专题13 发酵工程（培优专练）2026年高考生物二轮复习高效培优系列

专题13 发酵工程 真题引领练 素养拔高练 高考真题限时测、知己知彼百战不殆 限时：25分钟 1．【新情境】（2025·海南·高考真题）山兰酒以海南山兰早稻米为原料  添加酒曲，经传统发酵酿造而成，发酵结束后快速冷却酒液并过滤，可获得风味独特的清澈酒体。米熟化的均匀度、发酵温度均会影响酒的品质。下列有关叙述错误的是（    ） A．酿造山兰酒所使用的酒曲为单一菌种 B．充分蒸熟山兰米有利于淀粉糖化，为酵母菌提供更多的原料 C．适宜的发酵温度有利于提高酶的活性，进而提高酒的产量 D．快速冷却有利于保留酒液中易挥发的风味物质 2．【实践应用】（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸，流程如下图。下列叙述错误的是（    ） A．淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源 B．扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种 C．培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同 D．通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累 3．【新情境】（2025·四川·高考真题）微塑料由塑料废弃物风化形成，难以降解，会危害生态环境和人体健康。有人分离到X和Y两种微塑料降解菌，将总菌量相同的X、Y、X+Y（X:Y=1:1）分别接种于含有等量微塑料的蛋白胨液体培养基中，培养一段时间后测定微塑料的残留率（残留率=剩余量/添加量×100%），结果如下图。下列叙述正确的是（    ） A．用平板划线法能测定X菌组中的活菌数 B．Y菌组微塑料残留率较高，故菌浓度也高 C．混合菌种对微塑料的降解能力高于单一菌种 D．能在该培养基中生长繁殖的微生物都能降解微塑料 4．【实践应用】（2025·河南·高考真题）食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是（　　） A．醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵 B．以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生 C．食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高 D．使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一 5．【实践应用】（2025·云南·高考真题）黄酒是我国古老的发酵酒之一，传统酿制中，先用蒸煮过的小麦或麸皮为原料，对之前发酵留存的少量酒曲（曲种）进行扩大制曲；再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后，添加足量酒母（含酵母菌）完成发酵，压榨成品。下列说法错误的是（　　） A．小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等营养物质 B．为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质，扩大制曲前需对留存的酒曲灭菌 C．糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其催化效率 D．将酒曲混合糯米、大米处理一段时间，是为了获得酒母发酵时的底物葡萄糖 6．【实践应用】（2025·甘肃·高考真题）我国葡萄酒酿造历史悠久、传统发酵技术延续至今。发酵工程通过选育菌种和控制发酵条件等措施可优化传统发酵工艺，改善葡萄酒品质。下列叙述错误的是（　　） A．传统发酵时，葡萄果皮上的多种微生物参与了葡萄酒的发酵过程 B．工业化生产时，酵母菌需在无氧条件下进行扩大培养和酒精发酵 C．通过诱变育种或基因工程育种能够改良葡萄酒发酵菌种的性状 D．大规模发酵时，需要监测发酵温度、pH值、罐压及溶解氧等参数 7．【实践应用】（2025·浙江·高考真题）猕猴桃醋生产的基本工艺流程如下，其中①②③表示发酵的三个环节，糖化是将淀粉转化为葡萄糖的过程。 下列叙述错误的是（　　） A．通过蒸煮可以杀灭猕猴桃自带的绝大多数微生物 B．麸曲中曲霉的主要作用是对糖类进行氧化分解 C．环节③需要通入无菌空气 D．①②③都需要控制温度、pH 等条件 8．【实践应用】（2025·福建·高考真题）下列高中生物学实验的部分操作，正确的是（    ） 选项 实验名称 实验操作 A 探究抗生素对细菌的选择作用 涂菌前，需将抗生素均匀涂抹在培养基平板上 B 制作果酒和果醋 当葡萄酒制作完成后，需拧紧瓶盖，促进葡萄醋的发酵 C 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 稀释土壤样品时，每个梯度稀释时都需更换移液器枪头 D DNA片段的扩增及电泳鉴定 接通电源后，看到DNA条带迁移至凝胶边缘时，停止电泳 A．A B．B C．C D．D 9．（2025·河北·高考真题）（多选题）隐甲藻是一种好氧的异养真核微藻。多在海水中腐烂的植物叶片上生长繁殖，是工业生产DHA（一种功能性脂肪酸）的藻类之一、从海洋中筛选获得的高产油脂隐甲藻，可用于DHA的发酵生产。下列叙述正确的是（    ） A．隐甲藻可从腐烂的叶片获得生长必需的碳源 B．采集海水中腐烂的叶片，湿热灭菌后接种到固体培养基，以获得隐甲藻 C．选择培养基中可加入抑制细菌生长的抗生素，以减少杂菌生长 D．适当提高发酵时的通气量和搅拌速率均可增加溶氧量，以提高DHA产量 10．【实践应用】（2025·江西·高考真题）为高效检测抗菌剂的抗菌效果，研究人员构建了能够表达外源荧光素酶的重组菌Q，将其接种到有足量荧光素的液体培养基中，一段时间后添加待测抗菌剂，定时检测培养液的荧光强度。下列有关该实验的叙述，正确的是（　　） A．需要设置一个对照组保证检测结果的准确性 B．实验过程中所用的培养基是一种选择培养基 C．在重组菌Q胞内的荧光素酶可催化荧光素水解 D．培养液的荧光强度变化可作为抗菌效果的判断依据 11．【实践应用】（2025·山东·高考真题）酿造某大曲白酒的过程中，微生物的主要来源有大曲和窖泥。大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，制曲过程需经堆积培养，培养时温度可达60℃左右；将大曲和酿酒原料混合，初步发酵后放入窖池；窖池发酵是白酒酿造过程中微生物发酵的最后阶段。下列说法正确的是（    ） A．堆积培养过程中的高温有利于筛选酿酒酵母 B．大曲中存在能分泌淀粉酶的微生物 C．窖池发酵过程中，酵母菌以无氧呼吸为主 D．窖池密封不严使酒变酸是因为乳酸含量增加 12．【新情景】（2025·广西·高考真题）科学家利用衣藻和大肠杆菌设计了一种共培养系统。该系统中，工程化衣藻在光合作用时，会通过光呼吸竞争性消耗C5产生甘醇酸（光呼吸强度受CO2/O2比值影响）；工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品。实验过程及结果见图。回答下列问题： 注：μE为光照强度单位μmol.m-2.s-1 (1)第①阶段向培养液中通入3%CO2，目的是______。 (2)第②阶段大肠杆菌干重下降的主要原因是______。 (3)据图分析，限制第③阶段衣藻干重增加的主要因素是______；第④阶段衣藻和大肠杆菌的干重均增加，原因是______。 (4)该系统对助力实现碳中和目标的优势是______。 13．【新情景】（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 (1)紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的_______，诱发基因突变。 (2)因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的_______性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 (3)链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有_______作用。 (4)随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 I II III IV V VI 筛选平板中粗提液浓度（mL/100mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中IV组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因________________。 ②表中Ⅲ组和V组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有_______（多选）。 A．Ⅲ组中有野生型菌落，而V组中没有野生型菌落 B．V组中有M产量未提高的突变体菌落，而III组中没有 C．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在V组中被抑制 D．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在V组中被抑制 综上所述，用粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 素养导向限时测、训练解题思维、提升关键能力 限时：35分钟 1．【归纳与概括】（2026·重庆九龙坡·一模）工业上常用谷氨酸棒状杆菌作为生产谷氨酸的菌种，如图1是工业生产流程图，图2是菌种数量和谷氨酸产量随生物素浓度的变化过程。相关叙述正确的是（　　） A．可通过人工诱变、基因工程、自然界直接筛选等方式获得高产谷氨酸菌种 B．对菌种扩大培养以缩短生产周期时，最好在生物素浓度为a的条件下进行 C．发酵中 pH 需一直保持酸性，利于获得更多的谷氨酸 D．在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法提取谷氨酸 【演绎与推理】（2025·浙江嘉兴·一模）阅读下列材料，完成下面小题。 酱油生产四个环节是原料制备、制曲、酶解和发酵。原料经破碎、蒸煮完成制备。制曲是让曲霉在固体原料上产生大量菌丝体。酶解是原料在酶的作用下水解。发酵阶段，鲁氏酵母和嗜盐片球菌分别产生乙醇和乳酸等物质。鲁氏酵母选育流程如下。 2．关于酱油生产流程的叙述，正确的是（    ） A．原料蒸煮可以杀灭所有微生物 B．发酵阶段以厌氧发酵为主 C．酱油生产属于单一菌种发酵 D．酱油生产全过程为液体发酵 3．为了获得既能在苛刻发酵环境条件下生存并发挥作用，又能稳定遗传的鲁氏酵母菌株。下列叙述错误的是（    ） A．可用物理、化学的方法对菌种进行诱变 B．选育的目标菌株应耐盐、耐酸、耐酒精 C．用稀释涂布法实现目标菌种的分离和纯化 D．进行连续传代培养时需在较强选择压力下 4．【演绎与推理】（2025·四川成都·三模）某野生型细菌能通过图1途径合成色氨酸，从而在不含色氨酸的培养基上正常生长繁殖而其突变株则不能。将突变株TrpB-、TrpC-、TrpE-（仅图1中的某一步受阻）分别划线接种在图2培养基的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域，培养短时间内三个区域均有少量细菌生长增殖，继续培养后发现Ⅰ区域的两端和Ⅱ区域的一端的菌株继续生长增殖，而Ⅲ区域菌株不再生长。下列叙述正确的是（　　） A．配制图2培养基时加入了琼脂和少量色氨酸，pH通常呈酸性 B．使用涂布器接种3种突变菌株，涂布前需对涂布器进行灼烧灭菌 C．TrpC-菌株继续生长增殖的一端为靠近Ⅰ区域的一端 D．TrpB-、TrpC-、TrpE-三种突变菌株分别对应图1中的①②③过程受阻 5．【归纳与概括】（2026·湖南益阳·一模）我国科学家通过基因工程改造产甲烷古菌，利用工业废气中的CO2和H2为原料合成生物可降解塑料PHA（PHA是微生物在体内合成的高分子物质，用作能量储备），其工艺流程如下图所示。相关叙述错误的是（　　） A．改造后的产甲烷古菌的代谢类型是自养厌氧型 B．改造后的产甲烷古菌在接种前需要利用液体培养基扩大培养 C．发酵工程的中心环节是灭菌，尤其是发酵罐必须进行严格灭菌 D．用稀释涂布平板法对产甲烷古菌进行计数，计数的结果往往比实际活菌数少 6．【演绎与推理】（2026·安徽滁州·一模）瘤胃是牛、羊等反刍动物的特殊器官，生活着多种厌氧微生物（含能分解尿素的菌株），研究人员从瘤胃中分离、鉴定尿素分解菌（如下图），以期进一步应用。家庭传统发酵、食品工业发酵等也依赖特定微生物的代谢活动。下列叙述正确的是（　　） A．家庭制作酸奶时，常加入少量抗生素以避免杂菌污染 B．腐乳制作过程中，豆腐中的蛋白质全部被分解为氨基酸 C．啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成 D．在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡有利于获得目的菌 7．【演绎与推理论】（2025·黑龙江哈尔滨·二模）（多选题）桦树液可增强机体免疫力，沙棘主要分布在我国东北等地区，其果实具有抗衰老等作用。桦树液沙棘复合酒发酵工艺加工流程及优化结果如图所示，下列叙述正确的是（　　）    A．桦树液沙棘汁为菌种的生长提供了碳源等营养物质 B．可利用液体培养基对酵母菌进行扩大培养后接入发酵罐 C．生产时应选用酵母EC1118，接种量为0.06% D．本工艺最终还可从酵母菌中提取单细胞蛋白 8．【分析结果与得出结论】（2025·四川·一模）为研究添加有机酸对泡菜品质的影响，研究者以未添加有机酸的发酵萝卜泡菜为对照，在老母水(反复使用的泡菜水)中添加 0.089 mol/L(以 0.8%乳酸换算)的不同有机酸(乳酸、乙酸、柠檬酸)来制作发酵萝卜泡菜，部分实验结果如图甲、乙所示。下列叙述正确的是（    ） A．乙酸对发酵菌有抑制作用，可延缓发酵进程 B．加入不同有机酸均利于微生物分解亚硝酸盐 C．添加有机酸组的酸碱度会随发酵延长而降低 D．发酵过程中，还原糖与亚硝酸盐的变化同步 9．【表达与交流】（2025·四川泸州·一模）某种嗜盐细菌合成的聚羟基脂肪酸酯（PHA），可用于制造无污染的“绿色塑料”。下图是从咸水湖中寻找生产PHA的菌种的过程。下列叙述错误的是（　　） A．配制步骤②③④的培养基时，需要高浓度的盐 B．步骤③要使用固体培养基培养细菌，才能获得单菌落并纯化菌株 C．最终获得的目标菌株，具有细菌数量与PHA含量的比值大的特征 D．若从土壤中寻找菌种，则在②之前要对土壤浸出液进行梯度稀释 10．【表达与交流】（2025·陕西宝鸡·二模）食用腐烂水果后，人出现头晕、恶心、呕吐或更严重的症状，这可能与微生物代谢产生的毒素有关。某研究小组致力于研究健康饮食，设计实验探究腐烂苹果不同区域微生物的种类和数量以及烂果毒性，实验基本步骤如图所示。