2023版高三一轮总复习生物人教版选择性必修3 第10单元 大概念升华课7-10

7发酵工程利用微生物的特定功能规模化生产对人类有用的产品

〃〃//概念关联

培养电组成一微

物制作果酒

无菌技术一

培的微生物

发酵母菌

培养技术流程发酵制作果醋

酵

加

培养基特点」疆储黑工的微生物醋酸菌

工

食

品制作腐乳的

程

方

法

计数方法微生主要微生物毛霉

物的制作泡菜

应

用

基本环节的微生物乳酸菌

在食品工

业等方面

的应用

等级考要求

结合生活或生产实例，举例说出发酵工程的基本原理，尝试运用传统发酵

技术制作发酵食品，认同它促进了饮食文化的形成。理清发酵工程与传统发酵

技术内在联系，并掌握发酵工程的基本环节。

〃〃〃概念检测/〃〃/

1.（2021•江苏苏锡常镇四市高三调研）生活中我们经常会接触到发酵食品，

如果酒、果醋、泡菜等。下列关于传统发酵食品制作的叙述，正确的是（）

A.家庭制作果酒和泡菜时，主要是利用植物体表面天然的菌种

B.制作果酒和泡菜时，为利于无氧发酵，发酵装置需装满溶液

C.泡菜坛内的白色菌膜、变酸的果酒表面的菌膜所含菌种完全相同

D.制成的果醋和泡菜都需要经高压蒸汽灭菌，目的是延长产品保质期

A［果酒发酵时前期需氧后期不需氧，所以发酵装置需要留有大约1/3的

空间，有利于前期酵母菌有氧呼吸大量繁殖，另外，发酵装置需要留有大约1/3

的空间可以防止发酵旺盛时汁液溢出，B错误；泡菜坛内出现白色菌膜的主体为

酵母菌，而变酸的果酒表面菌膜的主体为醋酸菌，故所含菌种不同，C错误；制

成的果醋和泡菜不能使用高压蒸汽灭菌，会影响产品的口感和品质，D错误。］

2.（2021•广州高三模拟）20世纪40年代，利用发酵工程大规模生产青霉素

成为研究的主攻方向。由于青霉素产生菌是需氧型的，科学家在厌氧发酵技术

的基础上，建立了深层通气液体发酵技术使青霉素的生产实现了产业化，下列

关于青霉素生产的叙述，正确的是（）

A.青霉素是青霉菌生长代谢中产生的生命活动所必需的重要的代谢产物

B.用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌再经筛选的方法可以选育高产

菌种

C.发酵罐接种后必须进行灭菌处理

D.在青霉菌生长的稳定期，活菌数不再增加，青霉素产量也不再增加

B［青霉素是青霉菌生长代谢中产生的但不是生命活动必需的代谢产物，

属于青霉菌的次级代谢产物，A错误；用紫外线、激光、化学诱变剂处理青霉菌

再经筛选的方法可以选育高产菌种，这是诱变育种的方法，B正确；发酵罐接种

前必须进行灭菌处理，接种后灭菌会杀死菌种，C错误；在青霉菌生长的稳定期，

活菌数不再增加，由于青霉菌的代谢活动，青霉素产量还在增加，D错误。］

3.（2021•石景山区高三模拟）土壤中的磷大部分以难被植物吸收利用的无效

态（如磷酸钙等难溶态，在水中呈白色沉淀）存在，溶磷菌能够把无效态的磷转化

为可被直接利用的可溶性磷。

（1）磷是植物生长发育的必需元素，可组成（填出2种即可）等化合

物。

（2）从土壤中筛选溶磷菌的一般步骤如下：

溶磷菌的分离：依次配备浓度为IO、、io-的土壤稀释液，分别取

