养基与接种了样品的培养基，同时培养。如果在培养过程中未接种的培养基上没有菌落生长，说明培养基没有被杂菌污染

(5)纤维素酶

葡萄糖

(6)当两个或多个细胞连在一起时；平板上观察到的只是一个菌落

2 、

生产实践中应用的菌种主要来自土壤，从土壤中分离微生物的实验流程如下：

土壤取样→选择培养→梯度稀释→鉴别培养。

请回答下列有关问题：

(1)将土壤浸出液接种到特定培养基上，可以将酵母菌从混杂的微生物群体中分离出来，

获得纯种酵母菌。在培养酵母菌的过程中，对培养基、接种环常采用的灭菌方法分别是________。

(2)在使用酵母菌发酵生产酒精的过程中，影响酵母菌酒精发酵的主要因素有________，常使用________的方法从发酵液中提取纯酒精。

(3)从土壤中分离纤维素分解菌，最好选择在________环境中采集土样，所选择的培养基应以________作为唯一碳源。

答案：

(1) 高压蒸汽灭菌、灼烧 (2)温度、pH、氧气浓度等

蒸馏

(3)富含纤维素的

纤维素

解析：(1)在微生物培养过程中，培养基常用高压蒸汽灭菌，接种环常用灼烧灭菌。

(2)温度、pH影响酶的活性，氧气浓度影响发酵产物。因酒精沸点较低，故可用蒸馏法对酒精进行提纯。

(3)纤维素分解菌生活在富含纤维素的环境中，分离所用的培养基应以纤维素作为唯一碳源，以抑制以其他有机碳为碳源的菌类生长。

1、

富集培养是微生物学中的最强有力的技术手段之一。主要是利用不同微生物生命活动特点的不同，制定环境条件，使仅适应该条件的微生物旺盛生长，从而使其数量大大增加。下图描述了采用富集方法从土壤中分离能降解酚类化合物——对羟基苯甲酸的微生物的实验过程。请解析回答下列问题。

(1)①→③重复培养的目的是_____________________________________________。

(2)⑤的菌落中大部分是降解________微生物。设置⑥的目的是___________________。

(3)⑤→⑥采用单细胞挑取法，将所选菌种接种到⑥的培养基中，在操作过程中为防止污染应注意的事项是：接种环要________灭菌，待其________后，再挑取菌落接种到试管中，并塞好棉塞，操作完成后需将接种环在火焰上灼烧，目的是_________________________。

(4)如果用这种方法分离土壤中的纤维素分解菌，经常用加入了________的鉴别培养基，在该培养基上，纤维素分解菌会因为产生纤维素酶使菌落周围出现________。

答案：(1)扩大培养(使分解对羟基苯甲酸微生物的比例增高) (2)对羟基苯甲酸 对照作用 (3)在火焰上灼烧

冷却 杀灭残留物 (4)刚果红 透明圈

解析：(1)通过重复培养可获得更多的分解对羟基苯甲酸的微生物。(2)通过培养分离获得的主要是分解对羟基苯甲酸的微生物。(3)接种微生物时要对接种环进行灭菌，待接种环冷却后再接种，接种完毕后还需对接种环灼烧以杀灭残留的微生物。(4)刚果红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，该复合物就无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。

.

1

在温度条件适宜的热带雨林，纤维素分解菌分解落叶的速度是非常快的。关于微生物的代谢速度与高等动、植物相比快得多的叙述中错误的是(

) A.表面积与体积比很大

B.与外界环境物质交换迅速

C.适宜条件下微生物的繁殖速度非常快

D.微生物体内酶的种类比其他生物多

D。微生物菌体细胞体积小，相对表面积大，加速了与外界环境的物质交换。在适宜的条件下，微生物繁殖速度很快，更加快了营养物质的消耗。此题中热带雨林中微生物可有效分解纤维素，因此分解纤维素的酶量多，而不是酶种类多。

