2025年高考生物一轮复习之发酵工程与细胞工程

第1页（共1页）2025年高考生物一轮复习之发酵工程与细胞工程一．选择题（共15小题）1．脲酶催化尿素水解，产生的氨可作为细菌的氮源。脲酶被去除镍后失去活性。下列叙述错误的是（）A．镍是组成脲酶的重要元素 B．镍能提高尿素水解反应的活化能 C．产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖 D．以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌2．井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是（）A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因 B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量 C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量 D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化3．在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（）A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品4．制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是（）A．食用醋的酸味主要来源于乙酸 B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内5．以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是（）A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死 B．②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌 C．③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入 D．④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低6．为筛选能平衡肠道菌群和降解胆固醇的乳酸菌，下列相关实验设计错误的是（）A．从酸奶和泡菜中采样分离乳酸菌 B．平板倒置培养为筛选乳酸菌创造无氧环境 C．对目的菌株进行胆固醇降解能力的测定 D．检测目的菌株对消化道环境的耐受力7．利用某种微生物发酵生产DHA油脂，可获取DHA（一种不饱和脂肪酸）。如图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是（）A．DHA油脂的产量与生物量呈正相关 B．温度和溶解氧的变化能影响DHA油脂的产量 C．葡萄糖代谢可为DHA油脂的合成提供能量 D．12～60h，DHA油脂的合成对氮源的需求比碳源高8．细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的。利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度（菌落数/m3）。下列叙述错误的是（）A．采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理 B．细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置 C．同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值 D．稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高9．从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养，在传代后的不同时间点检测细胞数目，结果如图。下列叙述正确的是（）A．传代培养时，培养皿需密封防止污染 B．选取①的细胞进行传代培养比②更合理 C．直接用离心法收集细胞进行传代培养 D．细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关10．山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如下。下列操作不可行的是（）外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗A．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染 B．培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染 C．将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖 D．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽11．某动物细胞培养过程中，细胞贴壁生长至接触抑制时，需分装培养，实验操作过程如图。下列叙述错误的是（）A．①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离 B．②加培养液的目的是促进细胞增殖 C．③分装时需调整到合适的细胞密度 D．整个过程需要在无菌、无毒条件下进行12．生物学实验中合理选择材料和研究方法是顺利完成实验的前提条件。下列叙述错误的是（）A．稀释涂布平板法既可分离菌株又可用于计数 B．进行胚胎分割时通常是在原肠胚期进行分割 C．获取马铃薯脱毒苗常选取茎尖进行组织培养 D．使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端13．我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构（类囊胚），为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系（如图）。相关叙述错误的是（）A．实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能 B．实验过程中使用的培养基含有糖类 C．类囊胚的获得利用了核移植技术 D．可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育14．波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉，具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是（）A．选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理 B．胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测 C．普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体 D．生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选15．兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如图。下列叙述正确的是（）A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块 B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组 C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1 D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体二．解答题（共5小题）16．植物体在干旱、虫害或微生物侵害等胁迫过程中会产生防御物质，这类物质属于次生代谢产物。次生代谢产物在植物抗虫、抗病等方面发挥作用，也是药物、香料和色素等的重要来源。次生代谢产物X的研发流程如下：筛选高产细胞→细胞生长和产物X合成关系的确定→发酵生产X回答下列问题：（1）获得高产细胞时，以X含量高的植物品种的器官和组织作为，经脱分化形成愈伤组织，然后通过液体振荡和用一定孔径的筛网进行获得分散的单细胞。（2）对分离获得的单细胞进行培养，并通过添加或营养缺陷培养方法获取细胞周期同步、遗传和代谢稳定、来源单一的细胞群。