课题3　分解纤维素的微生物的分离教学实录

课题3

分解纤维素的微生物的分离

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1.了解纤维素的组成及筛选纤维素分解菌的方法。2.能进行分离土壤中纤维素分解菌的实验操作。

一、纤维素分解菌的筛选

1．纤维素酶

(1)组成：一种复合酶，它至少包括三种组分，即C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。

(2)作用

纤维素――→纤维二糖――→葡萄糖。

2．纤维素分解菌的筛选

(1)筛选方法：刚果红染色法。

(2)筛选原理：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，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，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

二、分离土壤中纤维素分解菌实验设计

1．分离纤维素分解菌的实验设计

(1)实验流程：土壤取样→选择培养(此步可省略)→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。

(2)土壤取样

采集土样时，可以选择纤维素丰富的环境。

(3)选择培养

①目的：增加纤维素分解菌的浓度，确保能够从样品中分离到所需要的微生物。

②选择培养：称取土样20 g，在无菌条件下加入装有30 mL选择培养基的锥形瓶中，将锥形瓶固定在摇床上，在一定温度下振荡培养1～2 d，直至培养液变混浊。也可重复选择培养。

③挑选菌落

a．刚果红染色法，挑选产生透明圈的菌落，一般即为分解纤维素的菌落。

b．常用的刚果红染色法包括两种，一种是先培养微生物，再加入刚果红进行颜色反应，另一种是在倒平板时就加入刚果红。

2．课题延伸

(1)为确定得到的透明圈中的菌落是纤维素分解菌，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。

(2)纤维素酶的测定方法

C1酶、CX酶葡萄糖苷酶

一般是采用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。

判断正误：

(1)纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，在纤维素酶的作用下，纤维素可以水解成葡萄糖(

) (2)刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌(

) (3)在筛选能分解纤维素的细菌的实验中，选择培养的目的是增大样品中目的菌株的浓度(

) (4)刚果红染色法只能在培养微生物的时候加入刚果红(

) 答案

(1)√

(2)×

(3)√

(4)×

一、纤维素酶及两种选择培养基

1．纤维素分解菌的筛选原理

即：可根据是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

2．筛选过程中涉及的两种培养基

(1)纤维素分解菌的选择培养基

①配方

组分

纤维素粉

NaNO3

Na2HPO4·7H2O KH2PO4

MgSO4·7H2O KCl 酵母膏

水解酪素

含量/g 5 1 1.2 0.9 0.5 0.5 0.5 0.5 生长因子、碳源、氮源

氮源、生长因子

无机盐

提供的主要营养

碳源、能源

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL ②该培养基为液体培养基，利用液体选择培养基可增加纤维素分解菌的浓度。

(2)鉴别纤维素分解菌的培养基

①配方

组分

CMC－Na 酵母膏

KH2PO4

琼脂

土豆汁

含量

5～10 g 1 g 0.25 g 15 g 100 mL 提供的主要营养

碳源

碳源、氮源、生长因子

无机盐

凝固剂

碳源

将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL ②此培养基为固体培养基——在其中加入刚果红可形成以纤维素分解菌为中心的透明圈，据此可筛选到纤维素分解菌。

1．在含有纤维素的培养皿中加入刚果红会出现怎样的现象？再加入纤维素分解菌呢？

答案

刚果红可以与纤维素反应生成红色复合物，再加入纤维素分解菌后，纤维素可以被分解成葡萄糖，所以会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。

2．选择培养和鉴别培养的目的分别是什么？从物理性质的角度看，两种培养基分别是哪种培养基？

答案

选择培养的目的是增大纤维素分解菌在样品中的浓度，鉴定培养的目的是筛选出纤维素分解菌。选择培养的培养基中没有加入琼脂，所以属于液体培养基，而鉴定培养基属于固体培养基。

