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專題六 胚胎工程
——高二生物學人教版（2019）選擇性必修三速練100題
1.2023年，我國某科研團隊發表了小鼠桑葚胚樣全潛能細胞體外培養的相關研究。該團隊通過提高小鼠胚胎干細胞pSTAT3基因的表達水平，體外制備出桑葚胚樣全潛能細胞（該細胞在分子水平及發育潛能上具有桑葚胚時期細胞的特性），并在體外成功模擬了小鼠胚胎發育至原腸胚階段的過程。下列有關敘述錯誤的是( )
注：pSTAT3是調控胚胎發育的關鍵基因
A.可誘導桑葚胚樣全潛能細胞發育至囊胚期
B.誘導桑葚胚樣全潛能細胞分化時，基因的堿基序列和表達情況都會發生改變
C.囊胚期細胞重置至桑葚胚樣全潛能細胞的過程類似于脫分化
D.桑葚胚發育成囊胚的過程中，pSTAT3基因的表達量下降
2.下圖是科研人員利用白鼠和黑鼠的早期胚胎培育黑白嵌合體小鼠的流程，下列敘述不正確的是( )
A.圖中早期胚胎可用沖卵的方法從母鼠輸卵管內獲得
B.過程①中需利用相關技術去除早期胚胎外的透明帶
C.過程②中可利用滅活的病毒誘導卵裂球細胞發生融合
D.嵌合胚胎發育到囊胚期細胞開始出現分化
3.如圖表示某哺乳動物胚胎的早期發育過程，a~c表示相關過程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示相關時期。下列相關敘述正確的是( )
A.過程a表示卵裂，該時期細胞數量和體積不斷增加
B.過程b細胞逐漸分化，Ⅱ分為內胚層、中胚層和外胚層
C.過程c表示孵化，孵化后發育形成的Ⅲ時期表示原腸胚
D.早期胚胎發育過程中滋養層細胞會發育成胎兒的各種組織
4.澳大利亞出生了一對半同卵雙胞胎姐弟，受精卵形成及早期胚胎發育的過程如圖所示。圖1是異常受精過程，圖2中有1個雌原核和2個雄原核，圖3中該受精卵進行有絲分裂，姐妹染色單體分離后，分別移向細胞的三個不同方向，從而分裂成A、B、C三個細胞，如圖4所示（其中細胞A和B發育成姐弟二人，細胞C只含父系染色體）。下列敘述正確的是( )
A.圖1表示該異常胚胎的受精過程，此時的卵子為初級卵母細胞
B.該卵子與2個精子受精，表明透明帶和卵細胞膜在阻止多精入卵的過程中不起作用
C.這對姐弟來源于母親的染色體一般相同，來源于父親的染色體不同
D.圖4中細胞B含有雙親染色體各一組，細胞C的性染色體組成一定是YY
5.胚胎干細胞在無血清培養液中懸浮培養可形成類胚體，類胚體由來自三個胚層（內胚層、中胚層和外胚層）的細胞組成，排列雜亂，哺乳動物的神經細胞由外胚層細胞發育而來。小分子化合物a能阻滯內胚層和中胚層細胞的形成，而有利于外胚層細胞的形成。下列相關敘述錯誤的是( )
A.外胚層細胞發育成神經細胞的過程中有細胞的增殖和分化
B.胚胎干細胞形成類胚體的過程中，會發生基因的選擇性表達
C.向培養液中添加小分子化合物a不利于類胚體細胞分化為神經細胞
D.題中所述的胚胎干細胞和外胚層細胞的遺傳物質相同
6.被稱為“沙漠之舟”的駱駝只有單峰駱駝和雙峰駱駝兩種，其中單峰駱駝已經野外滅絕，在我國干燥、缺水的戈壁無人區發現了小規模野化單峰駱駝群,科學家欲通過胚胎移植等方法拯救野化單峰駱駝，進行了如圖所示的研究。下列敘述正確的是( )
A.圖中C后代體細胞中，核遺傳物質的一半來源于A野化單峰駱駝
B.移植重構胚前，需要給受體雌性駱駝注射免疫抑制劑以避免發生免疫排斥
C.對囊胚進行胚胎分割操作，操作過程中必須將滋養層細胞均等分割
D.圖示過程涉及動物體細胞核移植、早期胚胎培養和胚胎移植等技術
7.下圖表示研究人員利用胚胎工程培育優質奶牛的過程，下列相關說法正確的是( )
A.①代表體外受精，與體內受精不同的是體外受精精子需要獲能
B.②代表早期胚胎培養，該過程中細胞進行有絲分裂，無細胞分化
C.③代表胚胎分割，需均等分割桑葚胚的內細胞團，以免影響胚胎發育
D.⑤代表胚胎移植，受體應處于適合的生理狀態，可事先用激素對供體和受體進行同期發情處理
8.某科研團隊通過孤雌生殖技術、核移植技術獲得幼豬的過程如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.獲得孤雌生殖豬的過程沒有精子參與,但其仍是二倍體生物
B.可用促性腺激素處理良種母豬,使其超數排卵
C.胚胎移植前,需對供體和受體進行免疫檢查,避免發生免疫排斥反應
D.核移植中的“去核”是指去除卵母細胞中紡錘體一染色體復合物
9.我國科學家成功地用PS細胞克隆出了活體小鼠,部分流程如圖所示,其中Kdm4d為組蛋白去甲基化酶,TSA為組蛋白脫乙酰酶抑制劑.下列說法正確的是( )
A.組蛋白脫乙酰化和去甲基化有利于重構胚后續的胚胎發育過程
B.用電刺激、Ca2+載體等方法激活重構胚,使其完成細胞分裂和發育進程
C.③過程中誘導細胞融合體現了細胞膜的選擇透過性
D.圖示流程運用了重組DNA、體細胞核移植、胚胎移植等技術
10.子宮內膜異位癥患者常伴有不孕癥狀，患者腹腔液中含有較高濃度的白細胞介素（IL）。為探明腹腔液中存在的IL對生殖活動的影響，科研人員利用重組人IL-1β、IL-5、IL-6對小鼠體外受精及胚胎早期發育的影響進行了研究?；卮鹣铝袉栴}：
（1）實驗過程中，需要從雌性小鼠體內獲得多枚卵母細胞，一般可采取的方法是_____。
（2）將處理后的精子和卵細胞置于HTF基礎培養液中進行不同處理，培養適宜時間后，觀察受精情況，得到的實驗結果如圖所示。
實驗組的處理方法是_____。分析實驗結果，可得出的結論是_____。
（3）若要研究IL對小鼠胚胎早期發育的影響，則需要利用上述培養液培養并觀察統計_____。
11.我國中科院的研究團隊利用細胞工程和基因編輯技術，成功培育出世界上首例只有雙母親來源的孤雌小鼠和雙父親來源的孤雄小鼠，實現了哺乳動物的同性繁殖。實驗流程如圖所示，請回答下列問題：
（1）卵細胞轉化成phFSC相當于植物組織培養中的____________過程；體外培養動物細胞時，首先應保證其處于____________的環境，除了適宜的營養物質、溫度等條件外，還需要控制的氣體條件是_____________。
（2）要培育孤雄小鼠需要將精子和具卵細胞細胞核特點的ahESC同時注入去核的卵母細胞形成重構胚，此卵母細胞應體外培養到____________期。在對卵母細胞進行去核時，除了顯微操作外還可以采用___________（至少答出兩種）等方法處理，得到的重構胚通常需要發育到____________階段才能進行胚胎移植。
（3）不考慮致死情況，得到的孤雄小鼠性染色體組成為____________。利用胚胎分割的方法對乙進行處理得到了多只孤雄小鼠，在分割囊胚階段的胚胎時，要注意____________。利用這些孤雄小鼠作為實驗材料進行用于醫學研究的優點是________________________（從遺傳物質角度分析）。
答案以及解析
1.答案：B
解析：A、胚胎發育的過程為受精卵→桑椹胚→囊胚→原腸胚→幼體，因此桑葚胚樣細胞可誘導發育至囊胚期，A正確；
B、誘導桑葚胚樣細胞時，基因的堿基序列并未發生改變，B錯誤；
C、胚胎發育至囊胚期即開始了細胞分化，因此囊胚期細胞重置至桑葚樣細胞的過程類似于脫分化，C正確；
D、具體分析通過提高小鼠胚胎干細胞pSTAT3基因的表達水平，體外制備出桑葚胚樣全潛能細胞，因此推斷桑葚胚發育成囊胚的過程中，pSTAT3的表達下降，D正確。
故選B。
2.答案：C
解析：A、圖中早期胚胎可用沖卵的方法從母鼠輸卵管內獲得，A正確；B、過程①中要獲得卵裂球，需要利用相關技術去除早期胚胎外的透明帶，B正確；C、過程②中是將兩個胚胎重組，而不是將卵裂球細胞融合，C錯誤；D、在囊胚期，嵌合胚胎細胞開始出現分化，D正確；故選C。
3.答案：C
解析：過程a表示卵裂，該時期細胞數目不斷增加，但胚胎總體積并不增加，細胞體積變小，A錯誤；過程b細胞逐漸分化，Ⅱ時期表示囊胚期，沒有形成內胚層、中胚層和外胚層，B錯誤；據圖可知，過程c透明帶破裂，胚胎從其中伸展出來，表示孵化，孵化后發育形成的Ⅲ時期表示原腸胚，C正確；早期胚胎發育過程中滋養層細胞會發育成胎膜和胎盤，內細胞團發育成胎兒的各種組織，D錯誤。
4.答案：C
解析：分析題圖，圖1表示該異常胚胎的受精過程。有2個精子的頭部進入了卵子，此時的卵子為MⅡ期的次級卵母細胞，A錯誤。該卵子與2個精子受精，是異常受精，但不能說明透明帶和卵細胞膜在阻止多精入卵的過程中不起作用，B錯誤。該受精卵含有3個染色體組，有絲分裂前的間期染色體復制，有絲分裂后期著絲粒分裂形成6個染色體組，通過三極紡錘體將6個染色體組拉開，每一極有2個染色體組，其中有兩極的染色體來自雙親，有一極的染色體均來自父親。細胞分裂后，其中兩個細胞發育成姐弟，這對姐弟來源于母親的染色體一般相同；由于該雙胞胎性別不同，所以來源于父親的染色體不同，C正確。由于細胞A和B發育成姐弟，則參與受精的2個精子一個含有的性染色體是X，另一個含有的性染色體是Y，受精卵有絲分裂后期姐妹染色單體分離后，父親的1個含X和1個含Y的染色體組分別與母親的兩個染色體組結合，從而形成細胞A、B，剩下的2個染色體組結合形成細胞C，細胞C含有的性染色體為XY，不是YY,D錯誤。
5.答案：C
解析：外胚層細胞發育成神經細胞的過程中有細胞數目和種類的增多，即有細胞的增殖和分化，A正確；胚胎干細胞形成類胚體的過程中，會發生分化，分化過程會發生基因的選擇性表達，B正確；分析題意，小分子化合物a能阻滯內胚層和中胚層細胞的形成，有利于外胚層細胞的形成，而哺乳動物的神經細胞由外胚層細胞發育而來，故向培養液中添加小分子化合物有利于類胚體細胞分化為神經細胞，C錯誤；題中所述的外胚層細胞來源于胚胎干細胞，故遺傳物質相同，D正確。
6.答案：D
解析：由C后代的形成過程可知,其為克隆動物,細胞核遺傳物質來源于A野化單峰駱駝,A錯誤;大量的研究已經證明,受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發生免疫排斥反應,故通常不需要使用免疫抑制劑對受體進行處理,B錯誤;囊胚內的內細胞團將來會發育為機體的組織和器官,因此進行胚胎分割應對囊胚的內細胞團進行均等分割,C錯誤圖示過程涉及動物體細胞核移植、早期胚胎培養和胚胎移植等技術,D正確。
7.答案：D
解析：A、①代表體外受精，體外受精前和體內受精前精子均需要獲能，A錯誤；
B、②代表早期胚胎培養，該過程中細胞進行有絲分裂，當胚胎發育至囊胚階段，會開始進行細胞分化，B錯誤；
C、③代表胚胎分割，在對囊胚階段的胚胎進行分割時，要注意將內細胞團均等分裂，以免影響分割后胚胎的恢復和進一步發育，而桑葚胚階段的胚胎還未形成內細胞團，C錯誤；
D、⑤代表胚胎移植，胚胎移植能否成功，與供體和受體的生理狀態有關，要對供、受體母牛進行同期發情處理，使供體和受體的生理狀態相同，D正確。
8.答案：C
解析：由題圖可知,孤雌生殖技術通過阻止豬次級卵母細胞釋放極體,激活孤雌生殖從而獲得早期胚胎,再利用胚胎移植技術將其移植到受體子宮,最后妊振得到幼豬,該過程中沒有精子參與,但獲得的幼豬仍是二倍體生物,A正確；超數排卵是指應用外源促性腺激素,誘發卵巢排出比自然情況下更多的成熟卵子,即可用促性腺激素處理良種母豬,使其超數排卵,B正確；受體對來自供體的胚胎基本上不會產生免疫排斥反應,即胚胎移植前,不需對供體和受體進行免疫檢查,C錯誤；次級卵母細胞中的“核”其實是紡錘體一染色體復合物,核移植中的“去核”是指去除該復合物,D正確。
9.答案：B