为进一步提高目标细胞的X含量，将微生物菌体或其产物作为诱导子加入到培养基中，该过程模拟了的胁迫。（3）在大规模培养高产细胞前，需了解植物细胞生长和产物合成的关系。培养细胞生产次生代谢产物的模型分为3种，如图所示。若X只在细胞生长停止后才能合成，则X的合成符合图（填“甲”“乙”“丙”），根据该图所示的关系，从培养阶段及其目标角度，提出获得大量X的方法。（4）多种次生代谢产物在根部合成与积累，如人参、三叶青等药用植物，可通过培养替代细胞悬浮培养生产次生代谢产物。随着基因组测序和功能基因组学的发展，在全面了解生物体合成某次生代谢产物的和的基础上，可利用合成生物学的方法改造酵母菌等微生物，利用工程生产植物的次生代谢产物。17．妊娠与子宫内膜基质细胞的功能密切相关。某研究小组通过如图所示的实验流程获得了子宫内膜基质细胞，以期用于妊娠相关疾病的研究。（1）手术获得的皮肤组织需在低温下运至实验室，低温对细胞中各种蛋白质的作用为。（2）过程①中，诱导形成PS细胞时，需提高成纤维细胞中4个基因的表达量，可采用技术将这些基因导入该细胞。这4个基因的主要作用为：M基因促进增殖，S基因和C基因控制干细胞特性，K基因抑制凋亡和衰老。若成纤维细胞形成肿瘤细胞，最有可能的原因是基因过量表达。（3）培养iPS细胞时，应对所处环境定期消毒以降低细胞被污染风险。可用紫外线进行消毒的是（多选）。A．培养基B．培养瓶C．细胞培养室D．CO2培养箱（4）过程②中，iPS细胞经历的生命历程为。PCR技术可用于检测子宫内膜基质细胞关键基因的mRNA水平，mRNA需经过才能作为PCR扩增的模板。18．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7.086.038.198.6126.9874.33114.64玉米秸秆2.621.483.763.929.8824.9877.02玉米芯0.620.480.860.986.791.8211.34注：混1和混2表示三种酶的混合物19．驹形杆菌可合成细菌纤维素（BC）并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶（可催化酪氨酸形成黑色素）的光控表达载体，将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路（图一）。回答下列问题：（1）研究者优化了培养基的（答两点）等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜（菌体和BC膜的复合物）。（2）研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶（T7RNAP）及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体（光控原理见图二a，载体的部分结构见图二b）。构建载体时，选用了通用型启动子PBAD（被工程菌RNA聚合酶识别）和特异型启动子PT7（仅被T7RNAP识别）。为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为，理由是。（3）光控表达载体携带大观霉素（抗生素）抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为（答两点）。（4）根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色，其原因是。（5）有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路：。20．某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆（清水淋洗时菌T不会流失），在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵（酒精发酵）。实验流程如图所示。回答下列问题。（1）在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是。（2）采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是（答出1点即可）。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有（答出2点即可）。（3）将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是。发酵液中的乙醇可用溶液检测。（4）本实验收集的淋洗液中的可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是。

2025年高考生物一轮复习之发酵工程与细胞工程参考答案与试题解析一．选择题（共15小题）1．脲酶催化尿素水解，产生的氨可作为细菌的氮源。脲酶被去除镍后失去活性。下列叙述错误的是（）A．镍是组成脲酶的重要元素 B．镍能提高尿素水解反应的活化能 C．产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖 D．以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌【考点】微生物的选择培养（稀释涂布平板法）．【专题】正推法；微生物的分离、培养和应用．【答案】B【分析】1、在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。2、只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素，利用以尿素作为唯一氮源的选择培养基，可以从土壤中分离出分解尿素的细菌。【解答】解：A、根据题意，脲酶被去除镍后失去活性，说明镍是组成脲酶的重要元素，A正确；B、脲酶催化尿素水解的机理为降低化学反应所需的活化能，镍作为脲酶的重要组成元素，应该与降低尿素水解反应的活化能有关，B错误；C、产脲酶细菌可利用NH4Cl里的氮源进行代谢活动，因此产脲酶细菌可在以NH4Cl为唯一氮源的培养基生长繁殖，C正确；D、产脲酶细菌能利用脲酶催化尿素分解产生NH3，NH3可作为细菌生长的氮源，不能产脲酶的细菌则无法分解尿素获得氮源，因此以尿素为唯一氮源的培养基可用于筛选产脲酶细菌，D正确。故选：B。【点评】本题考查微生物实验室培养的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力，具备运用所学知识综合分析问题的能力是解答本题的关键。2．井冈霉素是我国科学家发现的一种氨基寡糖类抗生素，它由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵而来，在水稻病害防治等领域中得到广泛应用。下列关于JGs发酵生产井冈霉素的叙述，正确的是（）A．JGs可发酵生产井冈霉素，因为它含有能够编码井冈霉素的基因 B．JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程不影响井冈霉素的产量 C．提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量 D．稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化【考点】发酵工程在食品、医药、农牧业等工业上的应用．【专题】正推法；微生物的分离、培养和应用．【答案】D【分析】发酵工程的应用：1、在食品工业的应用：生产传统的发酵产品，生产各种各样的食品添加剂，生产酶制剂等。2、在医药工业的应用：如生产抗生素、氨基酸、激素、免疫调节剂等。3、在农牧业上的应用：生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料等【解答】解：A、根据题意，井冈霉素是由吸水链霉菌井冈变种（JGs，一种放线菌，菌体呈丝状生长）发酵产生的一种氨基寡糖类抗生素，而基因表达的产物是蛋白质，推测JGs含有能够编码井冈霉素合成的相关酶的基因，A错误；B、JGs接入发酵罐前需要扩大培养，该过程会影响JGs的数量，进而影响井冈霉素的产量，B错误；C、适度提高JGs发酵培养基中营养物质的浓度，会提高井冈霉素的产量，但若浓度过大，反而会降低井冈霉素的产量，C错误；D、根据题意，JGs是一种放线菌，菌体呈丝状生长，故形成的菌落难以区分，因此稀释涂布平板法不宜用于监控JGs发酵过程中活细胞数量的变化，D正确。故选：D。【点评】本题主要考查发酵工程的相关知识，要求学生有一定的理解分析能力，能够结合题干信息和所学知识进行分析应用。3．在发酵过程中，多个黑曲霉菌体常聚集成团形成菌球体，菌球体大小仅由菌体数量决定。