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乙醇可部分替代石油燃料,利用纤维素酶、酵母菌等可将纤维素转化成乙醇,耐高温纤维素...

乙醇可部分替代石油燃料,利用纤维素酶、酵母菌等可将纤维素转化成乙醇,耐高温纤维素酶可以加速催化纤维素的水解,从而有利于酵母菌发酵产生乙醇.

(1)某研究小组将产纤维素酶的菌株,通过诱变和高温筛选获得新菌株.为探究新菌株所产纤维素酶能否耐受80高温,进行了以下实验

    试管1    试管2

第一步    加入适量缓冲液    加入等量纤维素酶溶液(缓冲液配制)

第二步    80水浴保温 30min

第三步    加入 适量纤维素液

第四步    60水浴保温10min

第五步    加入 斐林试剂或班氏糖定性试剂

第六步    沸水浴中加热2min,观察实验现象

结果与结论: 试管1内呈蓝色,试管2内有砖红色沉淀产生 ,则表明该纤维素酶能耐受80高温;

试管1和2内均呈蓝色 ,则表明该纤维素酶不能耐受80高温.

(2)酵母菌发酵产生的乙醇属于 次级 (填“初级”或“次级”)代谢产物.

 

(1)80℃水浴保温 适量纤维素液 斐林试剂或班氏糖定性试剂 ①试管1内呈蓝色,试管2内有砖红色沉淀产生 ②试管1和2内均呈蓝色 (2)次级 【解析】 试题分析:根据实验目的“为探究新菌株所产纤维素酶能否耐受80℃高温”,因此需对纤维素酶进行高温处理,然后观察是否能将纤维素水解产生还原糖.还原糖可用斐林试剂或班氏试剂鉴定观察是否产生砖红色沉淀. 初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质,如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等. 次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该生物无明显生理功能,或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质,如抗生素、毒素、激素、色素等. 【解析】 (1)根据实验是探究纤维素酶能否耐受80℃高温,所以应先对纤维素酶用80℃高温处理,常用方法为水浴80℃保温,对酶进行高温处理后,然后再加入适量的纤维素酶作用的底物﹣﹣纤维素,利用纤维素酶能使纤维素水解为还原糖,来验证经高温处理的酶是否还有活性,还原糖可用斐林试剂或班氏糖定性试剂检测. ①如果纤维素酶能耐受80℃高温,则经80℃高温处理后,依然能使纤维素水解,经斐林试剂检测能出现砖红色沉淀.②反之,不能出现砖红色沉淀. (2)乙醇是对酵母菌无明显生理功能,并非是酵母菌生长和繁殖所必需的物质,这样的物质为次级代谢产物.
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纤维素酶在洗涤剂、棉织品水洗抛光整理和制浆造纸等行业上有巨大的应用价值.科研人员作了如下实验,请分析回答:

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(1)图1的中接种的是造纸厂附近土壤,培养基中的碳源应为 纤维素为唯一碳源 中分别培养的是通过 刚果红 染色鉴定法选取透明圈较大的5个菌株.

(2)将这5个菌株进行发酵产生的酶,加入到纤维素溶液中,测定 还原糖含量 ,由图2可知3号菌株酶活力最高.

(3)对破壁前后的酶活力进行了比较,测得未破壁的酶活力为3540U/ml,已破壁的酶活力为94U/ml.由此可知,该菌所产纤维素酶为 胞外酶 酶.

(4)要测定该酪的热稳定性,应采取的实验方案是 取5只装有等量菌液的试管,置于5种不同的温度条件,培养相同时间,测定还原糖的含量,若测得还原糖含量变化不大,则说明该菌的热稳定性较好.

 

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饲养动物常用的植物饲料中含有难溶的植酸钙等物质,很难被动物吸收利用,还影响对其他营养物质的利用.若在饲料中添加植酸酶,则能催化其水解成为可以吸收利用的磷酸盐等.以下是科研人员从作物根部土壤中分离产植酸酶的菌株的过程示意图.请分析作答.

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(1)培养基中除了添加植酸钙以外,应含有 碳源 氮源 、水、无机盐等基本营养物质.

(2)为防止杂菌污染,要对培养基和培养皿等进行 灭菌 ,而且须将接种后的培养皿呈 倒置 状态放置.

