【生物—选修生物技术实践】

纤维素是自然界中分布最广、蕴藏最多的一种天然可再生聚合体。自然界纤维素年产量超过10¹¹ t，按能量换算约等于7×10¹¹ t石油，而且纤维素无污染可再生。纤维素酶对纤维素的开发利用具有特别重要的意义，已成为国内外研究的热点。白蚁是自然界中纤维素的主要降解者，年均消耗纤维素约7×10⁸ t。白蚁消化道特别是中、后肠共生的微生物包括原生动物、细菌和真菌能分泌纤维素酶，是白蚁能降解纤维素的主要原因。下图是某生物兴趣小组从白蚁肠道分离能降解纤维素的细菌的流程图，请回答相关问题。

（1）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。各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、              。本实验用以纤维素为唯一碳源的选择培养基进行选择培养的目的是                ；制备培养基过程中，各成分按一定比例配制好后将PH调至              ，然后采用        灭菌法灭菌15-30min，冷却备用。灭菌是指使用              ，包括芽孢和孢子。

（2）取适量后肠样液涂布到加入            染料的含有纤维素的培养基上，等培养基上长出菌落后，选择周围有明显          的菌落进一步研究。

（3）该兴趣小组分离得到高产纤维素酶的细菌，发酵提取得到一定量的纤维素酶，如果直接用于酶解纤维素，酶溶解后无法回收利用，造成很大浪费。可以使用            技术，这样就可以反复利用，大大降低生产成本。

回答下列与玉米秸杆的处理有关的问题。

（1）秸杆的主要成分是纤维素，牛一般没有分解其的酶，但其胃内有一种微生物可以帮助其分解，这种微生物与牛的种间关系为                 。尿素并不是牛马的必须营养，过多甚至对其有害，但有经验的农民常在其草料内喷少量尿素，据此题的信息你认为尿素的作用是                         。

（2）将秸杆粉碎后可以用来作为蘑菇的培养基质。对培养基和接种针进行灭菌处理。

（3）青贮加工技术。将成熟期玉米秸秆切碎、收集或人工收获后，将其铡碎装贮于窖、缸、塔、池及塑料袋中压实密封储藏。秸杆处理后，气味微酸（乳酸菌生活的产物）芳香。上述“压实密封”的目的是：人为造就一个                    环境，利于乳酸菌的             。用经这样处理后的秸杆饲喂牲畜的好处是：          。

（4）下面是分离分解纤维素的微生物的实验流程图。

步骤（三）中稀释的目的是：                     ________，步骤（四）中鉴别培养基中常加                    从而使其呈现均匀的红色，步骤（四）中应挑选产生           的菌落即为所需菌落。

(1) 要分离出纤维素分解菌，应将从土壤中获得的微生物培养在以________为碳源，并加入刚果红的培养基上筛选周围有________的菌落。

(2) 根据测定结果，①环节常选择木霉，则②中获得的酶是________酶。该酶至少包括___________________________三个组分。

(3) 生产中可以满足④环节的常见菌种是________，为了确保获得产物乙醇，⑤环节要注意___________________________________， ④过程要注意避免________。

(1)为了从牛胃中分离所需的微生物，可将纤维素作为唯一的________加入培养基，依物理性质该培养基属于________培养基。

(2)常用________法统计样品中活菌的数量，统计结果一般用培养基中出现的________数表示。

(3)酵母菌在________条件下可将可溶性糖发酵成酒精。同时我们可以采用________法固定酵母菌细胞，以降低生产成本。

(4)利用植物秸秆造纸时，常用易溶于有机溶剂的植物色素着色，人们采用________法提取植物色素，提取过程中要进行________加热，以防止有机溶剂遇明火易引起燃烧、爆炸。

⑴ 步骤①～③的培养过程中，培养液中加入多环芳烃菲作为唯一碳源，目的是   ____。

⑵ 步骤①～③的培养过程中，需将锥形瓶放在摇床上振荡，一方面使菌株与培养液充分接触，提高营养物质的利用率，另一方面还能   __________________ 。

⑶ 步骤④用平板划线法纯化菌株Q过程中，在做第二次以及其后的划线操作时，总是从上一次划线的末端开始划线，原因是   ____________   ；采用固体平板培养基培养细菌时要将盖和底倒置来培养的目的是防止   ____________   。

⑷ 接种环通过灼烧来灭菌，完成步骤④中划线操作，共需灼烧接种环   ____  次。

⑸ 为了获得分解多环芳烃菲能力更强的菌株，研究人员又对菌种Q进行诱变处理，得到突变株K。为了比较两种菌株降解多环芳烃菲的能力，设计了下列实验，请补全实验步骤：

①取9只锥形瓶均分成三组，编号为A、B、C。

②向9支锥形瓶中分别加入等量的   ____________________________   。

③向A、B、C三组培养液中分别加入等量的  ________________________   。

④ 28 ℃ 恒温培养3天后，测定锥形瓶中多环芳烃菲的降解率。

⑹ 土壤有“微生物的天然培养基之称”，某一实验小组想鉴定从土壤中筛选出分解纤维素的细菌，其通常用的方法是   ________  。

下图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工作流程，请回答相关问题：

(1)上述工作流程中①环节需要的微生物大多分布在__________________的土壤环境中，要从土壤中分离获取这种微生物，应采用具有________作用的培养基，培养基中的碳源为____________。为了筛选出微生物，还应向培养基中加入____________染料。