黑曲霉利用糖类发酵产生柠檬酸时需要充足的氧。菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制。下列说法错误的是（）A．相同菌体密度下，菌球体越大柠檬酸产生速率越慢 B．发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸产量 C．发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长 D．发酵结束后，将过滤所得的固体物质进行干燥即可获得柠檬酸产品【考点】发酵工程在食品、医药、农牧业等工业上的应用．【专题】信息转化法；果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作．【答案】D【分析】发酵工程：（1）定义：利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品；主要为微生物细胞本身或者其代谢产物。（2）分离、提纯产物：产品若是微生物细胞，在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法将菌体分离和干燥；产品若是微生物代谢物，则根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施。【解答】解：A、黑曲霉在氧气充足的条件下，可以利用糖类发酵产生柠檬酸；在相同菌体密度下，菌球体越大，越不容易获得氧气，柠檬酸产生速率越慢，A正确；B、由题目所给信息“菌体内铵离子浓度升高时，可解除柠檬酸对其合成途径的反馈抑制”可推出发酵中期添加一定量的硫酸铵可提高柠檬酸的产量，B正确；C、大部分细菌适合在中性或弱碱性环境中生存；发酵过程中pH下降可抑制大部分细菌的生长，C正确；D、柠檬酸属于代谢物；发酵结束后，可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得产品，D错误。故选：D。【点评】本题考查发酵工程的相关知识，意在考查考生的理解能力和实验与探究能力，进一步考查生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等核心素养。4．制醋、制饴、制酒是我国传统发酵技术。醋酸菌属于好氧型原核生物，常用于食用醋的发酵。下列叙述错误的是（）A．食用醋的酸味主要来源于乙酸 B．醋酸菌不适宜在无氧条件下生存 C．醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶 D．葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在线粒体内【考点】果酒、果醋的制作．【专题】正推法；果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作．【答案】D【分析】果酒、果醋制作过程中防止杂菌污染的措施（1）榨汁机、发酵瓶等器具要用洗洁精清洗干净，并用体积分数为70%的酒精消毒，晾干。（2）清洗葡萄时要先冲洗，后去除枝梗和腐烂的籽粒，防止先去梗时损伤葡萄，再冲洗时增加被杂菌污染的机会。（3）用带盖的瓶子制作果酒的过程中，每隔12h左右排气时只需拧松瓶盖，不要完全打开瓶盖。（4）在制作果酒时，为更好地抑制其他微生物的生长，提高果酒品质，可以直接在果汁中加入人工培养的酵母菌进行发酵；制作果醋时，也可利用相同原理加入人工培养的醋酸菌进行发酵。【解答】解：A、乙酸是醋酸菌产生的，是食用醋的酸味主要来源，A正确；B、醋酸菌是好氧细菌，不适宜在无氧条件下生存，B正确；C、醋酸菌含有催化乙醇氧化成乙酸的酶，可糖源不充足的条件下，可催化乙醇氧化成乙酸，C正确；D、醋酸菌为原核生物，没有线粒体，葡萄糖在醋酸菌中的氧化分解发生在细胞质中，D错误。故选：D。【点评】本题考查了果酒、果醋的制作的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。5．以下是以泡菜坛为容器制作泡菜时的4个处理：①沸盐水冷却后再倒入坛中；②盐水需要浸没全部菜料；③盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水；④检测泡菜中亚硝酸盐的含量。下列说法正确的是（）A．①主要是为了防止菜料表面的醋酸杆菌被杀死 B．②的主要目的是用盐水杀死菜料表面的杂菌 C．③是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入 D．④可检测到完整发酵过程中亚硝酸盐含量逐渐降低【考点】制作泡菜．【专题】果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作．【答案】C【分析】泡菜在制作过程中要注意细节，首先要保证用于制作酱腌菜的容器、水和原料一定要干净，要保证在发酵过程中处于无氧环境，还要注意过程中避免其他杂菌的干扰。【解答】解：A、沸盐水冷却后再倒入坛中主要是为了防止乳酸菌被杀死，A错误；B、盐水需要浸没全部菜料主要目的是创造一个无氧的环境，有利于乳酸菌的发酵，B错误；C、盖好坛盖后，向坛盖边沿的水槽中注满水目的是为了使气体只能从泡菜坛排出而不能进入，保证坛内处于无氧环境，C正确；D、泡菜腌制过程中，亚硝酸盐含量先升高，后降低，D错误。故选：C。【点评】本题考查泡菜的制作，对于此类试题，需要考生识记参与泡菜制作的微生物及其代谢类型，掌握泡菜制作的原理及条件，能理论联系实际，运用所学的知识合理解释生活中的生物学问题。6．为筛选能平衡肠道菌群和降解胆固醇的乳酸菌，下列相关实验设计错误的是（）A．从酸奶和泡菜中采样分离乳酸菌 B．平板倒置培养为筛选乳酸菌创造无氧环境 C．对目的菌株进行胆固醇降解能力的测定 D．检测目的菌株对消化道环境的耐受力【考点】微生物的选择培养（稀释涂布平板法）．【专题】对比分析法；微生物的分离、培养和应用．【答案】B【分析】筛选目的菌株应从富含目的菌的环境中去取样。倒平板后及平板微生物培养时需要倒置培养，微生物初步筛选后还要进行相关实验以检测目的菌的发酵能力或特性。【解答】解：A、筛选目的菌时应从富含目的菌的环境中去取样，酸奶和泡菜中富含乳酸菌，可以从中采样进行分离纯化，A正确；B、平板倒置培养是为了防止培养皿皿盖上的水珠落入培养基造成污染，不是创造无氧环境，B错误；C、筛选的是能平衡肠道菌群和降解胆固醇的乳酸菌，所以，初步筛选后，还需要进一步进行目的菌胆固醇降解能力的测定，以获得符合要求的乳酸菌，C正确；D、因筛选出的目的菌是在肠道发挥作用，所以，还需要检测目的菌株对消化道环境的耐受力，D正确。故选：B。【点评】本题考查真微生物的筛选，意在考查考生对基础知识的掌握和灵活运用基础知识的能力。7．利用某种微生物发酵生产DHA油脂，可获取DHA（一种不饱和脂肪酸）。如图为发酵过程中物质含量变化曲线。下列叙述错误的是（）A．DHA油脂的产量与生物量呈正相关 B．温度和溶解氧的变化能影响DHA油脂的产量 C．葡萄糖代谢可为DHA油脂的合成提供能量 D．12～60h，DHA油脂的合成对氮源的需求比碳源高【考点】发酵工程在食品、医药、农牧业等工业上的应用．【专题】坐标曲线图；正推法；微生物的分离、培养和应用．【答案】D【分析】1、发酵罐内的发酵是发酵工程的中心环节，在发酵过程中，要随时检测培养液中的微生物数量、产物浓度等，以了解发酵进程，还要及时添加必需的营养组分，要严格控制温度、PH和溶解氧等发酵条件。2、题图分析：横坐标为发酵时间，纵坐标为发酵过程各种相关物质的含量及生物量。从图可知，随着发酵的进行，葡萄糖逐渐减少，发酵到96h左右减少至0；蛋白胨在0～12h间快速减少，然后缓慢减少，发酵到96小时左右减少至0；生物量和DHA油脂的产量随着发酵进程逐渐上升。【解答】解：A、由图可知，DHA油脂的产量随着发酵进程逐渐增加，生物量也随着发酵进程逐渐增加，它们的变化呈正相关，A正确；B、由图可知，生物量与DHA油脂的产量呈正相关，温度和溶解氧影响微生物的生长繁殖，进而影响DHA油脂的产量，B正确；C、发酵液中葡萄糖被微生物吸收用于呼吸作用产生能量，供其合成DHA油脂，C正确；D、DHA油脂是一种不饱和脂肪酸，含C、H、O不含N，所以在12～60h，DHA油脂的合成对碳源的需求高，不需要氮源，D错误。故选：D。【点评】本题主要考查发酵工程的相关知识，熟知发酵工程的原理和操作要点是解答本题的关键，掌握发酵工程的应用是解答本题的另一关键，正确辨析图示的相关信息是解答本题的前提。8．细菌气溶胶是由悬浮于大气或附着于颗粒物表面的细菌形成的。利用空气微生物采样器对某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度（菌落数/m3）。下列叙述错误的是（）A．采样前需对空气微生物采样器进行无菌处理 B．细菌气溶胶样品恒温培养时需将平板倒置 C．