Question

【題目】人類正在利用纖維素和某微生物產生的酶來開發一種新的能源——乙醇，有關獲取該酶的實驗方法如下所述。請你回答相關問題：

（1）科研人員在篩選微生物時，常從富含纖維素的土壤中進行分離，原因是該土壤中含有較多的_____（寫出生物類群的名稱），從而得到高產菌株。

（2）在對該高產“菌株”進行分離篩選時，需將適宜稀釋倍數的土壤溶液接種在以_____為碳源的液體培養基上，進行為期 5 天的富集培養；科研人員將進一步分離純化該微生物，應采用的接種方法是________。

（3）研究發現，該高產菌株能降解纖維素。這很可能是其向土壤中分泌了_____。研究人員提純相應的酶需用到凝膠色譜法，該方法是根據_____來分離蛋白質。為了使酶能夠被反復利用，可采用_____技術。

（4）若要找到該酶起作用的最適溫度，請你設計一個實驗加以探究____（只要求寫出實驗思路即可）。

Answer 1

【答案】纖維素分解菌（或分解纖維素的細菌） 纖維素 稀釋涂布平板法（平板劃線法） 纖維素酶（纖維素分解酶） 相對分子質量的大小 固定化酶 設置一系列的溫度梯度（比如20℃至40℃共20個溫度梯度的恒溫箱），其他條件相同且適宜，分別將適量的纖維素酶和纖維素（碳源）物質進行分組，在各溫度梯度條件下分別保溫，幾十分鐘后，再將相同溫度條件下保溫過的纖維素酶與纖維素進行混合，一段時間后（5天或10天后），用一定方法檢測各組中單位時間內底物的消耗量或產物的生成量，就可以得到底物消耗量最多或產物生成量最多的那個溫度條件，這可能就是最適溫度

【解析】

1、土壤中存在著大量纖維素分解菌，包括真菌、細菌和放線菌等，它們可以產生纖維素酶。纖維素酶是一種復合酶，可以把纖維素分解為纖維二糖，進一步分解為葡萄糖使微生物加以利用，故在用纖維素作為唯一碳源的培養基中，纖維素分解菌能夠很好地生長，其他微生物則不能生長。

2、在培養基中加入剛果紅，可與培養基中的纖維素形成紅色復合物，當纖維素被分解后，紅色復合物不能形成，培養基中會出現以纖維素分解菌為中心的透明圈，從而可篩選纖維素分解菌。

（1）在纖維素豐富的環境中，含有較多的纖維素分解菌，包括真菌、細菌和放線菌等。

（2）纖維素酶是一種復合酶，可以把纖維素分解為纖維二糖，進一步分解為葡萄糖使微生物加以利用，故在用纖維素作為唯一碳源的培養基中，纖維素分解菌能夠很好地生長，其他微生物則不能生長。分離純化微生物常用稀釋涂布平板法或平板劃線法。

（3）該菌株能降解纖維素可能是分泌了纖維素酶。凝膠色譜法是根據相對分子質量的大小來分離蛋白質的。為了使酶能夠反復利用，可采用固定化酶技術。

（4）要探究相應的酶的最適溫度，則自變量是溫度，根據探究實驗的對照原則和單一變量原則可設計以下實驗加以探究：設置一系列的溫度梯度（比如20℃至40℃共20個溫度梯度的恒溫箱），其他條件相同且適宜，分別將適量的纖維素酶和纖維素（碳源）物質進行分組，在各溫度梯度條件下分別保溫，幾十分鐘后，再將相同溫度條件下保溫過的纖維素酶與纖維素進行混合，一段時間后（5天或10天后），用一定方法檢測各組中單位時間內底物的消耗量或產物的生成量，就可以得到底物消耗量最多或產物生成量最多的那個溫度條件，這可能就是最適溫度。