解析：結合題圖,在重構胚中加入Kdm4d的mRNA和TSA后,發育成克隆鼠,而Kdm4d的mRNA翻譯產物為組蛋白去甲基化酶,可以使組蛋白去甲基化,TSA為組蛋白脫乙酰酶抑制劑,抑制組蛋白脫乙酰酶的作用,保持組蛋白乙?；?即組蛋白乙?；腿ゼ谆欣谥貥嬇吆罄m的胚胎發育過程,A錯誤；在體細胞核移植過程中,用物理或化學方法(如電刺激、Ca2+載體、乙醇、蛋白酶合成抑制劑等)激活重構胚,使其完成細胞分裂和發育進程,B正確；③為動物細胞融合過程,體現了細胞膜具有一定的流動性,C錯誤；圖示流程運用了體細胞核移植、胚胎移植等技術,并未運用重組DNA技術,D錯誤。
10、（1）答案：給雌性小鼠注射一定量的促性腺激素
解析：促性腺激素能促進超數排卵。為獲得更多的卵母細胞，可給雌性小鼠注射一定量的促性腺激素。
（2）答案：向每組HTF基礎培養液中分別添加IL-1β、IL-5、IL-6，且控制白細胞介素的濃度分別為0.05ng·mL-1、0.5ng·mL-1、5ng·mL-1、30ng·mL-1IL能抑制小鼠受精，且隨著濃度的升高，抑制作用增強
解析：據實驗目的和結果可知，對照組在HTF基礎培養液中不添加白細胞介素，實驗組的處理方法是向每組HTF基礎培養液中分別添加IL-1β、IL-5、IL-6，且控制白細胞介素的濃度分別為0.05ng·mL-1、0.5ng·mL-1、5ng·mL-1、30ng·mL-1。分析題圖可知，與對照組相比，實驗組小鼠受精率降低，且隨著IL濃度升高，受精率下降，表明IL能抑制小鼠受精，且隨IL濃度的升高，抑制作用增強。
（3）答案：不同發育時期胚胎的發育情況（成活率）
11.答案：（1）脫分化；無菌、無毒；5%的空氣和5%的CO2的混合氣體
（2）MⅡ（減數第二次分裂中期）梯度離心、紫外線短時間照射、化學物質處理；桑葚胚或囊胚
（3）XX，XY或YY；將內細胞團均等分割；遺傳物質相同，可以基本排除由基因不同造成的個體差異
解析：(1)卵細胞激活轉化成phFSC,通過基因編輯技術獲得具精子細胞核特點的phESC,獲得甲,從而得到孤雌小鼠。精子激活轉化成ahFSC,通過基因編輯技術獲得具卵細胞細胞核特點的ahESC,獲得乙,從而得到孤雄小鼠。卵細胞是高度分化的細胞,轉化為孤雌胚胎干細胞phFSC相當于植物組織培養中的脫分化階段。體外培養時,首先應保證其處于無菌、無毒的環境,除了適宜的營養物質、溫度等條件外,還需要控制氣體條件是95%空氣與5%二氧化碳的混合氣體,二氧化碳的主要作用是維持培養液的pH值。故答案為:脫分化,無菌、無毒,95%的空氣和5%的CO2的混合氣體。
(2)重組細胞時,需將去核卵母細胞培養至減數第二次分裂中期。要培育孤雄小鼠需要將精子和具卵細胞細胞核特點的ahESC同時注入去核的卵母細胞形成重構胚,在對卵母細胞進行去核時,除了顯微操作外,還可以采用梯度離心、紫外線短時間照射、化學物質處理等方法處理,得到的重構胚通常需要發育到桑葚胚或囊胚階段才能進行胚胎移植,因為此時的胚胎易操作,且處于游離狀態。故答案為:MII(減數第二次分裂中);梯度離心、紫外線短時間照射、化學物質處理;桑葚胚或囊胚。
(3)不考慮致死,孤雌小鼠具有雙母親來源,因此其染色體組成為XX,而孤雄小鼠的染色體來源于兩只雄鼠產生的精子,精子的性染色體為X或Y,所以其性染色體可能是XX、XY或YY。在分割囊胚階段的胚胎時,要注意將內細胞團均等分割,否則會影響胚胎的進一步恢復和發育。利用胚胎分割的方法對乙進行處理得到了多只孤雄小鼠,這些小鼠遺傳物質相同,所以作為實驗材料可以排除由基因的差異造成的個體差異,進而可以通過這些遺傳背景相同的個體進行對比來分析致病原因。故答案為:XX,XY或YY;將內細胞團均等分割;遺傳物質相同,可以基本排除由基因不同造成的個體差異專題二 微生物的培養技術及應用
——高二生物學人教版（2019）選擇性必修三速練100題
1.圖中甲是稀釋涂布平板法中的部分操作，乙是平板劃線法操作結果。下列敘述中，錯誤的是( )
A.甲圖中的涂布前要將沾有少量酒精的涂布器引燃，冷卻后才能涂布菌液
B.稀釋涂布平板法是將不同稀釋度的菌液倒入液體培養基中進行培養
C.乙中培養皿中所得的菌落不都符合要求
D.乙中的連續劃線的起點是上一次劃線的末端
2.獲得純凈培養物的關鍵是防止外來雜菌的污染。下列有關無菌技術的敘述，正確的是( )
A.操作者的雙手清潔后，用無水乙醇擦拭消毒
B.經巴氏消毒法處理的食品不含微生物，可長期保存
C.接種室、接種箱使用前可用紫外線照射進行消毒
D.接種環、培養基、培養皿等均須采用干熱滅菌法滅菌
3.下表為某培養基的配方，下列敘述正確的有( )項
成分 蛋白胨 葡萄糖 K2HPO4 伊紅 美藍 蒸餾水 瓊脂
含量 10g 10g 2g 0.4g 0.065g 1000mL 20g
①物理性質看該培養基屬于固體培養基，從用途看該培養基屬于鑒別培養基
②培養基中屬于碳源的物質主要是葡萄糖，屬于氮源的物質是蛋白胨
③該培養基調節合適的pH和消毒后就可以接種使用
④該培養基可以用于培養HIV病毒
A.1項 B.2項 C.3項 D.4項
4.下圖①~④表示采用不同方法分離和純化大腸桿菌的部分操作。下列敘述錯誤的是( )
A.①屬于倒平板操作，蓋上培養皿的皿蓋后應立即將平板倒置
B.②中在火焰上灼燒過的接種環需冷卻后才能伸入菌液中蘸取菌液
C.③屬于涂布平板操作，涂布時可轉動培養皿使菌液分布均勻
D.④屬于平板劃線操作，注意不要將最后一次的劃線與第一次的劃線相連
5.中草藥在加工過程中會產生大量的廢渣,廢渣中含有多種營養物質。為了減輕廢渣對環境的污染以及重復利用其中的纖維素,某大學研究團隊擬從土壤中篩選高產纖維素酶的真菌。在土壤取樣后需先進行富集培養（培養基配方的一部分如下表），增大目的菌的濃度。下列敘述錯誤的是( )
KH2PO4 MgSO4 蛋白胨 X H2O
1.00g 0.50g 2.00g 10.00g 加至1L
A.對從土壤中篩選出的高產纖維素酶的真菌的計數通常采用稀釋涂布平板法
B.為達到富集培養增加目的菌濃度的目的，表中X是葡萄糖
C.在富集培養基的基礎上配制對菌株初篩的培養基，至少還應添加瓊脂和剛果紅
D.在篩選得到纖維素分解菌后應向培養基中加入抗生素，使獲得的菌落都是真菌
6.牛奶中富含多種營養物質，但牛奶也是多種病原體的傳播載體，比如牛奶中可能存在金黃色葡萄球菌，該菌是一種高度耐鹽的兼性厭氧微生物，可引起人類肺炎和腸炎等疾病。金黃色葡萄球菌在血平板（培養基中添加適量血液）上生長時，可破壞菌落周圍的紅細胞，使其褪色。為定性檢測鮮牛奶中是否存在金黃色葡萄球菌，操作流程如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.配制好的肉湯培養基應采用濕熱滅菌法進行滅菌
B.振蕩培養有利于微生物的生長繁殖
C.在血平板上的接種方法是稀釋涂布平板法
D.用7.5%NaCl進行培養可增加金黃色葡萄球菌的數量
7.土壤中95%以上的磷為植物很難利用的無效磷。解磷菌能夠將磷礦粉等無效磷轉化為植物易利用的速效磷。為研究解磷菌的解磷機理，科研人員將磷礦粉制成培養液，培養從土壤中分離出的2種解磷菌（M－3－01、B3－5－6），測定培養液的上清液pH及其中的速效磷含量，結果如圖，下列敘述錯誤的是( )
A.由圖可知，168h以內M－3－01解磷能力較強
B.2種解磷菌是用只含磷礦粉的培養基分離出來的
C.B3－5－6轉化無效磷的能力與培養溶液pH顯著相關
D.據圖推測B3－5－6可能借助分泌酸性物質溶解磷礦粉
8.抗生素可由微生物產生，具有抑菌作用，能在瓊脂培養基中擴散。在篩選產生抗生素的菌種時，先在瓊脂培養基平板上劃線接種一種從土壤中獲得的甲菌，在27℃下培養3天，形成菌落。然后接種乙、丙、丁三種致病菌（圖A），繼續在同樣條件下培養3天，結果如圖B。分析結果，得出的結論是( )
①甲菌產生了抗生素
②丁菌的生長被丙菌產生的抗生素抑制
③乙菌的生長被甲菌產生的抗生素抑制
④丙菌產生的抗生素抑制了乙菌生長
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
9.兔子的盲腸占整個消化道的一半，其中含有大量的微生物幫助兔子消化，這可能是兔子能從富含纖維素的食物中獲得營養物質的關鍵。為了分離出兔子盲腸中分解纖維素能力最強的菌種，下列相關操作正確的是( )
A.為縮小選擇范圍可用只含纖維素粉的溶液淘汰部分菌種
B.在營養物質充足的有氧環境中更有利于分離得到目標菌種
C.相同條件下用無菌水模擬接種操作來判斷培養基是否符合無菌要求
D.在含有土豆汁的培養基中加入纖維素粉和剛果紅可制備鑒別培養基
10.炭疽是一種由炭疽芽孢桿菌引起的人獸共患性傳染病，也是我國規定的乙類傳染病?；卮鹣铝杏嘘P問題：
（1）人通常是通過接觸患炭疽的動物或動物制品被感染，皮膚炭疽病在人類炭疽病中最為常見，這類患者的皮膚滲出物中含有炭疽芽孢桿菌。皮膚炭疽病疑似患者就醫時，醫生先要取患者的皮膚滲出物稀釋后涂布到固體培養基上，經過一段時間的培養獲得的平板可能是_____（多選）。
（2）挑取上述培養基上的菌落進行如圖所示實驗（注：實驗組中的噬菌體能特異性地侵染炭疽芽孢桿菌）。
①該實驗的目的是_____。
②對照組試管中應加入_____，實驗過程中為避免雜菌污染進行的操作包括_____（至少寫出兩點）。
③實驗結果為_____時，表明該疑似患者被炭疽芽孢桿菌感染。
④實驗過程中需將錐形瓶固定在搖床上，在35℃下振蕩培養24h，直至液體培養基變渾濁。振蕩培養說明炭疽芽孢桿菌的代謝類型是_____，振蕩培養的目的是_____。液體培養基變渾濁的原因是_____。
（3）對炭疽芽孢桿菌進行計數時，選用10-4、10-5、10-6三個稀釋度的菌液，各取0.2mL涂布，每個稀釋度做三次重復，經24h恒溫培養后結果如表。
稀釋度 10-4 10-5 10-6
平板編號 A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3
菌落數 315 298 302 45 53 51 12 9 11
由表可知，最適合計數的稀釋度為_____。
11.土壤中的有些細菌可以利用石油中的多環芳烴，據此研究人員通過實驗從土壤中分離得到了能降解石油的細菌菌株M和N，實驗所用的培養基成分如表1所示。下圖為從某植物根際土壤中篩選出高效降解石油菌的部分流程示意圖，請據表1和圖回答下列問題：
表1
成分
培養基Ⅰ K2HPO4、MgSO4、NH4NO3、石油
培養基Ⅱ K2HPO4、MgSO4、石油
（1）實驗時，培養基通常采用_____的方法進行滅菌。培養基中提供碳源的是_____，表1中培養基Ⅰ和培養基Ⅱ均屬于______培養基。
（2）由圖可知，在操作Ⅱ、Ⅲ中，采用的接種方法分別是____、______。
（3）研究人員通常根據菌落的______等特征來初步區分不同種的微生物，統計菌落種類和數量時要每隔24h觀察統計一次，直到_____。
（4）為進一步探究并比較M和N兩個菌株在不同條件下降解石油的能力，科研人員繼續進行了如下實驗。
步驟一:將M、N兩個菌株分別接種到兩個液體培養基Ⅰ中，得到M、N菌液。
步驟二:另取培養基Ⅰ、Ⅱ,添加瓊脂分別制成平板Ⅰ、Ⅱ,在平板Ⅰ上制作兩個直徑相等的孔標號為ⅠA、ⅠB,平板Ⅱ重復以上的操作，兩個孔分別標號為ⅡA、ⅡB。
步驟三:將等量等濃度的M菌液和N菌液分別接種到平板Ⅰ的ⅠA和ⅠB,平板Ⅱ也進行同樣的操作。
步驟四:在相同且適宜的條件下培養一段時間后，記錄平板Ⅰ、Ⅱ的透明圈大小如下表2所示。
表2
菌株 平板Ⅰ 平板Ⅱ
ⅠA ⅠB ⅡA ⅡB
透明圈大小 +++ ++ ++ -
注:“+”表示有透明圈，“+”越多表示透明圈越大,“-”表示無透明圈。