同一稀释度下至少对3个平板计数并取平均值 D．稀释涂布平板法检测的细菌气溶胶浓度比实际值高【考点】微生物的选择培养（稀释涂布平板法）．【专题】热点问题；微生物的分离、培养和应用．【答案】D【分析】稀释涂布平板计数是根据微生物在固体培养基上所形成的单个菌落，即是由一个单细胞繁殖而成这一培养特征设计的计数方法，即一个菌落代表一个单细胞。计数时，首先将待测样品制成均匀的系列稀释液，尽量使样品中的微生物细胞分散开，使成单个细胞存在（否则一个菌落就不只是代表一个细胞），再取一定稀释度、一定量的稀释液接种到平板中，使其均匀分布于平板中的培养基内。经培养后，由单个细胞生长繁殖形成菌落，统计菌落数目，即可计算出样品中的含菌数。【解答】解：A、为防止杂菌感染，接种前需要对培养基、培养皿、微生物采样器进行灭菌，对实验操作者的双手进行消毒，A正确；B、纯化培养时，为防止污染培养基和水分蒸发，培养皿应倒置放在恒温培养箱内培养，B正确；C、微生物计数时在同一稀释度下，应至少需要对3个菌落数目在30～300的平板进行计数，以确保实验的准确性，C正确；D、使用稀释涂布平板法对微生物计数，数值往往偏小，原因是两个或多个细胞连在一起时，在平板上只能观察到一个菌落，D错误。故选：D。【点评】本题以“某市人员密集型公共场所采样并检测细菌气溶胶的浓度”为情景，考查微生物的培养与计数的相关知识，属于对理解和应用层次的考查。熟悉常用接种方法的用途是正确解答该题的关键。9．从小鼠胚胎中分离获取胚胎成纤维细胞进行贴壁培养，在传代后的不同时间点检测细胞数目，结果如图。下列叙述正确的是（）A．传代培养时，培养皿需密封防止污染 B．选取①的细胞进行传代培养比②更合理 C．直接用离心法收集细胞进行传代培养 D．细胞增长进入平台期可能与细胞密度过大有关【考点】动物细胞培养的条件与过程．【专题】坐标曲线图；克隆技术．【答案】D【分析】动物细胞培养过程：取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中（原代培养）→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞，制成细胞悬液→转入培养液（传代培养）→放入二氧化碳培养箱培养。①动物细胞培养液的成分有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等；②动物细胞培养时的气体环境是95%的空气+5%二氧化碳的混合气体，CO2起到调节pH值作用；③使用胰蛋白酶处理使动物组织分散成单个细胞；④动物组织处理使细胞分散后的初次培养称为原代培养；⑤贴满瓶壁的细胞需要重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖。【解答】解：A、传代培养时，培养皿等实验用具需要灭菌处理防止污染，密封会导致培养环境中氧气减少，不利于细胞培养，A错误；B、从图示可知，与①相比，②所处时期细胞增长变缓，所以选取②的细胞进行传代培养比①更合理，B错误；C、悬浮生长的细胞直接用离心法收集细胞进行传代培养，贴壁生长的细胞需要先用胰蛋白酶等处理，然后再用离心法收集细胞，C错误；D、细胞密度过大、营养物质减少、代谢废物增多，都会导致细胞停止分裂而进入平台期，D正确。故选：D。【点评】本题考查了动物细胞培养的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。10．山药在生长过程中易受病毒侵害导致品质和产量下降。采用组织培养技术得到脱毒苗，可恢复其原有的优质高产特性，流程如下。下列操作不可行的是（）外植体→愈伤组织→丛生芽→试管苗A．选择芽尖作为外植体可减少病毒感染 B．培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染 C．将丛生芽切割后进行继代培养可实现快速繁殖 D．提高生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽【考点】植物的组织培养．【专题】模式图；植物的组织培养．【答案】D【分析】植物组织培养：1、过程：离体的植物组织，器官或细胞（外植体）愈伤组织胚状体→植株（新植体）。决定植物脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，特别是生长素和细胞分裂素的协同作用在组织培养过程中非常重要。2、原理：植物细胞的全能性。3、应用：植物繁殖的新途径（快速繁殖优良品种、作物脱毒、人工种子）、作物新品种的培育（单倍体育种和突变体的利用）、细胞产物的工厂化生产。【解答】解：A、植物的根尖、茎尖、芽尖部位几乎不含病毒，因此采用芽尖等组织培养，可减少病毒感染，A正确；B、抗生素具有杀菌作用，培养基中加入抗生素可降低杂菌的污染，B正确；C、将丛生芽切割后连续进行植物组织培养，可实现快速繁殖，C正确；D、降低生长素和细胞分裂素的比值可促进愈伤组织形成丛生芽，D错误。故选：D。【点评】本题主要考查植物组织培养的相关知识，意在考查考生对所学知识的理解，把握知识间内在联系的能力。11．某动物细胞培养过程中，细胞贴壁生长至接触抑制时，需分装培养，实验操作过程如图。下列叙述错误的是（）A．①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离 B．②加培养液的目的是促进细胞增殖 C．③分装时需调整到合适的细胞密度 D．整个过程需要在无菌、无毒条件下进行【考点】动物细胞培养的条件与过程．【专题】模式图；克隆技术．【答案】B【分析】动物细胞培养条件：（1）无菌、无毒的环境：①消毒、灭菌；②添加一定量的抗生素；③定期更换培养液，以清除代谢废物。（2）营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质。（3）温度和PH：36.5℃±0.5℃；适宜的pH：7.2～7.4。（4）气体环境：95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的PH）。【解答】解：A、①加消化液的目的是使细胞与瓶壁分离，使细胞分散开来，A正确；B、②加培养液的目的洗去多余消化液和稀释细胞，B错误；C、③分装时需调整到合适的细胞密度，因为若密度过大细胞直接仍存在接触抑制，C正确；D、动物细胞培养需要无菌无毒环境，因此整个过程需要在无菌、无毒条件下进行，D正确。故选：B。【点评】本题主要考查动物细胞培养的条件与过程的相关知识，意在考查学生对基础知识的理解掌握，难度适中。12．生物学实验中合理选择材料和研究方法是顺利完成实验的前提条件。下列叙述错误的是（）A．稀释涂布平板法既可分离菌株又可用于计数 B．进行胚胎分割时通常是在原肠胚期进行分割 C．获取马铃薯脱毒苗常选取茎尖进行组织培养 D．使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端【考点】胚胎分割技术；酶的特性及应用；植物的组织培养．【专题】微生物的分离、培养和应用；植物的组织培养．【答案】B【分析】胚胎分割是指采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。【解答】解：A、稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外，也常用来统计样品中活菌的数目。当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个单菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌，通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌，A正确；B、在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，B错误；C、马铃薯顶端分生区附近（如茎尖）的病毒极少，甚至无病毒，所以可以选取马铃薯茎尖进行组织培养获得脱毒苗，C正确；D、不同的限制酶识别的DNA序列不同，但使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端，D正确。故选：B。【点评】本题主要考查微生物的培养与分离、细胞工程等相关知识点，意在考查学生对相关知识点的理解和掌握。13．我国科学家体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类似囊胚的结构（类囊胚），为研究灵长类胚胎发育机制提供了实验体系（如图）。相关叙述错误的是（）A．实验证实食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能 B．实验过程中使用的培养基含有糖类 C．类囊胚的获得利用了核移植技术 D．