下列说法正确的是（    ） A．根据该实验的探究目的，步骤二采用的接种方法是平板划线法 B．在适宜环境下培养8小时即可统计出不同菌液中全部微生物的种类和数量 C．若①～⑤菌落种类和数量依次减少，则离腐烂部位越远的果肉中毒素含量越低 D．若⑤所在部位微生物的数量极少，则切掉①～④后的苹果便可放心食用 11．【表达与交流】（2025·湖南衡阳·二模）许多植物提取物对致病菌有很好的抑制作用。某人为验证甲、乙两种植物提取物对金黄色葡萄球菌的抑制作用，进行了相关实验，结果如图所示。下列有关实验操作的叙述，正确的是（    ） A．配制培养基、接种等过程均需在无菌条件下进行 B．配制金黄色葡萄球菌培养基时应先将pH调至酸性再进行高压蒸汽灭菌 C．图示接种方法为稀释涂布平板法，用涂布器将菌液均匀涂布后立即倒置于适宜条件下培养 D．植物提取物乙对金黄色葡萄球菌的抑制作用更强，挑取抑菌圈边缘的菌落重复该实验，所得抑菌圈直径会越来越小 12．【表达与交流】（2024·黑龙江大庆·一模）（多选题）某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆（清水淋洗时菌T不会流失），在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵。实验流程如图所示。下列说法正确的是（    ） A．菌T能够吸收秸秆中的纤维素，并利用细胞内的纤维素酶将其分解 B．酵母菌纯培养时，可使用稀释涂布平板法或平板划线法进行接种 C．可分别使用湿热灭菌法和干热灭菌法对淋洗液和培养瓶进行灭菌 D．本实验与以粮食为原料发酵生产乙醇，所利用的发酵底物均主要为葡萄糖 13．【制定计划与设计实验】（2026·新疆·一模）细菌素是由细菌产生的对同种不同菌株或近缘菌株具有抑制作用的蛋白质，对产生菌自身无抑制作用，可作为安全的食品防腐剂。某研究团队开展筛选产细菌素的乳酸菌实验。回答下列问题。 (1)培养乳酸菌常用MRS培养基，MRS培养基的配方（每升）是：蛋白胨10.0g，牛肉粉5.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，磷酸氢二钾2.0g，乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵［]2.0g，硫酸镁0.2g，硫酸锰0.05g，吐温80（）1.0g，pH6.5。以上培养基的组分中能提供氮源的是__________。为使乳酸菌在该培养基中正常生长繁殖，还需要提供的外界环境条件是__________（答出2点）。从传统发酵乳制品中得到不同乳酸菌纯培养物的接种方法是__________。 (2)除细菌素外，乳酸菌产生的乳酸、等物质也可能起到抑菌作用。为确定该种乳酸菌是否仅通过细菌素发挥抑菌作用，进行了如下实验： ①将无乳酸菌培养液（甲）和含乳酸菌培养液（乙）的pH调节至某相同数值，若该pH条件下甲、乙的抑菌结果分别是________，则可排除是该种乳酸菌产生的乳酸起抑菌作用。 ②将乳酸菌培养液用较高的适宜温度水浴一段时间，若水浴前后的抑菌效果_________，则可排除是该种乳酸菌产生的起抑菌作用。 ③设计实验证明该种乳酸菌仅通过细菌素发挥抑菌作用，简要写出实验思路及预期结果_________。 14．【表达与交流】（2025·浙江·二模）某科研团队为了验证农杆菌转化植物的功能，利用长冠瘿瘤的葡萄植株根据科学史上一系列研究进行了以下实验。请回答下列问题： (1)切下冠瘿瘤的一部分，经______________后，取液体部分，稀释后利用______________法接种至LB固体培养基中，获得较好分散度的单菌落。 (2)分别取平板上的每个单菌落制成菌悬液后，侵染植物愈伤组织，结果发现只有部分菌落的菌种能致瘤，说明______________。接种一段时间后杀死农杆菌，发现冠瘿瘤的生长不再依赖于农杆菌，且冠瘿组织的无限生长不需要外源的植物激素，原因是______________。 (3)取其中致瘤的农杆菌菌种，接种至LB液体培养基进行______________，48h后提取其中的DNA并通过______________分离纯化得到其中的质粒DNA，发现质粒DNA分子量大于处在相同位置的线性Marker DNA，说明等分子量的______________迁移速率更大。 (4)科研团队还研究了质粒中Vir系列基因的作用，发现敲除农杆菌内质粒上的VirC与VirD基因后，无法合成______________酶从而无法在农杆菌内切割与复制得到游离的T-DNA。而将农杆菌内质粒上的VirE基因敲除后，侵染愈伤组织发现不再致瘤，且农杆菌胞内会出现被自身核酸酶切割后的不等长T-DNA片段，说明VirE基因表达产物的作用是______________。 (5)将农杆菌分为两组，分别将GFP（绿色荧光蛋白）基因连接至甲组农杆菌质粒的T-DNA内部基因启动子下游与乙组农杆菌质粒的T-DNA外部基因启动子下游。侵染愈伤组织后，可在甲组______中检测到绿色荧光，乙组______中检测到绿色荧光，原因是______________。 15．【实施计划（进行实验）】（2025·广东深圳·一模）乳糖操纵子是大肠杆菌中一个经典的基因表达调控系统，该系统在生物工程和分子生物学中有广泛应用。如图表示乳糖操纵子调控结构基因表达的过程，回答下列问题： (1)大肠杆菌会优先利用葡萄糖，同时添加葡萄糖和乳糖的培养基培养大肠杆菌，早期大肠杆菌主要是利用__________（填“①”或“②”）途径调控结构基因。当培养基中的葡萄糖消耗完，大肠杆菌开始利用乳糖进行自身代谢，此时乳糖作为__________为大肠杆菌提供营养，阻遏蛋白主要与__________结合，从而调控结构基因表达。 (2)研究人员对传统乳糖操纵子的阻遏蛋白进行分子内的光控化改造，利用蓝光可以改变阻遏蛋白的结构，如图1。用蓝光照射时，GFP基因的表达情况是__________。根据该原理，研究人员构建了如图2基因表达载体，除未标出终止子外，该表达载体缺少的结构是__________。 (3)为验证阻遏蛋白光控化改造后的调控效果，研究人员用野生型大肠杆菌、IPTG（诱导物）、光控化改造后的大肠杆菌进行验证实验，请完成以下表格中4组实验的设置情况，表格里填“－”和“+”分别表示不处理和处理。 处理 组别 1 2 3 4 野生型大肠杆菌 光控化改造后的大肠杆菌 IPTG 蓝光 __________ (4)为验证阻遏蛋白光控化改造后的空间控制效果，将光控化改造后的大肠杆菌涂布在培养基上，蓝光环境下用三角形遮光板遮挡培养基（如图），适宜温度下培养一段时间后，描述紫外灯下培养基的实验现象__________。若用成功转化后的大肠杆菌构建其他形状的荧光图案，需要进行的调控是__________。 培养基遮光示意图（黑色区域为退光区） / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题13 发酵工程 真题引领练 素养拔高练 高考真题限时测、知己知彼百战不殆 限时：25分钟 1．【新情境】（2025·海南·高考真题）山兰酒以海南山兰早稻米为原料  添加酒曲，经传统发酵酿造而成，发酵结束后快速冷却酒液并过滤，可获得风味独特的清澈酒体。米熟化的均匀度、发酵温度均会影响酒的品质。下列有关叙述错误的是（    ） A．酿造山兰酒所使用的酒曲为单一菌种 B．充分蒸熟山兰米有利于淀粉糖化，为酵母菌提供更多的原料 C．适宜的发酵温度有利于提高酶的活性，进而提高酒的产量 D．