2024届苏教版高考生物一轮复习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课件

这是一份2024届苏教版高考生物一轮复习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课件，共52页。
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
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。
1．(2021·山东等级考)葡萄酒的制作离不开酵母菌。下列说法错误的是(　　)A．无氧条件下酵母菌能存活但不能大量繁殖B．自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是野生型酵母菌C．葡萄酒的颜色是葡萄皮中的色素进入发酵液形成的D．制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量增加
D　[酵母菌进行有氧呼吸获得能量大量繁殖，无氧条件下，发酵产生酒精，故无氧条件下酵母菌能进行无氧呼吸存活但不能大量繁殖，A正确；自然发酵制作葡萄酒时起主要作用的菌是葡萄皮上的野生型酵母菌，B正确；葡萄皮中的色素进入发酵液使葡萄酒呈现颜色，C正确；制作过程中随着发酵的进行发酵液中糖含量减少，D错误。故选D。]
2．(2022·江苏盐城模拟预测)Ⅰ.泡菜传统自然发酵方式的发酵周期相对较长，生产效率低。研究人员欲从泡菜中分离筛选出高产酸乳酸菌，为泡菜工厂化生产提供依据。请分析并回答下列问题：(1)配制CaCO3-MRS培养基。成分：蛋白胨、牛肉膏、酵母粉、磷酸氢二钾、葡萄糖、琼脂粉、碳酸钙等。①根据物理性质分类，该培养基属于_________________培养基。②培养过程中，乳酸菌产生乳酸溶解碳酸钙，形成溶钙圈，便于________________________________。
(2)高产乳酸菌的培养与分离。其部分实验目的与具体操作如下所示，请完成下表。
(3)高产酸乳酸菌的鉴定。提取筛选乳酸菌的DNA，通常采用16SrDNA(编码rRNA对应的DNA序列)的通用引物进行PCR扩增并测序鉴定。以16SrDNA作为细菌分类依据的原因是不同菌属的16SrDNA具有________________________________。Ⅱ.木质林产品(HWP)是指从森林中采伐的，用于生产诸如家具等的木质材料，是缓解温室效应的重要碳库。请分析并回答下列问题：
(4)如图为森林及HWP的碳储或碳排放随时间变化关系示意图。
①某些HWP可以替代部分非木质材料，从而减少这些材料在加工及使用过程中的能源消耗及CO2的排放。这种替代减排效应与HWP的使用时间呈_________________(填“正”或“负”)相关的关系。
②研究发现，自t时刻砍伐森林至HWP形成，大气中的CO2量出现不降反升现象。造成这种现象的原因可能有_______________。A．森林砍伐剩余物的腐烂会导致碳的释放量增加B．演替而来的次生林碳汇效应低于砍伐前的森林C．木材的运输和加工等过程需要化石燃料的供能D．HWP中的细胞能进行呼吸作用产生二氧化碳③从上图中可看出，上述现象完全消除的时刻为_________。
[解析]　(1)①琼脂是凝固剂，故根据物理性质分类，该培养基属于固体培养基。②培养基中含有碳酸钙，乳酸菌产生乳酸会与碳酸钙反应形成溶钙圈，便于筛选高产酸乳酸菌。(2)要分离和培养高产乳酸菌，首先可以对泡菜汁进行梯度稀释，稀释时需要用无菌水，如1 mL泡菜汁＋9 mL无菌水，相当于对泡菜汁稀释了10倍，以此类推；长期保存菌种时将菌种加入30%的甘油中在－20 ℃保存。
(3)不同菌属的16SrDNA具有差(特)异性，PCR能鉴定不同的DNA，因此能采用16SrDNA(编码 rRNA对应的DNA序列)的通用引物进行PCR扩增并测序鉴定不同菌属。(4)①由图2中的曲线3可知，HWP的替代减排效应与HWP的使用时间呈正相关。
②A、森林砍伐剩余物的腐烂主要是分解者分解作用的结果，而分解者的分解作用会释放CO2，使大气中的CO2量升高，A正确；B、演替而来的次生林碳汇效应低于砍伐前的森林，即演替而来的次生林对于CO2的吸收效应低于砍伐前的森林，这会导致砍伐森林至HWP形成，大气中的CO2量出现不降反升现象，B正确；C、化石燃料供能的过程中会释放出CO2，使大气中的CO2量升高，C正确；D、HWP中的细胞能进行呼吸作用产生二氧化碳，但该过程中释放出的CO2较少，不会使大气中的CO2量升高，D错误。故选ABC。③由图2可知，t1时刻，HWP的碳排放量等于不砍伐情景下的森林碳排放量，说明上述现象完全消除的时刻为t1。
[答案]　(1)固体　筛选高产酸乳酸菌(2)9 mL无菌水　甘油(3)特异性(4)正　ABC　t1
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
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。
1．(2021·江苏选择性考试)下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程的叙述，错误的是(　　)A．细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需要添加血清等物质B．早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体C．猴的核移植细胞通过胚胎工程已成功地培育出了克隆猴D．将骨髓瘤细胞和浆细胞混合，经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞
D　[细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需添加血清等物质，A正确；早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体，B正确；我国利用核移植技术成功培养出克隆猴“中中”和“华华”，C正确；将骨髓瘤细胞和浆细胞混合，经诱导融合后的细胞不都是杂交瘤细胞，还有浆细胞自身融合的细胞、骨髓瘤细胞自身融合的细胞等，D错误。故选D。]
2．研究发现，来自胎盘的称为Cdk2的细胞能够在心脏病发作时再生形成健康心脏细胞。Cdk2细胞中除含有胚胎干细胞中所有的蛋白质外，还含有其他的蛋白质，使得这种细胞直接迁移到受损的部位进行修复。下列有关叙述错误的是(　　)A．Cdk2细胞再生形成的健康心脏细胞中遗传信息不会发生改变B．Cdk2细胞迁移到受损的部位时不发生体内细胞的程序性死亡C．Cdk2细胞的全能性比胚胎干细胞低D．如果把胚胎干细胞直接迁移到心脏受损部位不能进行修复
B　[Cdk2细胞再生形成的健康的心脏细胞属于细胞分化，细胞分化过程中DNA分子未发生变化，A正确；细胞凋亡是受基团控制的，Cdk2细胞迁移到受损的部位时有细胞的自然更新，是通过细胞的程序性死亡即细胞凋亡实现的，B错误；Cdk2细胞中除含有胚胎干细胞中所有的蛋白质外，还含有其他的蛋白质，因此Cdk2细胞的全能性比胚胎干细胞低，C正确；胚胎干细胞需要在体外诱导分化才能形成心肌细胞，如果把胚胎干细胞直接迁移到心脏受损部位不能进行修复，D正确。故选B。]
(教师用书独具)(2022·浙江1月选考改编)新冠肺炎感染影响着全人类的身体健康。(1)新冠病毒核酸定性检测原理是：以新冠病毒的单链RNA为模板，利用________________酶合成DNA，经PCR扩增，然后在扩增产物中加入特异的________________，如果检测到特异的杂交分子则核酸检测为阳性。
(2)接种疫苗是遏制新冠肺炎蔓延的重要手段。腺病毒疫苗的制备技术要点是：将腺病毒的复制基因敲除；以新冠病毒的__________ ______基因为模板合成的DNA插入腺病毒基因组，构建重组腺病毒。重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原，从而引发特异性免疫反应。在此过程中，腺病毒的作用是作为基因工程中目的基因的______________________。将腺病毒复制基因敲除的目的是__________________________。
(3)单克隆抗体有望用于治疗新冠病毒感染。单克隆抗体的制备原理是：取免疫阳性小鼠的________________细胞与骨髓瘤细胞混合培养，使其融合，最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。与植物组织培养相比，杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分，如胰岛素和__________________。
[解析]　(1)RNA做模板合成DNA，利用逆转录酶；PCR扩增，然后在扩增产物中加入特异的核酸探针，检测新冠病毒核酸。如果检测到特异的杂交分子则核酸检测为阳性。(2)腺病毒疫苗的制备技术要点是：将腺病毒的复制基因敲除；以新冠病毒的抗原基因为模板合成的DNA插入腺病毒基因组，构建重组腺病毒。重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原，从而引发特异性免疫反应。在此过程中，腺病毒的作用是作为基因工程中目的基因的载体。将腺病毒复制基因敲除的目的是使腺病毒失去复制能力。
(3)单克隆抗体的制备原理是：取免疫阳性小鼠的脾细胞与骨髓瘤细胞混合培养，使其融合，最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。与植物组织培养相比，杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分，如胰岛素和动物血清。[答案]　(1)逆转录　核酸探针(2)抗原　载体　使腺病毒失去复制能力(3)脾　动物血清
9　基因工程赋予生物新的遗传特性
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。
1．(2022·江苏南通期末)某课题组为得到青蒿素产量高的新品系，通过一定的技术，使青蒿素合成过程的某一关键酶基因fps在野生青蒿中得到了过量表达，其过程如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A．PCR过程中，温度需要控制在94 ℃左右的目的是破坏氢键B．构建重组质粒过程中，目的基因需插入Ti质粒的T-DNA上C．农杆菌的作用是感染植物，并将目的基因转移到受体细胞中D．用荧光标记的fps基因作为探针可以检测目的基因是否表达
D　[利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解旋为单链的条件是加热至94 ℃左右，目的是破坏DNA分子中的氢键，A正确；构建重组Ti质粒的过程中，需将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上，B正确；将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，由图可知，农杆菌的作用是感染植物，将目的基因转移到受体细胞中，C正确；检验目的基因是否整合到青蒿基因组中，可用DNA分子杂交法，即将fps基因制成基因探针，与青蒿基因组DNA杂交，而检测目的基因是否表达，常用抗原—抗体杂交法，D错误。故选D。]
2．(2022·江苏苏州阶段练习)慢病毒载体可以将外源基因或外源的shRNA有效地整合到宿主染色体上，从而达到持久性表达目的序列的效果。地中海贫血症是一种在我国长江以南各省高发的单基因遗传病，研究者利用慢病毒载体建立相应转化系统，将患者的体细胞转化为多能干细胞，以获得用于自体移植的细胞。过程如图所示，下列说法错误的是(　　)