可借助胚胎移植技术研究类囊胚的后续发育【考点】动物细胞核移植技术；体外受精和胚胎移植；干细胞的培养及其应用．【专题】模式图；胚胎工程．【答案】C【分析】动物细胞培养过程：取动物组织块→剪碎组织→用胰蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养液中（原代培养）→放入二氧化碳培养箱培养→贴满瓶壁的细胞用酶分散为单个细胞，制成细胞悬液→转入培养液（传代培养）→放入二氧化碳培养箱培养。【解答】解：A、根据题干信息，体外诱导食蟹猴胚胎干细胞，形成了类囊胚，这一现象证实了食蟹猴胚胎干细胞具有分化潜能，A正确；B、实验过程中需要使用培养基培养胚胎干细胞以及早期胚胎，培养基中需含有糖类，为细胞培养提供碳源和能源物质，B正确；C、类囊胚的获得利用了动物细胞培养技术，并没有进行核移植，C错误；D、可借助胚胎移植技术将类囊胚移植到相应的雌性受体中，使其继续进行胚胎发育，从而可以用来研究类囊胚的后续发育，D正确。故选：C。【点评】本题考查胚胎工程的相关知识，要求考生理解识记有关技术的原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能将教材中的知识结合题中信息进行迁移应用。14．波尔山羊享有“世界山羊之王”的美誉，具有生长速度快、肉质细嫩等优点。生产中常采用胚胎工程技术快速繁殖波尔山羊。下列叙述错误的是（）A．选择遗传性状优良的健康波尔母山羊进行超数排卵处理 B．胚胎移植前可采集滋养层细胞进行遗传学检测 C．普通品质的健康杜泊母绵羊不适合作为受体 D．生产中对提供精子的波尔公山羊无需筛选【考点】体外受精和胚胎移植．【专题】正推法；胚胎工程．【答案】D【分析】胚胎工程：胚胎移植是指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。（1）流程为：①对供、受体母畜进行选择，并进行同期发情处理；②处理供体母畜；③配种或人工授精；④收集胚胎；⑤对胚胎进行检查、培养或保存；⑥胚胎移植；⑦对受体母畜进行是否妊娠的检查。（2）选择供体和受体时，供体公、母畜应该是具有人类所需的优良遗传性状的个体，而受体母畜必须具有正常的孕育、生殖后代的能力；需要用促性腺激素处理供体母畜是为了引起超数排卵，这样就可以获得较多的胚胎；在促性腺激素处理供体母畜，对供体和受体母畜进行同期发情处理，才能使它们的生理条件达到同步或一致，使供体的胚胎移入受体后有相同或相似的生存条件。（3）胚胎移植可充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。具体表现为：①缩短了供体本身的繁殖周期，同时通过超数排卵处理和胚胎移植可获得比自然繁殖多十几倍到几十倍的后代；②可在短期大幅度增加优良个体母畜和公畜的后代数量，迅速扩大良种畜群，加速育种和品种改良工作；③经冷冻保存的胚胎可进行国内和国际交换，代替活畜的引种或进出口；④通过胚胎移植可以人为生产双胎或多胎；⑤可以通过保存胚胎来保存品种资源和濒危动物。【解答】解：A、选择遗传性状优良的健康波尔母山羊注射促性腺激素进行超数排卵处理，可获得更多的卵细胞，A正确；B、胚胎培养到桑葚胚或囊胚时，进行胚胎移植，胚胎移植前可采集囊胚期滋养层细胞进行遗传学检测以选择优良个体，B正确；C、受体母羊是提供胚胎发育的场所，不改变胚胎的遗传组成，但普通品质的杜泊母绵羊和波尔山羊不是同一物种，所以不适合做受体，C错误；D、在胚胎移植前对胚胎有遗传学鉴定，生产中对提供精子的波尔公山羊应选择健康无疾病、性状优良的公羊，D错误。故选：D。【点评】本题考查了胚胎移植的相关知识，意在考查考生理解所学知识要点，把握知识间内在联系的能力；能运用所学知识，对生物学问题作出准确的判断，难度适中。15．兰州百合栽培过程中易受病毒侵染，造成品质退化。某研究小组尝试通过组织培养技术获得脱毒苗，操作流程如图。下列叙述正确的是（）A．①为脱分化过程，1号培养基中的愈伤组织是排列规则的薄壁组织团块 B．②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变或基因重组 C．3号培养基用于诱导生根，其细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值大于1 D．百合分生区附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体【考点】植物的组织培养．【专题】正推法；植物的组织培养．【答案】D【分析】植物组织培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、芽，最终形成植物体。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。【解答】解：A、①过程后得到愈伤组织，可知①表示脱分化过程，愈伤组织是不定形的薄壁组织团块，A错误；B、②为再分化过程，愈伤组织细胞分化时可能会发生基因突变，基因重组发生在减数分裂过程中，再分化过程只进行了有丝分裂，不会发生基因重组，B错误；C、生长素有促进生根作用，3号培养基的细胞分裂素浓度与生长素浓度的比值小于1，C错误；D、百合分生区由于细胞分裂速度快，附近的病毒极少，甚至无病毒，可以作为该研究中的外植体，D正确。故选：D。【点评】本题主要考查植物组织培养过程，旨在考查考生对植物组织培养的原理及过程的识记能力和理解能力。二．解答题（共5小题）16．植物体在干旱、虫害或微生物侵害等胁迫过程中会产生防御物质，这类物质属于次生代谢产物。次生代谢产物在植物抗虫、抗病等方面发挥作用，也是药物、香料和色素等的重要来源。次生代谢产物X的研发流程如下：筛选高产细胞→细胞生长和产物X合成关系的确定→发酵生产X回答下列问题：（1）获得高产细胞时，以X含量高的植物品种的器官和组织作为外植体，经脱分化形成愈伤组织，然后通过液体振荡和用一定孔径的筛网进行过滤获得分散的单细胞。（2）对分离获得的单细胞进行扩大培养，并通过添加过量的胸苷或营养缺陷培养方法获取细胞周期同步、遗传和代谢稳定、来源单一的细胞群。为进一步提高目标细胞的X含量，将微生物菌体或其产物作为诱导子加入到培养基中，该过程模拟了微生物侵害的胁迫。（3）在大规模培养高产细胞前，需了解植物细胞生长和产物合成的关系。培养细胞生产次生代谢产物的模型分为3种，如图所示。若X只在细胞生长停止后才能合成，则X的合成符合图丙（填“甲”“乙”“丙”），根据该图所示的关系，从培养阶段及其目标角度，提出获得大量X的方法。将细胞培养至稳定期（即停止生长时期）一定时间后，通过分离提纯获得大量X（4）多种次生代谢产物在根部合成与积累，如人参、三叶青等药用植物，可通过根的水培养培养替代细胞悬浮培养生产次生代谢产物。随着基因组测序和功能基因组学的发展，在全面了解生物体合成某次生代谢产物的相关基因组成和基因表达过程的基础上，可利用合成生物学的方法改造酵母菌等微生物，利用基因工程和发酵工程生产植物的次生代谢产物。【考点】植物的组织培养；细胞产物的工厂化生产．【专题】模式图；植物的组织培养．【答案】（1）外植体；过滤（2）扩大；过量的胸苷；微生物侵害（3）丙；将细胞培养至稳定期（即停止生长时期）一定时间后，通过分离提纯获得大量X（4）根的水培养；相关基因组成；基因表达过程；基因工程和发酵【分析】1、植物组织培养就是在无菌和人工控制的条件下，将离体的植物器官、组织、细胞，培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成完整的植株。2、植物组织培养的条件：①细胞离体和适宜的外界条件（如适宜温度、适时的光照、pH和无菌环境等）；②一定的营养（无机、有机成分）和植物激素（生长素和细胞分裂素）。【解答】解：（1）植物体的器官和组织、细胞都可以作为外植体，经脱分化形成愈伤组织，将愈伤组织进行振荡培养，使其分散成小的细胞团或单细胞，然后用适当孔径的不锈钢筛网过滤，除去大的细胞团和残渣，离心除去小的残渣，得到单细胞悬浮液。（2）分离获得的单细胞进行扩大培养，并通过添加过量胸苷，（向细胞培养液中加入过量胸苷（TdR），处于S期的细胞立刻被抑制，洗去TdR后可恢复正常分裂，而处于其它时期的细胞不受过量TdR影响）或营养缺陷培养方法获取细胞周期同步、遗传和代谢稳定、来源单一的细胞群。将微生物菌体或其产物作为诱导子加入到培养基中，模拟了微生物侵害的条件。（3）由题可知X只在细胞生长停止后才能合成，所以丙图符合。所以要获得大量X的方法，是将细胞培养知稳定期（即停止生长时期）一定时间后，通过分离提纯获得大量X。（4）由题知，多种次生代谢产物在根部合成与积累，所以要对根进行培养，为了方便进行次生代谢物的收集，可以对根进行水培。要大量获得次生代谢物可以通过基因工程，将相关基因转入酵母菌体内，然后通过发酵工程获得，基因工程的前提是要了解生物体合成某次生代谢产物的相关基因组成和基因表达过程。