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(共58张PPT)
大概念升华课7-10
新人教高考生物学一轮复习
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。厘清发酵工程与传统发酵技术的内在联系，并掌握发酵工程的基本环节。
1．(2022·江苏连云港模拟)传统发酵技术可用于制作多种食品。下列说法正确的是(　　)
A．在果酒发酵时，被醋酸菌污染后，可直接进行果醋发酵
B．酸奶和果醋的制作过程需要持续的排出气体，防止发酵瓶中气压过大
C．泡菜、果酒、果醋制作过程中菌种产生CO2的场所都是细胞质基质
D．为使发酵后达到所需酒精的含量，可以适当提高果汁糖度
D　[在果酒发酵时，被醋酸菌污染后，不能直接进行果醋发酵，需要通入氧气和提高发酵温度，A错误。酸奶制作是利用乳酸菌发酵产生的，不会产生气体，B错误。泡菜制作时的菌种是乳酸菌，乳酸菌发酵的产物不是二氧化碳；果酒制作时的菌种是酵母菌，其有氧呼吸和无氧呼吸均产生CO2，场所为线粒体基质和细胞质基质，C错误。酵母菌无氧呼吸产生酒精，反应底物为糖类，为使发酵后达到所需酒精的含量，可以适当提高果汁糖度，增加反应物的浓度，D正确。]
2．(2022·山东青岛一模)餐余垃圾在垃圾集中点采用生化＋雾化＋膜过滤技术处理后，可以达到无二次污染的标准。为筛选对抗生素有抗性、高效降解淀粉的微生物，提高“生化”处理的效率，研究人员将餐余垃圾机械化处理后加入装有无菌水的锥形瓶中制备餐余垃圾浸出液，然后进行如图所示操作，下列说法不正确的是(　　)
A．餐余垃圾浸出液在接种前通常需要进行高压蒸汽灭菌处理
B．可用稀释涂布平板法将餐余垃圾浸出液接种在X培养基上
C．X培养基含有淀粉和抗生素，Y培养基是不含琼脂的液体培养基
D．图中降解淀粉最高效的微生物是⑤，可根据菌落特征初步判断微生物类型
A　[若对餐余垃圾浸出液在接种前进行高压蒸汽灭菌处理，则会杀死菌种，导致实验失败，A错误。微生物的接种方法包括稀释涂布平板法和平板划线法，可用稀释涂布平板法将餐余垃圾浸出液接种在X培养基上，B正确。结合题意可知，本实验的目的是筛选对抗生素有抗性、高效降解淀粉的微生物，故图中X培养基以淀粉为唯一碳源，且应添加抗生素起选择作用；Y培养基是液体培养基，进行扩大培养，其中不含凝固剂琼脂，C正确。淀粉遇碘液变蓝色，加入碘液后，能够分解淀粉的菌落周围出现清晰区，图中能最高效降解淀粉的微生物是⑤(分解圈最大)；不同微生物形成的菌落特征不同，可根据菌落特征初步判断微生物类型，D正确。]
3．(2022·湖南长郡中学模拟)甘肃某地由于TNT(主要成分为2，4-二硝基甲苯磺酸盐)红水蒸发池渗漏，对土壤造成严重污染，威胁到黄河上游的水质安全。因此，TNT红水污染土壤修复是目前亟待解决的环境问题。某实验小组欲通过生物修复分离有效降解2，4-二硝基甲苯磺酸盐的菌株，进行了如下实验，请回答下列问题：
(1)LB培养基的制备：取胰蛋白胨、NaCl和酵母提取物溶于蒸馏水中，此过程中胰蛋白胨提供的营养物质是________；用NaOH调节pH至7.2，用________在121 ℃条件下灭菌15分钟。若要获得本研究所用的固体培养基，需在上述培养基中加入________。
(2)菌株分离与鉴定：取____________土壤，放入装有100 mL无菌LB液体培养基的锥形瓶中，在30 ℃和120 rpm的恒温摇床上振荡24小时，此过程的目的是___________________。取1 mL培养液，采用______________法分离纯化菌株。
(3)该实验小组欲进一步探究菌株对2，4-二硝基甲苯磺酸盐的降解能力，请帮助设计实验，写出实验思路：______________________
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(4)探究盐度对菌株生长的影响研究发现，纯化的菌株在NaCl浓度为0%～3%之间对2，4-二硝基甲苯磺酸盐的降解率在96小时后达到90%，但当NaCl浓度达到5%后，降解率几乎为0。研究中偶然发现菌株B1在NaCl浓度达到5%后，降解率却达到50%，说明_________
