作业19　发酵工程与细胞工程

7/7作业19发酵工程与细胞工程1.（2025·宁夏吴忠一模）饲养细胞是指一些在体外培养中不分裂，但仍然保持代谢活性的细胞。在体外进行特定的动物细胞培养前，会先在培养基铺上一层饲养细胞，这些细胞能够分泌生长因子和其他必要的营养物质，支持目的细胞的生长。一旦培养基中目的细胞达到一定数量，饲养细胞便会逐渐死亡。下列说法正确的是（）A.动物细胞培养基中除了合成成分，还需要加入动物血液等天然成分B.动物细胞培养过程中加入的CO2是为了抑制呼吸作用，减少有机物消耗C.饲养细胞可能经过了分裂抑制剂的处理D.传代培养时，需要去除饲养细胞，否则将干扰目的细胞分离解析：C动物细胞培养应在无毒、无菌的环境下进行，由合成培养基提供各种营养成分，但通常还需要添加血清等天然成分，A错误；动物细胞培养中加入CO2的主要作用是维持培养液的pH稳定，B错误；饲养细胞不分裂但保持代谢活性，可能通过射线照射或分裂抑制剂（如DNA复制抑制剂）处理实现，C正确；题干指出饲养细胞在目的细胞达到一定数量后会逐渐死亡，传代时无需额外去除，D错误。2.（2025·四川成都一模）甲植物细胞的核基因具有耐盐碱效应，乙植物细胞的质基因具有高产效应。某研究小组用甲、乙两种植物（均为二倍体）进行体细胞杂交相关研究，最终获得了高产、耐盐碱的杂种植株丙，其基本操作流程如图。为获得目的植株，下列相关操作正确的是（）A.对外植体消毒时，使用体积分数为95％的酒精比70％的酒精消毒效果更好B.过程A可用纤维素酶和果胶酶处理，且在低渗溶液中进行以防止失水死亡C.过程C中需用聚乙二醇（PEG）来诱导原生质体再生出新的细胞壁D.过程D通常不需光照，形成的杂种植株还需做个体水平鉴定才能筛选出目的植株解析：D不同的酒精浓度有不同的用途，对外植体消毒，使用70％的酒精效果更好，A错误；植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，用纤维素酶和果胶酶处理可去除细胞壁，获得原生质体，但不能在低渗溶液中进行，否则原生质体会吸水涨破，B错误；PEG诱导原生质体融合，而不是诱导原生质体再生出细胞壁，C错误；过程D是脱分化过程，该过程通常不需要光照，但还需在个体水平做鉴定才能筛选出高产、耐盐碱的杂种植株丙，D正确。3.（2025·甘肃白银模拟）桂花精酿啤酒凭借其独特的风味及口感，成为近年来啤酒企业关注的焦点，下图是桂花精酿啤酒工艺流程图。下列叙述错误的是（）A.煮沸可使酒花和桂花中的成分溶于醪液，同时去除部分杂菌B.酿酒酵母培养过程中可加入抗生素以防止杂菌污染C.桂花中含有的糖也可能影响啤酒最终的酒精浓度D.发酵过程始终需要在无氧、适宜的温度条件下进行解析：D煮沸可使酒花和桂花中的成分溶于醪液，同时去除部分杂菌，A正确；酵母菌是真菌，在培养过程中加入抗生素可抑制细菌的生长，起到防止杂菌污染的作用，B正确；桂花中含有一定量的糖，可作为酵母菌发酵的底物，因此可能影响到酒精的产量，C正确；酵母菌的繁殖需要氧气和适宜的温度，而酒精发酵需要无氧条件，且由图可知，发酵后期需要降温至5℃，D错误。4.（2024·贵州高考14题）酵母菌W是一种产果胶酶工程菌。为探究酵母菌W的果胶酶产量与甲醇浓度（Ⅰ＜Ⅱ＜Ⅲ）的关系。将酵母菌W以相同的初始接种量接种到发酵罐，在适宜条件下培养，结果如图所示。下列叙述正确的是（）A.发酵罐中接种量越高，酵母菌W的K值越大B.甲醇浓度为Ⅲ时，酵母菌W的果胶酶合成量最高C.72h前，三组实验中，甲醇浓度为Ⅱ时，产果胶酶速率最高D.96h后，是酵母菌W用于工业生产中收集果胶酶的最佳时期解析：CK值与接种量无关，与空间、资源等因素有关，A错误；由图可知，甲醇浓度为Ⅱ时，酵母菌W的果胶酶合成量最高，B错误；72h前，三组实验中，甲醇浓度为Ⅱ时，产果胶酶速率最高，即相应曲线的斜率最大，C正确；收集果胶酶的最佳时期应在K/2处，不同甲醇浓度对应的收集时间不同，但不会在96h后，此时已达到K值，D错误。5.（2025·山东烟台三模）研究人员利用原生质体紫外灭活及融合技术筛选出一株乙酸耐受性较高的醋酸菌菌株RH-7，其在特定条件下产酸量较高，该方法的原理是对单亲或双亲原生质体进行灭活（DNA受损），使其丧失再生的能力，当与另一亲株融合后，代谢上得到互补，能够存活。