(2)从生物体提取的酶首先要检测________，以便更好地将酶用于生产实践，衡量此酶这一指标可用__________________表示。在生产糖液的过程中，为了使酶能够被反复利用，可采用______________技术。

(3)生产中可以满足④环节的常见菌种是__________________，④过程要注意对接种器材进行________。为了确保⑤环节成功，后期的发酵装置要保证______________条件。

现在大力提倡无纸化办公，但是每年仍然不可避免地产生大量的废纸，其主要成分是木质纤维，人类正努力将其转化为一种新的资源——乙醇。下图是工业上利用微生物由纤维素生产乙醇的基本工艺流程，请回答相关问题：

（1）自然界中①环节需要的微生物大多分布在 &;         的环境中。将从土壤中获得的微生物培养在以         为碳源，并加入         的培养基上，筛选周围有         的菌落。

（2）在如上所述的筛选过程中获得了三个菌落，对它们分别培养，并完成环节②，且三种等量酶液中酶的浓度相同，则你认为三种酶液的活性               （填“一定相同”、“不一定相同”或“一定不同”），可以通过                                 进行定量测定。

（3）生产中可以满足④环节的常见菌种是          ，为了确保获得产物乙醇，⑤环节要注意                         。

35[生物一现代生物科技专题」(15分)

  回答现代生物科技方面的有关问题:

  (1)单克隆抗体的制备原理和方法如下图所示，这样制得的抗体为鼠源性抗体。

在此过程中，小鼠必须经过          才能获得所需的小鼠细胞，B过程需要用         处理，才能形成杂交瘤细胞。

(2)这种抗体临床应用时，对人是异种抗原，重复注射可使人产生        ，从而减弱或失去疗效，并增加了过敏反应。

(3)在上世纪80年代早期，人们开始利用基因工程制备抗体，以降低鼠源抗体的免疫原性。进行基因改造时，应该把下图的       和        进行连接，以避免如(2)所提到的麻烦;进行改造的过程中要用的工具酶有                 。

(4)将改造好的基因与质粒进行构建，构建好的结构称为             ，扩增构建好的结构采用的方法是                                                                  。

十九世纪中期，法国科学家巴斯德证明食品发酵是由于微生物的作用。如今，形形色色的发酵食品在食品业中占有重要的地位。回答下列与微生物发酵、培养相关的问题：

(1)苹果酒清香、明快，风味清爽，它是由果汁发酵产生的。果汁发酵后是否有酒精产生，可用                     来检验。

(2)严格控制发酵条件是保证发酵正常进行的关键，这直接关系到是否能得到质量高、产量多的理想产物， 通常所指的发酵条件不包括              。

  a温度控制    b溶氧控制    C．pH控制   d酶的控制

(3)苹果酒在         的作用下，经过深层发酵可形成苹果醋；在此过程中要适时向发酵液中充气，原因是                             。

(4)腐乳是用豆腐发酵制成，有多种微生物参与发酵，其中起主要作用的是            。在腐乳的制作过程中，从微生物培养的角度来看，豆腐应该属于            。

(5)在充足的碳源、氮源、无机盐和水的条件下，乳酸菌仍然不能正常生长，还需要在培养基中添加               。应用平板划线法分离乳酸菌时，从第二次划线操作起，每次总是要从上一次划线的末端开始划线，并划线数次，其原因是             。

絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下,据图回答：

（1）溶菌酶的作用是_________________________。

（2）PEG的作用是_________________________。

（3）经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_______________________________。

（4）目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有_________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的最为目的菌株。

（5）为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中：同时设置________________为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度COD值（COD值越高表示有机物污染程度越高）,计算石油去除率和COD去除率，结果如下图。

（6）目的菌的种群增长曲线是_____________型。在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是_________________。

苹果酒、苹果醋、苹果汁等是人们餐桌上的常见食品。请结合相关知识回答以下问题： 

（1）如图所示是在苹果酒的基础上制作苹果醋的流程图。

过程②常用的发酵菌是               ，可以在食醋中获得，分离和纯化该微生物的方法如下：第一步：配制培养基。根据物理性质，培养微生物常用的培养基为                     。 

第二步：采用                  法对培养基进行灭菌处理。

第三步：                              。

第四步：培养温度控制在                。

第五步：挑选符合要求的菌落。

（2）某同学计划统计食醋中该发酵菌的总数，他选用10^－4、10^－5、10^－6稀释液进行涂布，每种稀释液都设置了3个培养皿。从设计实验的角度看，还应设置的一组对照实验是              ，此对照实验的目的是证明              过程中是否被杂菌污染。

（3）苹果泥与果胶酶混合能提高苹果的出汁率并使浑浊的果汁变澄清，其原因是                                   。