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[解析]　(1)蛋白胨既可以提供碳源，也可以提供氮源；用NaOH调节pH至7.2，在121 ℃条件下用高压蒸汽灭菌锅灭菌15分钟；若要获得本研究所用的固体培养基，需在上述培养基中加入琼脂。
(2)本实验要分离有效降解2，4-二硝基甲苯磺酸盐的菌株，因此取甘肃某TNT红水污染场地污染土壤。放入装有100 mL无菌LB液体培养基的锥形瓶中，在30 ℃和120 rpm的恒温摇床上振荡24小时，此过程的目的是富集培养，让微生物的数目增加。取1 mL培养液，采用稀释涂布平板法分离纯化菌株。
(3)要分析菌株对2，4-二硝基甲苯磺酸盐的降解能力，可以取人工配制的一定浓度的2，4-二硝基甲苯磺酸盐(TNT)溶液加入锥形瓶中，之后再在锥形瓶中加入一定量的纯化菌液，每隔一定时间取样，测定2，4-二硝基甲苯磺酸盐浓度。
(4)由题干可知，纯化菌株在NaCl浓度为0%～3%之间对2，4-二硝基甲苯磺酸盐的降解率在96小时后达到90%，但当NaCl浓度达到5%后，降解率几乎为0。而偶然发现菌株B1在NaCl浓度达到5%后，降解率达到50%，说明菌株B1具有一定的耐盐能力，能在较高盐浓度条件下降解2，4-二硝基甲苯磺酸盐。
[答案]　(1)碳源和氮源　高压蒸汽灭菌锅　琼脂　(2)甘肃某TNT红水污染场地污染　富集培养　稀释涂布平板　(3)取人工配制的一定浓度的2，4-二硝基甲苯磺酸盐(TNT)溶液加入锥形瓶中，之后再在锥形瓶中加入一定量的纯化菌液，每隔一定时间取样，测定2，4-二硝基甲苯磺酸盐浓度　(4)菌株B1具有一定的耐盐能力，能在较高盐浓度条件下降解2，4-二硝基甲苯磺酸盐
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
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·福建选择性考试)科研人员利用植物体细胞杂交技术培育矮牵牛新品种，技术流程示意图如下。
下列叙述正确的是(　　)
A．愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞分化形成的
B．获得的杂种植株都能表现双亲的优良性状
C．可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合和细胞壁再生
D．用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体
D　[愈伤组织是幼嫩叶片通过细胞脱分化形成的，A错误；由于基因的选择性表达和基因间的互作效应，获得的杂种植株不一定能够表现亲本的优良性状，B错误；可用聚乙二醇诱导原生质体甲和乙的融合，但不能诱导细胞壁的再生，C错误；由于植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，故可以用纤维素酶和果胶酶处理愈伤组织以获得原生质体，D正确。]
2．(2022·山东潍坊模拟预测)细胞合成DNA通常有2条途径：第1条途径是利用糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA；第2条途径是通过HGPRT利用核苷酸的前体合成核苷酸，进而合成DNA。HAT培养基是基本培养基添加了次黄嘌呤(H)、甲氨蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)，A可以阻断DNA合成的第1条途径，H和T则是第2条途径中合成核苷酸的原料。HAT培养基可以用于单克隆抗体制备杂交瘤细胞的选择，小鼠骨髓瘤细胞是一类HGPRT代谢缺陷型细胞。下列说法正确的是(　　)
A．小鼠免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合后，培养基上会有3种类型的细胞
B．HAT培养基中未融合的骨髓瘤细胞在A的阻遏下因不能合成DNA而死亡
C．HAT培养基中未融合的免疫B细胞仍具有增殖能力而持续进行细胞分裂
D．HAT培养基中选择出的杂交瘤细胞都能无限增殖和产生单克隆抗体
B　[小鼠免疫B细胞和骨髓瘤细胞融合后，培养基上会有5种类型的细胞，但最终生存下来的只有杂交瘤细胞，A错误；由于小鼠骨髓瘤细胞是一类HGPRT代谢缺陷型细胞，因此骨髓瘤细胞合成DNA只有第1条途径，HAT培养基中未融合的骨髓瘤细胞在A的阻遏下因不能合成DNA而死亡，B正确；免疫B细胞属于高度分化的细胞，不再增殖，C错误；HAT培养基中选择出的杂交瘤细胞都能无限增殖，但不是都能产生单克隆抗体，D错误。]