①能判斷出細菌將平板中的石油分解是因為_____。
②本實驗可以得出在有氮源的培養基上____，在無氮源的培養基上_____。
答案以及解析
1.答案：B
解析：A、甲圖中的涂布前要將涂布器灼燒，冷卻后才能取菌液， A正確；
B、稀釋涂布平板法使用固體培養基，B錯誤；
C、乙培養皿中一般在5區域才能得到由單個細菌繁殖而形成的菌落，C正確；
D、乙中的連續劃線的起點是上一次劃線的末端，這樣能使細菌的數目隨著劃線次數的增加而逐步減少，最終能得到由單個細菌繁殖而來的菌落，D正確。
故選B。
2.答案：C
解析：A、操作者的雙手清潔后，用體積分數為75%的酒精擦拭消毒，不能用無水乙醇進行消毒，這是因為過高濃度的酒精會在細菌表面形成一層保護膜，阻止其進入細菌體內，難以將細菌徹底殺死，達不到消毒的目的，A錯誤；
B、巴氏消毒法處理的食品因微生物未被徹底殺死，仍會有部分較耐熱的細菌或細菌芽孢存在，故不能長期保存，B錯誤；
C、接種室、接種箱使用前用紫外線照射30min，以殺死物體表面或空氣中的微生物，是紫外線消毒，C正確；
D、培養皿等玻璃器皿可采用干熱滅菌法滅菌，培養基需要用高壓蒸汽滅菌法滅菌，D錯誤。
故選C。
3.答案：B
解析：①該培養基中含有瓊脂，說明是固體培養基，含有伊紅美藍指示劑，說明可以鑒定大腸桿菌，①正確；②配方中的葡萄糖是主要的碳源，蛋白胨是主要的氮源，②正確；③該培養基調節合適的pH和滅菌后就可以接種使用，③錯誤；④病毒只能寄生于活細胞才能生存，該培養基不能用于培養HIV病毒，④錯誤；綜上所述，共有2項正確，即B正確。故選B。
4.答案：A
解析：A、①屬于倒平板操作，蓋上培養皿的皿蓋后需冷卻凝固后才能將平板倒置，A錯誤；B、②中在火焰上灼燒過的接種環需冷卻后才能伸入菌液中蘸取菌液，以免殺死菌種，B正確；C、③屬于涂布平板操作，涂布時可轉動培養皿使菌液分布均勻，C正確；D、④屬于平板劃線操作，操作時注意不要將最后一次的劃線與第一次的劃線相連，D正確。故選A。
5.答案：B
解析：稀釋涂布平板法除可以用于分離微生物外，也常用來統計樣品中微生物的數目，故A正確
為達到富集培養增加目的菌（高產纖維素酶的真菌）濃度的目的，應以纖維素作為唯一碳源，故表中X是纖維素，B錯誤
對菌株進行初篩時要用固體培養基，所以在富集培養基的基礎上要加入凝固劑，常用的凝固劑是瓊脂；剛果紅能與像纖維素這樣的多糖物質形成紅色復合物，但并不和水解后的纖維二糖和葡萄糖等發生這種反應，當在含有纖維素的培養基中加入剛果紅時，剛果紅與纖維素形成紅色復合物，當纖維素被纖維素分解菌分解后，復合物就無法形成，培養基中會出現以這些菌為中心的透明圈：因此在富集培養基的基礎上配制對菌株初篩的培養基，至少還應添加瓊脂和剛果紅，C正確
抗生素能殺死細菌，不能殺死真菌，在篩選得到纖維素分解菌后，為了使得到的菌落都是真菌，應向培養基中加入抗生素，D正確。
6.答案：C
解析：A、配制好的肉湯培養基應采用濕熱滅菌法如高壓蒸汽滅菌法進行滅菌，A正確；B、振蕩培養有利于微生物與營養物質的接觸，也有利于增大溶氧量，促進微生物的生長繁殖，B正確；C、結合圖示可知，在血平板上的接種方法是平板劃線法，C錯誤；D、金黃色葡萄球菌是一種高度耐鹽的兼性厭氧微生物，用7.5%NaCl進行培養可增加金黃色葡萄球菌的數量，D正確。故選C。
7.答案：B
解析：A、據圖可知，168h以內M-3-01解磷菌的速效磷含量高于B3-5-6解磷菌，說明168h以內M-3-01解磷能力較強，A正確；
B、培養基的主要成分是水、碳源、氮源、無機鹽，只含磷礦粉的培養基無法滿足解磷菌對全部營養物質的需求，2種解磷菌是用只含磷礦粉為唯一磷源的培養基分離出來的，B錯誤；
C、在培養72h以后B3-5-6解磷菌中的pH下降，速效磷含量也迅速上升，則說明B3-5-6轉化無效磷的能力與培養溶液pH顯著相關，C正確；
D、當pH下降時B3-5-6培養液上清液中速效磷含量也迅速上升，當pH上升到7.0以上時，速效磷的含量不再上升，推測B3-5-6可能借助分泌酸性物質溶解磷礦粉，D正確。
故選B。
8.答案：A
解析：乙、丙、丁三種致病菌不會產生抗生素，否則靠近乙、丙、丁的甲菌落不能生長。從圖B來看，乙菌的生長被抑制，最可能的原因是甲菌產生了抗生素，此種抗生素只能抑制乙菌的生長，而對丙、丁兩種細菌沒有影響。綜上所述，①③正確，②④錯誤。
故選A。
9.答案：D
解析：A、只含纖維素粉的溶液中缺少氮源、無機鹽等，無法培養、保留能分解纖維素的微生物，A錯誤；B、動物腸道中一般都是缺氧環境，所以缺氧環境應該更有利于分離得到目標菌種，B錯誤；C、要判斷培養基是否符合無菌要求，需將未接種的平板置于適宜條件下培養一段時間，看是否有菌落長出，用無菌水模擬接種操作可用來判斷接種過程是否符合無菌要求，C錯誤；D、剛果紅可與纖維素形成紅色復合物，但并不和纖維素水解后的纖維二糖和葡萄糖發生顏色反應；當纖維素被纖維素酶水解后，剛果紅-纖維素復合物就無法形成，培養基中會出現以纖維素分解菌為中心的透明圈，因此可以在含土豆汁的培養基中加入纖維素粉和剛果紅來鑒別所培養的菌種是否能分解纖維素，D正確。故選D。
10.答案：（1）ABC
（2）①檢驗皮膚炭疽病疑似患者的皮膚滲出物中是否含有炭疽芽孢桿菌（答案合理即可）；②與實驗組等量的生理鹽水；對操作的空間、操作者的衣著和手進行清潔和消毒；將用于微生物培養的器皿、接種用具和培養基等進行滅菌；實驗操作在酒精燈火焰附近進行；操作過程中避免已經滅菌的材料用具與周圍物品相接觸（答出任意兩點即可）；③實驗組液體培養基的渾濁度比對照組低；④（異養）需氧型；增加培養液中的氧氣含量，使細菌與營養物質充分接觸；炭疽芽孢桿菌大量繁殖
（3）10-5
解析：(1)題干信息表明其接種方法為稀釋涂布平板法，圖中四個平板上的菌落只有D是通過平板劃線法獲得的，A、B、C都是通過稀釋涂布平板法獲得的。
(2)①從整個實驗過程可以看出，實驗通過對皮膚滲出物稀釋培養形成的菌落進行擴大培養后，利用噬菌體的作用檢測其中是否含有炭疽芽孢桿菌。②對照組中加入的液體不應含有噬菌體，因此應加入等量的生理鹽水；在進行微生物培養時為防止雜菌的混入，消毒和滅菌工作是關鍵，主要包括對操作的空間、操作者的衣著和手進行清潔和消毒；將用于微生物培養的器皿、接種用具和培養基等進行滅菌；實驗操作在酒精燈火焰附近進行；操作過程中避免已經滅菌的材料用具與周圍物品相接觸等。③若實驗組液體培養基的渾濁度低于對照組，說明實驗組中的炭疽芽孢桿菌被噬菌體侵染與破壞，即該疑似患者感染了炭疽芽孢桿菌。④炭疽芽孢桿菌屬于細菌，能寄生在人和動物體內，說明它是異養型生物，培養時需要借助搖床振蕩培養，說明它是需氧型生物；振蕩培養的目的是增加培養液中的氧氣含量，使細菌與營養物質充分接觸，有利于炭疽芽孢桿菌的大量繁殖；培養液變渾濁表明炭疽芽孢桿菌大量繁殖。
(3)分析表中數據可知，只有稀釋度為10-5時菌落數在30~300之間，適合用于計數。
11.答案：（1）高壓蒸汽滅菌；石油；選擇
（2）稀釋涂布平板法；平板劃線法
（3）形狀、大小、隆起程度和顏色；各類菌落數目穩定
（4）①平板上出現了透明圈；②M菌株降解石油的能力高于N菌株；N菌株無降解石油的能力，M菌株降解石油的能力減弱
解析：（1）通常采用高壓蒸汽滅菌法對培養基進行滅菌。題表1中只有石油含有碳元素，所以提供碳源的是石油，培養基Ⅰ和培養基Ⅱ正中只有石油是碳源，只有能夠分解石油的微生物才能生長，所以培養基Ⅰ和培養基Ⅱ均屬于選擇培養基。
（2）操作Ⅱ可以看到菌落在培養基中均勻分布，接種方法是稀釋涂布平板法；操作Ⅲ為挑選菌落進一步純化，需要用接種環進一步稀釋菌體，所以是平板劃線法。
（3）不同的微生物要根據菌落的形狀、大小、隆起程度和顏色等方面進行區分；統計菌落種類和數量時，要每隔24h觀察統計一次，直到各類菌落數目穩定，防止培養時間不足導致遺漏菌落的種類和數目。
（4）①平板上出現透明圈說明細菌可以將平板中的石油分解。②培養基Ⅰ和培養基Ⅱ的區別就是培養基Ⅰ有氮源，培養基Ⅱ沒有氮源，所以根據本實驗中透明圈的大小可以判斷在有氮源的培養基上，M菌株降解石油的能力高于N菌株；在無氮源的培養基上，N菌株無降解石油的能力，M菌株降解石油的能力減弱。專題三 發酵工程及其應用
——高二生物學人教版（2019）選擇性必修三速練100題
1.在發酵過程中，多個黑曲霉菌體常聚集成團形成菌球體，菌球體大小僅由菌體數量決定。黑曲霉利用糖類發酵產生檸檬酸時需要充足的氧。菌體內銨離子濃度升高時，可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制。下列說法錯誤的是( )
A.相同菌體密度下，菌球體越大檸檬酸產生速率越慢
B.發酵中期添加一定量的硫酸銨可提高檸檬酸產量
C.發酵過程中pH下降可抑制大部分細菌的生長
D.發酵結束后，將過濾所得的固體物質進行干燥即可獲得檸檬酸產品
2.啤酒是以大麥為主要原料，經釀酒酵母發酵制得。啤酒的工業化生產分為主發酵和后發酵兩個階段。精釀啤酒的制作工藝與普通啤酒不同，不添加食品添加劑，不進行過濾消毒處理。下列敘述正確的是( )
A.利用大麥作原料時，淀粉是酵母菌的直接碳源
B.啤酒的工業化生產過程中，酒精的產生積累主要在主發酵階段完成
C.后發酵階段會因pH或酒精含量升高而終止發酵
D.精釀啤酒不進行過濾和消毒，故發酵過程不需要在無菌條件下進行
3.東北酸菜是一種傳統發酵蔬菜制品，因其獨特的風味在我國東北地區深受歡迎。為探究不同發酵時期東北酸菜樣品中菌落總數的變化,某科研小組進行如圖實驗。下列敘述正確的是( )
A.大白菜清洗滅菌后要接種乳酸菌
B.菌種生長所需的碳源來自鹽水
C.浸鹽水后需要密封
D.發酵后期樣品中只有乳酸菌菌落
4.發酵工程的正確操作過程是( )
①發酵
②培養基的配制
③滅菌
④產品的分離與提純
⑤菌種的選育和擴大培養
⑥接種
A.①③④⑤②⑥ B.⑤②③⑥①④ C.②③①⑥④⑤ D.⑥⑤②④③①
5.黑曲霉是一種絲狀真菌，食品工業以紅薯粉為原料經黑曲霉發酵獲得檸檬酸，如圖為生產檸檬酸的簡要流程圖。下列敘述正確的是( )
A.黑曲霉與生產果醋時所用主要微生物細胞結構相同，代謝類型也相同
B.將菌種接種至A培養基時，每次劃線前涂布器都需要灼燒滅菌
C.發酵罐C中的發酵過程是發酵工程的中心環節，該環節直接影響產品的產量和質量
D.黑曲霉發酵適宜溫度較高，所以發酵罐C需要不斷加熱將溫度維持在35℃
6.我國科學家利用如圖所示的液態厭氧發酵工藝，實現了利用乙醇梭菌高效產出乙醇和乙醇梭菌蛋白。下列敘述錯誤的是( )
A.乙醇梭菌單細胞蛋白是通過發酵工程而生產的微生物次級代謝產物
B.乙醇梭菌以CO、CO2為主要的碳源，具有較強的固碳能力
C.乙醇梭菌是厭氧型細菌，其發酵前需要進行攪拌
D.通過該工藝高效生產清潔能源乙醇，可降低生態足跡
7.下列關于傳統發酵技術的說法中，正確的是( )
A.圖1能表示在果酒的制作過程中酵母菌產生酒精速率（V1）隨時間的變化
B.圖2能表示在果醋的制作過程中溶氧量對醋酸菌產生醋酸速率（V2）的影響
C.圖3能表示在利用毛霉制作泡菜的過程中乳酸含量的變化趨勢
D.圖4能表示在密閉錐形瓶中,加入含酵母菌的葡萄糖溶液，溶液的pH隨時間的變化
8.酸筍是一種傳統的調味佳品，菜肴中加入少量的酸筍，其味濃郁綿長。當竹子出筍后，長出約30厘米高時,便可連根砍下，剝去筍殼，切成塊、絲或片，放于陶罐中，清水過面,撒上適量食鹽，置于陰涼處一個月左右，酸味即出。下列敘述錯誤的是( )
A.發酵過程中使用食鹽有助于抑制有害微生物的生長
B.酸筍的酸味主要來源于發酵過程中乳酸菌的作用
