發酵工程與細胞工程限時練23

(時間：30分鐘

分值：50分)重點1發酵工程生產對人類有用的產品1.(2024·九省聯考廣西卷，9)我國勞動人民很早就利用生物資源為生產和生活服務，如①公元前《書經》記載“若作酒醴，爾惟曲蘗”；②晉朝《南方草木狀》記載，利用螞蟻撲滅柑橘害蟲；③北魏《齊民要術》記載“凡谷田，綠豆、小豆底為上”；④宋真宗時期，種人痘以防天花。上述應用與微生物有關的是(

) A.①②③ B.②③④

C.①②④ D.①③④D解析

“若作酒醴，爾惟曲蘗”提到釀酒必須要用酒曲，酒曲富含酵母菌和霉菌等多種微生物，①正確；螞蟻撲滅柑橘害蟲，利用了捕食關系，與微生物無關，②錯誤；由于豆科植物有固氮菌與之共生，所以種植豆科植物能夠肥田，③正確；種人痘以防天花，天花是天花病毒，④正確，故選D。2.(2024·九省聯考廣西卷，10)渥堆是六堡茶生產的關鍵工藝，渥堆期間微生物分泌的多酚氧化酶可催化茶葉中的兒茶素(C15H14O6)形成黃紅色的氧化聚合物。要從渥堆茶葉樣品中篩選產多酚氧化酶的細菌，下表中培養基配方設計最合理的是(注：“－”表示不添加；“＋”表示添加。)(

)B解析甲培養基沒有兒茶素，無法篩選，A不合理；乙培養基為固體培養基，且含有碳源、氮源、無機鹽、水、兒茶素，B合理；丙培養基沒有氮源，產多酚氧化酶的細菌無法生存，C不合理；丁未加入瓊脂，液體培養基無法篩選，D不合理。3.(2024·江西卷，11)井岡霉素是我國科學家發現的一種氨基寡糖類抗生素，它由吸水鏈霉菌井岡變種(JGs，一種放線菌，菌體呈絲狀生長)發酵而來，在水稻病害防治等領域中得到廣泛應用。下列關于JGs發酵生產井岡霉素的敘述，正確的是(

)A.JGs可發酵生產井岡霉素，因為它含有能夠編碼井岡霉素的基因B.JGs接入發酵罐前需要擴大培養，該過程不影響井岡霉素的產量C.提高JGs發酵培養基中營養物質的濃度，會提高井岡霉素的產量D.稀釋涂布平板法不宜用于監控JGs發酵過程中活細胞數量的變化D解析據題可知，井岡霉素是氨基寡糖類物質，并非蛋白質，因而其不是基因表達的直接產物，JGs體內沒有編碼井岡霉素的基因，基因通過控制相關酶的合成來控制代謝過程，進而控制JGs發酵生產井岡霉素，A錯誤；JGs接入發酵罐前需要擴大培養，該過程會影響JGs的數量，進而影響井岡霉素的產量，B錯誤；在一定范圍內提高JGs發酵培養基中營養物質的濃度，會提高井岡霉素的產量，但若濃度過大，反而會降低井岡霉素的產量，C錯誤；JGs是一種放線菌，菌體呈絲狀生長，形成的菌落難以區分，因此稀釋涂布平板法不宜用于監控JGs發酵過程中活細胞數量的變化，D正確。重點2通過細胞工程獲得有用的生物體或其產品4.(2024·九省聯考黑、吉卷，7)《本草綱目》記載，櫻桃具有利脾、止瀉的功效。櫻桃中的槲皮素等酚類化合物具有抗氧化活性。我國已經利用組織培養技術繁育櫻桃優良品種，滿足人們食用和藥用需要。下列敘述錯誤的是(

)A.應用微型繁殖技術可獲得大量櫻桃脫毒苗B.可以選用櫻桃幼嫩的芽原基和葉原基作外植體C.富含色氨酸的培養基有利于櫻桃幼嫩的芽合成生長素D.應用櫻桃細胞培養可工廠化生產初生代謝物槲皮素D解析應用微型繁殖技術，采用莖尖作為外植體可獲得大量櫻桃脫毒苗，A正確；由于芽原基和葉原基分裂能力旺盛，因而可以選用櫻桃幼嫩的芽原基和葉原基作外植體，B正確；生長素是由色氨酸經過一系列反應轉變產生的，因此，用富含色氨酸的培養基有利于櫻桃幼嫩的芽合成生長素，C正確；應用櫻桃細胞培養可工廠化生產次生代謝物槲皮素，D錯誤。5.(2024·九省聯考江西卷，11)脂質體可作為運載工具，將藥物分子運送到特定的細胞內發揮作用。為了提高藥物運送的特異性，可在脂質體表面連接識別特定細胞的單克隆抗體，形成藥物—脂質體—單克隆抗體復合物(見圖)。下列敘述錯誤的是(