故答案为：（1）外植体；过滤（2）扩大；过量的胸苷；微生物侵害（3）丙；将细胞培养至稳定期（即停止生长时期）一定时间后，通过分离提纯获得大量X（4）根的水培养；相关基因组成；基因表达过程；基因工程和发酵【点评】本题主要考查植物细胞工程等相关知识点，意在考查学生对相关知识点的理解和掌握。17．妊娠与子宫内膜基质细胞的功能密切相关。某研究小组通过如图所示的实验流程获得了子宫内膜基质细胞，以期用于妊娠相关疾病的研究。（1）手术获得的皮肤组织需在低温下运至实验室，低温对细胞中各种蛋白质的作用为抑制酶的活性（降低蛋白质或酶的活性），防止蛋白质变性（维持蛋白质的结构，抑制蛋白质变性）。（2）过程①中，诱导形成PS细胞时，需提高成纤维细胞中4个基因的表达量，可采用转基因（显微注射，病毒介导，基因工程）技术将这些基因导入该细胞。这4个基因的主要作用为：M基因促进增殖，S基因和C基因控制干细胞特性，K基因抑制凋亡和衰老。若成纤维细胞形成肿瘤细胞，最有可能的原因是M基因过量表达。（3）培养iPS细胞时，应对所处环境定期消毒以降低细胞被污染风险。可用紫外线进行消毒的是CD（多选）。A．培养基B．培养瓶C．细胞培养室D．CO2培养箱（4）过程②中，iPS细胞经历的生命历程为增殖、分化。PCR技术可用于检测子宫内膜基质细胞关键基因的mRNA水平，mRNA需经过逆转录/反转录才能作为PCR扩增的模板。【考点】动物细胞培养的条件与过程；无菌技术常用的消毒和灭菌方法．【专题】模式图；克隆技术．【答案】（1）抑制酶的活性（降低蛋白质或酶的活性），防止蛋白质变性（维持蛋白质的结构，抑制蛋白质变性）（2）转基因（显微注射，病毒介导，基因工程）M（3）CD（4）增殖、分化逆转录/反转录【分析】动物细胞培养条件：（1）无菌、无毒的环境：①消毒、灭菌②添加一定量的抗生素③定期更换培养液，以清除代谢废物。（2）营养物质：糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，还需加入血清、血浆等天然物质。（3）温度和pH；（4）气体环境：95%空气（细胞代谢必需的）和5%的CO2（维持培养液的pH。）【解答】解：（1）酶活性的保持需要适宜的温度，低温可以抑制酶的活性，防止蛋白质变性，使细胞中的蛋白质维持正常的生理功能，故手术获得的皮肤组织需在低温下运至实验室。（2）将外源基因导入细胞内，通常需要转基因技术，其中将目的基因导入动物细胞常用方法是显微注射法；分析题意可知，M基因促进增殖，S基因和C基因控制干细胞特性，K基因抑制凋亡和衰老，肿瘤细胞（癌细胞）具有无限增殖的能力，因此若成纤维细胞形成肿瘤细胞，最有可能的原因是M基因过量表达造成的。（3）动物细胞培养的关键技术是无菌操作，培养iPS细胞时，应对所处环境定期消毒以降低细胞被污染风险，可用紫外线对细胞培养室和CO2培养箱进行消毒处理，而对培养基和培养瓶需要进行灭菌处理。故选：CD。（4）过程②中，iPS细胞经历的生命历程为增殖（使细胞数目增多）、分化（使细胞种类增多）；PCR扩增的模板为DNA，因此若想利用PCR技术检测子宫内膜基质细胞关键基因的mRNA水平，mRNA需经过逆转录过程形成DNA，才可作为PCR的模板。故答案为：（1）抑制酶的活性（降低蛋白质或酶的活性），防止蛋白质变性（维持蛋白质的结构，抑制蛋白质变性）（2）转基因（显微注射，病毒介导，基因工程）M（3）CD（4）增殖、分化逆转录/反转录【点评】本题考查动物细胞培养和PCR技术等知识，要求考生识记相关操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合所学的知识准确答题。18．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只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖。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菌落产生的纤维素酶的活性。（2）过程④扩增不同目的基因片段需要的关键酶是耐高温的DNA聚合酶。（3）过程⑤在基因工程中称为基因表达载体的构建，该过程需要的主要酶有限制酶和DNA连接酶。（4）过程⑥大肠杆菌作为受体细胞的优点有繁殖能力强、生理结构和遗传物质简单、对环境因素敏感、容易进行遗传操作等。该过程用Ca2+处理细胞，使其处于一种易于吸收环境DNA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降解时的温度不同、降解时的pH不同（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7.086.038.198.6126.9874.33114.64玉米秸秆2.621.483.763.929.8824.9877.02玉米芯0.620.480.860.986.791.8211.34注：混1和混2表示三种酶的混合物【考点】微生物的选择培养（稀释涂布平板法）；酶的特性及应用．【专题】数据表格；酶在代谢中的作用；微生物的分离、培养和应用；基因工程．【答案】（1）只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖菌落产生的纤维素酶的活性和量有关（2）耐高温的DNA聚合酶（3）基因表达载体的构建限制酶和DNA连接酶（4）繁殖能力强、生理结构和遗传物质简单、对环境因素敏感、容易进行遗传操作等易于吸收环境DNA（5）降解时的温度不同、降解时的pH不同【分析】1、在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。2、基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。【解答】解：（1）选择培养基只允许特定的微生物生长，而同时抑制或阻止其他微生物生长，在以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的选择培养基中，只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖；刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，使得含有纤维素的培养基呈现红色，当纤维素被纤维素酶分解时，刚果红与纤维素的复合物无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，这个透明圈的大小直接反映了纤维素分解菌分解纤维素的能力：透明圈越大，说明纤维素分解菌分解纤维素的能力越强，即菌落产生的纤维素酶的活性强、量多。（2）扩增目的基因片段在PCR仪中进行，由于PCR过程中所需温度较高，而酶活性的发挥需要适宜温度，因此需要耐高温的DNA聚合酶。（3）据图可知，酶基因与质粒载体经过过程⑤构成重组质粒，则⑤为基因表达载体的构建，该过程需要限制酶和DNA连接酶。（4）大肠杆菌是原核生物，作为受体细胞的优点繁殖能力强、生理结构和遗传物质简单、对环境因素敏感、容易进行遗传操作等；将目的基因导入微生物细胞时，先用Ca2+处理细胞，使其成为感受态细胞，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，即处于感受态。（5）不同酶的最适温度、最适pH不同，当温度和pH改变时，酶促反应速率也会受到影响，故表中协同系数存在差异的原因是降解时的温度不同、降解时的pH不同。故答案为：（1）只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖菌落产生的纤维素酶的活性和量有关（2）耐高温的DNA聚合酶（3）基因表达载体的构建限制酶和DNA连接酶（4）繁殖能力强、生理结构和遗传物质简单、对环境因素敏感、容易进行遗传操作等易于吸收环境DNA（5）降解时的温度不同、降解时的pH不同【点评】本题考查微生物培养、酶的应用和基因表达的相关知识，意在考查学生的识记能力和判断能力、运用所学知识综合分析问题的能力。19．驹形杆菌可合成细菌纤维素（BC）并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶（可催化酪氨酸形成黑色素）的光控表达载体，将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路（图一）。回答下列问题：（1）研究者优化了培养基的碳源、氮源（答两点）等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜（菌体和BC膜的复合物）。