0.1mL均匀涂布于含难溶磷的固体培养基上培养2do待菌落长出后挑取

的菌落，于基础培养基上采用法进行多次纯化。

溶磷菌的筛选：将分离获得的溶磷菌分别配制成菌悬液，接入已灭菌的含

难溶磷液体培养基中，对照组的培养基接入_______菌悬液，5d后测定培养液

中可溶性磷含量。若接菌培养液可溶性磷含量为a,对照组可溶性磷含量为b,

则菌株溶磷量为。选择溶磷量最大的菌种为目的菌。

（3）将适量目的菌接入已灭菌的含难溶磷的液体培养基中培养，每天取样测

定溶磷量和pH变化情况，结果如下图所示。

2

①结果表明目的菌分解难溶磷的能力呈现的趋势。

②根据培养液的pH变化情况，可对目的菌的解磷原理作出的推测是

(4)请预期该溶磷菌在农业生产方面可能的应用：

［解析］(1)土壤中的磷元素被植物直接吸收后，可用于组成核酸、磷脂、

ATP、NADPH等化合物。

(2)溶磷菌的分离：土壤中的磷大部分以磷酸钙等难溶态存在，在水中呈白

色沉淀，故加入含难溶磷的固体培养基浑浊不透明，而溶磷菌能够把无效态的

磷转化为可被直接利用的可溶性磷，故一段时间后，可挑选平板上形成透明溶

磷圈的菌落，即为筛选出的溶磷菌。纯化常用平板划线法和稀释涂布平板法，

如平板划线法将挑选出的菌落于基础培养基上采用连续划线法进行多次纯化。

溶磷菌的筛选：对照组的培养基接入等量灭活的菌悬液，以作比较。若5d

后接菌培养液可溶性磷含量为a,对照组可溶性磷含量为b,则菌株溶磷量为a

-bo差值越大，说明菌体溶磷量越大，选择溶磷量最大的菌种为目的菌。

(3)①在1〜4天内溶磷量随时间增加而增多，即分解能力升高，第4天后，

溶磷量开始减少，即分解能力降低，但比最开始仍更强。

②在加入溶磷菌后溶液pH迅速降低，溶磷量开始增加，随着pH回升，溶

磷量就开始降低，据此推测溶磷菌可能通过产生酸性代谢产物分解难溶性磷。

(4)土壤中的磷大部分以难被植物吸收利用的无效态如磷酸钙等难溶态存

在，而溶磷菌可将难溶态磷分解为可被植物直接利用的可溶性磷，故可将其制

成微生物菌肥促进植物对磷元素的吸收。

［答案］⑴核酸(DNA、RNA)、ATP、磷脂、NADPH⑵具有透明解磷圈

平板划线等量灭活a-b⑶①先升高后降低②溶磷菌通过产生酸性代谢

3

产物分解难溶性磷(4)制成微生物菌肥促进植物对磷元素的吸收

8细胞工程通过细胞水平上的操作，获得有用的生物体或其产品

/〃〃/概念关联///〃/

理论基础1

画

—胚胎一细胞

细胞膜的流动性

体夕陵精1

动物多胞融合

单克建抗体

战

动物理胞培养侬糊

胚胎陶」用细胞独移植

等级考要求

尝试运用植物组织培养技术培养菊花或其他植物幼苗，能够运用生物学基

本概念和原理，科学分析和研判与干细胞、克隆动物和胚胎分割等相关的议题。

认同细胞工程在农业生产、医疗卫生等方面的作用。

/〃〃/概念检测

1.早期胚胎细胞异常凋亡是目前克隆猪成功率低的主要原因。用实时荧光

逆转录PCR技术(RT-qPCR)检测细胞凋亡抑制基因Bcl-2的表达水平，有助于

了解胚胎发育不同时期Bcl-2表达水平与细胞凋亡的关系。下列说法错误的是

()