该方法无需对亲本菌株进行营养缺陷型标记、抗性基因标记，可以减少操作难度。下列说法错误的是（）A.用纤维素酶和果胶酶处理醋酸菌无法获取原生质体B.乙醇作为醋酸菌发酵的底物，其体积分数越高，醋酸菌产酸能力越强C.融合菌株需要进一步筛选才有可能获得目的菌株D.若用菌株RH-7进行醋酸发酵可减少发酵产物对菌体造成的影响解析：B醋酸菌属于原核生物，其细胞壁主要成分为肽聚糖，而纤维素酶和果胶酶可用于分解植物细胞壁（成分为纤维素和果胶），但无法处理醋酸菌获取原生质体，A正确；乙醇是醋酸菌发酵的底物，但高浓度乙醇会导致细菌细胞失水甚至死亡，抑制其代谢活动，因此产酸能力不会随乙醇浓度升高而持续增强，B错误；原生质体融合后可能形成多种类型的融合细胞，需进一步筛选出产酸量高的目的菌株，C正确；菌株RH-7对乙酸耐受性较高，在高浓度乙酸环境中仍能存活并产酸，因此可减少发酵产物对菌体的抑制作用，D正确。6.（2025·河北秦皇岛模拟）如图为以苹果皮为材料分离纯化用于果醋制作的菌种，已知所用培养基为米曲汁乙醇碳酸钙培养基——米曲汁1000mL、CaCO310g、体积分数为95％的酒精30mL，在该培养基上，醋酸菌菌落周围会形成透明圈。下列说法正确的是（）A.①过程通常需在18～30℃下进行静置培养B.米曲汁乙醇碳酸钙培养基中能为醋酸菌提供氮源的物质是米曲汁C.②过程采用平板划线法接种，然后选择透明圈大的菌落作为菌种进一步培养D.①扩大培养后的菌种浓度约为7.1×109个/mL解析：B图示为以苹果皮为材料分离纯化用于果醋制作的菌种，②中的纯培养物来自苹果皮上的野生型醋酸菌，醋酸菌适宜的温度是30～35℃，A错误；培养基的成分有水、无机盐、碳源和氮源等，米曲汁乙醇碳酸钙培养基中能为醋酸菌提供氮源的物质是米曲汁，B正确；平板划线法只能纯化不能计数，本题用的是稀释涂布平板法，C错误；图示过程共稀释107倍，根据最后三个培养皿的菌落数为75、80、88，求得平均数为81，可求出菌种浓度为81/0.1×107＝8.1×109个/mL，故①扩大培养后的菌种浓度约为8.1×109个/mL，D错误。7.（2025·湖北宜昌模拟）如图表示植株A（杂合子Aa）和植株B培育植株①②③④⑤的过程，不考虑突变。下列说法正确的是（）A.培育植株①的过程为单倍体育种，获得的植株①为纯合子B.对愈伤组织进行诱变处理获得突变体植株，未体现细胞的全能性C.需要通过植物组织培养技术获得的植株只有①③④D.植株①②④⑤与植株A基因型相同的概率分别是0、0、1、0解析：D对植株A的花粉经过离体培养得到植株①单倍体植株，而后对该单倍体幼苗经秋水仙素处理得到的植株②是纯合二倍体，该过程属于单倍体育种，A错误；选择植物的愈伤组织进行诱变处理获得优质的突变体，通过组织培养技术获得植株③，体现了细胞的全能性，B错误；图中需要通过植物组织培养技术获得的植株是①③④⑤，该过程中利用了细胞的全能性，植株②是秋水仙素处理植株①的幼苗得到，没有用到植物组织培养技术，C错误；植株⑤是通过植物体细胞杂交的方法获得的，其遗传物质是由植株A和植株B组成的，与植株A的基因型不同，因此植株①②④⑤与植株A基因型相同的概率分别是0、0、1、0，D正确。8.（2025·山东日照三模）芜菁的胞质雄性不育（CMS）是其线粒体基因引起的胞质功能混乱导致的花粉不育。经γ射线处理的芜菁细胞（AA，A表示染色体组）和甘蓝细胞（BB，B表示染色体组）融合，可获得CMS甘蓝植株（BB）。下列分析错误的是（）A.两种细胞融合前需用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁B.可以使用聚乙二醇诱导芜菁与甘蓝的原生质体融合C.杂种细胞脱分化过程中需要提供营养条件和适宜光照D.CMS甘蓝因获得芜菁的细胞质基因而表现出花粉不育解析：C植物细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，因此可用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁获得原生质体，A正确；聚乙二醇（PEG）是诱导原生质体融合的常用化学试剂，用聚乙二醇诱导法可促进原生质体融合，B正确；杂种细胞脱分化过程中需要提供适宜的营养条件和激素条件，但不需要光照，C错误；CMS由线粒体基因（细胞质基因）控制，融合后甘蓝的细胞质含芜菁的线粒体基因，故可能表现出花粉不育，D正确。