1. 源于细菌的纤维素酶是一种复合酶,能降解纤维素。为了提高纤维素酶的降解效率,某课题组通过筛选高产纤维素酶菌株,克隆表达降解纤维素的三种酶(如下图),研究了三种酶混合的协同降解作用,以提高生物质资源的利用效率。回答下列问题。

   

(1) 过程①②采用以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基筛选菌株X,能起到筛选作用的原因是。高产纤维素酶菌株筛选时,刚果红培养基上的菌落周围透明圈大小反映了
(2) 过程④扩增不同目的基因片段需要的关键酶是
(3) 过程⑤在基因工程中称为,该过程需要的主要酶有
(4) 过程⑥大肠杆菌作为受体细胞的优点有。该过程用Ca2+处理细胞,使其处于一种的生理状态。
(5) 课题组用三种酶及酶混合物对不同生物质原料进行降解处理,结果如下表。表中协同系数存在差异的原因是(答出两点)。

生物质原料

降解率(%)

协同系数

酶A

酶B

酶C

混1

混2

混1

混2

小麦秸秆

7.08

6.03

8.19

8.61

26.98

74.33

114.64

玉米秸秆

2.62

1.48

3.76

3.92

9.88

24.98

77.02

玉米芯

0.62

0.48

0.86

0.98

6.79

1.82

11.34

注:混1和混2表示三种酶的混合物

【考点】
纤维素分解菌的分离; 基因工程的操作程序(详细);
【答案】

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2. 分离筛选降解纤维素能力强的微生物对于解决秸秆等废弃物资源的再利用和环境污染问题具有理论和实际意义。研究人员从土壤和腐烂的秸秆中分离筛选出能高效降解纤维素的菌株,并对筛选出的菌株进行了初步研究。
(1) 对培养基进行灭菌的常用方法是。为在培养基表面形成单个菌落,若以接种环为工具,则用法进行接种。
(2) 先将样品悬液稀释后涂在放有滤纸条的固体培养基上进行筛选得到初筛菌株。再将初筛菌株接种到以为唯一碳源的培养基培养2~5天,加入溶液后,依据出现的颜色反应进行筛选,观察菌落特征并测量。同时将初筛菌株制备成的菌液放入加有滤纸条的液体培养基中,恒温振荡培养8天,观察滤纸条的破损情况。结果见表。由表可知,8种菌株中1、3、7号菌株产酶能力较强,原因是

注: ① DP = (D / d) 2 , 其中d表示菌落直径(cm) ,D表示水解圈直径(cm)

②“+”为滤纸边缘膨胀, “+ + ”为滤纸整齐膨胀并弯曲,“+ + + ”为滤纸不定形“+ + + +”为成团糊状“+ + + + +” 为半清状

(3) 为进一步研究1、3、7号菌株对秸秆降解的效果。分别用这三种菌株对秸秆进行处理,并在第5天和第10天对秸秆和秸秆中含有的纤维素、半纤维素以及木质素等组分的降解情况进行了测定。结果见下图。

由图分析可知,三种菌株对的降解最强,与第5天结果相比,第10天秸秆各组分中的降解率变化最大。整体分析号菌株的降解效果最好。

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