高三生物《选修1专题2 课题3 分解纤维素的微生物的分离》

专题2课题3分解纤维素的微生物的分离答案一、基础知识1．纤维素：是一种由葡萄糖首尾相连而成的高分子化合物，是地球上含量最丰富的多糖类物质。棉花是自然界中纤维素含量最高的天然产物。有些微生物能分解利用纤维素，因为它们能够产生纤维素酶。2．纤维素酶：是一种复合酶，一般包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。前两种酶能使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶能将纤维二糖分解成葡萄糖。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。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。4．纤维素分解菌大多分布在富含纤维素的环境中，也可以将富含纤维素的物质埋在土壤中，经过30天左右，再从已腐烂的物质埋藏处筛选纤维素分解菌。5．在将样品稀释涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上之前，可以用选择培养基增加纤维索分解菌的浓度。培养时要在摇床上振荡培养。6．常用的刚果红染色法有两种：一种是先培养微生物，再加入刚果红染色；另一种是在倒平板时就加入刚果红。7．经过刚果红鉴别培养基培养后，在产纤维素酶的菌落周围会出现透明圈。可以用单细胞挑取法挑取纤维素分解菌。8．为确定得到的是纤维素分解菌，尚需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。纤维素酶的测定方法一般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理测定。三、提高练习1．下列生物能分解纤维素的是(C)①人②兔③牛④蘑菇⑤纤维杆菌A．①②③④⑤B．②③⑤C．②③④⑤D．③⑤　[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。2．纤维素酶可以将下列哪种物质分解(C)A．牛肉片B．鱼片C．滤纸条D．塑料条3．下列不属于纤维素酶组分的是(D)A．C1酶B．Cx酶C．葡萄糖苷酶D．半乳糖苷酶4．纤维素酶发挥作用的最适pH是(B)A．2.0B．4.8C．6.8D．7.85．刚果红能与下列哪种物质形成红色复合物(D)11 A．葡萄糖B．纤维二糖C．麦芽糖D．纤维素6．从土壤中分离获得某种微生物的步骤是(B)①土壤取样②梯度稀释③选择培养④涂布培养⑤筛选菌株A．①②③④⑤B．①③②④⑤C．①②④③⑤D．①④②③⑤7．纤维素分解菌的选择培养基有选择作用，原因在于有(D)A．NaNO3B．KClC．酵母膏D．纤维素粉8．分离土壤中纤维素分解菌所用到的方法是(B)①稀释倒平板法②涂布平板法③单细胞挑取法④选择培养基分离A．①②B．②③④C．②③D．①③④　[解析]分离土壤中的纤维素分解菌时，先进行选择培养，以增大纤维素分解菌的浓度，即富集培养，梯度稀释后涂布平板，培养，最后运用挑取单细胞法以获得纯培养。9．分离纤维素分解菌的实验过程中操作有误的是(A　)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[解析]经选择培养后培养基上纤维素分解菌的浓度增加，所以需要将样品进行梯度稀释后才能涂布到鉴定纤维素分解菌的培养基上；选择培养可省略，但选择培养可增加纤维素分解菌浓度，此步若省略所得到的微生物可能较少；经稀释培养长出菌落后，再加刚果红染色；设置对照能证明经富集培养的确得到了欲分离的微生物。10．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(B)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11．下列有关分解纤维素微生物的分离的叙述，不正确的是(B)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[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，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。12．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）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13．