)AA.脂質體的作用是幫助復合物通過主動運輸進入特定細胞內B.可將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內來獲取大量的單克隆抗體C.復合物中的藥物借助單克隆抗體和細胞表面抗原的相互作用來實現運送的特異性D.單克隆抗體的制備需使用特定的選擇培養基來篩選雜交瘤細胞解析脂質體的作用是幫助復合物通過胞吞進入特定細胞內，A錯誤；可將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔內來獲取大量的單克隆抗體，也可在體外培養，B正確；單克隆抗體和細胞表面抗原可以特異性結合，運送藥物到特定的細胞，藥物起到殺傷作用，C正確；需使用特定的選擇培養基選擇出雜交瘤細胞，D正確。6.(2024·甘肅卷，15)蘭州百合栽培過程中易受病毒侵染，造成品質退化。某研究小組嘗試通過組織培養技術獲得脫毒苗，操作流程如圖。下列敘述正確的是(

)DA.①為脫分化過程，1號培養基中的愈傷組織是排列規則的薄壁組織團塊B.②為再分化過程，愈傷組織細胞分化時可能會發生基因突變或基因重組C.3號培養基用于誘導生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值大于1D.百合分生區附近的病毒極少，甚至無病毒，可以作為該研究中的外植體解析在脫分化過程中，1號培養基中的愈傷組織是排列不規則的薄壁組織團塊，A錯誤；基因重組發生在減數分裂過程中，而愈傷組織細胞的分化過程是有絲分裂，所以愈傷組織細胞分化時可能會發生基因突變，但不會發生基因重組，B錯誤；3號培養基用于誘導生根，其細胞分裂素濃度與生長素濃度的比值應該小于1，C錯誤。7.(2024·貴州卷，21)研究者用以蔗糖為唯一碳源的液體培養基，培養真菌A的野生型(含NV基因)、突變體(NV基因突變)和轉基因菌株(轉入NV基因)，檢測三種菌株NV酶的生成與培養液中的葡萄糖含量，結果如表所示(表中“＋”表示有，“－”表示無)。檢測用菌株蔗糖NV酶葡萄糖(培養液中)野生型＋＋＋野生型－－－突變體＋－－轉基因菌株＋＋＋回答下列問題：(1)據表可推測________誘導了NV基因表達。NV酶的作用是________________________________________________________________。檢測NV酶活性時，需測定的指標是______________________________________________________________________________________(答出1點即可)。蔗糖催化蔗糖轉化成葡萄糖

單位時間單位體積的培養液中葡萄糖的增加量(或者蔗糖的減少量)(2)表中突變體由T－DNA隨機插入野生型菌株基因組DNA篩選獲得。從野生型與突變體中分別提取基因組DNA作為模板，用與________(填“T－DNA”或“NV基因”)配對的引物進行PCR擴增。若突變體擴增片段長度________(填“>”“＝”或“<”)野生型擴增片段長度，則表明突變體構建成功，從基因序列分析其原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。NV基因>

與野生型相比，突變體是由T－DNA插入NV基因中，使NV基因發生了堿基對的增添而引起的，因此突變體相應基因的序列更長(3)為進一步驗證NV基因的功能，表中的轉基因菌株是將NV基因導入________細胞獲得的。在構建NV基因表達載體時，需要添加新的標記基因，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。突變體突變體的T－DNA上會存在相應的標記基因，干擾NV基因表達載體導入成功與否的檢測解析