1．分析下面培养基的配方，请回答下面的问题。

纤维素分解菌的选择培养基：

组分

纤维素粉

NaNO3

Na2HPO4·7H2O KH2PO4

MgSO4·7H2O KCl 酵母膏

水解酪素

含量/g 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。

(1)此培养基配方中为微生物提供碳源主要是________________、氮源是________________。

(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_________________________________________。

问题导析

(1)该培养基中纤维素是主要的碳源，所以可以用于筛选纤维素分解菌。

(2)由于该培养基中没有加入琼脂，所以为液体培养基。液体培养基中微生物与营养成分的接触更充分，可以提高微生物的代谢效率。

答案

(1)纤维素粉

NaNO3、酵母膏

(2)液体

(3)纤维素分解菌

解析

该培养基的主要碳源是纤维素粉，氮源有NaNO3、酵母膏。因没有凝固剂成分，因此，该培养基从物理状态上看属于液体培养基。因该培养基仅以纤维素粉为唯一碳源，因此，可用于选择培养纤维素分解菌。

一题多变

(1)从土壤中分离纤维素分解菌时，哪种情况下可以省略选择培养？

答案

当土壤中纤维素分解菌的浓度很高时，可以省略选择培养这一步骤。

(2)本题中的培养基配方中的酵母膏可以为微生物提供什么成分？

答案

可以提供碳源、氮源和生长因子。

(3)该培养基中纤维素是否为唯一的碳源？

答案

不是，纤维素是主要的碳源，另外，酵母膏也可以提供少量的碳源。

二、从土壤中分离纤维素分解菌的实验设计

1．土壤中纤维素分解菌的分离流程

2．两种刚果红染色法的比较

项目

方法一

培养基长出菌落→覆盖CR――→倒去过程

CR→加入NaCl溶液――→倒掉NaCl溶液→出现透明圈

优点

显示出颜色反应基本上是纤维素分解菌15 min10～15 min方法二

配制CR溶液→灭菌→按照1 mL CR/200 mL培养基比例混匀→倒平板→培养→出现透明圈

操作简便，不存在菌落混杂问题

的作用

①由于琼脂、土豆汁中均含有淀粉类物操作繁琐，加入刚果红会使菌落之间发生混杂

质，可能使产生淀粉酶的微生物也形成透明圈，即假阳性反应；②有些微生物具有降解色素的能力，它们会降解刚果红形成透明圈，与纤维素分解菌不易区分

1．本实验中采用的接种方法是哪种？并没有对细菌进行计数，为什么还要进行充分的稀释？

答案

接种方法为稀释涂布平板法，充分稀释的目的是尽量使纤维素分解菌与其他杂菌分离，形成单纯由纤维素分解菌形成的菌落。

2．通过实验得到纤维素分解菌后，可以用哪种培养基(选择培养基或鉴别培养基)扩大培养？

答案

可以用选择培养基进行扩大培养，因为选择培养基属于液体培养基，细菌在其中的增殖速度大于在鉴别培养基中的增殖速度。

2．生物乙醇是以生物为原料生产的可再生能源。我国利用农作物废弃物(秸秆)生产乙醇，其技术流程为：纤维素酶解→酵母发酵→蒸馏→成品。纤维素酶的成本能否下降，是能否实现乙醇工业化生产的关键因素。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→梯度稀释→鉴别培养

结合所学知识回答下列问题。

(1)最好选择怎样的环境采集土样？______________________________________。

(2)下面是一种培养基配方：纤维素粉5 g、NaNO3 1 g、Na2HPO4·7H2O 1.2 g、KH2PO4 0.9 g、MgSO4·7H2O 0.5 g、KCl 0.5 g、酵母膏0.5 g、水解酪素0.5 g(蒸馏水定容到1 000 mL)。该培养基能够增加样品中纤维素分解菌的浓度，其原理是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(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__________的方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。

(4)纤维素分解菌培养液中的纤维素酶产量如何呢？请设计实验进行检测。________________________________________________________________________ ____________________________。

