Question

【題目】成年大熊貓是以竹子(高纖維食物)為主的珍稀動物。大熊貓對纖維素的消化主要是由腸道微生物來完成的�？蒲腥藛T從大熊貓糞便中篩選出能夠降解纖維素的菌株(目的菌)，并對該菌株進行鑒定和產(chǎn)酶條件的優(yōu)化，具體流程如圖1。請回答下列問題：

(1)制備牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基需經(jīng)過計算→稱量→溶化→________→倒平板等步驟。大熊貓糞便樣品通過富集培養(yǎng)，可增加____________，以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。

(2)將富集培養(yǎng)后的大熊貓糞便混合菌液適當(dāng)稀釋后涂布于以________作為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基上，倒置放入37 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h。培養(yǎng)完成后滴加________染色，觀察培養(yǎng)基上是否產(chǎn)生________，再通過比較其大小，初步獲得目的菌株。

(3)將初步獲得的目的菌株通過濾紙分解實驗進一步驗證篩選，其是否可以作為生產(chǎn)菌株仍需進行菌株鑒定，菌株鑒定通常通過觀察記錄菌落的____________等特征進行。

(4)為確定最終獲得的目的菌株的最佳產(chǎn)酶條件，首先選取培養(yǎng)基初始pH、培養(yǎng)溫度、搖床轉(zhuǎn)速以及裝液量(250mL三角瓶)四個因素開展單因素實驗，實驗結(jié)果如圖2～5所示。

①培養(yǎng)基pH和培養(yǎng)溫度都會影響目的菌株產(chǎn)酶，主要原因是這些因素會影響________。

②搖床轉(zhuǎn)速和裝液量都可以影響培養(yǎng)液中________的含量，進而影響目的菌株產(chǎn)酶。

③根據(jù)以上實驗結(jié)果，可初步判斷目的菌株產(chǎn)纖維素酶的適宜條件是__________________，如要進一步確定菌株的最佳產(chǎn)酶條件還需要進行復(fù)合因素的實驗。

Answer 1

【答案】滅菌 纖維素分解菌的濃度 纖維素(羧甲基纖維素鈉) 剛果紅 透明圈 形狀、大小、隆起程度和顏色 酶活性 溶解氧 培養(yǎng)基初始pH為6.5，培養(yǎng)溫度為35℃，搖床轉(zhuǎn)速為125 r/min，250 mL三角瓶裝液量為120 mL

【解析】

由題意、實驗流程圖和實驗結(jié)果圖可知，該題綜合考查學(xué)生對微生物的實驗室培養(yǎng)、微生物的分離與鑒定等相關(guān)知識的識記和理解能力，以及獲取信息、分析問題的能力。

(1) 制備牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基的基本流程為：計算→稱量→溶化→滅菌→倒平板等步驟。大熊貓糞便樣品中含有降解纖維素的菌株，通過對該樣品的富集培養(yǎng)，可增加纖維素分解菌的濃度，以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。

(2) 為了獲得纖維素分解菌的菌種，就要人為提供有利于該微生物的生長條件，同時抑制或阻止其他微生物的生長，因此所用的選擇培養(yǎng)基應(yīng)以纖維素(羧甲基纖維素鈉)作為唯一碳源，以便進行選擇培養(yǎng)。剛果紅可與纖維素形成紅色復(fù)合物，但并不和纖維素水解后的纖維二糖和葡萄糖發(fā)生顏色反應(yīng)。當(dāng)纖維素被纖維素酶水解后，剛果紅—纖維素復(fù)合物就無法形成，培養(yǎng)基中會出現(xiàn)以纖維素分解菌為中心的透明圈�？梢�，為了能夠初步獲得目的菌株，可以在微生物培養(yǎng)完成后滴加剛果紅進行顏色反應(yīng)，根據(jù)菌落周圍是否產(chǎn)生透明圈、以及透明圈的大小來篩選纖維素分解菌。

(3) 通過濾紙分解實驗對初步獲得的目的菌株進行進一步的篩選鑒定，通常通過觀察記錄菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等特征進行。

(4) ①酶活性受pH和溫度等因素的影響。培養(yǎng)基的pH和培養(yǎng)溫度對目的菌株產(chǎn)酶的影響是通過影響酶活性來實現(xiàn)的。

②搖床轉(zhuǎn)速和裝液量對目的菌株產(chǎn)酶的影響是通過影響培養(yǎng)液中溶解氧的含量來實現(xiàn)的。

③圖2至圖5顯示，當(dāng)培養(yǎng)基初始pH為6.5、培養(yǎng)溫度為35℃、搖床轉(zhuǎn)速為125 r/min、250mL三角瓶裝液量為120 mL時濾紙酶活力最高，這些條件即為目的菌株產(chǎn)纖維素酶的適宜條件，如要進一步確定菌株的最佳產(chǎn)酶條件還需要進行復(fù)合因素的實驗。