快速冷却有利于保留酒液中易挥发的风味物质 【答案】A 【解析】A、酒曲在传统发酵中通常含有多种微生物，如霉菌（如根霉、曲霉）负责淀粉糖化，酵母菌负责酒精发酵，并非单一菌种，A错误； B、充分蒸熟山兰米可使淀粉糊化，便于酶（如淀粉酶）将其分解为葡萄糖等还原糖，为酵母菌发酵提供更多底物，B正确； C、发酵过程中，酶的活性受温度影响，适宜温度能提高酶促反应速率，促进酵母菌的酒精发酵，从而提高酒的产量，C正确； D、快速冷却可降低温度，减少酒液中易挥发的风味物质（如酯类）的损失，有助于保留独特风味，D正确。 故选A。 2．【实践应用】（2025·陕晋青宁卷·高考真题）我国是世界上最大的柠檬酸生产国。利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸，流程如下图。下列叙述错误的是（    ） A．淀粉水解糖为发酵提供碳源和能源 B．扩大培养可提供足量的黑曲霉菌种 C．培养基、发酵罐和空气的灭菌方法相同 D．通气、搅拌有利于溶解氧增加和柠檬酸积累 【答案】C 【解析】A、淀粉水解形成的糖类可以作为黑曲霉生存所需的碳源，氧化分解可以为黑曲霉提供能源，A正确； B、通过液体培养基的扩大培养，可以为后续的发酵罐内发酵提供足量的黑曲霉菌种，B正确； C、空气一般用过滤除菌的方式，培养基一般用高压蒸汽灭菌的方式，发酵罐可以用高温灭菌的方式等，因此它们的灭菌方法不相同，C错误； D、已知利用黑曲霉通过深层通气液体发酵技术生产柠檬酸，说明通气、搅拌有利于溶解氧增加，有利于发酵产物柠檬酸的积累，D正确。 故选C。 3．【新情境】（2025·四川·高考真题）微塑料由塑料废弃物风化形成，难以降解，会危害生态环境和人体健康。有人分离到X和Y两种微塑料降解菌，将总菌量相同的X、Y、X+Y（X:Y=1:1）分别接种于含有等量微塑料的蛋白胨液体培养基中，培养一段时间后测定微塑料的残留率（残留率=剩余量/添加量×100%），结果如下图。下列叙述正确的是（    ） A．用平板划线法能测定X菌组中的活菌数 B．Y菌组微塑料残留率较高，故菌浓度也高 C．混合菌种对微塑料的降解能力高于单一菌种 D．能在该培养基中生长繁殖的微生物都能降解微塑料 【答案】C 【解析】A、平板划线法主要用于微生物的分离和纯化，不能用于测定活菌数，测定活菌数常用稀释涂布平板法，A错误； B、Y菌组微塑料残留率较高，说明Y菌对微塑料的降解能力相对较弱，而不是菌浓度高，微塑料残留率与菌对微塑料的降解能力有关，而非直接与菌浓度相关，B错误； C、由图可知，X+Y混合菌种组的微塑料残留率低于X菌组和Y菌组，说明混合菌种对微塑料的降解能力高于单一菌种，C正确； D、该培养基中含有蛋白胨，能在该培养基中生长繁殖的微生物可能利用蛋白胨作为碳源和氮源等，但不一定都能降解微塑料，D错误。 故选C。 4．【实践应用】（2025·河南·高考真题）食醋和黄酒是我国传统的日常调味品，均通过发酵技术生产。下列叙述错误的是（　　） A．醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵是厌氧发酵 B．以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，伴有pH下降和气体产生 C．食醋和黄酒发酵过程中，微生物繁殖越快发酵产物产率越高 D．使用天然混合菌种发酵往往会造成传统发酵食品的品质不一 【答案】C 【解析】A、醋酸的发酵的微生物是醋酸菌，其新陈代谢类型是异养需氧型，故醋酸的发酵是好氧发酵，而酒精的发酵，参与的微生物是酵母菌，需要无氧呼吸产生酒精，故是厌氧发酵，A正确； B、以谷物为原料酿造食醋和黄酒时，产物中的醋酸、二氧化碳等会使pH下降，B正确； C、黄酒发酵过程中，酵母菌繁殖在有氧条件下，产酒精要在无氧条件下，繁殖越快则发酵产物酒精产率越低，C错误； D、传统发酵食品所用的是自然菌种，没有进行严格的灭菌，以混合菌种的固体发酵及半固体发酵为主，往往会造成传统发酵食品的品质不一，D正确。 故选C。 5．【实践应用】（2025·云南·高考真题）黄酒是我国古老的发酵酒之一，传统酿制中，先用蒸煮过的小麦或麸皮为原料，对之前发酵留存的少量酒曲（曲种）进行扩大制曲；再将酒曲和蒸煮后的糯米、大米混合处理一段时间后，添加足量酒母（含酵母菌）完成发酵，压榨成品。下列说法错误的是（　　） A．小麦、麸皮等原料为酒曲中微生物的生长繁殖提供了碳源和氮源等营养物质 B．为避免制曲过程被杂菌污染影响黄酒品质，扩大制曲前需对留存的酒曲灭菌 C．糯米、大米蒸煮后立即与酒曲混合会导致酶空间结构改变而降低其催化效率 D．将酒曲混合糯米、大米处理一段时间，是为了获得酒母发酵时的底物葡萄糖 【答案】B 【解析】A、小麦、麸皮等原料含有蛋白质、糖类等多种营养成分，蛋白质可以为微生物提供氮源，糖类等可以为微生物提供碳源，所以能为酒曲中微生物的生长繁殖提供碳源和氮源等营养物质，A正确； B、扩大制曲前对留存的酒曲不能灭菌，因为酒曲本身含有发酵所需的菌种，若灭菌会杀死这些菌种，导致无法进行正常的发酵过程，B错误； C、糯米、大米蒸煮后温度较高，立即与酒曲混合，高温会使酶的空间结构改变，导致酶活性降低，从而降低其催化效率，C正确； D、酒曲中含有淀粉酶等酶类，将酒曲混合糯米、大米处理一段时间，淀粉酶可将糯米、大米中的淀粉分解为葡萄糖，从而为后续酒母（含酵母菌）发酵提供底物葡萄糖，D正确。 故选B。 6．【实践应用】（2025·甘肃·高考真题）我国葡萄酒酿造历史悠久、传统发酵技术延续至今。发酵工程通过选育菌种和控制发酵条件等措施可优化传统发酵工艺，改善葡萄酒品质。下列叙述错误的是（　　） A．传统发酵时，葡萄果皮上的多种微生物参与了葡萄酒的发酵过程 B．工业化生产时，酵母菌需在无氧条件下进行扩大培养和酒精发酵 C．通过诱变育种或基因工程育种能够改良葡萄酒发酵菌种的性状 D．大规模发酵时，需要监测发酵温度、pH值、罐压及溶解氧等参数 【答案】B 【解析】A、在传统发酵制作葡萄酒时，葡萄果皮上附着有多种微生物，如酵母菌等，这些微生物参与了葡萄酒的发酵过程，A正确； B、工业化生产时，酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，能大量繁殖，进行扩大培养，在无氧条件下进行酒精发酵产生酒精，B错误； C、通过诱变育种（利用物理、化学等因素诱导基因突变）或基因工程育种（定向改造生物的基因）能够改良葡萄酒发酵菌种（如酵母菌）的性状，比如提高发酵效率等，C正确； D、大规模发酵时，发酵温度、pH值、罐压及溶解氧等参数会影响微生物的生长和代谢，进而影响发酵过程和产品质量，所以需要监测这些参数，D正确。 故选B。 7．【实践应用】（2025·浙江·高考真题）猕猴桃醋生产的基本工艺流程如下，其中①②③表示发酵的三个环节，糖化是将淀粉转化为葡萄糖的过程。 下列叙述错误的是（　　） A．通过蒸煮可以杀灭猕猴桃自带的绝大多数微生物 B．麸曲中曲霉的主要作用是对糖类进行氧化分解 C．环节③需要通入无菌空气 D．①②③都需要控制温度、pH 等条件 【答案】B 【解析】A、蒸煮过程中高温可以破坏微生物的细胞结构等，从而杀灭猕猴桃自带的绝大多数微生物，A正确； B、麸曲中的曲霉主要作用是将淀粉等多糖分解为葡萄糖等单糖，而不是对糖类进行氧化分解，B错误； C、环节③是醋酸发酵，醋酸菌是好氧菌，所以需要通入无菌空气，C正确； D、①糖化过程、②酒精发酵、③醋酸发酵都需要适宜的温度和pH等条件来保证微生物的正常生长和代谢，D正确。 故选B。 8．