问题导析

(1)在富含纤维素的土壤中，会分布较多的纤维素分解菌，同时也会含有其他一缺点

些细菌。

(2)第(2)小题中的培养基没有加入琼脂，属于液体选择培养基。该培养基中纤维素并不是唯一的碳源，因为酵母膏也可以提供碳源。

(3)在鉴别培养中，接种的方法是稀释涂布平板法。

答案

(1)纤维素丰富的土壤环境

(2)培养基中纤维素是主要碳源，有利于纤维素分解菌生长，同时抑制其他微生物生长

(3)刚果红

涂布平板

透明圈

(4)向纤维素分解菌培养液中加入定量纤维素，定时测定葡萄糖产量的变化

解析

富含纤维素的土壤中，含有以纤维素为碳源的纤维素分解菌，且数量较多；题目中给出的培养基能够为产生纤维素酶的微生物提供碳源，不能分解纤维素的微生物由于缺乏碳源而不能正常生长繁殖，因此该培养基具有选择作用；纤维素量一定时，在一定范围内，纤维素酶产量与分解产生的葡萄糖量成正比。

一题多变

(1)某同学将滤纸条埋在浅层土壤中，过一段时间从该处的土壤取样用于分离纤维素分解菌，该做法是否合理？为什么？

答案

合理，因为滤纸中富含纤维素，土壤中的纤维素分解菌可以利用纤维素作为碳源大量繁殖。

(2)用射线多次照射筛选出的纤维素分解菌，能否突变产生高效分解纤维素的细菌？如何判断纤维素分解菌的分解效率？

答案

可能会产生；向纤维素分解菌培养液中加入定量纤维素，定时测定葡萄糖产量的变化。

1．下列哪种物质可以被纤维素酶分解(

) A．牛肉片

C．滤纸条

答案

C 解析

纤维素酶只能使纤维素分解，本题中只有C项滤纸条的主要成分是纤维素，所以可以将滤纸条分解。

2．当纤维素被纤维素酶分解后，会在培养基中出现一些透明圈，这些透明圈是(

) A．刚果红与纤维素形成的复合物

B．纤维素分解后的葡萄糖

C．由纤维素酶聚集在一起形成的

D．以纤维素分解菌为中心形成的

答案

D 解析

刚果红与纤维素反应形成红色复合物，当有纤维素分解菌生长时，菌落周围的纤维素被分解，形成透明圈。

3．下列有关刚果红染色法的叙述，不正确的是(

) A．刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入

B．刚果红可以在菌落形成后加入

C．刚果红在菌落形成前倒平板时加入，加入的刚果红不需要灭菌

D．在菌落形成后加入刚果红时，刚果红不需要灭菌

答案

C 解析

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，所以可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。刚果红可以在细菌菌落形成前倒平板时加入，也可以在菌落形成后加入。若在细菌菌落形成前倒平板时加入刚果红，则所加刚果红要进行灭菌，以防杂菌的侵入，影响纤维素分解菌菌落的形成；若在菌落形成后加入刚果红，则不需要灭菌。

4．通过分离分解纤维素的微生物实验，对分解纤维素的微生物进行了初步的筛选，这只是分离提纯的第一步，还需要进行(

) A．发酵产纤维素酶的实验

B．提取纤维二糖的实验

C．浓缩纤维素分解菌的实验

D．提取葡萄糖的实验

B．鱼片

D．塑料条

答案

A 解析

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，纤维素酶的测定方法一般是采用对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。

5．下图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答下面有关问题。

(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________________________________________________________________________ __________________________。