C.腌制酸筍后期要適時打開蓋子以排出容器內的氣體
D.在制作酸筍時加入“陳酸筍水”可加速發酵進程
9.用酵母菌釀酒的主要階段為:加料→接種→通氣培養→密封發酵。從接種后到密封前這一階段，酵母菌種群數量變化的曲線圖為( )
A． B．
C． D．
10.燃料乙醇是一種綠色燃料。研究人員利用酵母菌以霉變的木薯和小麥為原料，混合發酵生產燃料乙醇，流程如圖。下列敘述錯誤的是( )
A.I階段是該發酵生產的中心環節
B.Ⅱ階段步驟①是接種酵母菌
C.Ⅱ階段需將pH調至酸性以利于菌種發酵
D.Ⅲ階段步驟②是產品的分離、提純
11.閱讀資料，完成下面的問題。
資料一：單細胞蛋白是指通過培養大量細菌、酵母、真菌或藻類，從中提取出的蛋白質或生物菌體，可直接作為一種人和動物的蛋白來源添加到人類食品和動物飼料中。
資料二：對柑橘果實加工后剩下的新鮮皮渣的處理成為許多加工廠亟待解決的問題，柑橘皮渣含大量果膠、纖維素和半纖維素，并且可能作為一種發酵基質。
資料三：有科學家設想可以以柑橘皮渣為原料，篩選合適的微生物和提供適宜的發酵條件，生產單細胞蛋白質來作為動物飼料使用。
（1）單細胞蛋白可直接作為蛋白質來源添加到動物飼料中的原因是蛋白質是細胞_____（填“干重”或“鮮重”）中含量最高的物質。
（2）柑橘皮渣中的纖維素可以為微生物的培養提供_____。
（3）分別使用四種類型的酵母進行發酵，并測定發酵前后的粗蛋白和真蛋白含量得到下表：
原料蛋白含量/%（DM） 接入單株酵母發酵后蛋白含量/%（DM）
1254 1745 1315 1807
CP 5.59±0.10 8.53±0.16 5.55±0.12 6.65±0.15 7.86±0.14
TP 4.57±0.06 5.74±0.22 5.28±0.10 4.96±0.09 5.99±0.07
注：CP：粗蛋白，TP：真蛋白。
從表中來看，有3種酵母均可顯著提高發酵產物的粗蛋白和真蛋白含量，從粗蛋白提高程度看，以_____（填單株酵母菌株編號）效果最好，但以真蛋白來看，則以_____效果最好。
（4）進一步研究表明，使用酵母和霉菌混合發酵的效果更好，其原因可能是混合發酵時，霉菌產生的_____酶和_____酶可以分解發酵原料中的細胞壁成分，其分解產物除了可以保障自身生長外，還可促進酵母生長。
（5）以下為研究發酵條件的部分實驗，在這三組實驗中，自變量是_____，無關變量是_____。
發酵條件
A（發酵時間）/d C（接種量）/% D（含水量）/%
3 10 65
4 20 65
5 15 65
答案以及解析
1.答案：D
解析：發酵工程在氧氣充足的條件下，黑曲霉可以利用糖類發酵產生檸檬酸，在相同菌體密度下，菌球體越大，越不容易獲得氧氣，檸檬酸產生速率越慢，A正確；由題目所給信息“菌體內銨離子濃度升高時，可解除檸檬酸對其合成途徑的反饋抑制”可推出發酵中期添加一定量的硫酸銨可提高檸檬酸產量，B正確；大部分細菌適合在中性或弱堿性環境中生存，發酵過程中pH下降可抑制大部分細菌的生長，C正確；如果發酵產品是微生物細胞本身，可在發酵結束之后，采用過濾、沉淀等方法將菌體分離和干燥，即可得到產品。如果產品是代謝物，可根據產物的性質采取適當的提取、分離和純化措施來獲得產品。檸檬酸屬于代謝物，故D錯誤。
2.答案：B
解析：A、利用大麥作原料時，淀粉需要分解成葡萄糖才能被酵母菌的利用，A錯誤；
B、啤酒發酵的過程分為主發酵和后發酵兩個階段，但酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代謝物的生成都在主發酵階段完成，即酒精的產生積累主要在主發酵階段完成，B正確；
C、主發酵結束后在低溫、密閉環境下儲存一段時間屬于后發酵，后發酵階段會因pH降低，且酒精含量升高而終止發酵，C錯誤；
D、精釀啤酒發酵時間長、產量低、價格高，保質期更短（在發酵工藝上，精釀啤酒發酵完成后，不會過濾和殺菌，保質期只有幾十天，但發酵過程必須在無菌條件下進行，防止雜菌繁殖對發酵過程產生影響，D錯誤。
故選B。
3.答案：C
解析：制作東北酸菜主要是利用大白菜表面的天然乳酸菌進行發酵,故一般情況下無需滅菌和接種乳酸菌,但可以加入“陳泡菜液”來增加菌種含量,A錯誤；浸鹽水以達到殺死雜菌的目的,但無法為菌種的生長提供碳源,碳源主要由大白菜提供,B錯誤;乳酸菌為厭氧細菌,因此浸鹽水后需要進行密封處理,C正確;發酵后期,由于乳酸菌產生的乳酸使環境變酸,大多數不耐酸的微生物會被抑制或死亡,因此乳酸菌的數量會相對增多,成為主導菌群,但是仍可能有一些其他的耐酸微生物存活,如某些耐酸的酵母菌等,D錯誤。
4.答案：B
解析：發酵工程的基本操作過程為：菌種的選育→培養基的配制→滅菌→擴大培養和接種→發酵過程→產品的分離提純。因此正確的操作過程是⑤②③⑥①④，B正確，ACD錯誤。
故選B。
5.答案：C
解析：黑曲霉是真菌，是真核生物，發酵果醋的微生物醋酸桿菌是細菌，屬于原核生物，A錯誤；將菌種接種至A培養基時，平板劃線法的接種工具接種環在使用前需在火焰上灼燒滅菌，B錯誤；C、發酵工程的中心環節是發酵過程，C正確；發酵時，黑曲霉代謝會產生大量熱量，通常需要進行降溫處理，D錯誤。
6.答案：A
解析：A、單細胞蛋白是指通過發酵獲得的大量微生物菌體，不是微生物的次級代謝產物，A錯誤；
B、據圖可知，乙醇梭菌發酵時，培養基中僅含無機鹽，可以以工業尾氣中的CO、CO2為碳源合成乙醇及蛋白質，具有較強的固碳能力，B正確；
C、據圖可知，乙醇梭菌發酵為厭氧發酵，說明乙醇梭菌為厭氧菌，發酵過程需要進行攪拌，C正確；
D、通過該工藝，可利用乙醇梭菌將工業尾氣中的CO、CO2為碳源合成乙醇及蛋白質，既實現高效生產清潔能源乙醇，又能夠有效凈化工業尾氣，減輕環境污染，降低生態足跡，D正確。
故選A。
7.答案：D
解析：果酒制作初期，酵母菌進行有氧呼吸，并隨O2的減少，無氧呼吸逐漸增強，產生酒精速率逐漸加快，發酵后期由于產物積累，影響酒精發酵，所以曲線應是先上升再下降，A錯誤；在果醋的制作過程中，一定范圍內，溶氧量越多，醋酸菌產生乙酸的速率（V2）越快，B錯誤；參與泡菜制作的微生物是乳酸菌，且泡菜制作過程中乳酸含量不會大幅下降，C錯誤；在一個普通的密閉錐形瓶中，加入含酵母菌的葡萄糖溶液，一定時間內隨時間的延長，溶液的pH逐漸降低，最后趨于穩定，D正確。
8.答案：C
解析：適量的食鹽可以抑制一些有害微生物的生長,A正確；酸筍的酸味主要來源于乳酸菌在發酵過程中產生的乳酸,B正確；在腌制過程中,通常需要保持環境的無氧狀態,打開蓋子可能會進入氧氣,影響乳酸菌的發酵,C錯誤;“陳酸筍水”(即已經發酵成功的酸筍的汁液)含有豐富的乳酸菌,在制作酸筍時加入“陳酸筍水”可加速發酵過程,D正確。
9.答案：C
解析：由于酵母菌釀酒的主要階段為：加料、接種、通氣培養、密封發酵，說明營養物質、空間都有限，所以從接種后到密封前這一階段，酵母菌種群數量變化的曲線為“S”型曲線。
故選C。
10.答案：A
解析：由題圖可知，Ⅱ階段為同步糖化發酵，其是該發酵生產的中心環節，A錯誤；步驟①是接種酵母菌，B正確；由題圖可知，Ⅱ階段加入了酸性蛋白酶，酸性蛋白酶的適宜pH為酸性，故Ⅱ階段需將pH調至酸性，以利于菌種發酵，C正確；Ⅲ階段步驟②是產品的分離、提純，最終獲得燃料乙醇，D正確。
11.答案：（1）干重
（2）碳源
（3）1254；1807
（4）纖維素；果膠
（5）發酵時間、接種量；含水量
解析：（1）單細胞蛋白可直接作為蛋白質來源添加到動物飼料的原因是蛋白質是細胞干重中含量最高的物質，占到微生物干重的一半以上。
（2）柑橘皮渣中的纖維素含有碳，為生物提供碳源。
（3）從表中來看，酵母1254發酵后粗蛋白含量最高，酵母1807發酵后真蛋白含量最高。
（4）細胞壁的成分為纖維素和果膠，分解細胞壁需要霉菌的纖維素酶和果膠酶。
（5）發酵時間、接種量在三組實驗中各不相同，應為自變量，而含水量在三組實驗中相同，屬于無關變量。專題七 基因工程
——高二生物學人教版（2019）選擇性必修三速練100題
1.基因工程中需使用多種工具酶，幾種限制酶的切割位點如圖所示。下列說法正確的是( )
A.限制酶Sma I和EcoR V切割形成的末端，只能通過E.coli DNA連接酶相互連接
B.DNA連接酶、DNA聚合酶和RNA聚合酶均可催化磷酸二酯鍵的形成
C.限制酶EcoR I進行一次切割，會切斷2個磷酸二酯鍵，形成1個游離的5′末端
D.若兩種限制酶的識別序列相同，則形成的末端一定能通過DNA連接酶相互連接
2.研究人員用酶和酶兩種限制酶同時處理某DNA分子和質粒，得到的DNA片段如圖所示。圖中DNA片段只注明了黏性末端處的堿基種類，其他堿基的種類未注明。下列敘述錯誤的是( )
A.該DNA分子和質粒上均含有酶M的一個切割位點和酶N的一個切割位點
B.根據圖示信息不能確定圖中形成的不同黏性末端與這兩種限制酶的對應關系
C.用T4 DNA連接酶或E.coli DNA連接酶均可以將片段乙和片段丁連接起來
D.片段乙、片段丁、片段戊可依次連接形成一個環狀DNA分子
3.基因工程需要多種酶的參與。下列有關敘述正確的是( )
A.限制酶主要存在于原核細胞中,可識別DNA或RNA上的核苷酸序列
B.DNA連接酶不能識別DNA上的核苷酸序列,連接具有黏性末端的DNA片段的過程中會發生堿基互補配對
C.解旋酶可破壞磷酸二酯鍵和氫鍵,用于在DNA復制過程中解開DNA雙螺旋
D.成熟mRNA經逆轉錄酶催化形成的DNA能直接轉錄翻譯合成蛋白質
4.熒光定量PCR是一種定量計算待測樣品的初始模板量的方法。在PCR反應體系中加入特異性的熒光探針，熒光探針可以摻入新合成的DNA鏈中，每擴增一條DNA鏈，就有一個熒光分子形成，通過對擴增反應中的熒光強度進行實時檢測，最后通過標準曲線定量計算初始模板量。如圖為某熒光定量PCR的標準曲線。下列說法錯誤的是( )
A.一定范圍內，熒光強度與擴增出的DNA量呈正相關
B.每個反應管內熒光探針的量相同
C.樣品甲的初始模板量大于樣品乙
D.熒光強度不再變化時PCR反應停止
5.下圖為pUC18質粒圖譜，已知目的基因兩側的酶切位點為EcoR I和BamH I?，F需將目的基因插入質粒的LacZ基因內，形成重組質粒并導入受體細胞。下列限制酶組合選擇及后續處理最合適的是( )
（注：圖中ampR為氨芐青霉素抗性基因、Ori為復制原點，LacZ表達產物可使X-gal的培養基呈現藍色）
A.用BamH I酶切質粒和目的基因，將細胞涂布于含氨芐青霉素的培養基
B.用EcoR I酶切質粒和目的基因，將細胞涂布于含氨芐青霉素和X-gal的培養基
C.用EcoR I和BamH I酶切質粒和目的基因，將細胞涂布于含X-gal的培養基
D.用EcoR I和BamH I酶切質粒和目的基因、將細胞涂布于含氨芐青霉素和X-gal的培養基
6.下圖是將人的生長激素基因導入細菌B細胞內制“工程菌”的示意圖。已知細菌B細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因。判斷下列說法正確的是( )
A.將重組質粒導入細菌B常用的方法是顯微注射法
B.將完成導入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養基上，能生長的只是導入了重組質粒的細菌
C.將完成導入過程后的細菌涂布在含有四環素的培養基上，能生長的就是導入了質粒A的細菌
D.目的基因成功導入的標志是受體細胞能產生出人的生長激素
7.重組新型冠狀病毒疫苗的制備原理是將新型冠狀病毒S蛋白受體結合區(RBD)基因通過基因工程技術重組到中國倉鼠卵巢(CHO)細胞內，在體外大量表達出RBD二聚體，提取后制備成疫苗。下列敘述正確的是( )