【实践应用】（2025·福建·高考真题）下列高中生物学实验的部分操作，正确的是（    ） 选项 实验名称 实验操作 A 探究抗生素对细菌的选择作用 涂菌前，需将抗生素均匀涂抹在培养基平板上 B 制作果酒和果醋 当葡萄酒制作完成后，需拧紧瓶盖，促进葡萄醋的发酵 C 土壤中分解尿素的细菌的分离与计数 稀释土壤样品时，每个梯度稀释时都需更换移液器枪头 D DNA片段的扩增及电泳鉴定 接通电源后，看到DNA条带迁移至凝胶边缘时，停止电泳 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A、抗生素不能涂抹在培养基上，而是将含有少量细菌的培养液均匀涂抹在培养基上，将培养皿分成4个区域，在3个区域放含有抗生素的纸片，在另外一个区域放不含抗生素的纸片，A错误； B、制作果醋需在有氧条件下进行，拧紧瓶盖会抑制醋酸菌（需氧型）的发酵，B错误； C、稀释涂布平板法中，更换枪头可避免不同浓度菌液交叉污染，确保稀释梯度准确，C正确； D、DNA电泳应通过指示剂（如溴酚蓝）判断停止时间，若DNA迁移至凝胶边缘可能已流失，D错误。 故选C。 9．（2025·河北·高考真题）（多选题）隐甲藻是一种好氧的异养真核微藻。多在海水中腐烂的植物叶片上生长繁殖，是工业生产DHA（一种功能性脂肪酸）的藻类之一、从海洋中筛选获得的高产油脂隐甲藻，可用于DHA的发酵生产。下列叙述正确的是（    ） A．隐甲藻可从腐烂的叶片获得生长必需的碳源 B．采集海水中腐烂的叶片，湿热灭菌后接种到固体培养基，以获得隐甲藻 C．选择培养基中可加入抑制细菌生长的抗生素，以减少杂菌生长 D．适当提高发酵时的通气量和搅拌速率均可增加溶氧量，以提高DHA产量 【答案】ACD 【解析】A、根据题目信息“隐甲藻是一种好氧的异养真核微藻，多在海水中腐烂的植物叶片上生长繁殖”可知，隐甲藻可从腐烂的叶片获得生长必需的碳源，A正确； B、采集海水中腐烂的叶片进行湿热灭菌后，会杀死所有的微生物，此时接种到固体培养基上无法获得隐甲藻，B错误； C、根据题目信息可知，隐甲藻为真核生物，抗生素可通过抑制细菌细胞壁合成或影响代谢过程来抑制细菌生长，不会影响真核生物的生命活动，因此在筛选或培养隐甲藻时，加入抗生素可有效抑制细菌杂菌，提高隐甲藻的纯度和生长效率，C正确； D、根据题目信息可知，隐甲藻为好氧生物，因此利用隐甲藻进行DHA发酵生产时，适当提高发酵时的通气量和搅拌速率均可增加溶氧量，以提高DHA产量，D正确。 故选ACD。 10．【实践应用】（2025·江西·高考真题）为高效检测抗菌剂的抗菌效果，研究人员构建了能够表达外源荧光素酶的重组菌Q，将其接种到有足量荧光素的液体培养基中，一段时间后添加待测抗菌剂，定时检测培养液的荧光强度。下列有关该实验的叙述，正确的是（　　） A．需要设置一个对照组保证检测结果的准确性 B．实验过程中所用的培养基是一种选择培养基 C．在重组菌Q胞内的荧光素酶可催化荧光素水解 D．培养液的荧光强度变化可作为抗菌效果的判断依据 【答案】AD 【解析】A、实验中需设置不加抗菌剂的对照组，以排除菌体自然裂解等因素的影响，确保荧光强度变化由抗菌剂引起，A正确；   B、重组菌Q已构建成功，实验目的是检测抗菌效果，所用培养基含足量荧光素，属于鉴定培养基，B错误；   C、荧光素位于胞外，荧光素酶在胞内，两者无法直接接触反应。只有当菌体裂解后酶释放至胞外，才能催化荧光素与氧气发生化学反应，C错误；   D、抗菌剂有效时，菌体死亡裂解，荧光素酶释放催化荧光素，荧光强度显著增加；无效时，菌体存活，酶滞留胞内，荧光强度变化小。因此，荧光强度变化可直接反映抗菌效果，D正确。 故选AD。 11．【实践应用】（2025·山东·高考真题）酿造某大曲白酒的过程中，微生物的主要来源有大曲和窖泥。大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，制曲过程需经堆积培养，培养时温度可达60℃左右；将大曲和酿酒原料混合，初步发酵后放入窖池；窖池发酵是白酒酿造过程中微生物发酵的最后阶段。下列说法正确的是（    ） A．堆积培养过程中的高温有利于筛选酿酒酵母 B．大曲中存在能分泌淀粉酶的微生物 C．窖池发酵过程中，酵母菌以无氧呼吸为主 D．窖池密封不严使酒变酸是因为乳酸含量增加 【答案】BC 【解析】A、酵母菌最适宜生长繁殖的温度范围是18～30℃，堆积培养过程中温度可以达到60℃左右，高温不利于筛选酿酒酵母，A错误； B、大曲主要提供白酒酿造过程中糖化所需的微生物，糖化是将淀粉水解形成糖浆的过程，故大曲中应存在能分泌淀粉酶的微生物，B正确； C、窖池发酵开始会有氧气进行有氧呼吸，不是只进行无氧呼吸，C正确； D、窖池密封不严使酒变酸是因为乙醇被氧化为醋酸，D错误。 故选BC。 12．【新情景】（2025·广西·高考真题）科学家利用衣藻和大肠杆菌设计了一种共培养系统。该系统中，工程化衣藻在光合作用时，会通过光呼吸竞争性消耗C5产生甘醇酸（光呼吸强度受CO2/O2比值影响）；工程化大肠杆菌利用甘醇酸合成高价值生物产品。实验过程及结果见图。回答下列问题： 注：μE为光照强度单位μmol.m-2.s-1 (1)第①阶段向培养液中通入3%CO2，目的是______。 (2)第②阶段大肠杆菌干重下降的主要原因是______。 (3)据图分析，限制第③阶段衣藻干重增加的主要因素是______；第④阶段衣藻和大肠杆菌的干重均增加，原因是______。 (4)该系统对助力实现碳中和目标的优势是______。 【答案】(1)抑制光呼吸，有利于衣藻大量繁殖 (2)甘醇酸积累，培养液pH下降，不利于大肠杆菌生存 (3) 光照强度 衣藻光合作用增强，数量增多增多，产生甘醇酸多，以适应环境的大肠杆菌大量繁殖 (4)生产高价值生物产品，同时减少碳排放 【解析】（1）第①阶段向培养液中通入3%CO2，用于单独培养衣藻目的是抑制光呼吸，有利于衣藻大量繁殖。 （2）第②阶段大肠杆菌干重下降的主要原因是通入气体中二氧化碳浓度降低，衣藻光呼吸增强，甘醇酸积累，培养液pH下降，不利于大肠杆菌生存。 （3）对比第③阶段和第④阶段可知，限制第③阶段衣藻干重增加的主要因素是光照强度，提高光照强度即可显著加快衣藻干重增加。第④阶段衣藻光合作用增强，数量增多增多，产生甘醇酸多，以适应环境的大肠杆菌大量繁殖，因此两者干重均增加。 （4）相比于其他方式，该系统对助力实现碳中和目标的优势是生产高价值生物产品，同时减少碳排放。 13．【新情景】（2025·北京·高考真题）链霉菌A能产生一种抗生素M，可用于防治植物病害，但产量很低。为提高M的产量，科研人员用紫外线和亚硝酸对野生型链霉菌A的孢子悬液进行诱变处理，筛选M产量提高的突变体（M+株），以应用于农业生产。 (1)紫外线和亚硝酸均通过改变DNA的_______，诱发基因突变。 (2)因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的_______性，M+株在全部突变体中的占比低。要获得M+株，需进行筛选。 (3)链霉菌A主要进行孢子繁殖。研究者对链霉菌A发酵液进行了粗提浓缩，得到粗提液，测定粗提液对野生型链霉菌A孢子萌发的影响，结果如图。 由图可知，粗提液对野生型孢子萌发有_______作用。 (4)随后研究者进行筛选实验。诱变处理后，将适量孢子悬液涂布在含有不同浓度粗提液的筛选平板上，每个浓度的筛选平板设若干个重复，28℃培养7天。从每个浓度的筛选平板上挑取100个单菌落，再次分别培养后逐一测定M产量，统计结果如下表。 组别 I II III IV V VI 筛选平板中粗提液浓度（mL/100mL） 2 5 8 10 12 15 所取菌落中M+株占比（%） 0 13 25 65 20 3 ①用图中信息，解释表中IV组M+株占比明显高于Ⅲ组的原因________________。 ②表中Ⅲ组和V组中M+株占比接近，但在筛选平板上形成的菌落有差异。下列叙述正确的有_______（多选）。 A．Ⅲ组中有野生型菌落，而V组中没有野生型菌落 B．V组中有M产量未提高的突变体菌落，而III组中没有 C．