(1)據表中野生型菌株的兩組結果對比分析可知，如果培養液中添加了蔗糖，NV基因就會表達形成NV酶，否則沒有NV酶的形成，由此推測蔗糖誘導了NV基因表達。表中結果表明，當蔗糖和NV酶同時存在時，培養液中就會出現葡萄糖，由此說明NV酶的作用是催化蔗糖轉化成葡萄糖。酶的活性可以用單位時間單位體積反應物的減少量或者生成物的增加量表示，因此NV酶的活性可以用單位時間單位體積的培養液中葡萄糖的增加量(或者蔗糖的減少量)表示。(2)根據題意，突變體是由T－DNA隨機插入野生型菌株，使NV基因發生了突變產生的，說明T－DNA使NV基因發生了堿基對的增添，即突變體中NV基因突變后的序列比野生型的NV基因序列更長，所以用與NV基因配對的引物進行擴增，擴增的結果是突變體擴增片段的長度更長，則表明突變體構建成功。(3)為了進一步驗證NV基因的功能，在突變體(NV基因突變)細胞中，轉入NV基因，以便將轉基因植株與突變體(NV基因突變)的結果進行對比。由于突變體的T－DNA上會存在原有的標記基因，干擾NV基因表達載體導入成功與否的檢測，因此在構建NV基因表達載體時，需要添加新的標記基因。8.(2024·江西卷，17)聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)是一種聚酯塑料，會造成環境污染。磷脂酶可催化PET降解。為獲得高產磷脂酶的微生物，研究人員試驗了2種方法。回答下列問題： (1)方法1從土壤等環境樣品中篩選高產磷脂酶的微生物。以磷脂酰乙醇胺(一種磷脂類物質)為唯一碳源制備________培養基，可提高該方法的篩選效率。除碳源外，該培養基中至少還應該有________、________、________等營養物質。 (2)方法2采用___________________________________________技術定向改造現有微生物，以獲得高產磷脂酶的微生物。除了編碼磷脂酶的基因外，該技術還需要________、______________、________等“分子工具”。選擇氮源水無機鹽轉基因(或重組DNA或基因工程)限制酶DNA連接酶載體(3)除了上述2種方法之外，還可以通過________技術非定向改造現有微生物，篩選獲得能夠高產磷脂酶的微生物。(4)將以上獲得的微生物接種到鑒別培養基(在牛肉膏蛋白胨液體培養基中添加2%的瓊脂粉和適量的卵黃磷脂)平板上培養，可以通過觀察卵黃磷脂水解圈的大小，初步判斷微生物產磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作為判斷微生物產磷脂酶能力的唯一依據。從平板制作的角度分析，其原因可能是___________________________________________________________________。誘變育種培養基的卵黃磷脂的含量、pH和滅菌是否徹底等都會影響水解圈的大小解析

(1)以磷脂酰乙醇胺為唯一碳源的培養基可篩選產磷脂酶的微生物，這樣的培養基為選擇培養基。微生物培養基所含的營養物質有碳源、氮源、水和無機鹽等。(2)定向改造現有微生物的方法為轉基因技術(或重組DNA技術或基因工程)，轉基因操作使用的工具有限制酶、DNA連接酶和載體。(3)利用物理因素(如紫外線、X射線等)或化學因素(如亞硝酸鹽等)處理生物，可使生物發生基因突變，創造出人類需要的新品種，由于基因突變具有不定向性，因此誘變育種技術為非定向改造生物的技術。(4)培養基的卵黃磷脂的含量、培養基pH的大小、培養基滅菌不徹底導致其他雜菌產生的代謝產物等均有可能影響水解圈的大小。9.(2024·廣東卷，21)駒形桿菌可合成細菌纖維素(BC)并將其分泌到胞外組裝成膜。作為一種性能優異的生物材料，BC膜應用廣泛。研究者設計了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表達載體，將其轉入駒形桿菌后構建出一株能合成BC膜并可實現光控染色的工程菌株，為新型紡織原料的綠色制造及印染工藝升級提供了新思路(圖一)。圖一回答下列問題：(1)研究者優化了培養基的____________________________(答兩點)等營養條件，并控制環境條件，大規模培養工程菌株后可在氣液界面處獲得BC菌膜(菌體和BC膜的復合物)。圖一碳源、氮源(2)研究者利用T7噬菌體來源的RNA聚合酶(T7RNAP)及藍光光敏蛋白標簽，構建了一種可被藍光調控的基因表達載體(光控原理見圖二a，載體的部分結構見圖二b)。構建載體時，選用了通用型啟動子PBAD(被工程菌RNA聚合酶識別)和特異型啟動子PT7(僅被T7RNAP識別)。為實現藍光控制染色，啟動子①②及③依次為__________________，理由是___________________________________________________________________________________________________________。PT7、PBAD和PBAD

基因2和3正常表達無活性產物，被藍光激活后再啟動基因1表達注：基因1編碼酪氨酸酶，基因2編碼T7RNAPN端－nMag，基因3編碼pMag－T7RNAPC端。

圖二(3)光控表達載體攜帶大觀霉素(抗生素)抗性基因。長時間培養時在培養液中加入大觀霉素，其作用為______________________________________(答兩點)。(4)根據預設的圖案用藍光照射已長出的BC菌膜并繼續培養一段時間，隨后將其轉至染色池處理，發現只有經藍光照射的區域被染成黑色，其原因是___________________________________________________________________。