9.（2025·四川眉山模拟）雌性胚胎发育到一定阶段时，其细胞中两条X染色体中的随机一条失活，失活的那个成为沉默的巴氏小体，巴氏小体上的基因不表达，未失活的染色体上的基因可以表达。人体G-6PD蛋白有F和S两种类型，分别由一对等位基因XF和XS编码。将某女性皮肤组织用酶分散成单个细胞后先进行细胞（原代）培养，再对不同细胞进行单克隆培养，后用单克隆抗体对培养细胞的F和S两种蛋白进行检测，结果如图所示。下列说法正确的是（）A.分散皮肤组织用的酶可以是胰蛋白酶或胃蛋白酶，培养过程中要求无毒无菌，并添加抗生素B.原代细胞培养的电泳图（标准样品）有两个条带仅仅是检测了一个细胞得到的C.用来检测F和S两种蛋白的单克隆抗体是由一种杂交瘤细胞产生的D.该女性基因型为XFXS，3、6、7号细胞中XS基因不能表达解析：D分散皮肤组织用的酶可以是胰蛋白酶，但不能用胃蛋白酶，A错误；由题干可知，原代培养细胞是基因型为XFXS的女性皮肤组织用胰蛋白酶处理得到的，但是这些细胞中的两条X染色体，会有一条随机失活，即只能表达出一种G-6PD，原代细胞培养的电泳图（标准样品），只有在检测多个原代培养的细胞时，才可以检测出两个条带（两种G-6PD），用来检测F和S两种蛋白的单克隆抗体是由两种杂交瘤细胞产生的，B、C错误；女性体细胞中的两个X染色体，会有一个随机失活。单克隆培养的细胞都来自原代培养的细胞，其基因型都为XFXS，只不过在细胞1、2、4、5、8、9中含XS基因的染色体具有活性，可以表达出S型G-6PD；而细胞3、6、7中XS基因不能表达，而含XF基因的染色体具有活性，可以表达出F型G-6PD，D正确。10.〔多选〕（2025·辽宁大连模拟）类器官是具有一定空间结构的组织类似物，能够在结构和功能上模拟真实器官。研究者通过对结膜细胞培养并加入相关基因，使其诱导成为多能干细胞（iPS细胞），并模拟胚胎发育，逐步形成特定的类器官。如图是人类结膜细胞培养成第一个人结膜类器官的示意图。下列叙述不正确的是（）A.结膜细胞的遗传物质与iPS细胞是相同的B.培养上述细胞过程中可加入适量抗生素及血清，以提供一些天然成分C.成纤维细胞诱导培养成为人结膜类器官的过程中，细胞一直保持高度分化D.上述过程中iPS细胞可以分化形成结膜类器官，不足以说明其具有全能性解析：ABCiPS细胞是加入关键基因后诱导出来的，故与结膜细胞的遗传物质不一样，A错误；在细胞培养过程中加入适量抗生素可以防止微生物污染，血清可以提供一些天然成分，B错误；成纤维细胞诱导培养成为人结膜类器官的过程中，转入相关因子后诱导形成的iPS细胞分化程度较低，C错误；细胞全能性是指细胞经分裂和分化后，仍具有产生完整有机体或分化成其他各种细胞的潜能和特性，图中iPS细胞只发育形成了结膜类器官，不足以说明其具有全能性，D正确。11.〔多选〕（2025·湖南衡阳模拟）人绒毛膜促性腺激素（HCG）是由妊娠女性体内胎盘产生的一种激素，在孕妇的尿液中大量存在，而非妊娠女性尿液中几乎不含有该激素。早早孕检测试纸利用单克隆抗体，以胶体金为颜色指示标记制作而成。其测定和判断方法如图，其中T线处含HCG抗体2，C线处含抗鼠IgG抗体，下列叙述正确的是（）A.HCG抗体的生产需要骨髓瘤细胞和B淋巴细胞融合B.单克隆抗体灵敏度高、特异性强，因此可以在妊娠早期检测是否怀孕C.HCG至少含有2个抗体结合位点D.妊娠女性C线显色，未妊娠女性T线显色解析：ABC单克隆抗体的生产需要利用动物细胞融合技术，即将小鼠骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合为杂交瘤细胞，A正确；单克隆抗体具有灵敏度高、特异性强的特点，所以在孕早期HCG含量很低时也能准确测出已怀孕，B正确；由图可知，HCG要与HCG抗体1和HCG抗体2两种抗体结合，推断HCG至少有2个抗体结合位点，C正确；妊娠女性尿液中有HCG，胶体金被固定在T线处，T线显色；C线作对照，判断尿液是否从样品垫扩散至吸水垫，妊娠女性、未妊娠女性均显色，D错误。