A.CHO細胞作為新型冠狀病毒的宿主細胞，提供病毒所需的營養物質
B.新型冠狀病毒的RBD基因可以直接重組到CHO細胞的DNA分子上
C.體外培養重組CHO細胞時需添加適量的干擾素防止雜菌污染
D.要檢測RBD基因在CHO細胞中成功表達，可用抗原-抗體雜交方法
8.HA蛋白是禽流感病毒的重要抗原。雞卵清蛋白是由輸卵管上皮細胞中卵清蛋白基因特異性表達后分泌至輸卵管內,參與構成雞蛋清的蛋白質。如圖是利用基因工程技術制備HA蛋白雞輸卵管生物反應器的過程。幾種可供選擇的限制酶識別序列如圖,下列敘述正確的是( )
A.①為逆轉錄過程,該過程需要逆轉錄酶、4種游離的核糖核苷酸等組分
B.目的基因與雞卵清蛋白基因啟動子拼接前應先在目的基因兩端分別引入BamH I和Hind Ⅲ的識別序列,拼接前載體用Mfe I和Hind Ⅲ切割
C.利用PCR擴增目的基因時,反應緩沖溶液中一般要加入Mg2+,其目的是維持滲透壓穩定
D.基因表達載體導入受精雞胚的胚盤不可以使用顯微注射法
9.反向PCR是一種通過已知序列設計引物對未知序列進行擴增的技術,其過程如圖所示。下列敘述正確的是( )
A.環化階段,可選E.coli DNA連接酶而不能選T4 DNA連接酶
B.圖中環狀DNA進行PCR的過程中,沿左側引物延伸子鏈的方向是逆時針
C.PCR產物是包含所有已知序列和未知序列的環狀DNA分子,其中含有EcoR I的酶切位點
D.應選擇引物2和引物3進行PCR擴增
10.下圖為轉基因抗凍植株培育過程的示意圖（其中ampr為抗氨芐青霉素基因）。下列敘述錯誤的是( )
A.過程④中可利用目的基因作為探針對植株進行篩選
B.可同時選用限制酶Pst I、Sma I對含目的基因的DNA進行剪切
C.過程②可采用農桿菌轉化法將含目的基因的表達載體導入受體細胞
D.質粒上的抗性基因有利于篩選含目的基因的細胞和促進目的基因的表達
11.農桿菌Ti質粒上的T-DNA可以轉移并隨機插入到被侵染植物的染色體DNA中。研究者將下圖中被侵染植物的DNA片段連接成環，并以此環為模板，利用PCR技術擴增出T-DNA插入位置兩側的未知序列，以此可確定T-DNA插入的具體位置。下列說法正確的是( )
A.進行PCR擴增的依據是DNA分子雙鏈復制的原理
B.進行PCR擴增需要的酶有解旋酶和熱穩定DNA聚合酶
C.利用圖中的引物②、③組合可擴增出兩側的未知序列
D.通過與受體細胞的基因組序列比對，可確定T-DNA的插入位置
12.下列不屬于基因工程成果的是( )
A.乳腺生物反應器生產藥用蛋白 B.培育抗除草劑的作物新品種
C.利用微生物生產重組人干擾素 D.用高產青霉菌生產青霉素
13.EGFR是一種表皮生長因子受體，由信號肽區（可保證蛋白質在細胞中的定向運輸）、胞外區、跨膜區和胞內區組成。當表皮生長因子與其胞外區結合后，可引起一系列基因活化，進而導致腫瘤細胞增殖，但EGFR缺失胞內區后形成的DNEGFR雖也可與表皮生長因子結合，卻不會引起相應的基因活化。圖1為EGFRcDNA結構及其對應的蛋白質的功能區,研究人員利用人結腸癌組織、pEGFP-N1質粒、大腸桿菌、cos-7細胞（一種常用的動物細胞系）等做了一系列實驗，以探究DNEGFR基因在細胞中的表達和定位情況,基本流程如圖2所示。
（1）研究人員從人結腸癌組織中提取總RNA,用______酶處理獲得cDNA。圖2中過程②應選擇圖1中的引物______（填數字）進行PCR。為確保過程③中pEGFP-N1質粒與DNEGFR基因的定向連接，常常需要在引物______端加入適用的限制酶的識別序列。
（2）圖2中的EGFP是綠色熒光蛋白基因，研究人員使用含有EGFP的質粒來構建重組質粒，以便根據綠色熒光蛋白的位置確定_______。結合EGFR基因指導合成的蛋白質的各部分的功能，推測EGFP序列需在DNEGFR序列的______（填“上游”或“下游”），原因是_______。
（3）過程④中，將Ca2+處理過的大腸桿菌和重組質?；靹蚝笈囵B在含有______（填抗生素）的培養基上，進行過程④和過程⑤的目的是______。
（4）過程⑥進行時需要提供的氣體環境為_______。若pEGFP-N1-DNEGFR轉染cos-7細胞成功，過程⑥檢測獲得的cos-7細胞時熒光應主要分布在______部位。
14.科研人員將酵母液泡Cd轉運蛋白基因(YCF1，1200bp)與質粒P0構建基因表達載體P1用于基因工程實驗，過程如下圖1所示，其中部分限制酶的識別序列與切割位點如下：
EcoR V：GAT↓ATC，SauA I：↓GATC，BamH I：G↓GATCC。請回答下列問題。
(1)為獲取YCF1基因，將酵母細胞的全部DNA提取后通過①過程用EcoR V酶切割_______鍵，得到含________末端的YCF1基因。
(2)②過程利用PCR技術擴增目的基因時，需要根據目的基因________設計出一對引物，此外還需要在引物的兩端加上限制酶識別序列，酶切后形成的黏性末端堿基序列為5’___________。
(3)用_________酶切質粒P0后與②過程產物在_________酶的作用下，形成基因表達載體P1。圖中質粒P0除標注元件外，還缺少___________結構。
(4)為了篩選出含P1的受體菌，首先需要在添加_________的平板培養基上進行培養，之后利用影印平板法在含__________的平板培養基上繼續培養，觀察對比即可得到含P1受體菌。
(5)科研過程中還可以采用PCR技術檢測受體菌是否成功轉入了P1。提取轉染后的四個受體菌S1-S4的總DNA，用目的基因的引物擴增后進行瓊脂糖凝膠電泳，結果如圖2所示：
①圖2中M泳道為標準對照組(Marker)，其實質為________________。
②圖2中樣本___________為成功轉入了P1的受體菌，S4樣本出現的結果可能原因有__________(在下列選項中選擇)。
A.模板受到污染
B.引物特異性不強
C.退火溫度偏低
D.退火溫度偏高
答案以及解析
1.答案：B
解析：A、限制酶EcoR I和Pst I切割形成的是黏性末端，限制酶Sma I和EcoR V切割形成的是平末端，T4DNA連接酶可連接黏性末端和平末端，A錯誤；
B、DNA連接酶是在兩個DNA片段之間形成磷酸二酯鍵；DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，形成磷酸二酯鍵；RNA聚合酶將單個核糖核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯鍵，B正確；
C、一個限制酶切割一次，使DNA雙鏈斷開，會有兩個磷酸二酯鍵斷裂，形成2個黏性末端或平末端，形成2個游離的5′末端，C錯誤；
D、若兩種限制酶的識別序列相同，但由于識別的位點不同，切割形成的末端不同，故不一定能通過DNA連接酶相互連接，D錯誤。
故選B。
2.答案：D
解析：A、該DNA分子經酶M和酶N兩種限制酶切割后，產生了三個DNA片段且兩個切口形成的黏性末端不同，說明該DNA分子含有酶M的一個切割位點和酶N的一個切割位點；質粒為環狀DNA，其經酶M和酶N兩種限制酶切割后，產生了兩個DNA片段，觀察兩個切口形成的黏性末端，可推出質粒含有酶M的一個切割位點和酶N的一個切割位點，A正確；B、根據圖中黏性末端可知，酶M和酶N識別的序列可能是或，但無法確定其對應關系，B正確；C、圖中經酶切后形成的片段均是黏性末端，T4 DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，也可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，而E.coli DNA連接酶只能將具有互補黏性末端的DNA片段連接起來，片段乙和片段丁黏性末端互補，C正確；D、根據圖中黏性末端可知，片段乙、片段丁、片段戊三個片段不能連接成環狀DNA分子，D錯誤。故選D。
3.答案：B
解析：限制酶主要存在于原核細胞中,只能識別雙鏈DNA分子上的核苷酸序列,A錯誤;DNA連接酶不能識別DNA上的核苷酸序列,DNA連接酶作用過程中,具有黏性末端的兩個DNA片段的黏性末端會自發互補配對,B正確;在DNA復制過程中,解旋酶可破壞氫鍵,使DNA雙螺旋解開,C錯誤;成熟mRNA經逆轉錄酶催化形成的DNA缺少啟動子和終止子,不能直接轉錄翻譯合成蛋白質,D錯誤。
4.答案：D
解析：A、在PCR反應體系中加入特異性的熒光探針，熒光探針可以摻入新合成的DNA鏈中，每擴增一條DNA鏈，就有一個熒光分子形成，因此一定范圍內，熒光強度與擴增出的DNA量呈正相關，A正確;B、最終各反應管的熒光強度一樣，說明每個反應管內添加的熒光探針的量相同，B正確;C、PCR擴增時，相同時間內形成的DNA數量越多，每擴增一條DNA鏈，就有一個熒光分子形成，因此DNA數量越多，熒光強度越大，樣品甲達到最大熒光強度所用的時間短于乙，因此樣品甲的初始模板量大于樣品乙，C正確;D、熒光強度不再變化可能是因為熒光探針或原料等消耗盡，若為前者，此后PCR反應仍在進行，D錯誤。故選D。
5.答案：D
解析：A錯誤。單酶切可能導致目的基因反向插入或質粒自連，無法確保定向克隆。B錯誤。同理，單酶切無法避免自連，且LacZ基因未被完全破壞，無法有效選重組體。C錯誤。缺少氨芐青霉素篩選，無法排除未成功轉化的細菌(不含質粒)。D正確。雙酶切(EcoR I和BamH I)確保目的基因定向插入LacZ基因內部，破壞其表達。重組質粒在含X-gal的培養基上呈白色，非重組質粒呈藍色。氨芐青霉素篩選僅保留含質粒的細菌。
6.答案：C
解析：A、將重組質粒導入細菌B常用的方法是感受態細胞法，A錯誤；B、將完成導入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養基上，能生長的是導入了質粒A或重組質粒的細菌，B錯誤；C、將完成導入過程后的細菌涂布在含有四環素的培養基上，能生長的是導入了質粒A的細菌，C正確；D、目的基因成功導入的標志是受體細胞中含有目的基因，能產生出人的生長激素是轉基因成功的標志，D錯誤。故選C。
7.答案：D
解析：A、CHO細胞不是新型冠狀病毒的宿主細胞，中國倉鼠卵巢（CHO）細胞是基因工程的受體細胞，A錯誤； B、新型冠狀病毒為RNA病毒，不能直接與CHO中的DNA重組，B錯誤； C、體外培養重組CHO細胞時需添加適量的抗生素，其目的是防止雜菌污染，C錯誤； D、可用抗原-抗體雜交技術檢測目的基因是否成功表達出蛋白質，D正確。
故選D。
8.答案：B
解析：圖中①以禽流感病毒RNA為模板獲得目的基因DNA的過程,為逆轉錄過程,需要的酶是逆轉錄酶,逆轉錄合成的是DNA,需要4種脫氧核苷酸作為原料,A錯誤;目的基因應連接在啟動子下游,并借助啟動子啟動轉錄過程,由圖中啟動子的箭頭方向可知,目的基因與雞卵清蛋白基因啟動子右側拼接,故應在目的基因的左側引入BamH I的識別序列,分析題圖,EcoR I與Hind Ⅲ切割后產生的黏性末端相同,為同尾酶,而質粒上有2個EcoR I的切割位點,且其中一個會破壞標記基因,故應選用Mfe I和Hind Ⅲ切割質粒,而要想將雞卵清蛋白基因啟動子一目的基因導入載體,需要在目的基因右側引入Hind Ⅲ的識別序列,即需要在目的基因與雞卵清蛋白基因啟動子拼接前先在目的基因兩端分別引入BamH I和Hind Ⅲ的識別序列,B正確;利用PCR擴增目的基因時,反應緩沖溶液中一般要加入Mg2+的目的是激活耐高溫的DNA聚合酶,C錯誤;受體細胞為動物細胞時基因表達載體的導入通常采用顯微注射法,因此基因表達載體導入受精雞胚的胚盤可以使用顯微注射法,D錯誤。