(2)某同学根据需要，配制了纤维素分解菌的培养基，成分如下，整个实验过程严格执行无菌操作。

组分

纤维素粉

NaNO3

Na2HPO4·7H2O KH2PO4

MgSO4·7H2O KCl 酵母膏、水解酪素

含量/g 5 1 1.2 0.9 0.5 0.5 适量

如果将其中的纤维素粉换成__________________，菌落数__________________________，即可说明选择培养基的作用。

(3)本实验宜采用__________________法而不使用平板划线法，原因是该法可以根据稀释体积计算每克样品中的细菌数。

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)葡萄糖

明显多于选择培养基上的菌落数

(3)稀释涂布平板

解析

(1)选择菌种是分离、纯化、扩大培养细菌的前提和基础，其基本原理就是根据菌株对生存环境的要求，到相应环境中去寻找。(2)纤维素分解菌的培养，必须在以纤维素为碳源的培养基上进行。要想说明培养基的作用，需设立对照实验：将纤维素粉换成葡萄糖，进行菌落数比较，可见后者菌落数较多，说明以葡萄糖为碳源的培养基与以纤维素为碳源的培养基在微生物培养中的作用不同。(3)由题意知，本实验不仅要分离出土壤中的纤维素分解

菌，同时还要统计每克土壤样品中的纤维素分解菌的细菌数，因此不能用平板划线法接种，而要用稀释涂布平板法接种。因为前者无法统计出每克样品中细菌数。

基础巩固

1．下列有关分解纤维素微生物的分离的叙述，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

答案

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，还需要进行发酵产纤维素酶的实验。

2．两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

答案

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。

3．从土壤中筛选纤维素分解菌的实验设计，下列流程正确的是(

) A．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→挑选菌落

B．土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落

C．土壤取样→梯度稀释→选择培养→挑选菌落

D．土壤取样→梯度稀释→稀释涂布平板→选择培养→挑选菌落

答案

B 解析

实验的正确的流程是“土壤取样→选择培养→稀释涂布平板→挑选菌落”，其中选择培养的目的是增加纤维素分解菌的浓度，因此需要在稀释涂布平板之前进行，最后根据菌落的特征挑选纤维素分解菌。

4．在对纤维素分解菌进行选择培养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．用液体培养基可以使菌体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

答案

A 解析

使用液体选择培养基培养纤维素分解菌，一方面可以获得大量纤维素分解菌，另一方面便于稀释涂布平板。

5．在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基之前，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

答案

C 解析

如果在所采集的土样中纤维素分解菌含量较少，稀释涂布到鉴别培养基上后形成的菌落数就更少，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。这种培养不能纯种分离，故A错。

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，但获得的纤维素分解菌较少

C．样品经稀释培养后，用刚果红染色

D．对照组可将同样量的培养液涂布到不含纤维素的培养基上

答案

A 解析

分离土壤中的纤维素分解菌，需先进行选择培养，增大纤维素分解菌的浓度，然后再经过梯度稀释、涂布平板、培养、单菌落挑取法接种来进行纯培养。因此，经选择培养后，样品需再经过梯度稀释，才能在鉴别培养基上形成菌落。

7．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，这种“绿色能源”的开发备受世界关注。农作物秸秆经预处理后，应该选用某种酶进行水解处理，使之转化为发酵所需的葡萄糖。你认为这种酶可从以下哪种微生物中提取(

) A．制作腐乳的毛霉

B．酿制果醋的醋酸菌

C．生长在腐木上的霉菌

D．土壤中分解尿素的微生物

答案

C 解析

农作物秸秆的主要成分是纤维素，应选用纤维素酶将其水解。生长在腐木上的霉菌细胞内含有纤维素酶。

8．某微生物培养基的配方如下：NaNO33 g，K2HPO41 g，KCl 0.5 g，MgSO4·7H2O 0.5 g，FeSO40.01 g，(CH2O)30 g，H2O1 000 mL，青霉素0.1万单位。请回答：

(1)依物理性质，该培养基属于______________培养基。

(2)该培养基中的碳源是________。不论何种培养基，在各成分都溶化后分装前，要进行的是调整pH和______，倒平板时，一般需冷却至________左右，在____________附近操作。