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体在V组中被抑制 D．与Ⅲ组相比，诱变处理后的孢子悬液中更多的M+株在V组中被抑制 综上所述，用粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 【答案】(1)碱基序列（或脱氧核苷酸序列） (2)随机性、不定向 (3)抑制 (4) Ⅳ组无野生型菌落，Ш组仍有野生型菌落 ACD 【解析】（1）紫外线和亚硝酸均通过改变 DNA 的碱基序列（或脱氧核苷酸序列），诱发基因突变。因为基因突变是指 DNA 分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而这些处理会影响 DNA 的碱基组成和排列顺序。 （2）因基因突变频率低，孢子悬液中突变体占比很低；又因基因突变的随机性、不定向性，M＋株在全部突变体中的占比低。要获得 M＋株，需进行筛选。基因突变具有不定向性，即一个基因可以向不同的方向发生突变，产生一个以上的等位基因，所以即使发生了基因突变，也不一定是我们想要的 M＋株。 （3）由图可知，随着培养基中粗提液浓度的升高，野生型孢子萌发率下降，所以粗提液对野生型孢子萌发有抑制作用。 （4）①IV 组粗提液浓度高于 Ⅲ 组，结合前面得出的粗提液对孢子萌发有抑制作用，且M＋株可能对粗提液有更强的耐受性，所以在较高浓度的粗提液下，更多的野生型孢子萌发受抑制，而 M＋株相对更容易存活，导致 IV 组 M＋株占比明显高于 Ⅲ 组。 ②A、Ⅲ组粗提液浓度较低，与对野生型孢子抑制作用较弱，筛选平板上有野生型菌落，据（3）表可知，Ⅴ组粗提液浓度较高，对野生型孢子抑制作用较强，筛选平板上没有野生型菌落，A 正确； B、Ⅲ 组和 V 组中都可能有 M 产量未提高的突变体菌落，B 错误； CD、与Ⅲ组相比，Ⅳ、Ⅴ组粗提液浓度较高，筛选平板上的菌落可能均为突变体，但Ⅵ组M+株显著少于Ⅳ组，说明诱变处理后的孢子悬液中更多的突变体株在Ⅴ组中被抑制，CD正确。 故选ACD。 据表可知，用10 mL/100mL 粗提液筛选是获得M+株的有效方法。 素养导向限时测、训练解题思维、提升关键能力 限时：35分钟 1．【归纳与概括】（2026·重庆九龙坡·一模）工业上常用谷氨酸棒状杆菌作为生产谷氨酸的菌种，如图1是工业生产流程图，图2是菌种数量和谷氨酸产量随生物素浓度的变化过程。相关叙述正确的是（　　） A．可通过人工诱变、基因工程、自然界直接筛选等方式获得高产谷氨酸菌种 B．对菌种扩大培养以缩短生产周期时，最好在生物素浓度为a的条件下进行 C．发酵中 pH 需一直保持酸性，利于获得更多的谷氨酸 D．在发酵结束后，采用过滤、沉淀等方法提取谷氨酸 【答案】A 【解析】A、对菌种的选育可以从自然界中直接获取，也可以借助诱变育种和基因工程技术获得人们想要的菌种，只不过从自然界中直接筛选的概率较低，A正确； B、扩大培养的目的是获得大量菌体，应选择细菌数量最多的条件（生物素浓度更高的区间），而生物素浓度为 a 时谷氨酸产量较高，但细菌数量并非最高，B错误； C、发酵后期需调pH至酸性，使谷氨酸析出（图1中 “pH调至酸性，使谷氨酸晶体析出”），但发酵过程中在中性和弱碱性的条件下才会积累谷氨酸，C错误； D、谷氨酸是小分子有机物，发酵结束后可根据产物的性质适当的提取、分离和纯化来提取，D错误。 故选A。 【演绎与推理】（2025·浙江嘉兴·一模）阅读下列材料，完成下面小题。 酱油生产四个环节是原料制备、制曲、酶解和发酵。原料经破碎、蒸煮完成制备。制曲是让曲霉在固体原料上产生大量菌丝体。酶解是原料在酶的作用下水解。发酵阶段，鲁氏酵母和嗜盐片球菌分别产生乙醇和乳酸等物质。鲁氏酵母选育流程如下。 2．关于酱油生产流程的叙述，正确的是（    ） A．原料蒸煮可以杀灭所有微生物 B．发酵阶段以厌氧发酵为主 C．酱油生产属于单一菌种发酵 D．酱油生产全过程为液体发酵 3．为了获得既能在苛刻发酵环境条件下生存并发挥作用，又能稳定遗传的鲁氏酵母菌株。下列叙述错误的是（    ） A．可用物理、化学的方法对菌种进行诱变 B．选育的目标菌株应耐盐、耐酸、耐酒精 C．用稀释涂布法实现目标菌种的分离和纯化 D．进行连续传代培养时需在较强选择压力下 【答案】2．B 3．D 【解析】2．A、原料蒸煮是一种高温灭菌的过程，可以杀灭绝大部分微生物，A错误； B、酱油制作的发酵阶段，鲁氏酵母和嗜盐片球菌分别产生乙醇和乳酸等物质，该过程中以厌氧发酵为主，B正确； C、酱油制作需要曲霉、酵母菌、乳酸菌等多种菌种参与，是一种混菌发酵过程，C错误； D、酱油生产四个环节是原料制备、制曲、酶解和发酵，制曲是让曲霉在固体原料上产生大量菌丝体，可见该过程不是液体发酵，D错误。 故选B。 3．A、可用物理、化学的方法对菌种进行诱变，进而通过选育获得目标菌种，A正确； B、选育的目标菌株应耐盐、耐酸、耐酒精，因为酱油制作的发酵阶段会产生乙醇和乳酸等，B正确； C、用稀释涂布法实现目标菌种的分离和纯化，同时也可计数，C正确； D、进行连续传代培养时需给予适宜的环境条件进而获得大量的目标菌种，D错误。 故选D。 4．【演绎与推理】（2025·四川成都·三模）某野生型细菌能通过图1途径合成色氨酸，从而在不含色氨酸的培养基上正常生长繁殖而其突变株则不能。将突变株TrpB-、TrpC-、TrpE-（仅图1中的某一步受阻）分别划线接种在图2培养基的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域，培养短时间内三个区域均有少量细菌生长增殖，继续培养后发现Ⅰ区域的两端和Ⅱ区域的一端的菌株继续生长增殖，而Ⅲ区域菌株不再生长。下列叙述正确的是（　　） A．配制图2培养基时加入了琼脂和少量色氨酸，pH通常呈酸性 B．使用涂布器接种3种突变菌株，涂布前需对涂布器进行灼烧灭菌 C．TrpC-菌株继续生长增殖的一端为靠近Ⅰ区域的一端 D．TrpB-、TrpC-、TrpE-三种突变菌株分别对应图1中的①②③过程受阻 【答案】D 【解析】A、依据题干信息“培养短时间内三个区域均有少量细菌生长增殖”，推断培养基中存在少量色氨酸，培养细菌一般将pH调至中性或弱碱性，A错误； B、得到图2所示菌落，应使用接种针接种，B错误； C、依据题图及题干信息“突变株TrpB-、TrpC-、TrpE-分别划线接种在图2培养基的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区域，培养短时间内三个区域均有少量细菌生长增殖”，“继续培养一段时间后发现Ⅰ区域的两端和Ⅱ区域的一端的细菌继续生长增殖”；分析得知：突变株TrpB-，将分支酸转化为邻氨基苯甲酸受阻，但可将邻氨基苯甲酸转化为吲哚，并进一步转化为色氨酸；突变株TrpC-对应Ⅱ区域，将邻氨基苯甲酸转化为吲哚受阻，但可以将分支酸转化为邻氨基苯甲酸，也可以将吲哚转化为色氨酸；突变株TrpE-对应Ⅲ区域，将吲哚转化为色氨酸受阻，但可以将分支酸转化为邻氨基苯甲酸，并进一步转化为吲哚。