(3)接种以前进行的一系列操作,目的是在培养皿表面形成 单个菌落 .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 菌落数 就能大致推测出样品中的活菌数.

(4)由于植酸钙的不溶解性,使培养基中形成白色浑浊.产植酸酶的菌株会水解植酸钙,菌落的周围将形成透明的区域,根据透明区域的有无,可初步判断该菌是否产植酸酶.实验结果显示A~E五种菌株中, E 是产植酸酶的理想菌株.

(5)获得目的菌以后,若要用于植酸酶的生产,还需要进行 扩大培养

 

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(2012•临沂二模)【生物一生物技术实践】

废纸的主要成分是木质纤维,科技人员将其转化为一种新的资源﹣﹣乙醇.下图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工艺流程.请回答相关问题:

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(1)环节要选择的微生物是 纤维素分解酶 ,可将从富含纤维素土壤中获得的微生物培养在以纤维素为碳源,并加入 刚果红 的培养基上筛选周围有 透明圈 的菌落.

(2)将上述筛选出的菌进行培养,则中获得的酶是 纤维素 酶.该酶至少包括C1酶、Cx酶和 葡萄糖苷酶 三种组分.

(3)环节中被接入的常见菌种是 酵母菌 ,为了确保获得产物乙醇,过程要注意避免污染杂菌并要注意 发酵装置密闭(保证无氧环境)

(4)生产中为了降低酶的成本首先要通过基因工程等技术手段对产酶微生物进行改造,提高酶的产量,还可利用 固定化酶 等技术使酶能够重复利用.

 

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(2013•朝阳区一模)从某地分离到能分泌纤维素酶的枯草杆菌,对此菌进行诱变,利用染色法筛选纤维素酶产量高的菌体.(染色法:染料和培养基中的纤维素发生颜色反应,当纤维素被菌体水解,培养基中会出现以菌落为中心的透明圈)

(1)实验材料:菌体悬液,紫外灯,添加 纤维素 为碳源的选择培养基,培养皿等

(2)实验过程及结果预期:

a.将菌体悬液稀释至适当浓度,平均分成甲、乙两组.

b.甲组用 适当剂量(强度) 的紫外灯照射一定时间,乙组不做处理.

c. 将等量甲乙两组菌液 接种至选择培养基上.

d.观察并测量 透明圈 的直径与相应菌落直径

e.若甲组中出现了纤维素酶产量高的酶体,其形成的酶落表现为 透明圈的直径与相应菌落直径比值 比乙组相应值的平均值大.

(3)甲组中会出现纤维素酶产量不同的酶体,此现象是由于紫外线的照射改变了基因的 结构(或碱基排列顺序) ,即发生了 基因突变 (变异类型),体现了此变异的 不定向 特点.

(4)枯草杆菌因没有 生物膜 系统,其分泌纤维素酶与真核细胞蛋白质的分泌方式不同.

(5)若用液体培养上述细菌,研究其数量变化规律,绘制出该菌的生长速率曲线如图,据图描述此菌的种群数量的变化规律是 先S型增长后下降(首先平稳随后增加再平稳之后下降)

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(2013•黄州区一模)【生物一选修模块1:生物技术实践】

请回答下列与生物技术实践相关的问题:

(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.科学家利用培养基从土壤中筛选出能分解纤维素的细菌,这类细菌经过大量培养后可以从中提取纤维素酶.

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虽然各种培养基的具体配方不同,但一般都含有水、 无机盐、碳源、氮源

(2)酵母菌是一种真菌,可用于制作果酒.

果汁发酵后是否产生酒精,可以用 重铬酸钾 来检验,在酸性条件下,该物质与酒精反应呈现特定的颜色.

酵母菌细胞固定化可大大提高生产效率.固定酵母菌细胞时首先需要将干酵母放入 蒸馏水 中活化;若制得的凝胶珠着色过浅,可能是 海藻酸钠浓度过低

(3)突变菌往往带有一些特殊的基因,在获得这些基因的过程中,PCR技术相当重要.PCR扩增反应中加入引物的作用是 使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸

(4)加酶洗衣粉中有的加香精,高档洗衣粉中的香精是由植物芳香油制成的,目前从植物中提取芳香油的方法有 萃取法、蒸馏法、压榨法 等.

 

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