(3)若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去的物质是________，应加入的碳源是________，为检测纤维素分解菌的存在与否还应加入________染料，形成________色复合物，若产生________，则证明有纤维素分解菌存在。

答案

(1)液体

(2)(CH2O)

灭菌

50 ℃

酒精灯火焰

(3)(CH2O)

纤维素粉

刚果红

红

透明圈

解析

培养基按物理性质可分为液体培养基和固体培养基等，分析该培养基的成分，该培养基没有添加琼脂，应为液体培养基，其碳源应为(CH2O)。配制培养基时，各成分溶化后要调节pH和灭菌后再分装。倒平板时，培养基应冷却到50 ℃左右，并且在酒精灯火焰附近进行。由于纤维素分解菌能以纤维素为碳源，其他微生物不能，因此若用该培养液培养纤维素分解菌，应除去(CH2O)添加纤维素粉。检测纤维素分解菌常用的方法是刚果红染色法。

巩固提升

9．下列有关培养基和菌种鉴定的叙述，不正确的是(

) A．根据培养基的物理状态可将其分为液体培养基和固体培养基

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

答案

D 解析

在以尿素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．下列关于尿素分解菌和纤维素分解菌的分离的叙述中，错误的是(

) A．前者需要尿素为唯一的氮源，后者需要以纤维素为唯一的碳源

B．尿素分解菌能产生脲酶，纤维素分解菌能产生纤维素酶

C．两个过程中都需要梯度稀释

D．刚果红染色法也可以用于鉴定尿素分解菌

答案

D 解析

两种细菌的分离都用到选择培养基，分离尿素分解菌的培养基以尿素为唯一氮源，分离纤维素分解菌的培养基以纤维素为唯一碳源，A正确；两种细菌分别产生脲酶和纤维素酶，B正确；由于在样品中细菌的浓度较大，所以都要进行梯度稀释，C正确；刚果红染色法仅能用于纤维素分解菌的鉴定，D错误。

11．在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用刚果红染色法，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右图哪些区域内(

) A．③

B．①②

C．②③

D．①②③

答案

A 解析

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，培养基上会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过能否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。

12．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稀释涂布平板法

③单菌落挑取法

④选择培养

A．①②

B．②③④

C．②③

D．①③④

答案

B 解析

要获得纤维素分解菌，需从取样的土壤中选择培养分离出样品，然后用稀释涂布平板法将样品接种到鉴别培养基上经筛选获得目的菌，再用单菌落挑取法接种到纤维素分解菌的选择培养基上，最终获得纯培养物。

13．某同学为了从土壤中分离得到纤维素分解菌，进行了以下操作。

第一步：土壤取样。用小铁铲和普通信封将土取回，然后倒入一烧瓶中，加蒸馏水稀释，塞好棉塞。

第二步：制备培养基。

纤维素粉

NaNO3

Na2HPO4·7H2O

KH2PO4

MgSO4·7H2O

KCl

酵母膏

水解酪素

待其他物质溶解后加水定容到

5 g 1 g 1.2 g 0.9 g 0.5 g 0.5 g 0.5 g 0.5 g 1 000 mL。

第三步：菌悬液涂布平板。用接种环取少量土壤稀释溶液在以上培养基表层涂布。

第四步：培养观察。把接种好的培养皿放到35 ℃的恒温箱中培养1～2 d，观察并记录菌落的生长情况。

根据以上实验操作，完成下列题目：

(1)找出该同学明显的操作错误。

________________________________________________________________________。

(2)要想增加该实验的说服力，还应该怎么做？

________________________________________________________________________。

答案

(1)第一步：取样工具应提前灭菌；不能用蒸馏水，应用无菌水；土壤取回后的操作应在火焰旁进行。第二步：培养基制备好后应灭菌。第三步：接种应在无菌条件下进行，应用灭菌的吸管或移液器取样品