Ⅰ区域的TrpB-划线上端与Ⅱ区域临近，可利用Ⅱ区域TrpC-合成的邻氨基苯甲酸进一步合成吲哚及色氨酸生长增殖；Ⅰ区域的TrpB-划线下端与Ⅲ区域临近，可利用Ⅲ区域TrpE-合成的吲哚进一步合成色氨酸生长增殖；Ⅱ区域的TrpC-划线上端自身不能合成吲哚，临近的Ⅰ区域TrpB-可利用Ⅱ区域合成的邻氨基苯甲酸合成吲哚并进一步合成色氨酸，无多余的吲哚反馈给Ⅱ区域上端，所以Ⅱ区域的TrpC-划线上端不生长；Ⅱ区域的TrpC-划线下端，可利用临近Ⅲ区域TrpE-合成的吲哚进一步合成色氨酸生长增殖；Ⅲ区域TrpE-由于不能将吲哚转化为色氨酸，所以Ⅲ区域两端不生长增殖，所以Ⅱ区域的TrpC-划线下端靠近Ⅲ区域，可利用临近Ⅲ区域TrpE-合成的吲哚进一步合成色氨酸生长增殖，而不是靠近Ⅰ区域的一端，C错误； D、将突变株TrpB-、TrpC-、TrpE-分别划线接种在图2培养基的I、Ⅱ、Ⅲ区域，突变菌株能将积累的中间产物分泌到细胞外，使其他突变体得以生存，Ⅲ区域菌株不再生长，说明TrpE-阻断吲哚转化为色氨酸，即阻断③过程；TrpB-能够利用TrpC-和TrpE-合成的代谢产物，完成色氨酸的合成，说明TrpB-阻断①过程；TrpC-只能利用TrpE-合成的代谢产物，完成色氨酸的合成，说明阻断的是②过程，因此TrpB-、TrpC-、TrpE-三种突变菌株分别对应图1中的①②③过程受阻，D正确。 故选D。 5．【归纳与概括】（2026·湖南益阳·一模）我国科学家通过基因工程改造产甲烷古菌，利用工业废气中的CO2和H2为原料合成生物可降解塑料PHA（PHA是微生物在体内合成的高分子物质，用作能量储备），其工艺流程如下图所示。相关叙述错误的是（　　） A．改造后的产甲烷古菌的代谢类型是自养厌氧型 B．改造后的产甲烷古菌在接种前需要利用液体培养基扩大培养 C．发酵工程的中心环节是灭菌，尤其是发酵罐必须进行严格灭菌 D．用稀释涂布平板法对产甲烷古菌进行计数，计数的结果往往比实际活菌数少 【答案】C 【解析】A、改造后的产甲烷古菌可利用工业废气中的CO2和H2为原料合成生物可降解塑料PHA，PHA是微生物在体内合成的高分子物质，用作能量储备，再结合图可知，代谢类型是自养厌氧型，A正确； B、接种前需要扩大培养增加菌体的数量，扩大培养时使用液体培养基，有利于菌体增殖，B正确； C、发酵工程的中心环节是发酵罐中的发酵，C错误； D、用稀释涂布平板法对产甲烷古菌进行计数，当两个或多个细胞连在一起时，在平板上只能观察到一个菌落，因此计数的结果往往比实际活菌数少，D正确。 故选C。 6．【演绎与推理】（2026·安徽滁州·一模）瘤胃是牛、羊等反刍动物的特殊器官，生活着多种厌氧微生物（含能分解尿素的菌株），研究人员从瘤胃中分离、鉴定尿素分解菌（如下图），以期进一步应用。家庭传统发酵、食品工业发酵等也依赖特定微生物的代谢活动。下列叙述正确的是（　　） A．家庭制作酸奶时，常加入少量抗生素以避免杂菌污染 B．腐乳制作过程中，豆腐中的蛋白质全部被分解为氨基酸 C．啤酒的工业化生产过程中，酒精的产生和积累主要在后发酵阶段完成 D．在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡有利于获得目的菌 【答案】D 【解析】A、家庭制作酸奶时，加入抗生素会杀死发酵所需的乳酸菌，导致发酵失败，所以不能加抗生素，A错误； B、腐乳制作过程中，蛋白酶会将蛋白质分解为小分子肽和氨基酸，而不是全部分解为氨基酸，B错误； C、啤酒工业化生产时，酒精的产生和积累主要在主发酵阶段完成，后发酵阶段主要是风味物质的形成，C错误； D、在甲、乙、丙、丁的培养基表面加入一层无菌石蜡，可以营造无氧环境，有利于获得目的菌，D正确。 故选D。 7．【演绎与推理论】（2025·黑龙江哈尔滨·二模）（多选题）桦树液可增强机体免疫力，沙棘主要分布在我国东北等地区，其果实具有抗衰老等作用。桦树液沙棘复合酒发酵工艺加工流程及优化结果如图所示，下列叙述正确的是（　　）    A．桦树液沙棘汁为菌种的生长提供了碳源等营养物质 B．可利用液体培养基对酵母菌进行扩大培养后接入发酵罐 C．生产时应选用酵母EC1118，接种量为0.06% D．本工艺最终还可从酵母菌中提取单细胞蛋白 【答案】ABC 【解析】A、桦树液和沙棘汁中含有糖类等物质，糖类可以作为碳源，同时还可能含有氮源、无机盐等其他营养物质，能够为菌种（酵母菌等）的生长提供碳源等营养物质，A正确； B、液体培养基中营养物质分布均匀，有利于微生物与营养物质充分接触，可利用液体培养基对酵母菌进行扩大培养，然后接入发酵罐进行发酵，B正确； C、从图2可以看出，酵母EC1118在发酵过程中能使酒精度较高；从图3可以看出，接种量为0.06%时酒品质较好（如残糖量、酒精度等指标较优），所以生产时应选用酵母EC1118，接种量为0.06%，C正确； D、单细胞蛋白是指通过发酵获得的大量的微生物菌体，但由题意无法得知本工艺最终可从酵母菌中提取单细胞蛋白，D错误。 故选ABC。 8．【分析结果与得出结论】（2025·四川·一模）为研究添加有机酸对泡菜品质的影响，研究者以未添加有机酸的发酵萝卜泡菜为对照，在老母水(反复使用的泡菜水)中添加 0.089 mol/L(以 0.8%乳酸换算)的不同有机酸(乳酸、乙酸、柠檬酸)来制作发酵萝卜泡菜，部分实验结果如图甲、乙所示。下列叙述正确的是（    ） A．乙酸对发酵菌有抑制作用，可延缓发酵进程 B．加入不同有机酸均利于微生物分解亚硝酸盐 C．添加有机酸组的酸碱度会随发酵延长而降低 D．发酵过程中，还原糖与亚硝酸盐的变化同步 【答案】A 【解析】A、从甲图可知，添加乙酸组在5d时还原糖较其他组多，因还原糖是发酵菌的能源物质，因而可推测乙酸对发酵菌有抑制作用，从而延缓发酵进程，A 正确； B、发酵初期，蔬菜中的硝酸盐被微生物分解成亚硝酸盐，从而使亚硝酸盐含量升高，发酵后期，亚硝酸盐会被微生物分解，从而使其含量降低，也即亚硝酸盐含量变化取决于其合成与分解的差值，图中只能看出亚硝酸盐的含量，无法判断其与有机酸的关系，B错误； C、实验所添加的有机酸是定量的，泡菜的酸碱度不仅与添加的有机酸有关，还与微生物的发酵活动有关，若泡菜发酵后期微生物将营养物质耗尽，则泡菜的酸碱度会保持稳定，C错误； D、还原糖是发酵菌的能源物质，随着发酵的进行会不断地减少直至为0，亚硝酸盐是微生物分解硝酸盐产生的，但也会被微生物降解，因此随着发酵的进行，亚硝酸盐含量先升高后降低，D错误。 故选A。 9．【表达与交流】（2025·四川泸州·一模）某种嗜盐细菌合成的聚羟基脂肪酸酯（PHA），可用于制造无污染的“绿色塑料”。下图是从咸水湖中寻找生产PHA的菌种的过程。下列叙述错误的是（　　） A．配制步骤②③④的培养基时，需要高浓度的盐 B．步骤③要使用固体培养基培养细菌，才能获得单菌落并纯化菌株 C．最终获得的目标菌株，具有细菌数量与PHA含量的比值大的特征 D．若从土壤中寻找菌种，则在②之前要对土壤浸出液进行梯度稀释 【答案】C 【解析】A、目标菌株是嗜盐细菌，因此配制培养基时需要高浓度盐以筛选嗜盐菌，A表述正确，A不符合题意； B、步骤③使用固体培养基才能形成单菌落，进而实现菌株的纯化，B表述正确，B不符合题意； C、目标菌株需要 PHA 产量高，应是 “PHA 含量与细菌数量的比值大”（即单位细菌产 PHA 多），而非 “细菌数量与 PHA 含量的比值大”，C表述错误，C符合题意； D、从土壤中找菌种时，需对土壤浸出液梯度稀释，避免菌液浓度过高无法形成单菌落，D表述正确，D不符合题意。 故选C。 10．【表达与交流】（2025·陕西宝鸡·二模）食用腐烂水果后，人出现头晕、恶心、呕吐或更严重的症状，这可能与微生物代谢产生的毒素有关。某研究小组致力于研究健康饮食，设计实验探究腐烂苹果不同区域微生物的种类和数量以及烂果毒性，实验基本步骤如图所示。下列说法正确的是（    ） A．根据该实验的探究目的，步骤二采用的接种方法是平板划线法 B．在适宜环境下培养8小时即可统计出不同菌液中全部微生物的种类和数量 C．若①～⑤菌落种类和数量依次减少，则离腐烂部位越远的果肉中毒素含量越低 D．