9.答案：B
解析：圖示末端為黏性末端,所以環化階段,可選E.coli DNA連接酶也能選T4DNA連接酶,A錯誤。據圖中未知序列的位置可知,圖中環狀DNA進行PCR的過程中,沿左側引物延伸子鏈的方向是逆時針,沿右側引物延伸子鏈的方向是順時針,B正確。根據題意和圖示可知,DNA分子被限制酶EcoR I切割后環化,再通過PCR擴增得到包含所有已知序列和未知序列的鏈狀DNA分子;未知序列含有EcoR I的切割位點,故PCR產物含有EcoR I的酶切位點, C錯誤。DNA子鏈合成的方向是5'→3',要通過已知序列設計引物,應選擇引物1和引物4進行PCR擴增,D錯誤。
10.答案：D
解析：氨芐青霉素抗性基因是標記基因其作用是選出含有目的基因的細胞,D錯誤。
11.答案：AD
解析：A、PCR擴增依據的是DNA分子雙鏈復制的原理，A正確；
B、進行PCR擴增需要熱穩定DNA聚合酶（Taq DNA聚合酶），但不需要解旋酶，B錯誤；
C、DNA的兩條鏈反向平行，子鏈從引物的3′端開始延伸，則利用圖中的引物①、④組合可擴增出兩側的未知序列，C錯誤；
D、通過與受體細胞的基因組序列比對，即可確定T-DNA的插入位置，D正確。
故選AD。
12.答案：D
解析：A、乳腺生物反應器生產藥用蛋白屬于動物基因工程技術的應用，A不符合題意；B、培育抗除草劑的作物新品種屬于植物基因工程技術的應用，B不符合題意；C、利用微生物生產重組人干擾素屬于基因工程技術的應用，C不符合題意；D、用高產青霉菌生產青霉素屬于誘變育種，不屬于基因工程成果，D符合題意。故選D。
13.答案：（1）逆轉錄；1和3；5'
（2）DNEGFR蛋白在細胞中的位置；下游；若EGFP序列位于DNEGFR序列上游，則信號肽無法發揮作用，不能根據綠色熒光蛋白的位置判斷DNEGFR的位置
（3）卡那霉素；獲得更多的重組質粒
（4）95%空氣和5%的CO2;細胞膜
解析：（1）通過RNA獲得cDNA，需用逆轉錄酶處理。圖2中過程②的目的是獲得只控制合成信號肽段、胞外區、跨膜區三個部分的DNEGFRcDNA，因此應選擇圖1中的引物1和引物3進行PCR。為確保過程③中pEGFP-N1質粒與DNEGFR基因的定向連接，常常需要在引物5'端加入適用的限制酶的識別序列。
（2）圖2中的EGFP是綠色熒光蛋白基因，研究人員使用含有EGFP的質粒來構建重組質粒，使得EGFP和DNEGFR同時表達，即以綠色熒光蛋白的位置來確定DNEGFR蛋白在細胞中的位置。若EGFP序列在DNEGFR序列的上游，則信號肽無法發揮作用，不能根據綠色熒光蛋白的位置判斷DNEGFR的位置。
（3）過程④中，將Ca2+處理過的大腸桿菌與重組質?；靹?，培養在含有卡那霉素的培養基上。由圖2可知，進行過程④和過程⑤的目的是獲得更多的重組質粒。
（4）過程⑥是對轉染后的動物細胞進行培養，此過程通常需要提供的氣體環境為95%空氣（滿足細胞代謝對氧氣的需求）和5%的CO2（維持培養液的pH）。若pEGFP-N1-DNEGFR轉染cos-7細胞成功，過程⑥檢測獲得的cos-7細胞時，熒光應主要分布在細胞膜部位。
14.答案：(1)磷酸二酯鍵；平
(2)兩端核苷酸(堿基)序列；GATC
(3)BamH I；DNA連接(酶)；啟動子和終止子
(4)四環素；青霉素
(5)已知不同長度的DNA片段混合物；S1、S2、S4；ABC
解析：（1）EcoR V為限制酶，其切割DNA的磷酸二酯鍵。結合題干信息中EcoR V的識別序列與切割位點可知，該酶切割DNA后產生的是平末端。
（2）引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸。利用PCR技術擴增目的基因時，需根據目的基因兩端的堿基序列設計出一對引物。由圖可知，目的基因兩側都是黏性末端，根據給出的三種限制酶的識別序列與切割位點（用EcoR V酶切后形成的是平末端，用Sau3A I、BamH I酶切后形成的都是黏性末端，且堿基序列均為GATC）可知，在引物的兩端加上限制酶識別序列，酶切后形成的黏性末端堿基序列為5'GATC。
（3）分析圖1可知，質粒P0的復制原點中有EcoR V的識別序列，故不能選擇該限制酶切割質粒P0；切割質粒P0時不能選擇Sau3A I，否則會導致青霉素抗性基因、四環素抗性基因都被破壞，因此應選擇BamH I切割質粒P0酶切后的質粒P0與過程②產物在DNA連接酶的作用下形成基因表達載體P1。圖中質粒P0中有復制原點、標記基因和限制酶酶切位點，還缺少啟動子和終止子。
（4）用BamH I切割質粒P0破壞了青霉素抗性基因，故欲篩選出含P1的受體菌，首先需在添加四環素的平板培養基上進行培養，在該平板培養基上能生長的菌為含有質粒P0和含有P1的菌。然后采用影印平板法在含有青霉素的平板培養基上繼續培養，在此培養基上能生長的菌為含有質粒0的菌。在含四環素的培養基上能生長而在含青霉素的培養基上不能生長的菌即含P1的受體菌。
（5）②由題干可知，目的基因YCF1的長度為1200bp。分析圖2可知，樣本S1、S2、S4中含有該長度的DNA片段，故樣本S1、S2、S4為成功轉入了P1的受體菌。樣本S4出現題圖中結果的可能原因有模板受到污染、引物的特異性不強或退火溫度偏低，導致有其他長度的DNA片段出現。專題四 植物細胞工程
——高二生物學人教版（2019）選擇性必修三速練100題
1.圖示植物原生質體制備、分離和檢測的流程。下列相關敘述正確的是( )
A.步驟①添加鹽酸以去除細胞壁
B.步驟②吸取原生質體放入無菌水中清洗
C.原生質體密度介于圖中甘露醇和蔗糖溶液密度之間
D.臺盼藍檢測后應選擇藍色的原生質體繼續培養
2.青蒿素是從黃花蒿中提取的，研究人員欲運用植物組織培養技術獲得黃花蒿，培養過程中發現其愈傷組織中沒有青蒿素，由愈傷組織再分化形成的芽和苗中均有青蒿素。下列分析正確的是( )
A.愈傷組織細胞中缺乏控制合成青蒿素的相關基因
B.取黃花蒿的莖尖分生區組織進行培養可獲得抗病毒植株
C.脫分化形成愈傷組織的過程中需要給予適當的光照
D.再分化時降低培養基中生長素和細胞分裂素含量的比值，有利于生產青蒿素
3.白藜蘆醇（Res）是葡萄、花生、藜蘆等植物受到病原菌刺激后產生的一種抗毒素，具有抗炎、抗癌等多種功效，如圖是NAA對藜蘆懸浮培養細胞的生長速率及單位質量細胞中的Res產量影響曲線。下列相關敘述正確的是( )
A.Res是植物的初生代謝物
B.用胰蛋白酶處理愈傷組織可獲得單個細胞
C.在培養愈傷組織過程中施加誘變處理，可獲得較高Res產量的細胞
D.為獲得較大Res總產量，培養液中NAA濃度應為2.0mg·L-1生物
4.束頂病毒是引起香蕉束頂病的病原體。農業上，常用感病植株的莖尖作外植體以獲得脫毒苗，科研人員進行了相關實驗，結果如表所示。下列敘述錯誤的是( )
處理方法 莖尖數量 成活莖尖數 成活率（%） 脫毒莖尖數 脫毒率（%）
未低溫保存 32 30 93.755 8 26.67
超低溫保存 60 33 55 20 60.61
A.感病植株的莖尖病毒極少，甚至無病毒，可被用作外植體
B.表中的莖尖脫毒率可采用接種病毒的方法來進行檢測
C.由表可知，超低溫保存莖尖可提高其脫毒率，但會降低成活率
D.脫毒苗培養過程中要適時調整生長素與細胞分裂素的用量比值
5.植物細胞懸浮培養技術在生產中已得到應用。某興趣小組嘗試利用該技術培養胡蘿卜細胞并獲取番茄紅素，設計了以下實驗流程和培養裝置（如圖），請同學們進行評議。下列評議不合理的是( )
A.實驗流程中應該用果膠酶等處理愈傷組織，制備懸浮細胞
B.裝置中的充氣管應置于液面上方，該管可同時作為排氣管
C.裝置充氣口需要增設無菌濾器，用于防止雜菌污染培養液
D.細胞培養需要適宜的溫度，裝置需增設溫度監測和控制設備
6.植物甲抗旱、抗病性強，植物乙分蘗能力強、結實性好。科研人員通過植物體細胞雜交技術培育出兼有甲、乙優良性狀的植物丙，過程如下圖所示。下列敘述錯誤的是( )
A.過程①中酶處理的時間差異，原因可能是兩種親本的細胞壁結構有差異
B.過程②中常采用滅活的仙臺病毒或PEG誘導原生質體融合
C.過程④和⑤的培養基中均需要添加生長素和細胞分裂素
D.可通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株
7.花青素是一類廣泛存在于植物細胞中的水溶性天然色素，具有較強的抗氧化、抗輻射、抗衰老、清除自由基等能力,某科研團隊利用植物細胞工程技術在離體條件下對單個紫薯細胞或細胞團進行培養使其增殖,通過細胞培養獲得了比原植株含量高很多倍的花青素。下列敘述錯誤的是( )
A.利用該技術獲得花青素時需要培養大量植株
B.生產過程可采用液體懸浮培養，增加其產量
C.花青素屬于植物細胞的次生代謝產物
D.工業化生產關鍵是要提高培養物產量和花青素含量
8.科研人員利用野生型馬鈴薯（用圖中甲表示）和抗青枯病的茄子（用圖中乙表示）進行體細胞雜交，培育抗青枯病馬鈴薯,實驗流程如圖所示。已知圖中處理1用到了蝸牛消化道提取液。下列敘述錯誤的是( )
A.蝸牛消化道提取液中可能含有纖維素酶和果膠酶-
B.圖中的①②分別表小雜種細胞、愈傷組織
C.為確定雜種植株是不是所需要的目的植株，還需要對其進行青枯病抗性檢測
D.圖中誘導選擇過程不需要更換培養基，但需要增加光照
9.從古至今，蘭花都是高潔、典雅的象征，很多人喜歡養蘭花，但蘭花在自然條件下萌發率極低。目前，我國已將組織培養技術廣泛應用于蘭花種苗的規?；敝?，讓名貴的蘭花也“走入”了尋常百姓家。下列相關敘述錯誤的是( )
A.利用植物組織培養技術快速繁殖蘭花種苗利用了植物細胞的全能性
B.生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素
C.組織培養過程中，脫分化和再分化過程均需要保持恒溫、避光的環境條件
D.幼苗移栽前需要先將其移植到消過毒的蛭石或珍珠巖中，待長壯后再移栽入土
10.同源四倍體的紫花苜蓿被譽為“牧草之王”，但易造成家畜鼓脹病；二倍體的百脈根因富含縮合單寧，飼喂時可防止家畜鼓脹病的發生。研究人員設計了下列技術路線，以期獲得抗鼓脹病的新型苜蓿。
（注：R-6G可阻止線粒體的呼吸作用，IOA可抑制植物細胞呼吸第一階段，二者有效抑制不同植物細胞正常代謝的臨界濃度不同）
（1）培育抗鼓脹病的新型苜蓿依據的生物學原理有____________。培養原生質體時，需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓，其作用是____________。
（2）在實驗前需通過預實驗來探究R-6G或IOA使原生質體失去再生愈傷組織能力的臨界濃度，設計思路是____________。
（3）步驟②到步驟③需要更換新的培養基，原因之一是培養基中____________是影響植物細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵因素。
（4）科研人員研究了不同濃度的聚乙二醇（PEG）對紫花苜蓿和百脈根原生質體融合率的影響，實驗結果如下圖。異源融合率是指不同種的原生質體發生融合的概率，已知PEG濃度較高時對細胞具有毒害作用。
①誘導原生質體融合的方法除了使用聚乙二醇外，還可以利用的化學方法是____________。
②實驗結果表明誘導苜蓿與百脈根原生質體融合的最佳PEG濃度為____________，理由是____________。