2（2015 届北京东城区期期末统一检测，）原油中含有大量有害的、致癌的多环芳

烃。土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳烃为碳源，在培养基中形成分解圈。为筛选出

能高效降解原油的菌株并投入除污，某小组同学设计了相关实验。下列有关实验的叙述，不

正确的是

A．应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用

B．配制以多环芳烃为唯一碳源的选择性培养基

C．将土壤稀释液灭菌后接种到选择性培养基上

D．在选择性培养基上能形成分解圈的即为所需菌种

C

为了筛选出能利用多环芳烃为碳源的菌种，首先取材，配制来源于被原油污染

土壤的土壤稀释液备用，A 项正确；其次配制以多环芳烃为唯一碳源的选择性培养基，B 项

正确；然后进行接种，在无菌环境下，将土壤稀释液接种到选择培养基上，在适宜的温度等

条件下进行培

养，若将土壤稀释液灭菌，就不能筛选出能高效降解原油的菌株，C 项错误；

在选择性培养基上形

成的菌落，若该菌落周围有分解圈，即为所需菌种，D 项正确。

3 （2015年湖北省八市联考）某些农作物秸秆富含纤维素，纤维素经过水解可以形成葡萄糖，葡萄糖再经过发酵可以生产酒精。如图是利用农作物秸秆生产酒精的大致流程，请回答下列问题：

预处理、水解

发酵

农作物秸秆

酒精

葡萄糖

（1）农作物秸秆含有丰富的纤维素，纤维素要经过纤维素分解菌分解成葡萄糖。人们常常是从土壤中分离纤维素分解菌。分离纤维素分解菌常用的方法是

。其实验流程是；土壤取样→ 选择培养→

→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生

的菌落。

（2）纤维素分解菌能合成纤维素酶，纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少含有三种组分，即

。前两种酶使纤维素分解成

，第三种酶将它分解成葡萄糖。

（3）图中发酵阶段常用的菌种是酵母菌，在酒精发酵时一般将温度控制在

℃。发酵后是否有酒精产生，可以用

来检验。

（4）利用葡萄能生产果酒，进而生产果醋，生产果醋常用的菌种是醋酸杆菌，醋酸杆菌与酵母菌在代谢类型上的区别是

。

答案：（1）刚果红染色法

梯度稀释

透明圈

（2）C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶

纤维二糖

（3）18-25°

酸性重铬酸钾

（4）醋酸杆菌是好氧性的，酵母菌是兼性厌氧型

4

地球上植物产生的纤维素中有

40%~60%被土壤中的某些微生物利用，从土壤中分离并研究这些微生物有利于人们更有效地利用植物秸秆中的纤维素。请回答：

(1)分离纤维素分解菌，宜从_______的土壤中取样。纤维素分解菌之所以能够利用

纤维素，是因为其细胞内含有

_________________ 。

(2)培养基除含有碳源、氮源、水和多种无机盐外，还应含有

________________。其中，碳源

主要为

___________。对配制的培养采用高压灭菌，目的是______________ 。

(3)纤维素分解菌纯化培养中常用的接种方法_________

。在添加刚果红的培养基

上，可通过是否产生

___________________ 来筛选纤维素分解菌。

答案: (1)富含纤维素

纤维素酶

⑵某些特殊的营养物质(生长因子)