3．(2022·天津模拟预测)用化学方法激活小鼠成熟的卵母细胞得到phESC(孤雌单倍体干细胞)，然后通过基因编辑技术使phESC中的3个基因沉默，phESC的细胞核状态便可接近精子细胞核的状态，如图1所示。用化学方法激活小鼠的精子得到ahESC(孤雄单倍体干细胞)，然后对ahESC中的8个基因进行编辑，ahESC的细胞核便具有卵细胞核的特点，如图2所示。根据以上资料回答下列问题：
(1)体内受精过程中，精子入卵后被激活的卵子完成________，排出________后，形成________。
(2)用________对雌性小鼠进行处理可得到大量卵母细胞，将这些卵母细胞转化为phESC的过程类似于植物组织培养中的_____________过程。
(3)ahESC与精子和去核卵细胞融合后，得到的融合细胞的性染色体组成可能是________________________。
(4)据图1和图2分析可知，只依赖雌性小鼠就可以得到孤雌小鼠，而只依赖雄性小鼠是不能得到孤雄小鼠的，请写出两点理由：
__________________________________________________________
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[解析]　(1)体内受精时，当精子触及卵细胞膜的瞬间，透明带会迅速产生生理反应阻止后来的精子进入；精子入卵后卵子完成减数分裂Ⅱ、排出第二极体、形成雌原核。
(2)用促性腺激素对雌性小鼠进行超数排卵处理可得到大量卵母细胞，这些卵母细胞转化为phESC(孤雌单倍体干细胞)的过程(发生了分裂)相当于植物组织培养中的脱分化过程。
(3)孤雄单倍体干细胞ahESC与精子和去核卵母细胞融合后，得到的融合细胞的性染色体组成可能是XX、XY或YY。
(4)据图1和图2分析可知，只依赖雄性小鼠不能得到孤雄小鼠，因为需要将ahESC和另一个精子一起注入一个去核卵细胞中，且重构的受精卵发育成的胚胎必须移植到雌性小鼠的体内才能发育为个体。
[答案]　(1)减数分裂Ⅱ　第二极体　雌原核　(2)促性腺激素　脱分化　(3)XX、XY或YY　(4)需要将ahESC和另一个精子一起注入一个去核卵细胞中；重构的受精卵发育成的胚胎必须移植到雌性小鼠的体内才能发育为个体
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·北京昌平区二模)乳酸菌是乳酸的传统生产菌，但耐酸能力较差，影响产量。酿酒酵母耐酸能力较强，但不产生乳酸。研究者将乳酸菌内催化乳酸生成的乳酸脱氢酶基因(LDH)导入酿酒酵母，获得能产生乳酸的酵母工程菌株。如图为通过双酶切构建重组质粒的过程。GTG为原核生物偏好的编码起始密码子的序列，ATG为真核生物偏好的编码起始密码子的序列。相关叙述不正确的是(　　)
A．引物1的5′端序列应包含BamHⅠ的识别序列
B．引物1的5′端序列应考虑将GTG改为ATG
C．重组质粒以不能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体
D．酵母工程菌培育成功的标志是产生乳酸脱氢酶
D　[设计引物1的5′端序列，应考虑将编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG，以便目的基因在酵母细胞中更好地表达；同时能通过双酶切以正确方向插入质粒，需要包含BamHⅠ的识别序列，A、B正确。重组质粒应以不能合成尿嘧啶的酵母菌株为受体，然后在缺乏尿嘧啶的选择培养基上培养，不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株不能生存，导入重组质粒的酿酒酵母菌株因为获得了尿嘧啶合成酶基因而可以正常生存，C正确。结合题意可知，酵母工程菌培育成功的标志是产生乳酸，D错误。]
2．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