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(C)A．完全除去其他微生物B．没有意义，去掉这一步更好11 C．增加纤维素分解菌的浓度D．使纤维素分解菌充分长大14．两种刚果红染色法的结果是(A)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15．纤维素酶在植物细胞工程方面有着广泛的应用，你认为在下列哪种生物体中提取纤维素酶比较合理(B)A．发酵酵母B．在腐木上生长的霉菌C．高等植物细胞D．白蚁体内的鞭毛虫16．为了测定某种分解纤维素的微生物生长所需要的最适宜pH，某同学设计了下列实验步骤：①配制适宜的培养基，分别装到锥形瓶中，用缓冲液分别调pH为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0，并分别标号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。②将每瓶培养基等量分别装到5支试管中，加棉塞并包扎成5捆。③将试管放到1个大烧杯中，在酒精灯上加热煮沸10min灭菌，待温度冷却到50℃，将试管搁置斜面。④在无菌条件下，往5组试管中接种等量的菌种。⑤25℃～28℃恒温箱中培养24h。⑥测定每支试管中培养基的重量，记录并统计分析结果。(1)上述步骤中有5处明显错误，请找出并加以改正。(2)若按改正后的实验步骤，请将预测的结果用曲线图表示走势。答案：(1)①缓冲液调的pH范围不对。多数细菌的最适宜pH在6.5～7.5之间，所以应将缓冲液分别调pH为6.0、6.5、7.0、7.5、8.0。②试管包扎成捆后没有做标记，这样就分不清培养基的不同。应该在每捆试管外贴上注明pH的标签。③培养基灭菌的方法不对。培养基应在100kPa、121℃的高压蒸汽灭菌锅中灭菌15～20min。④培养温度和时间不对，细菌应在30℃～37℃条件下培养1～2天。⑤不应测培养基重量，应测微生物的数目或菌体的重量。17．富集培养是微生物学中最强有力的技术手段之一。主要是指利用不同微生物的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，从而使其在群落中的数量大大增加，人们能够更容易地从自然界中分离到所需的特定微生物。富集条件可根据所需分离的微生物的特点，从物理、化学、生物及综合多个方面进行选择，如温度、pH、紫外线、高压、光照、氧气、营养等许多方面。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。11 (1)本实验所需培养基为_________，碳源为_________。(2)实验原理是_________________________________________________________。(3)①→③重复培养的目的是_____________________________________。(4)⑤的菌落中大部分是降解_________的微生物。(5)⑥为_________组，⑦为_________组，设置⑥的目的是_________。(6)⑤→⑥采用_________法，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__________________。答案：(1)选择培养基　对羟基苯甲酸　(2)利用以对羟基苯甲酸为唯一碳源的选择培养基，经富集培养，选择出能降解酚类化合物对羟基苯甲酸的微生物　(3)增大分解对羟基苯甲酸微生物的比例(4)对羟基苯甲酸(5)对照实验　说明通过富集培养的确得到了欲分离的目标微生物　(6)单细胞挑取接种环在火焰上灼烧灭菌，烧红的接种环在空气中冷却，同时打开皿盖挑取菌落接种到试管中，并塞好棉塞，接种环在火焰上灼烧，杀灭残留物18．请你设计实验来证明纤维素酶的作用。答案：(1)取2支20mL的试管，分别放入1cm×6cm的滤纸条。(2)分别加入pH为4.8、物质的量浓度为0.1mol·L-1的醋酸——醋酸钠缓冲液10mL、11mL。(3)在加入10mL缓冲液的试管中加入1mL纤维素酶。(4)将2支试管固定在摇床上，振荡反应。结果：加纤维素酶的试管中的滤纸条被分解，另一支的未分解。结论：纤维素酶有分解纤维素的作用。专题6课题2胡萝卜素的提取考点突破考点一胡萝卜素的提取【基础知识整合】1．胡萝卜素性质：胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。11 2．来源：一是从植物中提取；二是从大面积养殖的岩藻中提取；三是利用微生物的发酵生产。