A．基因表达载体中除了目的基因外，还有启动子、终止子和标记基因等B．表达载体和包装载体转染包装细胞后得到的慢病毒具有侵染性C．多能干细胞需要置于含有95%氧气和5%二氧化碳的培养箱中培养D．培养成功转化的多能干细胞还需要诱导分化为造血干细胞用于治疗疾病
C　[基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等，A正确；图中将表达载体和包装载体导入包装细胞，一段时间后可以获得能够转化患者多能干细胞的慢病毒颗粒，具有侵染性，B正确；多能干细胞需要置于含有95%空气和5%二氧化碳的培养箱中培养，C错误；获得成功转化的多能干细胞后，诱导其定向分化为造血干细胞，然后植入患者骨髓，D正确。故选C。]
(教师用书独具)　(2022·广东选择性考试)“绿水逶迤去，青山相向开”，大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力，有研究者以某些工业废气(含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业)为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题：(1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对____________，利用PCR技术，在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。(2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是_____ _________________，终止子的作用是___________________。
(3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，推测其原因可能是________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________，此外丙酮的积累会伤害细胞，需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。
(4)这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了_______________，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________，具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
[解析]　(1)利用PCR技术扩增目标酶基因，首先需要根据目标酶基因两端的碱基序列设计一对引物，引物与模板链结合后，Taq酶才能从引物的3′端延伸子链。(2)基因表达载体中，抗生素抗性基因作为标记基因，可用于筛选含有基因表达载体的受体细胞，终止子可终止转录，使转录在需要的地方停下来。(3)重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，在这些酶蛋白的作用下，二氧化碳等气体大量用于合成丙酮，而不是用于重组梭菌的生长，所以会导致生长迟缓。
(4)根据题意可知，这种生产高附加值化工产品的新技术，以高污染企业排放的二氧化碳等一碳温室气体为原料，实现了废物的资源化，体现了循环经济特点。从“碳中和”的角度看，该技术生产丙酮的过程不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳，有利于减缓温室效应，并实现较高的经济效益，所以具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
[答案]　(1)引物 (2)作为标记基因，筛选含有基因表达载体的受体细胞　终止转录，使转录在需要的地方停下来(3)二氧化碳等气体用于大量合成丙酮，而不是用于重组梭菌的生长(4)废物的资源化　不仅不排放二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳
10　生物技术在造福人类社会的同时也可能会带来安全与伦理问题
理解并掌握转基因的基础知识，关注转基因产品的安全性。比较生殖性克隆与治疗性克隆的异同，以及试管婴儿与设计试管婴儿的异同。掌握生物武器的危害及我国政府的立场和观点。
1．(2021·江苏南通阶段练习)现代生物技术造福人类的同时，也可能引起一系列的安全和伦理问题，下列说法不恰当的是(　　)A．我国政府不支持任何生殖性克隆人实验B．我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器C．只要有证据表明转基因产品有害，就应禁止该技术的应用D．我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度
C　[我国政府禁止生殖性克隆人，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，但不反对治疗性克隆，A正确；我国主张全面禁止和彻底销毁生物武器，B正确；对于转基因产品，我们应该客观公正地看待它，有益的推广，有害的禁止，但不能禁止该技术的应用，C错误；我国已经对转基因食品和转基因农产品实施产品标识制度，以尊重人们的知情权，D正确。故选C。]
2．基因工程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心的是(　　)A．三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交，进而导致自然种群被淘汰B．载体的标记基因(如抗生素抗性基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物C．目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性D．目的基因被应用于生物武器