（2）研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶（T7RNAP）及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体（光控原理见图二a，载体的部分结构见图二b）。构建载体时，选用了通用型启动子PBAD（被工程菌RNA聚合酶识别）和特异型启动子PT7（仅被T7RNAP识别）。为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为PT7、PBAD、PBAD，理由是基因2和3表达不具有活性的产物，被蓝光激活后再启动基因1表达。（3）光控表达载体携带大观霉素（抗生素）抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为抑制细菌生长，从而防止杂菌污染；去除丢失质粒的菌种（答两点）。（4）根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色，其原因是该处细胞中T7RNAP被激活，合成酪氨酸酶进而合成黑色素。（5）有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路：将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶。【考点】微生物的选择培养（稀释涂布平板法）．【专题】图文信息类简答题；遗传信息的转录和翻译；微生物的分离、培养和应用．【答案】（1）碳源、氮源（2）PT7、PBAD、PBAD基因2和3表达不具有活性的产物，被蓝光激活后再启动基因1表达（3）抑制细菌生长，从而防止杂菌污染；去除丢失质粒的菌种（4）该处细胞中T7RNAP被激活，合成酪氨酸酶进而合成黑色素（5）将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶【分析】培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质；根据物理性质分为固体培养基和液体培养基，培养基中一般含有水、碳源、氮源和无机盐。在提供上述几种主要营养物质的基础上，培养基还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质和氧气的要求。【解答】解：（1）培养基的营养物质包括水、无机盐、碳源、氮源等。（2）根据图二a分析可知，蓝光照射下，T7RNAP的N端（nMag）与T7RNAP的C端（m﹣MAg）结合，从而激活T7RNAP。再根据图一分析，蓝光处理后，RNA聚合酶（T7RNAP）识别启动子①使基因1表达出酪氨酸酶，酪氨酸酶催化染色液中酪氨酸形成黑色素。可见基因2和3表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达。综上可知，为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为PT7、PBAD、PBAD。（3）光控表达载体携带大观霉素抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，抗生素可以抑制细菌生长，从而防止杂菌污染，还可以起到去除丢失质粒的菌种的作用。（4）由（2）中分析可知，细胞中T7RNAP激活，合成酪氨酸酶进而合成黑色素，故用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色。（5）根据上述分析，题干中的设计思路最终BC膜被染成黑色，要生产其他颜色图案的BC膜，则需要将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶。故答案为：（1）碳源、氮源（2）PT7、PBAD、PBAD基因2和3表达不具有活性的产物，被蓝光激活后再启动基因1表达（3）抑制细菌生长，从而防止杂菌污染；去除丢失质粒的菌种（4）该处细胞中T7RNAP被激活，合成酪氨酸酶进而合成黑色素（5）将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶【点评】本题考查微生物培养与分离、基因工程的相关知识，要求考生理解识记有关技术的原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能将教材中的知识结合题中信息进行迁移应用。20．某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产燃料乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆（清水淋洗时菌T不会流失），在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵（酒精发酵）。实验流程如图所示。回答下列问题。（1）在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，其原因是T菌能分泌纤维素酶，将纤维素分解生成葡萄糖。（2）采用液体培养基培养酵母菌，可以用淋洗液为原料制备培养基，培养基中还需要加入氮源等营养成分，氮源的主要作用是参与合成含氮化合物（蛋白质和核酸）（答出1点即可）。通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有①灭菌物品不要放的太挤；②冷空气完全排尽后，开始加压（答出2点即可）。（3）将酵母菌接种到灭菌后的培养基中，拧紧瓶盖，置于适宜温度下培养、发酵。拧紧瓶盖的主要目的是制造无氧环境，使酵母菌进行酒精发酵，同时保证密闭环境，防止杂菌进入。但是在酵母菌发酵过程中，还需适时拧松瓶盖，原因是排出酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳，防止完全打开瓶盖，杂菌污染。发酵液中的乙醇可用酸化的重铬酸钾溶液检测。（4）本实验收集的淋洗液中的葡萄糖可以作为酵母菌生产乙醇的原料。与以粮食为原料发酵生产乙醇相比，本实验中乙醇生产方式的优点是可以节约粮食，降低生产成本，同时保护环境。。【考点】发酵工程在食品、医药、农牧业等工业上的应用．【专题】正推法；微生物的分离、培养和应用．【答案】（1）T菌能分泌纤维素酶，将纤维素分解生成葡萄糖（2）参与合成含氮化合物（蛋白质和核酸）；①灭菌物品不要放的太挤，②冷空气完全排尽后，开始加压（3）制造无氧环境，使酵母菌进行酒精发酵，同时保证密闭环境，防止杂菌进入；排出酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳，防止完全打开瓶盖，杂菌污染；酸化的重铬酸钾（4）葡萄糖；可以节约粮食，降低生产成本，同时保护环境。【分析】果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～25℃；生产中是否有酒精的产生，可用酸性重铬酸钾来检验，该物质与酒精反应呈现灰绿色。【解答】解：（1）在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，说明T菌能分泌纤维素酶，将纤维素分解生成葡萄糖。（2）氮源进入细胞后，可参与合成含氮化合物，其中的生物大分子有蛋白质和核酸，通常，可采用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌。在使用该方法时，为了达到良好的灭菌效果，需要注意的事项有：①灭菌物品不要放的太挤；②冷空气完全排尽后，开始加压；③压力表压力降为零时，再打开排气阀，打开盖子；④同时旋转相对的两个螺栓，使螺栓松紧一致等。（3）拧紧瓶盖的主要目的是：制造无氧环境，使酵母菌进行酒精发酵，同时保证密闭环境，防止杂菌进入。拧松的目的是排出酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳，不完全打开的目的是防止杂菌污染，发酵液中的乙醇可用酸化的重铬酸钾溶液检测。（4）本实验收集的淋洗液中的葡萄糖可以作为酵母菌生产乙醇的原料。作物秸秆生产燃料乙醇，可以节约粮食，降低生产成本，同时保护环境。故答案为：（1）T菌能分泌纤维素酶，将纤维素分解生成葡萄糖（2）参与合成含氮化合物（蛋白质和核酸）；①灭菌物品不要放的太挤，②冷空气完全排尽后，开始加压（3）制造无氧环境，使酵母菌进行酒精发酵，同时保证密闭环境，防止杂菌进入；排出酵母菌无氧呼吸产生的二氧化碳，防止完全打开瓶盖，杂菌污染；酸化的重铬酸钾（4）葡萄糖；可以节约粮食，降低生产成本，同时保护环境。【点评】本题考查了微生物的分离与培养以及纤维素分解菌的有关知识，要求考生识记培养基的基本成分以及培养基的制备过程，掌握微生物分离与纯化的方法，再结合所学的知识答题．