卵母细胞、核移植.重:组

良种猪一体细胞/"细胞

.时期提取

细胞裂解物RTF^R-扩增产物

A.对重组细胞进行培养时需加入血清、血浆等天然成分

B.卵母细胞采集后，要在体外培养成熟再去核作为受体细胞

C.根据RT-qPCR荧光强度可计算出基因Bcl-2在相应细胞中的翻译水平

D.胚胎在受体子宫发育过程中，其遗传特性不受影响

C［动物细胞培养液的成分是葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血

清等，A正确；卵母细胞采集后，要在体外培养到减数分裂II中期，进行核移植

有助于细胞核全能性的表达，B正确；根据RT-qPCR最终的荧光强度不可能计

算出基因Bc/-2在相应细胞中的翻译水平，只有在荧光信号指数扩增阶段，PCR

产物量的对数值与起始模板量之间存在线性关系，可以选择在这个阶段进行定

4

量分析，C错误；产生新个体的性别、绝大多数性状与供核亲本一致，D正确。］

2.与血清抗体相比，单克隆抗体具有更多优势。下图是制备埃博拉病毒（抗

原）单克隆抗体的流程图，下列相关叙述不正确的是（）

埃博拉病毒（抗原）

|接种

'涔取

细胞①小鼠肾懈痛细胞

I诱导细胞融合I

I筛选（I）

细胞②

I-

细胞③

I产生

特定的单克隆抗体

A.单克隆抗体的特异性、灵敏度和产量都超过了血清抗体的

B.细胞①、细胞②、细胞③都既能增殖又能分泌抗体

C.细胞融合率低，融合细胞不都是杂交瘤细胞，故需要进行筛选（I）

D.利用单克隆抗体与抗原特异性结合的特点可诊断出病毒感染者

B［单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可大量制备的特点，其特异性、

灵敏度和产量都超过了血清抗体的，A正确；细胞①是可产生抗体的B细胞，

即浆细胞，浆细胞不具有增殖能力，B错误；融合细胞可能还包括B细胞与B

细胞融合、骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合而成的细胞，所以需要进行筛选，C

正确；利用该单克隆抗体与病毒抗原特异性结合的特点，可诊断出病毒感染者，

D正确。］

3.甜樱桃品种A是三倍体，果实营养丰富，可通过植物组织培养技术进行

繁殖。根据以下甜樱桃品种A的组织培养过程回答下列问题。

外植体一初代培养一增殖培养一生根培养一移栽

（1）甜樱桃品种A通过植物组织培养繁殖与托插繁殖相比，优点是

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（2）培养外植体的培养基中需加入一定量的蔗糖，作用是

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

（3）为使外植体在培养基中经初代培养、增殖培养后得到一定量无根苗，培

养过程中需使用一定浓度的激素进行诱导，其中6-BA用量与IBA用量的比值

应保持（填“较高”“适中”或“较低”）的原因是o

5

（4）下表是不同生根培养基对组培苗生根率的影响（生根率=生根株数/诱导

株数义100%）。

NAA(mg-LIBA(mg・L

培养基序号IAA(mg-L-1)生根率（％）

F-1)