12.（2024·江西高考17题）聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是一种聚酯塑料，会造成环境污染。磷脂酶可催化PET降解。为获得高产磷脂酶的微生物，研究人员试验了2种方法。回答下列问题：（1）方法1从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物。以磷脂酰乙醇酯（一种磷脂类物质）为唯一碳源制备培养基，可提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有、、等营养物质。（2）方法2采用技术定向改造现有微生物，以获得高产磷脂酶的微生物。除了编码磷脂酶的基因外，该技术还需要、、等“分子工具”。（3）除了上述2种方法之外，还可以通过技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物。（4）将以上获得的微生物接种到鉴别培养基（在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2％的琼脂粉和适量的卵黄磷脂）平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，其原因可能是。答案：（1）选择水无机盐氮源（2）基因工程（或转基因）限制酶DNA连接酶载体（或质粒）（3）诱变育种（4）不同平板中培养基量的差异以及平板内和平板间培养基厚度不均匀解析：（1）方法1从土壤等环境样品中筛选高产磷脂酶的微生物。以磷脂酰乙醇酯为唯一碳源制备选择培养基，在该培养基中只有能利用磷脂酰乙醇酯的微生物能生长，其他微生物的生长被抑制，进而筛选出所需要的微生物，可提高该方法的筛选效率。除碳源外，该培养基中至少还应该有水、无机盐和氮源等营养物质，同时还需要提供微生物生长所需要的外界环境条件。（2）方法2采用基因工程技术定向改造现有微生物，以获得高产磷脂酶的微生物。除了编码磷脂酶的基因，即目的基因外，该技术还需要限制酶、DNA连接酶和载体（或质粒）等“分子工具”，进而可以实现目的基因表达载体的构建。（3）除了上述2种方法之外，还可以通过诱变育种技术非定向改造现有微生物，筛选获得能够高产磷脂酶的微生物。（4）将以上获得的微生物接种到鉴别培养基（在牛肉膏蛋白胨液体培养基中添加2％的琼脂粉和适量的卵黄磷脂）平板上培养，可以通过观察卵黄磷脂水解圈的大小，初步判断微生物产磷脂酶的能力，但不能以水解圈大小作为判断微生物产磷脂酶能力的唯一依据。从平板制作的角度分析，即倒平板过程中没有经过定量检测，且平板倒置实际上可能也会使平板中培养基厚度不同，因此不同平板中培养基量的差异以及平板内培养基厚度不均匀以及平板间培养基厚度不均匀都会影响实验结果的判断，因此可采用降解圈的直径和菌落直径的比值作为判断依据。13.（2025·四川成都模拟）中国科学家运用合成生物学方法构建了一株嗜盐单胞菌H，以糖蜜（甘蔗榨糖后的废弃液，含较多蔗糖）为原料，在实验室发酵生产PHA等新型高附加值可降解材料，期望提高甘蔗的整体利用价值，工艺流程如图。请回答问题：（1）为提高菌株H对蔗糖的耐受能力和利用效率，可在液体培养基中将蔗糖作为，并不断提高其浓度，经多次传代培养（指培养一段时间后，将部分培养物转入新配的培养基中继续培养）以获得目标菌株。培养过程中宜采用法对样品中的活菌进行接种和计数，以评估菌株增殖状况。若某次取样中，对菌液稀释了105倍后，在每个平板上涂布菌液的体积为0.1mL，平板上的平均菌落数为220个，则菌液中H菌的细胞数为个/L。菌落数目需要每隔一段时间统计一次，选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样做的目的是。（2）发酵装置中搅拌器的作用是。（3）基于菌株H嗜盐、酸碱耐受能力强等特性，研究人员设计了一种不需要灭菌的发酵系统，其培养基盐浓度设为60g/L，pH为10，菌株H可正常持续发酵60d以上。分析该系统不需要灭菌的原因是。（4）菌株