3．胡萝卜素提取：根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，可以有机溶剂萃取的方法提取胡萝卜素。4．胡萝卜素萃取剂应具备的特点：萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。此外，还应该考虑萃取效率，对人的毒性，是否易燃，有机溶剂是否能从产品中完全除去，会不会影响产品质量等问题。5．影响萃取的因素：萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时，还受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。6．提取的胡萝卜素粗品通过纸层析进行鉴定。【知识拓展】1．萃取剂的选择有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。乙醇和丙酮能够与水混溶，是水溶性有机溶剂；石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯、四氯化碳等不能与水混溶，是水不溶性有机溶剂。萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分熔解胡萝卜素，且不与水混溶。另外还要考虑对人体是否有毒等安全问题。因乙醚沸点较低，苯和四氯化碳对人体有毒，所虹本实验选用石油醚或乙酸乙酯作为萃取剂。2．影响萃取的因素主要因素：萃取剂的性质和使用量；次要因素：原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度、萃取的时间等。总之，溶解越充分，效果就越好。3．胡萝卜素的萃取方法（1）胡萝卜素提取装置的设计①提取装置：由铁架台、酒精灯、水浴锅、烧瓶、冷凝管等构成。安装顺序：从左到右，由下而上。拆除时相反。装置如图所示。②由于有机溶剂易燃，直接使用明火加热易引起燃烧、爆炸——故采用水浴加热法。③为防止加热时有机溶剂的挥发——在加热瓶口安装冷凝回流装置。（2）纸层析操作的注意事项①层析时注意选择干净的滤纸，为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以带手套进行操作。②点样时应注意点样斑点不能太大（直径应小于0.5cm），如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。③将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能相互接触，以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。④纸层析鉴定步骤在18cm×30cm滤纸下端距底边2cm处做一基线，在基线上取A、B、C、D四点对照点样：A、D点点标准样品，B、C点点提取样品干燥层析：吹干滤纸溶剂，放入色谱容器中层析11 对比观察：对比观察样品色素点与标准色素点的异同（3）成果评价如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素的实验成功。由于提取物中含有杂质，萃取样品的颜色可能比标准样品的颜色浅，我们也可以通过颜色的比较，初步确定提取的胡萝卜素的量。特别提醒：此处的纸层析是为了探究是否提取到了胡萝卜素（通过与标准样品中的—胡萝卜素作对比予以确认），而叶绿体中色素提取与分离时纸层析的目的是提取并分离四种色素，探究色素种类和颜色。【解题思路探究】【例】如图为提取胡萝卜素的装置图，请据图回答下列问题：（1）⑤的作用是。（2）④内加入的萃取液一般是，原料在加入前，一般要进行、处理。（3）该萃取过程采用的是水浴加热，其目的是。（4）为了取得最佳萃取效果，萃取的时间应该。(5)萃取剂可分为和两种，乙醇和丙酮属于。在提取β-胡萝卜素时，常采用的原料是，因为其不仅，而且。(6)萃取的效率主要取决于，同时也受等条件的影响。(7)萃取过程中，第一步需，以提高萃取效率。因为，所以应避免明火加热，而采用水浴加热的方法。【考查类型】本题主要考查胡萝卜素的性质和提取方法。【解析】图示装置为萃取装置，其中⑤为冷凝管，其作用在于降温，以防止加热时有机溶剂挥发，④是烧瓶，其内装有萃取剂，胡萝卜素的适宜萃取剂是石油醚，为防止有机溶剂明火加热时引起燃烧、爆炸，萃取时有必要采用水浴加热，而不用明火加热。萃取剂可分为水溶性和水不溶性两种，乙醇和丙酮属于水溶性。在提取β-胡萝卜素时，常采用的原料是胡萝卜，因为其不仅廉价易得，而且β-胡萝卜素含量也较高。萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时也受到原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。萃取过程中，第一步需将胡萝卜进行粉碎和干燥，以提高效率。因为有机溶剂都是易燃物，所以应避免明火加热，而采用水浴加热的方法【答案】（1）冷凝管降温，防止加热时有机溶剂挥发（2）烧瓶石油醚粉碎干燥（3）避免使用明火加热引起燃烧、爆炸（4）较长(5)水溶性水不溶性水溶性胡萝卜廉价易得β-胡萝卜素含量也较高(6)萃取剂的性质和使用量原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间11 (7)将胡萝卜进行粉碎和干燥有机溶剂都是易燃物【方法技巧】比较萃取装置与水中蒸馏装置（1）两种装置中均具冷凝装置，但放置的方式和作用不同——蒸馏装置比萃取装置多了接收瓶及牛角管且设有温度计，以检测蒸气温度。（2）蒸馏装置中，烧瓶中装的蒸馏水可直接加热，而萃取装置中装的是有机溶剂（萃取齐）故不可直接加热（需水浴加热）考点集训一、选择题(每小题只有一个正确选项)1．萃取胡萝卜素时应采用下列哪种萃取剂()A．石油醚B．乙酸乙酯C．乙醚D．苯2．炒胡萝卜时多加油的原因是()A．溶解在油中的胡萝卜素容易被人体吸收B．两者混合增加蔬菜的营养成分C．胡萝卜素在油的作用下分解为两分子维生素AD．胡萝卜素的碳碳双键会断裂，利于人体吸收3．下列各项中全为水溶性溶剂的是()A．石油醚、乙酸乙酯B．乙醇和丙酮C．乙醚、苯D．丙酮与四氯化碳4．石油醚经常被用作植物有效成分提取时的萃取剂，其原因是()A．具有较高的沸点、萃取效率高、毒性很小B．具有较低的沸点、萃取效率高、毒性很小C．具有较高的沸点、萃取效率一般、毒性较小D．具有较低的沸点、萃取效率高，但毒性较大5．在蒸馏、压榨和萃取三种提取方法中，共用的仪器是()A．牛角管B．烧瓶C．冷凝管D．分液漏斗7．胡萝卜素可以划分为α、β、γ三类，其划分的主要依据是()A．层析后出现在滤纸上的位置B．根据其在人和动物体内的功能和作用部分C．根据其分子式中碳碳双键的数目D．根据分解后产生的维生素A的分子数8．作为萃取胡萝卜素的有机溶剂，哪一项不符合实验要求()A．能充分溶解色素B．与水混溶C．对人无毒D．易与产品分离9．胡萝卜素的提取实验过程中，正确的操作步骤是()11 10．萃取前往往要将胡萝卜烘干，粉碎，并且原料颗粒越小越好，这么做的目的是()A．让胡萝卜尽快溶解成胡萝卜素B．让原料与萃取剂充分接触，提高萃取效率C．让原料颗粒尽快溶于萃取剂中D．节省萃取剂的使用量2．关于胡萝卜素作用的论述，错误的是()A．胡萝卜素可以用来治疗缺乏维生素A而引起的各种疾病B．胡萝卜素可用作食品色素C．天然胡萝卜素还具有使癌变细胞恢复成正常细胞的作用D．胡萝卜素可以治疗人体色素缺乏症3．右图为胡萝卜素的纸层析结果示意图中，属于标准样品的层析点的是()A．①②B．③④C．⑤⑥D．③④⑤⑥4．工业生产上，提取天然β-胡萝卜素的方法主要有()A．从植物中提取B．从大面积养殖的岩藻中获得C．利用微生物的发酵生产D．A、B、C三项都是5．萃取过程应如何加热()A．酒精灯隔水加热B．酒精灯直接加热C．烘干箱加热D．微波加热6．萃取的效率主要取决于()A．原料颗粒的大小和紧密程度B．萃取剂的性质和使用量C．萃取的温度和时间D．原料含水量的大小7．提取胡萝卜素和提取玫瑰精油时都需要加热，但用萃取法提取胡萝卜素时，采用的是水浴加热，而用水蒸气蒸馏法提取玫瑰油时是直接加热。其原因是()。A．前者需保持恒温，后者不需要加温B．前者容易蒸发，后者不容易蒸发11 C．胡萝卜素不耐高温，玫瑰精油耐高温D．前者烧瓶里是有机溶剂，易燃易爆，后者是水9．在提取β-胡萝卜素的实验中发现，β-胡萝卜素在萃取过程中容易被氧化，为了提高产量和质量，需加入稳定剂，资料表明在弱碱性环境中，β-胡萝卜素易稳定存在，则可以作为稳定剂的试剂是()。A．食盐B．氨水C．硫酸钠D．氢氧化钠二、非选择题30．下图为胡萝卜素的提取装置示意图，回答有关问题：1）胡萝卜素是一种脂溶性物质，因此选取的萃取剂应具有的特点是。2）乙醇和丙酮能否用于胡萝卜素的萃取？。原因是。3）萃取分离胡萝卜素的常用方法是法。4）本实验对样品和样品进行点样，以便于进行，点样时，应注意要。如果说明提取胡萝卜素的实验成功。5）提取胡萝卜素的实验流程是、、、、。6）在纸层析时，为何要盖上玻璃盖？。7）装置1是。其作用是30.1)较高的溶点,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶,同时还要考虑萃取效率、对人的毒性、是否易燃等2）不能，胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。