10.5000.6061.54

20.5000.9092.30

30.5001.2088.88

40.5001.5069.23

500.500.2018.75

600.500.4025.00

700.500.8043.75

800.501.6081.25

当IAA浓度为0.50mg-L-1时,如果将IBA的浓度从1.50mg-L-'提高到1.80

rng-L-1,对组培苗生根率的影响是__________________________________________

__________________________________________________________________________,

原因是________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

当NAA浓度为0.50mg-L_1时，（填“能”或“不能”）确定1.60

mg-L-1的IBA是促进组培苗生根的最适浓度。

［解析］（1）传统的无性繁殖容易积累病毒，导致产量和品质下降，植物组织

培养技术可利用植物的芽尖等新生组织（无病毒）大量培养获得无病毒植株，故甜

樱桃品种A通过植物组织培养繁殖与杆插繁殖相比，优点是可获得甜樱桃品种

A的脱毒苗，并大量繁殖（脱毒苗）。

（2）培养外植体的培养基中需加入大量元素、微量元素、有机物（如氨基酸、

维生素、蔗糖等）及植物激素。蔗糖的作用是提供碳源，维持细胞的渗透压。

（3）植物激素的用量比例会影响植物细胞的发育方向，当细胞分裂素用量与

生长素用量比值低时，有利于根的分化，抑制芽的形成；比值高时，有利于芽

的分化，抑制根的形成；比值适中时，促进愈伤组织的形成。故为使外植体在

培养基中经初代培养、增殖培养后得到一定量无根苗，6-BA（细胞分裂素类调节

剂）用量与IBA（生长素类调节剂）用量的比值应保持较高，以有利于芽的分化，

抑制根的形成，获得无根苗。

6

（4）分析表格中数据可知，当IAA浓度为0.50mg・L-i时，促进生根的IBA

的最适浓度在0.90mg・L-i左右，超过此浓度，随IBA浓度的升高，生根率逐

渐降低。故当IAA浓度为0.50mg・L-i时，如果将IBA的浓度从L50mg-Lr提

高到1.80mg・L-i,对组培苗生根率的影响是降低生根率。原因是当IAA浓度为

0.50mg-L-1,所用IBA浓度大于促进组培苗生根的最适浓度，随IBA浓度升高，

组培苗生根率逐渐下降。表格中数据表明，当NAA浓度为0.50mg・L-i时，随

IBA浓度的增大，生根率逐渐上升，没有出现峰值，故不能确定1.60mg・LF的

IBA是促进组培苗生根的最适浓度。

［答案］（1）可获得甜樱桃品种A的脱毒苗，并大量繁殖（脱毒苗）（2）提供碳

源，维持细胞的渗透压（3）较高有利于芽的分化，抑制根的形成（4）降低生

根率IAA浓度为0.50mg・L-i,当IBA浓度大于促进组培苗生根的最适浓度时，

随IBA浓度升高，组培苗生根率逐渐下降不能

9基因工程赋予生物新的遗传特性

/〃〃/概念关联〃〃//

限制酶1

DNA连接麻一_操作工具

第二代蛋白质

载体一

基因工程工程

_农牧业

目的电因的筛选与获取一］方面

I旦__医药卫

基因表达载体的构建一操作程序

生领域

将目的基因导入受体细胞一_食品工

\业方面

目的基因的检测与鉴定」

等级考要求

结合生活或生产实例，熟练说出基因工程的基本原理，并运用其基本原理,

参与有关推广和应用基因工程产品等社会行为的讨论，理性做出个人决策。认

同基因工程给现代农牧业、食品及医药等产生的巨大的社会效益和经济效益。

〃/〃/概念检测//〃〃

L（2021•南通高三模拟）受伤的双子叶植物产生的酚类化合物可诱导毒力效

应蛋白（V?r）基因表达产生Vir蛋白，其中VirDl/D2蛋白复合体可将Ti质粒上的

一段T-DNA单链（T链）切下并形成VirD2-T链复合物。转移至植物细胞中的

7

VirD2-T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体进入细胞核，将T链随机整

合到植物染色体上。相关叙述错误的是（）

A.农杆菌转化法将目的基因导入水稻细胞，可用酚类化合物处理提高转化

效率

B.VirD2-T链复合物结合VirE2等蛋白形成T复合体可避免T-DNA的胞

内降解

C.T-DNA的整合具有随机性，需经过筛选（抗性、荧光等）获得符合要求的

转化苗

D.T-DNA整合至植物细胞染色体上的过程不需要DNA聚合酶和DNA连

接酶

D［农杆菌易感染双子叶植物，对单子叶植物没有感染力，因为多数单子

叶植物不能合成酚类化合物，可以通过在伤口施加相关酚类化合物而使单子叶

植物成为农杆菌易感染的植物，从而提高转化效率，A正确；VirD2-T链复合物

结合VirE2等蛋白形成T复合体进入细胞核，将T链随机整合到植物染色体上，

可避免T-DNA在细胞内被降解，B正确；经过转化的植物不一定都得到目的表

型，因为T-DNA的整合是随机的，还需经过筛选（抗性、荧光等）才能获得符合

要求的转化苗，C正确；Ti质粒上的Ur基因区段在宿主细胞内表达产物能诱导

Ti质粒产生一条新的T-DNA单链分子，而合成新的T-DNA单链不需要限制酶,

需要的是DNA聚合酶和DNA连接酶，D错误。］