(2)一是设置对照实验，再配制一组无纤维素粉的培养基，接种该土壤样品培养观察。二是最后要对该微生物进行鉴定，用刚果红染色法鉴定该微生物的菌落，看周围是否出现透明圈

解析

从土壤中分离微生物一般的流程是：土壤取样→选择培养→梯度稀释→菌悬液涂布平板→挑选出单个菌落。该实验步骤不完整，且在前三步操作中都没有进行无菌操作，因而无法说明分解纤维素的微生物一定来自土壤。要想增强实验的说服力，设置对照实验必不可少。

14．35%～40%的甲醛水溶液(福尔马林)可作为防腐剂，其防腐的原理是使蛋白质变性。自然界中有能分解甲醛的细菌和真菌。下图为分离和纯化分解甲醛细菌的实验过程，请分析回答：

(1)②过程的目的是____________________________，③过程培养出的是__________________________。

(2)上述实验中，不需要进行灭菌处理的是__________，培养基灭菌的常用方法为______________。

(3)由③→④的接种可选用____________________ 法，通过培养能获得____________。经过⑤过程后，取样测定甲醛浓度，选出____________________，再分离、培养菌株。此菌种异化作用的类型是________。

(4)为研究甲醛初始浓度对菌株降解甲醛能力的影响，进行了相应实验并得到如下图所示结果。由图可知，当甲醛的初始浓度小于1 200 mg/L时，菌株________________；当甲醛的初始浓度增高至1 600 mg/L时，48小时后菌株对甲醛的降解能力很弱，甚至失去降解能力，其原因可能是________________________________________________________________。

答案

(1)增加目的菌的菌群数量(提高目的菌的种群密度)

以甲醛为唯一碳源的细菌

(2)

活性污泥

高压蒸汽灭菌法

(3)平板划线(稀释涂布平板)

单个菌落

甲醛浓度最低的培养瓶

需氧型

(4)可以完全降解甲醛

甲醛浓度过高会使菌体蛋白质变性，从而降低了细菌降解甲醛的能力(甲醛浓度过高会产生毒害作用，降低了细菌降解甲醛的能力) 解析

(1)②过程是将用活性污泥制备的菌悬液中的细菌进行扩大培养，以增加所选细菌(目的菌)的数量。③过程是利用以甲醛为唯一碳源的选择培养基进行的选择培养，可以选择出能分解甲醛的细菌。(2)由于目的菌就在活性污泥中，所以不能对活性污泥进行灭菌处理，其他如培养基、玻璃器皿等都需要进行灭菌处理，对培养基灭菌处理的方法是高压蒸汽灭菌法。(3)常用的接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法，④中的培养是纯化培养，可以得到单一细菌增殖成的菌落，过程⑤属于对目的菌进行鉴定筛选，锥形瓶中所剩甲醛最少的为分解甲醛能力最强的细菌。从过程④中可以看出，该细菌应属于好氧菌。(4)比较图中的四条曲线的终点可知，当甲醛浓度低于1 200 mg/L时，可以将甲醛完全分解。而初始浓度为1 600 mg/L时，48小时后甲醛的浓度不再降低，说明菌体受到毒害作用，失去了分解甲醛的能力，蛋白质是生命的主要承担者，所以最可能是蛋白质失去活性。

走进高考

15．(2014·新课标卷Ⅰ，39)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)：

培养基甲

培养基乙

酵母膏

＋

无机盐

＋

淀粉

＋

纤维素粉

＋

琼脂

－

CR溶液

＋

水

＋

＋

＋

＋

－

＋

＋

＋

注：“＋”表示有，“－”表示无。

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______________。

答案

(1)纤维二糖

葡萄糖

(2)红

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，即使出现单菌落也不能确定其为纤维素分解菌

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利用，如下图：

纤维素――→纤维二糖――→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。

纤维素酶葡萄糖苷酶