11.中國科學家屠呦呦因在抗瘧疾藥物青蒿素的提取方面做出了突出貢獻而獲2015年諾貝爾生理學或醫學獎。如圖為借助植物組織培養技術獲得青蒿素含量較高的黃花蒿（又稱青蒿）的基本流程。回答下列問題。
（1）對外植體進行消毒時，需要用到___________的酒精溶液，幼嫩的材料易在酒精溶液中失綠，所以浸泡時間要短，而且酒精處理后馬上要用___________沖洗。
（2）愈傷組織是一團______________________。愈傷組織中提取不到青蒿素的根本原因是______________________。步驟③向培養基中加入抗生素的作用是______________________。
（3）某小組對④過程得到的青蒿根繼續進行組織培養得到了黃花蒿幼苗，但是幼苗葉片顏色為黃色，可能的原因是培養基中___________元素不足。
答案以及解析
1.答案：C
解析：A、步驟①添加纖維素酶或果膠酶去除細胞，其原理是酶的專一性，A錯誤；
B、步驟②吸取原生質體放入等滲液中清洗，否則會導致原生質體吸水漲破，B錯誤；
C、結合圖示可知原生質體處于甘露醇和蔗糖溶液之間，因而可推測原生質體的密度介于圖中甘露醇和蔗糖溶液密度之間，C正確；
D、臺盼藍檢測后應選擇無色的原生質體繼續培養，染成藍色的原生質體活性差或死亡，D錯誤。
故選C。
2.答案：D
解析：愈傷組織中沒有青蒿素,但愈傷組織細胞中含有控制合成青蒿素的相關基因,只是該基因在該細胞中沒有表達, A錯誤；莖尖等分生區組織病毒少,甚至沒有病毒,取黃花蒿植物的莖尖等分生區組織進行培養可獲得脫毒植株而不是抗毒植株,B錯誤；誘導愈傷組織形成期間一般不需要光照,C錯誤；再分化時接養基中生長素和細胞分裂素含量的比值低時,利于芽的形成,利于從中提取青蒿素,D正確。
3.答案：C
解析：次生代謝物不是生物生長所必需的,一般在一定的累考點環境和時間條件下產生,Res是植物受病原菌刺激后產生的,屬于次生代謝物,A錯誤;愈傷組織可利用纖維素酶和果膠酶分散成單個細胞,胰蛋白酶通常用于分散動物細胞,B錯誤;培養愈傷組織過程中由于細胞處于不斷增殖狀態,因此容易受到誘變因素的影響而產生突變,可能會獲得較高Res產量的細胞,C正確;結合題圖生長速率和單位質量細胞中Res含量可知,NAA濃度為1.0mg·L-1時Res總產量高于NAA濃度為2.0mg·L-1時,故為獲得較大Res總產量,培養液中最適合的NAA濃度不應為2.0mg·L-1,D錯誤。
4.答案：B
解析：莖尖、根尖病毒極少，甚至無病毒，一般選取莖尖、根尖作為外植體，A正確；為檢測脫毒苗的質量，可采用抗原—抗體雜交的方法檢測病毒的蛋白質，也可采用核酸分子雜交的方法檢測病毒的基因，B錯誤；由題表可知，超低溫保存的莖尖脫毒率遠高于未低溫保存的，而成活率遠低于末低溫保存的，C正確；在植物組織培養過程中生長素與細胞分裂素的用量比值不同，誘導結果不同，比值低時有利于生芽，比值高時有利于生根，D正確。
5.答案：B
解析：A、植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，欲利用愈傷組織制備懸浮細胞，可用纖維素酶和果膠酶進行處理愈傷組織，A正確；
B、裝置中的充氣管應置于液面下方，以利于培養液中的溶氧量的增加，該管不能同時作為排氣管，B錯誤；
C、為了防止雜菌污染培養液，裝置充氣口需要增設無菌濾器，C正確；
D、細胞培養時需要保證適宜的溫度，因此裝置需增設溫度監測和控制設備，D正確。
故選B。
6.答案：B
解析：酶解是為了去除植物細胞的細胞壁，過程①中酶處理的時間不同，說明兩種親本的細胞壁結構有差異，A正確；過程②為原生質體的融合，常用PEG誘導原生質體融合，滅活的仙臺病毒可誘導動物細胞融合，不能用于植物，B錯誤；過程④脫分化和⑤再分化的培養基中均需要添加生長素和細胞分裂素，但在兩個過程中比例不同，C正確；植物丙是植物甲和植物乙體細胞雜交形成的個體，應具備兩者的遺傳物質，因此可通過分析植物丙的染色體，來鑒定其是否為雜種植株，D正確。
7.答案：A
解析：花青素是植物細胞中的水溶性天然色素,利用植物細胞工程技術獲得花青素時,只需培養大量紫薯細胞,A錯誤；生產過程可采用液體懸浮培養,有利于細胞與培養液的充分接觸,增加其產量,B正確；花青素不是植物生長發育必需的小分子有機物,屬于植物的次生代謝產物,C正確；工業化生產關鍵是要提高培養物產量和花青素含量,D正確。
8.答案：D
解析：該技術的目的是培養抗青枯病馬鈴薯,為確定雜種植株是不是目的植株,還需要進行個體生物學水平的檢測,即需要對其進行青枯病抗性檢測,C正確;誘導愈傷組織的形成(①→②)和誘導愈傷組織分化形成試管苗(②→試管苗)所需的生長素和細胞分裂素的比例不同,因此需要更換培養基,D錯誤。
9.答案：C
解析：利用植物組織培養技術快速繁殖蘭花種苗利用了植物細胞的全能性，原因是植物細胞具有本物種生長發育所需的全部遺傳信息，A正確；生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵激素，兩者的比例會影響細胞分化方向，B正確；植物組織培養過程中，脫分化通常需要避光，而再分化過程需要有光，C錯誤；移栽前應將幼苗移植到消過毒的蛭石或珍珠巖等環境下生活一段時間再移栽入土，目的是使幼苗適應環境，利于移栽成活，D正確。
10.答案：（1）細胞膜的流動性和植物細胞的全能性；保持原生質體的完整性
（2）將獲取的原生質體分別放置在不同濃度的R-6G或IOA溶液中，培養一段時間后，觀察原生質體再生情況
（3）細胞分裂素和生長素的濃度和比例
（4）高Ca2+—高pH融合；35%；該濃度下異源融合率最高，同時PEG濃度相對較低對細胞的毒害作用較小
解析：（1）由圖可知，培育抗鼓脹病的新型苜蓿采用的是植物體細胞雜交技術，該生物技術的原理是細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。將植物細胞的細胞壁去除即可獲得原生質體。培養原生質體時，為了防止原生質體吸水漲破，需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓，其作用是保持原生質體的完整性。
（2）在實驗前需通過預實驗來探究R-6G或IOA使原生質體失去再生愈傷組織能力的臨界濃度，由于需要獲得具體的濃度，因此需要將獲取的原生質體分別放置在不同濃度的R-6G或IOA溶液中，培養一段時間后，觀察原生質體再生情況，根據再生情況獲得各自的臨界值。
（3）步驟②是脫分化，步驟③是再分化。步驟②到步驟③需要更換新的培養基，原因之一是培養基中細胞分裂素和生長素的濃度和比例是影響植物細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵因素。
（4）①誘導原生質體融合的化學法包括聚乙二醇（PEG）融合法、高Ca2+—高pH融合法等。
②已知PEG濃度較高時對細胞具有毒害作用。分析柱形圖可知：當PEG濃度為35%時，異源融合率最高，同時PEG濃度相對較低，對細胞的毒害作用較小，因此誘導苜蓿與百脈根原生質體融合的最佳PEG濃度為35%。
11.答案：（1）體積分數為70%；無菌水
（2）沒有特定形態、結構和功能的薄壁細胞；相關基因沒有在愈傷組織細胞中表達；殺菌（殺死發根農桿菌及其他細菌）
（3）鎂（或氮）
解析：（1）在植物組織培養過程中，需要用到體積分數為70%的酒精溶液對外植體進行消毒，用酒精處理后要馬上用無菌水沖洗。
（2）愈傷組織是一團沒有特定形態、結構和功能的薄壁細胞。愈傷組織中提取不到青蒿素的根本原因是相關基因沒有在愈傷組織細胞中表達。根據題意可知，步驟③向培養基中加入抗生素的作用是殺死發根農桿菌及其他細菌。
（3）某小組得到的黃花蒿幼苗葉片顏色為黃色，即缺少葉綠素，可能的原因是培養基中鎂元素或氮元素不足。專題八 蛋白質工程
——高二生物學人教版（2019）選擇性必修三速練100題
1.從某海洋動物中獲得一基因，其表達產物為一種抗菌體和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎上研發抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是( )
A.合成編碼目的肽的DNA片段
B.構建含目的肽DNA片段的表達載體
C.依據P1氨基酸序列設計多條模擬肽
D.篩選出具有優良活性的模擬肽作為目的肽
2.T4溶菌酶耐熱性差，若將該酶的第3位氨基酸進行改造（如圖所示），并使第3位氨基酸和第97位氨基酸之間形成1個二硫鍵，可以大大提高其耐熱性。下列敘述錯誤的是( )
A.根據T4溶菌酶的氨基酸序列可推測出多種脫氧核苷酸序列
B.T4溶菌酶耐熱性提高的原因是其氨基酸的種類和數量均發生改變
C.改造T4溶菌酶可利用基因定點突變技術，對相關基因進行改造
D.改造后的T4溶菌酶需要進行功能鑒定才能應用于生產實踐
3.人的T細胞可以產生某種具有臨床價值的蛋白質(Y), 天然的Y通常需要在低溫下保存,若將Y的第6位氨基酸甲改變為氨基酸乙,可提高其熱穩定性。下列說法錯誤的是( )
A.蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的需求,對其結構進行設計改造
B.蛋白質工程中的操作對象是蛋白質或控制蛋白質合成的基因
C.若要獲得編碼Y的基因,可從人的T細胞中提取RNA,逆轉錄合成DNA
D.經改造后的Y的熱穩定性提高這一性狀可遺傳
4.天然胰島素制劑容易形成二聚體或六聚體，皮下注射后往往要逐漸解離為單體，才能發揮作用，在一定程度上延緩了療效?？茖W家利用蛋白質工程(基本思路如圖)研發出速效胰島素，已在臨床上廣泛應用。下列有關敘述正確的是( )
A.當前限制蛋白質工程發展的關鍵因素是基因工程技術還不成熟
B.從六聚體胰島素解離為單體形式是將胰島素水解為氨基酸
C.利用基因工程和蛋白質工程生產胰島素都經歷①②過程
D.利用蛋白質工程生產速效胰島素要從推測b入手
5.科學家將葡萄糖異構酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，結果它的最適反應溫度提高了10~12℃。據分析，脯氨酸替代甘氨酸后，由于引入了一個吡咯環側鏈，該側鏈剛好填充于第138位甘氨酸附近的空洞，使蛋白質的空間結構更具剛性，從而提高了酶的熱穩定性。下列說法正確的是( )
A.蛋白質工程和基因工程的根本區別是操作對象的差異
B.對葡萄糖異構酶的改造需要以基因工程為基礎
C.蛋白質工程操作過程中，不需要酶和載體作為工具
D.經改造后的葡萄糖異構酶熱穩定性提高這一性狀不可遺傳
6.已經能夠預測人類98.5%的蛋白質結構,有科學家認為,AlphaFold2對蛋白質結構的精準預測,是人工智能對科學領域最大的一次貢獻,也是人類在21世紀取得的最重要的科學突破之一。下列相關敘述錯誤的是( )
A.預測蛋白質結構,設計并制造出新的蛋白質屬于第二代基因工程
B.蛋白質工程通過改造現有蛋白質或制造一種新的蛋白質來滿足人類需求
C.蛋白質工程的操作擺脫了自然界關于遺傳信息在生物大分子上傳遞的規律
D.科學家通過對控制干擾素合成的基因直接進行操作,從而提高了干擾素的穩定性
7.研究者計劃將綠色熒光蛋白第203位的蘇氨酸替換為酪氨酸，以獲得黃色熒光蛋白。下列方案可行的是( )
A.使用蛋白酶水解第203位氨基酸前后的肽鍵實現氨基酸替換
B.在mRNA中直接替換第609~611位三個堿基
C.根據新的氨基酸序列推測并合成相應的DNA序列
D.將改造后的黃色熒光蛋白基因直接注入大腸桿菌獲得轉基因菌株
