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。科研人員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酶條件的優化，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基需經過計算→稱量→溶化→________→倒平板等步驟。大熊貓糞便樣品通過富集培養，可增加____________，以確保能夠從樣品中分離到所需要的微生物。

(2)將富集培養后的大熊貓糞便混合菌液適當稀釋后涂布于以________作為唯一碳源的選擇培養基上，倒置放入37 ℃培養箱中培養24 h。培養完成后滴加________染色，觀察培養基上是否產生________，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酶條件，首先選取培養基初始pH、培養溫度、搖床轉速以及裝液量(250mL三角瓶)四個因素開展單因素實驗，實驗結果如圖2～5所示。

①培養基pH和培養溫度都會影響目的菌株產酶，主要原因是這些因素會影響________。

②搖床轉速和裝液量都可以影響培養液中________的含量，進而影響目的菌株產酶。

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

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 培養基初始pH為6.5，培養溫度為35℃，搖床轉速為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果圖可知，該題綜合考查學生對微生物的實驗室培養、微生物的分離與鑒定等相關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，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基應以纖維素(羧甲基纖維素鈉)作為唯一碳源，以便進行選擇培養。剛果紅可與纖維素形成紅色復合物，但并不和纖維素水解后的纖維二糖和葡萄糖發生顏色反應。當纖維素被纖維素酶水解后，剛果紅—纖維素復合物就無法形成，培養基中會出現以纖維素分解菌為中心的透明圈。可見，為了能夠初步獲得目的菌株，可以在微生物培養完成后滴加剛果紅進行顏色反應，根據菌落周圍是否產生透明圈、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。培養基的pH和培養溫度對目的菌株產酶的影響是通過影響酶活性來實現的。

②搖床轉速和裝液量對目的菌株產酶的影響是通過影響培養液中溶解氧的含量來實現的。

③圖2至圖5顯示，當培養基初始pH為6.5、培養溫度為35℃、搖床轉速為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纖維素酶的適宜條件，如要進一步確定菌株的最佳產酶條件還需要進行復合因素的實驗。