Question

【題目】纖維素是自然界中分布最廣、含量最多的一種多糖，主要存在于植物的秸稈中。利用纖維素酶將秸稈降解，再制備燃料乙醇，具有重要的社會效益和經(jīng)濟效益。請回答下列問題：

（1）纖維素諾卡氏菌能將植物秸稈降解產(chǎn)生葡萄糖，主要依賴產(chǎn)生的纖維素酶，該復(fù)合酶至少包括三種組分，即__________。下圖是在實驗室中獲得的纖維素諾卡氏菌接種量與降解纖維素所產(chǎn)生葡萄糖濃度的關(guān)系示意圖。當菌接種量大于30/mL時，葡萄糖濃度下降，可能的原因是___________________。

（2）從細菌體內(nèi)提取出來的纖維素酶首先要檢測_________，以便更好地將酶用于生產(chǎn)。在降解秸稈產(chǎn)生葡萄糖的過程中，為了使酶能反復(fù)利用，可采用__________技術(shù)。

（3）用獲得的糖液發(fā)酵產(chǎn)生乙醇的過程中，發(fā)酵罐不應(yīng)該完全密封，主要的原因是___________。

（4）為檢測發(fā)酵液中釀酒酵母的數(shù)量，取1mL發(fā)酵液稀釋1000倍，分別將0．1mL的發(fā)酵液涂布在4個平板上。經(jīng)培養(yǎng)后4個平板的菌落數(shù)分別是58、60、56和28，則發(fā)酵液中釀酒酵母的數(shù)量為__________個/mL。該統(tǒng)計結(jié)果往往低于實際活菌值，原因是___________。

Answer 1

【答案】C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶 纖維素諾卡氏菌接種量過大時，菌體消耗的葡萄糖較多 酶的活性（活力） 固定化酶 酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精的同時會產(chǎn)生二氧化碳氣體，密封太嚴會使發(fā)酵罐內(nèi)氣壓變大，導(dǎo)致發(fā)酵液外溢 5.8×105 當兩個或多個菌連在一起時平板上觀察到的是一個菌落

【解析】

1.富含纖維素的環(huán)境中含有較多的纖維素分解菌，纖維素分解菌可以用剛果紅染液產(chǎn)生的透明圈進行鑒別；篩選纖維素分解菌需要使用以纖維素為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基，纖維素酶能催化纖維素最終分解為葡萄糖，可以用斐林試劑檢測葡萄糖。

2.微生物產(chǎn)生的纖維素酶是一種復(fù)合酶，包括內(nèi)切酶（Cx酶）、外切酶（C1酶）和葡萄糖苷酶。內(nèi)切酶作用于無定型的纖維素區(qū)域，使纖維素斷裂成片段；外切酶又叫纖維二糖水解酶，它可以作用于纖維素的結(jié)晶區(qū)或小片段纖維素，從糖鏈末端開始切掉兩個葡萄糖分子，產(chǎn)生纖維二糖；葡萄糖苷酶則將纖維二糖分解成葡萄糖。

（1）纖維素諾卡氏菌能將植物秸稈降解產(chǎn)生葡萄糖，主要依賴產(chǎn)生的纖維素酶，微生物產(chǎn)生的纖維素酶是一種復(fù)合酶，該復(fù)合酶至少包括三種組分，包括內(nèi)切酶（Cx酶）、外切酶（C1酶）和葡萄糖苷酶。據(jù)圖分析可知：當菌接種量大于30/mL時，葡萄糖濃度下降，原因可能是纖維素諾卡氏菌接種量過大時，菌體消耗的葡萄糖量較多。

（2）從細菌體內(nèi)提取出來的纖維素酶首先要檢測酶的活性（活力），以便更好地將酶用于生產(chǎn)。在降解秸稈產(chǎn)生葡萄糖的過程中，為了使酶能反復(fù)利用，可采用固定化酶技術(shù)。

（3）用獲得的糖液發(fā)酵產(chǎn)生乙醇的過程中，發(fā)酵罐不應(yīng)該完全密封，主要的原因是酵母菌無氧呼吸產(chǎn)生酒精的同時會產(chǎn)生二氧化碳氣體，密封太嚴會導(dǎo)致發(fā)酵罐內(nèi)氣壓變大，導(dǎo)致發(fā)酵液外流。

（4）為檢測發(fā)酵液中釀酒酵母的數(shù)量，取1mL發(fā)酵液稀釋1000倍，分別將0．1mL的發(fā)酵液涂布在4個平板上，經(jīng)培養(yǎng)后4個平板的菌落數(shù)分別是58、60、56和28，進行菌落計數(shù)時需要選擇每個平板菌落數(shù)在30～300之間的平板進行統(tǒng)計計數(shù)，為避免誤差，應(yīng)當選擇3個或三個以上的平板進行計數(shù)并取平均值，故發(fā)酵液中釀酒酵母的數(shù)量為（58+60+56）÷3÷0.1×1000=5.8×105個。該統(tǒng)計結(jié)果往往低于實際活菌值，原因是當兩個或多個菌連在一起時平板上觀察到的是一個菌落。