考点卡片1．酶的特性及应用【知识点的认识】（1）酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中大部分是蛋白质、少量是RNA。其基本单位是氨基酸或核糖核苷酸（2）酶的生理作用、作用实质、特性：生理作用：催化作用。实质：降低反应的活化能。特性：高效性、专一性、作用条件温和。（3）活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量称为活化能。（4）过酸、过碱或温度过高，酶的空间结构遭到破坏，能使蛋白质变性失活，不能恢复；低温使酶活性降低，但酶的空间结构保持稳定，在适宜的温度条件下酶的活性可以恢复。（5）影响酶促反应速率的因素有：底物浓度，酶浓度；pH，温度等。【命题方向】某兴趣小组将若干等大的滤纸片均分为多组，滤纸片上可附着反应试剂，利用如下装置探究酶的特性，下列说法错误的是（）A．用两组滤纸片分别固定过氧化氢酶、FeCl3，可用于探究酶的高效性B．用两组滤纸片分别固定过氧化氢酶、淀粉酶，可用于探究酶的专一性C．该实验的自变量为滤纸片上的试剂类型，因变量为气体产生量D．图示实验材料不适宜用来探究温度对酶活性的影响分析：1、酶的特性：①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍；②专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应；③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。2、影响酶活性的因素主要是温度和pH，在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低．另外低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活。解答：A、酶的高效性是指与无机催化剂相比，酶降低活化能的效果更显著，因此不同滤纸上分别附有等量过氧化氢酶、Fe3+，可用于探究酶的高效性，A正确；B、酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类化学反应，用两组滤纸片分别固定过氧化氢酶、淀粉酶，底物为过氧化氢，可用于探究酶的专一性，B正确；C、由于底物数量一定，故最终气体产生量相同，因此该实验的自变量为滤纸片上的试剂类型，因变量为气体产生速率，C错误；D、由于过氧化氢不稳定，加热会分解，因此不适宜用来探究温度对酶活性的影响，D正确。故选：C。点评：本题结合实验装置图，考查探究影响酶活性的因素的知识，考生识记酶的特性和外界条件对酶活性的影响，通过分析实验装置图理解实验的原理，掌握实验设计的原则是解题的关键。【解题思路点拨】1、酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，绝大多数酶是蛋白质，极少数酶是RNA。2、酶的特性①高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。②专一性：每一种酶只能催化一种或者一类化学反应。③酶的作用条件较温和：在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低。3、影响酶活性的因素主要是温度和pH，在最适温度（pH）前，随着温度（pH）的升高，酶活性增强；到达最适温度（pH）时，酶活性最强；超过最适温度（pH）后，随着温度（pH）的升高，酶活性降低。另外低温酶不会变性失活，但高温、pH过高或过低都会使酶变性失活。2．制作泡菜【知识点的认识】泡菜的制作及亚硝酸盐含量的测定1、原理（1）泡菜的制作原理泡菜的制作离不开乳酸菌．在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸．（2）测定亚硝酸盐含量的原理在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N1萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料．将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测对比，可以大致估算出亚硝酸盐的含量．2、流程（1）泡菜的制作（2）亚硝酸盐含量的测定操作过程3、实验分析（1）乳酸菌的种类分析乳酸菌属原核生物，它是能通过发酵将糖类转化成乳酸的细菌的总称，常见的有乳酸杆菌和乳酸链球菌，所以乳酸菌不是一个种群，而是一类生物．（2）泡菜在腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化①发酵初期：以不抗酸的大肠杆菌和酵母菌的活动为主，同时还有一部分硝酸盐还原菌活动．该时期利用了氧气，产生了厌氧环境，乳酸菌才开始活动．此时乳酸菌和乳酸的量都比较少，而由于硝酸盐还原菌的活动，亚硝酸盐含量有所增加．②发酵中期：由于乳酸菌产生了大量乳酸，其他细菌活动受到抑制，只有乳酸菌活动增强．此时期乳酸菌数量达到最高峰，乳酸的量继续积累．由于硝酸盐还原菌受抑制，同时形成的亚硝酸盐又被分解，因而亚硝酸盐含量下降．所以在整个发酵过程中，亚硝酸盐的含量表现为先增加后下降的趋势（如图所示）．③发酵后期：由于乳酸的积累，酸度继续增长，乳酸菌活动也受到抑制．乳酸菌数量下降，而硝酸盐还原菌完全被抑制．提醒放置时间长的蔬菜中的硝酸盐易被滋生的硝酸还原菌还原成亚硝酸盐．3．果酒、果醋的制作【知识点的认识】（1）利用酵母菌制作果酒的原理是：在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖。C6H12O6+6O26CO2+12H2O+能量在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。C6H12O62CO2+2C2H5OH+能量（2）利用醋酸菌制作果醋的原理当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。C6H12O6+2O2CH3COOH（醋酸）+2H2O+2CO2+能量C2H5OH+O2CH3COOH（醋酸）+H2O+能量（提示：在变酸的酒的表面观察到的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的）【命题方向】下列关于果酒、果醋制作的叙述，错误的是（）A．糖源不足时乙醇可以作为果醋发酵的底物B．酵母菌和醋酸杆菌都属于异养型微生物C．乙醇发酵后期可向培养液中加入无菌水进行适当稀释再制作果醋D．在变酸的果酒表面观察到的菌膜是酵母菌在液面大量繁殖形成的分析：1、果醋制作中起到主要作用的微生物是醋酸菌，醋酸菌是一种好氧细菌，只有当氧气充足时，才能进行旺盛的生理活动，其代谢类型属于异养需氧型。当氧气、糖源都充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解为醋酸；当缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸。醋酸菌的最适生长温度为30～35℃。2、果酒的制作离不开酵母菌，酵母菌是兼性厌氧微生物，在有氧条件下，酵母菌进行有氧呼吸，大量繁殖，把糖分解成二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵。故果酒的制作原理是酵母菌无氧呼吸产生酒精，酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～25℃；生产中是否有酒精的产生，可用酸性重铬酸钾来检验，该物质与酒精反应呈现灰绿色。解答：A、当缺少糖源时和有氧条件下，醋酸菌可将乙醇（酒精）氧化成醋酸，故糖源不足时乙醇可以作为果醋发酵的底物，A正确；B、酵母菌和醋酸杆菌都属于异养型微生物，需要利用现成的有机物维持生命活动，B正确；C、乙醇发酵后期就大量的二氧化碳和酒精，可向培养液中加入无菌水进行适当稀释再制作果醋，醋酸菌可将乙醇氧化成醋酸，C正确；D、在变酸的果酒表面观察到的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的，D错误。故选：D。点评：本题考查传统发酵技术的相关知识，要求考生识记果酒、果醋、腐乳和泡菜的制作原理等知识，意在考查考生的识记和分析能力。【解题思路点拨】掌握果酒、果醋的制作的相关知识是解题的关键。4．无菌技术常用的消毒和灭菌方法【知识点的认识】1、微生物培养过程中要进行无菌操作，关键就在于防止外来杂菌的入侵。2、实验室常用的灭菌方法：（1）灼烧灭菌：将微生物的接种工具，如接种环、接种针或其他金属工具，直接在酒精灯火焰的充分燃烧层灼烧，可以迅速彻底地灭菌，此外，在接种过程中，试管口或瓶口等容易被污染的部位，也可以通过火焰燃烧来灭菌。（2）干热灭菌：能耐高温的，需要保持干燥的物品，如玻璃器皿（吸管