纤维素

杀死细菌的芽孢

⑶平板划线法和稀释涂布平板法

透明圈

解析: (1)在腐殖质较多的土壤中富含纤维素，筛选纤维素分解菌应该从此环境中进

行筛选。纤维素分解菌细胞内含有纤维素酶，能够将纤维素分解为葡萄糖而加以利用。

⑵微生物的营养物质主要包括碳源、氮源、水和无机盐等，有的还需要特殊的营养物质

如生长因子。筛选纤维素分解菌的培养基中的主要碳源为纤维素。培养基进行高压蒸汽灭菌

法灭菌的目的是杀死细菌的芽孢。

⑶纤维素分解菌纯化培养中常用的接种方法主要有平板划线法和稀释涂布平板法。

纤维

素与刚果红染液反应呈红色，纤维素分解菌能够分解培养基中的纤维素，从而使添加刚果红

染液的培养基出现透明圈，可以通过透明圈的产生与否来筛选纤维素分解菌。

5 .办公和学***量废纸，其主要成分是木质纤维，

人类正努力将其转化为一种新的能源乙醇。

下图是工业上利用微生物分解纤维素生产乙醇的基本工作流程，请回答相关问题：

(1)图中①环节所需的微生物若来自土壤，要统计土壤样品中该活菌的数目，宜采用

___________法接种，根据土壤样品的稀释倍数和接种稀释液的体积，统计平板上的

_______________就能

大约推测出样品中的活菌数。

(2)分解废纸中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___________________ 。

(3)④接种的微生物是____________________. 答案: (1)稀释涂布平板法

菌落数

(2)纤维二糖

葡萄糖

(3)酵母菌

6 科研人员准备筛选出能产生纤维素酶的微生物。请回答以下问题: (1)所用培养基中加入的碳源是______,这种培养基从功能上看属于____________培养基。培养基常用

___________法进行灭菌。

(2)为了筛选出能产生纤维素酶的微生物,可向培养基中加入___________,以便检测。

(3)在筛选出能产生纤维素酶的微生物之前,可用液体培养基培养,增加微生物的浓度。若要获得纯净的菌株,常采用平板划线法和__________法进行接种。平板划线操作中所用的接种工具是___________

,常采用

___________法对其灭菌。

(4)实验结束后,对使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉,这样做的目的是____________

。

答案:(1)纤维素

选择

高压蒸汽灭菌

(2)刚果红

(3)稀释涂布平板

接种环

灼烧

(4)防止造成环境污染

解析:本题主要考查微生物的分离和培养,意在考查考生的理解能力。(1)欲筛选出能产生纤维素酶的微生物,所用培养基必须以纤维素作为唯一碳源,这种培养基属于选择培养基。培养基常用高压蒸汽灭菌法进行灭菌。(2)在以纤维素为唯一碳源的培养基中加入刚果红,可用来鉴定能产生纤维素酶的微生物。(3)平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物常用的方法,其中平板划线操作中所用的接种工具是接种环。(4)实验结束后,对使用过的培养基应该进行灭菌处理后才能倒掉,这样做的目的是防止造成环境污染。

7 (2015届山西大学附中期中考试)

微生物强化采油（MEOR）是利用某些微生物能降解石油，增大石油的乳化度，降低石油粘度的原理，通过向油井中注入含微生物的水来提高采油率的新技术。以下是人们筛选、纯化和扩大培养该类微生物的实验操作。请回答下列问题：

（1）土壤是微生物的大本营，该类微生物应取自__________________的土壤。

（2）为筛选和纯化该类微生物，从功能上分，应选用____培养基，此培养基中添加________作为微生物生长的唯一碳源。培养基灭菌采用的最适方法是________法。常用的接种方法是____________和__________________。

（3）接种后需密封培养，由此推测该类微生物的代谢类型是__________，培养一段时间后在培养基上形成降油圈，此时选取________________就可获得高效菌株。

答案（1）长期被石油污染（含石油多的）

（2）选择

石油

高压蒸汽灭菌

平板划线法

稀释涂布平板法（3）厌氧型

降油圈大的菌落

解析：

（1）土壤取样，应从含石油多的土壤中采集。

（2）从功能上分，应选用选择培养基进行筛选和纯化该类微生物，常用的接种方法平板划线法和稀释涂布平板法。

（3）该类微生物是厌氧微生物，接种后应密封培养，一段时间后选择降油圈大的菌落进行培养可获得高效菌株。