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—抗体杂交法可确定肝炎病毒抗原基因是否插入受体细胞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—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．(2022·山东济宁高三二模)亚洲棉的光籽(突变型无短绒)和毛籽(野生型有短绒)是一对相对性状，中国农业科学院棉花研究所对亚洲棉光籽性状遗传机制进行了研究，发现突变体光籽表型的出现与8号染色体上DNA片段发生突变有关，研究者提取突变体和野生型的8号染色体的DNA进行PCR，产物扩增后电泳结果如图：
(1)据图分析，该PCR过程是根据野生型毛籽棉的________DNA序列设计连续的重叠引物对。电泳结果表明分子量较大的扩增产物与点样处的距离较________(填“大”或“小”)，并推测8号染色体上第________对引物对应的区间(简称M)发生了碱基的________(填“增添”“缺失”或“替换”)是突变体光籽出现的根本原因。
(2)研究者从野生型和突变体中克隆出区间M后，运用基因工程技术分别导入棉花原生质体，检测其下游报告基因的基因表达水平，进而推测区间M的作用，结果如图。
内参基因REN是为了排除转化效率不同对实验结果的干扰，因此图中LUC表达量/REN表达量可用来衡量报告基因的表达水平。实验结果说明_____________________________________________________
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(3)研究者发现基因GaFZ的表达会影响毛籽棉花短绒的发育，而且突变体GaFZ蛋白结构与野生型一致。综合上述研究推测突变体光籽表型出现的可能原因是___________________________________
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[解析]　(1)据图分析，该PCR过程设计了8组连续的重叠引物对，这些引物扩增的片段都是在野生型毛籽棉的880 kb至903 kb DNA序列范围内的。电泳结果表明分子量较大的扩增产物会更靠近点样处，所以距离点样处距离更小。观察电泳结果，8号染色体上的第6对引物扩增出来的片段不同，突变体比野生型更靠近点样处，说明突变体这个片段比野生型的相对分子质量更大，应该是发生了碱基对的增添。
(2)根据题图可知，空载体、野生型和突变体的LUC表达量/REN表达量不同，说明LUC/REN可以用来衡量M的表达水平。区间M的长度和方向不同，LUC/REN的比值不同，说明M可以促进下游基因的表达，其作用的发挥与区间M的长度和方向有关。
(3)“基因GaFZ的表达会影响毛籽棉花短绒的发育，而且突变体GaFZ蛋白结构与野生型一致”， 说明GaFZ基因可能不在区段M，突变体区间M突变后，促进了下游基因，如GaFZ基因的表达，进而影响了棉花短绒的发育，导致出现了光籽性状。
[答案]　(1)8号染色体的880 kb至903 kb区间　小　6　增添　(2)区间M促进下游报告基因的表达，且其作用的发挥与区间M的长度(或M的类型)和方向有关　(3)突变体区间M突变后，促进了GaFZ基因的表达，进而抑制了棉花短绒发育，导致出现了光籽性状
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·北京顺义区高三统考)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。]
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
A　[三倍体转基因鲤鱼不能产生可育配子，不能与正常鲤鱼杂交，A符合题意；载体的标记基因(如抗生素基因)多为抗生素抗性基因，可能指导合成有利于抗性进化的产物，B不符合题意；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，C不符合题意；生物武器的类型包括致病菌、病毒、生物毒剂及基因重组的致病菌等，转基因生物有可能被用于制造生物武器，D不符合题意。]

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