专题八 生物技术与工程（热点拓展）（教师用书Word版）-【高考快车道】2026年高考生物大二轮专题复习与策略

热点1　微生物鉴定与筛选中的各种“圈”(透明圈、变色圈、抑菌圈、生长圈)、影印培养

1．(2024·甘肃卷节选)源于细菌的纤维素酶是一种复合酶，能降解纤维素。为了提高纤维素酶的降解效率，某课题组通过筛选高产纤维素酶菌株，克隆表达降解纤维素的三种酶(如下图)，研究了三种酶混合的协同降解作用，以提高生物质资源的利用效率。回答下列问题。

(1)过程①②采用以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基筛选菌株X，能起到筛选作用的原因是_______________________________________________________

____________________________________________________________________。

高产纤维素酶菌株筛选时，刚果红培养基上的菌落周围透明圈大小反映了_____

____________________________________________________________________。

(2)课题组用三种酶及酶混合物对不同生物质原料进行降解处理，结果如下表。表中协同系数存在差异的原因是_________________________________________

________________________________________________________(答出两点)。

注：混1和混2表示三种酶的混合物。

[解析]　(1)选择培养基是指一类根据特定微生物的特殊营养要求或其对某理化因素抗性的原理而设计的培养基。具有只允许特定的微生物生长，而同时抑制或阻止其他微生物生长的功能。在以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的选择培养基中，只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖。刚果红能与培养基中的纤维素形成红色复合物，使得含有纤维素的培养基呈现红色。当纤维素被纤维素酶分解时，刚果红与纤维素的复合物无法形成，培养基中就会出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。这个透明圈的大小直接反映了纤维素分解菌分解纤维素的能力。透明圈大，说明纤维素分解菌分解纤维素的能力强，即菌落产生的纤维素酶的活性强、量多。(2)分析表格可知，表中协同系数共3行2列，彼此都不同，因此需要对行、列分别进行分析，各自得出一个原因，正好满足题干要求的2点。对比同一列的协同系数，如倒数第2列(混1)的3行，从上到下分别为74.33、24.98、1.82，它们有差异的原因在于这三行的“生物质原料”不同(分别是小麦秸秆、玉米秸秆、玉米芯)，这是3个数据的自变量，也是因变量协同系数不同的原因。最后一列(混2)的数据也是如此。对比同一行的协同系数，如第1行(小麦秸秆)的2列，从左到右的分别为74.33、114.64，这两个数据有差异的原因显然在于混1、混2的不同，混1、混2表示酶A、酶B、酶C三种酶的混合物，由于三种酶的配比不同，即混合物中不同酶的含量不同，导致混1、混2协同系数有差异。下方两行(玉米秸秆、玉米芯)的数据也是如此。综上，表中3行2列的协同系数存在差异的原因有两个，其一是生物质原料存在差异，其二是混合物中不同酶的含量不同。

[答案]　(1)只有能利用羧甲基纤维素钠的微生物才能生长繁殖　菌落产生的纤维素酶的活性和量　 (2)生物质原料不同；混合物中不同酶的含量不同

2．(2024·安徽卷)丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X，以提高丁二醇的产量。回答下列问题：

(1)扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq DNA聚合酶，原因是_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

(2)使用BamH Ⅰ和 Sal Ⅰ限制酶处理质粒和X基因，连接后转化大肠杆菌，并涂布在无抗生素平板上(如图)。在此基础上，进一步筛选含目的基因菌株的实验思路是_______________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

(3)研究表明，碳源和氮源的种类、浓度及其比例会影响微生物生长和发酵产物积累。如果培养基中碳源相对过多，容易使其氧化不彻底，形成较多的____________________，引起发酵液pH值下降。兴趣小组通过单因子实验确定了木薯淀粉和酵母粉的最适浓度分别为100 g·L-1和15 g·L-1。在此基础上，设置不同浓度的木薯淀粉(90 g·L-1、100 g·L-1、110 g·L-1)和酵母粉(12 g·L-1、15 g·L-1、18 g·L-1)筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，以获得较高发酵产量，理论上应设置________(填数字)组实验(重复组不计算在内)。

(4)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高，其原因是_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

(5)发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经________________，最终获得发酵产品。

[解析]　(1)在PCR反应中，变性的温度需要90 ℃ 以上，需要利用高温使DNA双链解旋，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而Taq  DNA聚合酶能够耐高温，在高温条件下依然具有活性，因此扩增X基因时，PCR反应中需要使用Taq  DNA聚合酶。(2)据图可知，使用BamH Ⅰ和SalⅠ限制酶处理质粒和X基因，四环素抗性基因被破坏，氯霉素抗性基因保留，因此能在氯霉素培养基