2.（2021•武汉高三质检）乙型肝炎病毒和戊型肝炎病毒分别是乙型肝炎、戊

型肝炎的病原体，病毒结构见下图。研究人员用基因工程技术获得了两种含肝

炎病毒抗原基因（DNA序列）的细胞，用转基因细胞来生产病毒表面蛋白抗原，

然后制备成疫苗，用于肝炎的预防。下列说法正确的是（）

乙型肝炎病毒结构模式图戊型肝炎病毒结构模式图

A.获得的两种肝炎疫苗在人体内都不能复制，需多次接种

B.获取两种肝炎病毒的抗原基因都必须要用到逆转录酶

8

C.获取的两种肝炎病毒抗原基因都可以直接转入受体细胞中进行表达

D.用抗原一抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否插入到受体细胞

DNA上

A［据题意可知，获得的两种肝炎疫苗的化学本质均为病毒表面蛋白抗原，

在人体内都不能复制，需多次接种，A正确；图中显示乙型肝炎病毒的遗传物质

是DNA,而戊型肝炎病毒的遗传物质是RNA,因此，只有后者的抗原基因的获

取需要用到逆转录酶，B错误；获取的两种肝炎病毒抗原基因都需要与相应的载

体结合才可以转入受体细胞中进行表达，而不能直接导入受体细胞，C错误；用

抗原一抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否成功表达，D错误。］

3.为满足对SARS-CoV-2(新冠病毒)和COVID-19(新冠肺炎)研究等方面的

需要，我国科学家制备了多种新冠肺炎模型小鼠。

(1)新冠病毒与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(hACE2)结合后，进入细

胞引起新冠肺炎。由于鼠源ACE2(mACE2)与hACE2空间结构不同，使新冠病

毒不易感染小鼠。构成mACE2与hACE2的氨基酸的不同，都

可能导致其空间结构不同。

(2)利用CRISPR/Cas9技术将hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中

(图1),获得表达hACE2的模型小鼠。

启动子G终止于

____I_______

启动子终止于'

外源序列

启动子外源序列终正于

图1

①IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合。为使hACE2基

因和荧光蛋白基因(报告基因)在小鼠加4CE2基因启动子驱动下共转录，且合成

两种独立的蛋白，请选择外源序列应包含的组件并从上游到下游进行排序

A.启动子B.终止子C./IACE2的逆转录DNA

D.荧光蛋白基因的逆转录DNAE.IRES序列

②获得Fo小鼠后，还需要通过_______检测目的基因是否导入。

9

③模型小鼠机体中荧光的分布和强度可反映hACEl基因

(3)为寻找有效的抗原来研发新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)分别

免疫小鼠，一段时间后提取免疫血清并注射给模型小鼠，而后用等量的新冠病

毒感染模型小鼠，检测肺部组织中病毒含量，结果如图2所示。

8口对照组ON免疫血清

口s免疫血清臼M免疫血清

6QE免疫血清

4

2「最低

一

'检测值

，

13

感染后的天数

图2

①应选择_______蛋白来制备疫苗，依据是

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

②从感染后1天到3天，注射S免疫血清组小鼠病毒含量下降的原因可能

有_________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

［解析］(1)新冠病毒与人体细胞表面的血管紧张素转化酶2(hACE2)结合

后，进入细胞引起新冠肺炎。而新乳病毒不易感染小鼠，原因是构成mACE2

与hACE2的氨基酸的种类、数目和排列顺序不同，都会导致其空间结构不同，

因此对新冠病毒的识别有差异。

⑵利用CRISPR/Cas9技术将hACE2基因插入小鼠受精卵mACE2基因中,

获得表达hACEl基因的模型小鼠。

①IRES序列可在mRNA内部介导核糖体与mRNA结合。为使hACE2基

因和荧光蛋白基因(报告基因)在小鼠mACEl基因启动子驱动下共转录，且合成

两种独立的蛋白，则外源序列应包含的组件并从上游到下游的序列依次为启动

子、比4CE2的cDNA、IRES序列、荧光蛋白基因的cDNA、终止子，即CEDB

依次排列构建成目的基因表达载体的序列，其中IRES序列可在mRNA内部介

导核糖体与mRNA结合，因此需要插入到重组DNA中间。

②检测目的基因的方法通常采用DNA分子杂交技术，据此，获得Fo代小

io

鼠后，还需要通过DNA分子杂交技术检测目的基因是否导入。

③根据目的基因表达载体中各个组件的排列顺序可知，荧光蛋白的表达意

味着hACE2基因成功表达，因此模型小鼠机体中荧光的分布和强度可反映

AACE2基因表达情况。

(3)①为寻找有效的抗原来研发新冠疫苗，用新冠病毒蛋白(S、N、M、E)

分别免疫小鼠，一段时间后提取免疫血清并注射给模型小鼠，而后用等量的新

冠病毒感染模型小鼠，图中结果显示，只有用S蛋白免疫小鼠之后获得的血清

能使模型小鼠体内的病毒含量明显下降，即S蛋白免疫血清中抗体对病毒的防

卫功能最强，因此，应选择S蛋