3）萃取4）标准提取快速细致，并加以干燥萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带5）粉碎干燥萃取过滤浓缩6）丙酮有毒，防止丙酮的挥发对人体造成伤害7）冷凝管防止加热时有机溶剂的挥发11 11．(25分)天然胡萝卜素是国际癌症协会研究中心、美国癌学会推崇的防癌抗癌食品、保健品和药品。作为保健品食用，可医治维生素A缺乏症、皮肤病、抗光敏症等疾病。科学研究证明，胡萝卜素能防治或延缓癌症，是具有广泛免疫功能的药物和不可缺少的饮料添加剂。目前在国内外食品工业和其他诸多行业中，胡萝卜素一直处于供不应求的状态。请根据上述材料及所学知识，回答下列问题：(1)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在胡萝卜素的提取过程中，要对新鲜的胡萝卜进行____________，但要注意控制____________和时间，这是因为__________________。(2)天然胡萝卜素可医治维生素A缺乏症，是因为_________________________________________________________________________________。(3)如下为提取胡萝卜素的实验流程图：胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素A过程叫________，B过程叫________。(4)某同学在鉴定胡萝卜素时，所做的纸层析实验如右图所示，请指出其中的错误：①________________________________________。②________________________________________。③________________________________________。答案：(1)干燥温度温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解(2)胡萝卜素可分解为维生素A(3)萃取浓缩(4)①玻璃瓶未加盖密封②层析液过多，没过了基线③滤纸两边接触12．(25分)苏丹红是一种红色的脂溶性染料，它被禁止使用于食品工业中。前段时间，当肯德基的食品中出现有苏丹红时，全国人民都开始关注食品中使用色素添加剂而引起的食品安全问题，某生物实验兴趣小组同学想通过实验初步检测某方便面油包中有无苏丹红染液。请根据以下提供的实验器材为其设计实验步骤。实验器材：密封玻璃瓶、滤纸(18cm×30cm带U型扣)、注射器针头(最小号)、某品牌方便面油包、无水酒精、苏丹红干粉、石油醚、铅笔。(1)实验原理：相同的物质在滤纸上随层析液扩散的速率相等。(2)实验步骤：①取适量苏丹红干粉溶于无水酒精制成苏丹红标准液。②___________________________________________________________________________________________________________________________________________。③___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)结论与讨论：①___________________________________________________________________________________________________________________________________________。②___________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(2)②取适量油包中的油溶于无水酒精制成样品液③在18cm×30cm滤纸下端距底边2cm处用铅笔画一基线。在基线上取A、B两点，用两根注射器针头分别取苏丹红标准液和样品液在A、B两点上分别点样(点样可进行多次)，待其挥发干后，将滤纸卷成圆筒状，竖着置于装有1cm深石油醚的密封玻璃瓶中，等各种物质分开后，取出滤纸，让石油醚自然挥发后，观察标准液层析带和样品液层析带(3)①若油包的层析带上有与标准液层析带对应的带，则说明油包中可能含有苏丹红②若油包的层析带上没有与标准液层析带对应的带，则说明油包中不含有苏丹红11 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