Question

5．氫氣是一種清潔能源，可由產(chǎn)氫菌群無氧發(fā)酵產(chǎn)生．科研人員從厭氧活性污泥中獲得產(chǎn)氫菌群，并利用硫酸纖維素鈉和聚二甲基二烯丙基氯化銨能形成中空微膠囊的特性將其固定化．在此基礎(chǔ)上比較固定化產(chǎn)氫菌和游離產(chǎn)氫菌的菌體濃度隨時間的變化、不同溫度下條件下氫氣產(chǎn)率的變化，結(jié)果如圖．請回答下列問題：

（1）本實驗中，固定化產(chǎn)氫菌采用的方法稱為包埋法．作為固定所用的材料除了題中具有的特點外，還應(yīng)具有不溶于水、多孔等特點．
（2）由圖1可知，與游離的產(chǎn)氫菌相比，固定化的產(chǎn)氫菌培養(yǎng)后菌體濃度增加較快，其主要原因是微膠囊有利于形成無氧的環(huán)境，便于產(chǎn)氫菌的生長繁殖．
（3）實驗中使用的發(fā)酵培養(yǎng)液成分如下表：

培養(yǎng)液成分	葡萄糖	蛋白胨	牛肉膏	酵母汁	NaCl	K2HPO4	半胱氨酸	微量元素
含量（g/L）	20	4	2	1	2	1.5	0.5	適量

其中為產(chǎn)氫菌群提供氮源的成分有蛋白胨、牛肉膏、酵母汁、半胱氨酸，滅菌與調(diào)pH的先后順序是先調(diào)PH，后滅菌．
（4）由圖2可知，與游離的產(chǎn)氫菌相比，固定化產(chǎn)氫菌生產(chǎn)氫氣的優(yōu)勢表現(xiàn)在氫氣產(chǎn)率高、
對溫度變化適應(yīng)性更強．除了圖2所體現(xiàn)的優(yōu)勢外，請再從固定化產(chǎn)氫菌用于生產(chǎn)氫氣的優(yōu)勢角度，提出一項值得繼續(xù)探究的課題名稱探究固定化產(chǎn)氫菌可重復(fù)使用的次數(shù)．

Answer 1

分析 固定化技術(shù)包括包埋法、物理吸附法和化學(xué)結(jié)合法（交聯(lián)法），由于細(xì)胞相對于酶來說更大，難以被吸附或結(jié)合，因此多采用包埋法．固定化細(xì)胞既能與反應(yīng)物接觸，又能與反應(yīng)物分離，還可以重復(fù)利用．
滅菌是指利用強烈的理化因素殺滅物體內(nèi)外所有微生物，包括芽孢和孢子；高溫殺菌可以破壞蛋白質(zhì)、核酸等高分子化合物的活性，可分為灼燒滅菌、干熱滅菌和高壓蒸汽滅菌．細(xì)菌培養(yǎng)過程中接種針、接種環(huán)等金屬用具采用火焰灼燒滅菌，培養(yǎng)基進(jìn)行高壓蒸氣滅菌，玻璃器皿進(jìn)行干熱滅菌；高壓蒸汽滅菌鍋是滅菌的一個設(shè)備，一般壓力在100KPa，溫度在121℃的條件下，維持15-30分鐘用于培養(yǎng)基的滅菌．培養(yǎng)基一般含有水、碳源、氮源和無機鹽．

解答 解：（1）根據(jù)題干“利用硫酸纖維素鈉和聚二甲基二烯丙基氯化銨能形成中空微膠囊的特性將其固定化”，則固定化產(chǎn)氫菌采用的方法稱為包埋法．作為固定所用的材料除了題中具有的特點外，還應(yīng)具有不溶于水、多孔等特點．
（2）由圖1可知，固定化的產(chǎn)氫菌培養(yǎng)后菌體濃度增加較快，主要原因是微膠囊是中空的，有利于形成無氧的環(huán)境，便于產(chǎn)氫菌的生長繁殖．
（3）蛋白胨、牛肉膏、酵母汁中含有蛋白質(zhì)，半胱氨酸是蛋白質(zhì)的基本單位之一，元素組成為C、H、O、N，則能提供氮源．培養(yǎng)基配制時，培養(yǎng)基滅菌方法是高壓蒸汽滅菌，而且先調(diào)PH，后滅菌，防止雜菌污染．
（4）由圖2可知，固定化產(chǎn)氫菌生產(chǎn)氫氣的優(yōu)勢是氫氣產(chǎn)率高、對溫度變化適應(yīng)性更強．為了充分發(fā)揮固定化產(chǎn)氫菌的優(yōu)勢，需要探究固定化產(chǎn)氫菌發(fā)酵所需的適宜條件，還需探究固定化產(chǎn)氫菌可重復(fù)使用的次數(shù)．
故答案為：
（1）包埋法         不溶于水、多孔
（2）快        微膠囊有利于形成無氧的環(huán)境，便于產(chǎn)氫菌的生長繁殖
（3）蛋白胨、牛肉膏、酵母汁、半胱氨酸     先調(diào)PH，后滅菌
（4）對溫度變化適應(yīng)性更強       探究固定化產(chǎn)氫菌可重復(fù)使用的次數(shù)

點評 本題以產(chǎn)氫菌為素材，考查固定化細(xì)胞、培養(yǎng)基、滅菌等相關(guān)知識，考查學(xué)生的分析實驗結(jié)果和圖文信息轉(zhuǎn)換能力，從課外材料中獲取相關(guān)的生物學(xué)信息，并能運用這些信息，結(jié)合所學(xué)知識解決相關(guān)的生物學(xué)問題．