8.β-防御素是由pBD-2基因編碼的抗菌肽,可構建重組畢赤酵母并通過其發酵作用實現量產。但重組畢赤酵母合成的β-防御素與人β-防御素的結構存在差異,因此β-防御素具有潛在的抗原性,如果用作防腐劑添加到食品中可能會使人體發生過敏反應。蛋白質工程可改造β-防御素,減輕其引起的過敏反應。下列有關敘述正確的是( )
A.為減輕過敏反應,可改造pBD-2基因以去掉β-防御素中抗原性較強的部分
B.將改造后的pBD-2基因與啟動子連接后直接導入畢赤酵母,就可以使其完成表達
C.通過蛋白質工程獲得的新型β-防御素與天然β-防御素屬于同一種蛋白質
D.改造β-防御素需使用工具酶,如限制酶、DNA聚合酶等
9.胰島素用于治療糖尿病，但胰島素注射后易在皮下堆積，需較長時間才能進入血液，進入血液后又易被分解，因此治療效果受到影響。科研人員研制了速效胰島素，其生產過程如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.速效胰島素的生產需要用到蛋白質工程和發酵工程
B.大腸桿菌合成的新的胰島素不能正常發揮作用
C.除人工合成DNA外，還可以通過定點突變技術獲得目的基因
D.可以用Ca2+處理的方法直接將新的胰島素基因導入大腸桿菌細胞中
10.人體內的t-PA蛋白能高效降解血栓，是心梗和腦血栓的急救藥。然而，為心?；颊咦⑸浯髣┝康幕蚬こ蘴-PA會誘發顱內出血。研究證實，將t-PA第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，能顯著降低出血副作用。據此，先對天然的t-PA基因進行序列改造，然后再采取傳統的基因工程方法表達該突變基因，可制造出性能優異的t-PA突變蛋白。下圖是通過重疊延伸PCR技術獲取t-PA改良基因和利用質粒pCLYII構建含t-PA改良基因的重組質粒示意圖(圖中重疊延伸PCR過程中引物a、b用來擴增突變位點的上游DNA序列，引物c、d用來擴增突變位點的下游DNA序列)。請回答下列問題。
(1)科學家將t-PA第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，生產出性能優良的t-PA突變蛋白的生物技術手段屬于______范疇。
(2)獲得性能優良的t-PA突變蛋白的正確順序是_____________(選擇正確編號并排序)。
①t-PA蛋白功能分析和結構設計
②借助定點突變改造t-PA基因序列
③檢驗t-PA蛋白的結構和功能
④設計t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列
⑤利用工程菌發酵合成t-PA蛋白
(3)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相應的基因模板鏈(圖中t-PA基因的上鏈)上的堿基序列是ACA，絲氨酸的密碼子是UCU。重疊延申PCR示意圖中的黑點便是突變部位的堿基，引物b中該突變位點的堿基是_______，引物c中該突變位點的堿基是_______。
(4)據圖可知，重疊延伸時，需要的引物是______，引物的作用是______。若擴增圖中序列時引物選擇正確，PCR操作過程沒有問題，但對產物進行電泳時，發現除了目標序列外還有很多非特異性條帶，請分析出現此情況的原因____。
(5)若獲得的t-PA突變基因如圖所示，那么質粒pCLY11需用限制酶_______切開，才能與t-PA突變基因高效連接。
答案以及解析
1.答案：C
解析：該題目屬于蛋白質工程，已經獲得該目的基因片段，不需要合成編碼目的肽的DNA片段，故A錯誤；是需要構建含目的肽DNA片段的表達載體，但這不是第一步，故B錯誤；蛋白質工程的第一步是根據蛋白質的功能，設計P1氨基酸序列，從而推出其基因序列，故C正確；該基因表達產物為一種抗菌體和溶血性均較強的多肽P1，目前在P1的基礎上研發抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，而目的多肽是抗菌性強但溶血性弱，所以必須對其改造，保持其抗菌性強，抑制其溶血性，故D錯誤。
2.答案：B
解析：A、由于一種氨基酸可能對應多種密碼子，因此根據設計的T4溶菌酶的氨基酸序列可能推測出多種脫氧核苷酸序列，A正確；B、根據題意“科學家通過相關研究，最終使T4溶菌酶的第3位異亮氨酸變為半胱氨酸”可知，T4溶菌酶耐熱性提高的原因是組成該酶的氨基酸種類和排列順序發生了改變，而氨基酸的數量沒變，B錯誤；C、根據題意，改造T4溶菌酶可以從合成蛋白質的基因進行改造，因此可利用基因定點突變技術，對相關基因進行改造，C正確；D、該實例將蛋白質進行了改造，屬于蛋白質工程的范疇，T4溶菌酶本質為蛋白質，可利用抗原—抗體特異性結合的特點對該酶進行檢測，D正確。故選B。
3.答案：B
解析：蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求,對蛋白質的結構進行設計改造,A正確;蛋白質工程中的操作對象是基因,B錯誤;由于人的T細胞可以產生Y,故可以從人的T細胞中提取mRNA,經過逆轉錄合成cDNA,來獲取編碼Y的基因,C正確；因為蛋白質工程本質上改造的是基因,故經改造后的Y的熱穩定性提高這一性狀可遺傳,D正確。
4.答案：C
解析：A、當前限制蛋白質工程發展的關鍵因素是蛋白質發揮功能必須依賴于正確的高級結構，而這種高級結構往往很復雜，人們對蛋白質的高級結構了解太少，A錯誤；B、由題干信息可知，經過蛋白質工程改造后，發揮作用的仍是胰島素分子，所以從六聚體胰島素解離為單體形式是將六個胰島素形成的六聚體水解為單個胰島素的過程，B錯誤；C、利用基因工程和蛋白質工程生產胰島素都經歷找到對應的脫氧核苷酸序列（基因）→轉錄（①）形成mRNA(c)→翻譯（②）獲得所需要的蛋白質過程，C正確；D、蛋白質工程中，首先根據預期的蛋白質功能設計預期的蛋白質結構，因此利用蛋白質工程生產速效胰島素要從設計預期的蛋白質結構（a）入手，D錯誤。故選C。
5.答案：B
解析：蛋白質工程中對蛋白質的改造必須通過改造或合成基因來完成。葡萄糖異構酶的改造過程中涉及基因的改造，其遺傳物質會發生改變，因此屬于可遺傳變異，D錯誤。
6.答案：C
解析：通過改造或合成基因,來改造現有蛋白質,或制造一種新的蛋白質屬于蛋白質工程,它是在基因工程的基礎上,延伸出來的第二代基因工程,A正確；蛋白質工程最終的目的是通過改造或合成基因,來改造現有蛋白質,或制造一種新的蛋白質,以滿足人類生產和生活的需求, B正確；蛋白質工程的操作仍然遵循中心法則,因此并未擺脫自然界關于遺傳信息在生物大分子上傳遞的規律,C錯誤；科學家通過對干擾素合成的基因進行操作,使干擾素分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸,從而提高了干擾素的穩定性,D正確。
7.答案：C
解析：A、用蛋白酶直接處理綠色熒光蛋白得到的是各種氨基酸，而不是第203位蘇氨酸替換為酪氨酸的黃色熒光蛋白，A錯誤；B、任何一種天然蛋白質都是由基因編碼的，改造了基因即對蛋白質進行了改造，而且可以遺傳下去，如果對mRNA直接改即使改造成功，被改造的蛋白質也是無法遺傳的，B錯誤；C、蛋白質工程的操作思路：從預期的蛋白質功能出發→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因），然后還要合成或改造DNA、構建基因表達載體，即按照基因工程的操作，最后獲得所需要的目的蛋白質，C正確；D、改造后的黃色熒光蛋白基因必須與載體構建形成重組載體才能注入大腸桿菌獲得轉基因菌株，如果直接導入基因，基因在受體細胞里容易被降解不能穩定遺傳，D錯誤；故選C。
8.答案：A
解析：蛋白質工程通過改造或合成基因來改造蛋白質或制造新的蛋白質,本題中為減輕過敏反應,可通過改造pBD-2基因,使β-防御素結構改變,從而去掉β-防御素中抗原性較強的部分,A正確;將改造后的pBD-2基因與載體連接,構建基因表達載體,再導入畢赤酵母,才能使其完成表達,B錯誤;通過蛋白質工程獲得的新型β-防御素在結構上與天然β-防御素不同,不屬于同一種蛋白質,C錯誤；改造β-防御素需使用多種工具酶,如限制酶、DNA連接酶,不使用DNA聚合酶,D錯誤。
9.答案：D
解析：A、圖示的前半部分是利用蛋白質工程設計速效胰島素的生產過程，后半部分是利用發酵工程生產速效胰島素的過程，A正確；B、大腸桿菌是原核生物，沒有內質網和高爾基體對胰島素原進行加工，因此大腸桿菌合成的新的胰島素不能正常發揮作用，B正確；C、基因定點突變是指按照特定的要求，使基因的特定序列發生插入、刪除、置換、重排等變異，除人工合成DNA外，還可以通過定點突變技術獲得目的基因，C正確；D、可以用Ca2+處理的方法可以將含有新的胰島素基因的基因表達載體導入大腸桿菌細胞中，D錯誤。故選D。
10.答案：(1)蛋白質工程
(2)①④②⑤③
(3)G；C
(4)引物a和引物d；使DNA聚合酶從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸退火(復性)溫度過低、引物特異性不高
(5)Xma I、Bg1 II
解析：(1)由題干信息可知，上述生產改良t-PA蛋白的技術是先對天然的t-PA基因進行序列改造，然后在大腸桿菌中表達改造后的基因，可得到性能優異的改良t-PA蛋白，因此屬于蛋白質工程。
(2)蛋白質工程的一般過程是:根據新蛋白質預期功能設計相關蛋白質結構一設計對應的氨基酸序列→合成可產生新蛋白質的相關脫氧核苷酸序列→利用基因工程技術合成新的蛋白質，獲得性能優良的t-PA突變蛋白的正確順序是①t-PA蛋白功能分析和結構設計→④設計t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列→②借助定點突變改造t-PA基因序列→⑤利用工程菌發酵合成t-PA蛋白→③檢驗t-PA蛋白的結構和功能。
(3)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相應的基因模板鏈(圖中t-PA基因的上鏈)上的堿基序列是ACA，則半胱氨酸的密碼子為UGU，而絲氨酸的密碼子是UCU，由此可知，若要將t-PA蛋白第84位的半胱氨酸換成絲氨酸，則t-PA基因上鏈第84位發生堿基替換為ACA→AGA，圖中顯示引物b與t-PA基因的下鏈互補，故其中相應部位的堿基與上鏈相同，即該部位的堿基是G，引物c與t-PA基因的上鏈互補，故其中相應部位的堿基與下鏈相同，即該部位的堿基是C.
(4)由于DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從3端延伸DNA鏈，因此PCR中需要加入合適的引物來完成子鏈的延伸，引物需要與模板的3端結合，故據圖可知，重疊延伸時，需要的引物是引物x和引物b;DNA聚合酶不能從頭合成DNA，只能從引物的3端開始廷伸DN人鏈，因此引物的作用是使DNA聚合酶從引物的3’端開始連接脫氧核苷酸;出現非目的序列產物的原因有:引物設計太短(或引物特異性不強，即與非目的序列有同源性)、兩引物之間堿基互補配對(形成引物二聚體)、復性溫度過低、Mg2+濃度過高、DNA模板出現污染等。
(5)根據圖中目的基因兩端的黏性末端以及各種限制酶的切割位點可知，在構建重組質粒時。選用限制醇Xma I和Bg1 II切割質粒，才能與目的基因t-PA改良基因高效連接。

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