Question

人类正在利用纤维素和某微生物产生的酶来开发一种新的能源——乙醇，有关获取该酶的实验方法如下所述。请你回答相关问题：

（1）科研人员在筛选微生物时，常从富含纤维素的土壤中进行分离，原因是该土壤中含有较多的_____（写出生物类群的名称），从而得到高产菌株。

（2）在对该高产“菌株”进行分离筛选时，需将适宜稀释倍数的土壤溶液接种在以_____为碳源的液体培养基上，进行为期 5 天的富集培养；科研人员将进一步分离纯化该微生物，应采用的接种方法是________。

（3）研究发现，该高产菌株能降解纤维素。这很可能是其向土壤中分泌了_____。研究人员提纯相应的酶需用到凝胶色谱法，该方法是根据_____来分离蛋白质。为了使酶能够被反复利用，可采用_____技术。

（4）若要找到该酶起作用的最适温度，请你设计一个实验加以探究____（只要求写出实验思路即可）。

Answer

纤维素分解菌（或分解纤维素的细菌） 纤维素 稀释涂布平板法（平板划线法） 纤维素酶（纤维素分解酶） 相对分子质量的大小 固定化酶 设置一系列的温度梯度（比如20℃至40℃共20个温度梯度的恒温箱），其他条件相同且适宜，分别将适量的纤维素酶和纤维素（碳源）物质进行分组，在各温度梯度条件下分别保温，几十分钟后，再将相同温度条件下保温过的纤维素酶与纤维素进行混合，一段时间后（5天或10天后），用一定方法检测各组中单位时间内底物的消耗量或产物的生成量，就可以得到底物消耗量最多或产物生成量最多的那个温度条件，这可能就是最适温度

【解析】

1、土壤中存在着大量纤维素分解菌，包括真菌、细菌和放线菌等，它们可以产生纤维素酶。纤维素酶是一种复合酶，可以把纤维素分解为纤维二糖，进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用，故在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。

2、在培养基中加入刚果红，可与培养基中的纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，红色复合物不能形成，培养基中会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，从而可筛选纤维素分解菌。

（1）在纤维素丰富的环境中，含有较多的纤维素分解菌，包括真菌、细菌和放线菌等。

（2）纤维素酶是一种复合酶，可以把纤维素分解为纤维二糖，进一步分解为葡萄糖使微生物加以利用，故在用纤维素作为唯一碳源的培养基中，纤维素分解菌能够很好地生长，其他微生物则不能生长。分离纯化微生物常用稀释涂布平板法或平板划线法。

（3）该菌株能降解纤维素可能是分泌了纤维素酶。凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的。为了使酶能够反复利用，可采用固定化酶技术。

（4）要探究相应的酶的最适温度，则自变量是温度，根据探究实验的对照原则和单一变量原则可设计以下实验加以探究：设置一系列的温度梯度（比如20℃至40℃共20个温度梯度的恒温箱），其他条件相同且适宜，分别将适量的纤维素酶和纤维素（碳源）物质进行分组，在各温度梯度条件下分别保温，几十分钟后，再将相同温度条件下保温过的纤维素酶与纤维素进行混合，一段时间后（5天或10天后），用一定方法检测各组中单位时间内底物的消耗量或产物的生成量，就可以得到底物消耗量最多或产物生成量最多的那个温度条件，这可能就是最适温度。