若⑤所在部位微生物的数量极少，则切掉①～④后的苹果便可放心食用 【答案】C 【解析】A、该实验的目的是探究腐烂苹果不同区域微生物的种类和数量以及烂果毒性，要对微生物进行计数，应采用稀释涂布平板法，而平板划线法不能用于计数，A错误； B、不同微生物生长、繁殖速度不同，培养8小时不一定能让所有微生物都形成肉眼可见的菌落，也就不能统计出全部微生物的种类和数量，B错误； C、若①～⑤菌落种类和数量依次减少，⑤所在部位微生物的数量极少，说明离腐烂部位越远，微生物的种类和数量越少，所以离腐烂部位越远的果肉中毒素含量越低，C正确； D、即使⑤所在部位微生物的数量极少，也不能排除该部位以及①～④部位可能存在少量微生物产生的毒素，所以不能放心食用，D错误。 故选C。 11．【表达与交流】（2025·湖南衡阳·二模）许多植物提取物对致病菌有很好的抑制作用。某人为验证甲、乙两种植物提取物对金黄色葡萄球菌的抑制作用，进行了相关实验，结果如图所示。下列有关实验操作的叙述，正确的是（    ） A．配制培养基、接种等过程均需在无菌条件下进行 B．配制金黄色葡萄球菌培养基时应先将pH调至酸性再进行高压蒸汽灭菌 C．图示接种方法为稀释涂布平板法，用涂布器将菌液均匀涂布后立即倒置于适宜条件下培养 D．植物提取物乙对金黄色葡萄球菌的抑制作用更强，挑取抑菌圈边缘的菌落重复该实验，所得抑菌圈直径会越来越小 【答案】D 【分析】本实验的思路为：将含抗生素的滤纸片放到接种了细菌的平板培养基上，滤纸片周围会出现抑菌圈，在抑菌圈边缘生长的细菌可能是耐药菌；若抗生素对细菌起选择作用，则随着培养次数增多，耐药菌的比例增大，在连续培养几代后，抑菌圈的平均直径变小。 【解析】A、因为培养基配制好后还需要进行灭菌处理，所以配制培养基不需要在无菌条件下进行，A错误； B、配制金黄色葡萄球菌培养基时应先将pH调至中性或弱碱性再进行高压蒸汽灭菌，B错误； C、图示接种方法为稀释涂布平板法，用涂布器将菌液均匀涂布后，需等待菌液被培养基吸收，再倒置培养，C错误； D、据图可知，植物提取物甲的抑菌圈比植物提取物乙的抑菌圈小，故植物提取物乙对金黄色葡萄球菌的抑制作用更强，挑取抑菌圈边缘的菌落重复该实验，耐药菌的比例增大，在连续培养几代后，抑菌圈的平均直径变小，D正确。 故选D。 12．【表达与交流】（2024·黑龙江大庆·一模）（多选题）某研究小组设计了一个利用作物秸秆生产乙醇的小型实验。其主要步骤是：先将粉碎的作物秸秆堆放在底部有小孔的托盘中，喷水浸润、接种菌T，培养一段时间后，再用清水淋洗秸秆堆（清水淋洗时菌T不会流失），在装有淋洗液的瓶中接种酵母菌，进行乙醇发酵。实验流程如图所示。下列说法正确的是（    ） A．菌T能够吸收秸秆中的纤维素，并利用细胞内的纤维素酶将其分解 B．酵母菌纯培养时，可使用稀释涂布平板法或平板划线法进行接种 C．可分别使用湿热灭菌法和干热灭菌法对淋洗液和培养瓶进行灭菌 D．本实验与以粮食为原料发酵生产乙醇，所利用的发酵底物均主要为葡萄糖 【答案】BCD 【解析】A、在粉碎的秸秆中接种菌T，培养一段时间后发现菌T能够将秸秆中的纤维素大量分解，但菌T自身不能吸收秸秆中的纤维素，而是菌T能够分泌纤维素酶，纤维素酶能将纤维素最终分解为葡萄糖，A错误； B、稀释涂布平板法和平板划线法都是酵母菌纯培养时常用的接种方法，前者适用于需要计数的实验，后者适用于需要分离单菌落的实验，B正确； C、湿热灭菌法适用于用具、水及培养基的灭菌，包括玻璃器具、水及培养基等‌，干热灭菌法则是一种通过干热空气进行灭菌的方法，因此可分别使用湿热灭菌法和干热灭菌法对淋洗液和培养瓶进行灭菌，C正确； D、本实验利用的发酵底物主要是秸秆分解产生的葡萄糖，以粮食为原料发酵生产乙醇，其发酵底物主要是粮食中的淀粉分解产生的葡萄糖，二者所利用的发酵底物均主要为葡萄糖，D 正确。 故选BCD。 13．【制定计划与设计实验】（2026·新疆·一模）细菌素是由细菌产生的对同种不同菌株或近缘菌株具有抑制作用的蛋白质，对产生菌自身无抑制作用，可作为安全的食品防腐剂。某研究团队开展筛选产细菌素的乳酸菌实验。回答下列问题。 (1)培养乳酸菌常用MRS培养基，MRS培养基的配方（每升）是：蛋白胨10.0g，牛肉粉5.0g，酵母粉4.0g，葡萄糖20.0g，磷酸氢二钾2.0g，乙酸钠5.0g，柠檬酸三铵［]2.0g，硫酸镁0.2g，硫酸锰0.05g，吐温80（）1.0g，pH6.5。以上培养基的组分中能提供氮源的是__________。为使乳酸菌在该培养基中正常生长繁殖，还需要提供的外界环境条件是__________（答出2点）。从传统发酵乳制品中得到不同乳酸菌纯培养物的接种方法是__________。 (2)除细菌素外，乳酸菌产生的乳酸、等物质也可能起到抑菌作用。为确定该种乳酸菌是否仅通过细菌素发挥抑菌作用，进行了如下实验： ①将无乳酸菌培养液（甲）和含乳酸菌培养液（乙）的pH调节至某相同数值，若该pH条件下甲、乙的抑菌结果分别是________，则可排除是该种乳酸菌产生的乳酸起抑菌作用。 ②将乳酸菌培养液用较高的适宜温度水浴一段时间，若水浴前后的抑菌效果_________，则可排除是该种乳酸菌产生的起抑菌作用。 ③设计实验证明该种乳酸菌仅通过细菌素发挥抑菌作用，简要写出实验思路及预期结果_________。 【答案】(1) 蛋白胨、牛肉粉、酵母粉和柠檬酸三铵 适宜的温度、无氧环境 稀释涂布平板法（或“平板划线法”） (2) 无抑菌作用、有抑菌作用 相同 实验思路：用某种蛋白酶处理乳酸菌培养液，比较处理前后的乳酸菌培养液培养液有无抑菌作用。预期结果：处理后的乳酸菌培养液无抑菌作用 【解析】（1）氮源是能为微生物生长提供氮元素的物质。蛋白胨、牛肉浸膏、酵母粉、柠檬酸三铵[]中都含有氮元素，所以能提供氮源的是蛋白胨、牛肉浸膏、酵母粉、柠檬酸三铵。乳酸菌是厌氧菌，其生长繁殖需要无氧环境；同时，微生物的生长繁殖对温度有要求，温度会影响微生物体内酶的活性等，也是需要提供的外界环境条件。从传统发酵乳制品中得到不同乳酸菌纯培养物，常用的方法是稀释涂布平板法或平板划线法。 （2）①调节至相同的pH值，是为了创造一个“酸性不起作用”的对照条件。在这个基础上，如果甲无抑菌作用，乙仍然有抑菌作用，那就说明乙中存在除乳酸（酸性）以外的抑菌物质，从而将乳酸的抑菌作用排除掉。 ②受热易分解。将乳酸菌培养液用较高的适宜温度水浴一段时间，不杀死细菌素但能分解，前后抑菌效果相同，则说明不是的作用。 ③要证明“仅通过细菌素发挥抑菌作用”，需要排除其他抑菌物质的作用，并验证细菌素的作用。实验思路：用蛋白酶处理乳酸菌培养液（细菌素是蛋白质，会被蛋白酶水解），比较处理前后的抑菌效果。预期结果：处理前的培养液有抑菌作用，处理后的培养液无抑菌作用，说明抑菌作用是由细菌素（蛋白质）引起的。 14．【表达与交流】（2025·浙江·二模）某科研团队为了验证农杆菌转化植物的功能，利用长冠瘿瘤的葡萄植株根据科学史上一系列研究进行了以下实验。请回答下列问题： (1)切下冠瘿瘤的一部分，经______________后，取液体部分，稀释后利用______________法接种至LB固体培养基中，获得较好分散度的单菌落。 (2)分别取平板上的每个单菌落制成菌悬液后，侵染植物愈伤组织，结果发现只有部分菌落的菌种能致瘤，说明______________。接种一段时间后杀死农杆菌，发现冠瘿瘤的生长不再依赖于农杆菌，且冠瘿组织的无限生长不需要外源的植物激素，原因是______________。 (3)取其中致瘤的农杆菌菌种，接种至LB液体培养基进行______________，48h后提取其中的DNA并通过______________分离纯化得到其中的质粒DNA，发现质粒DNA分子量大于处在相同位置的线性Marker DNA，说明等分子量的______________迁移速率更大。 (4)科研团队还研究了质粒中Vir系列基因的作用，发现敲除农杆菌内质粒上的VirC与VirD基因后，无法合成______________酶从而无法在农杆菌内切割与复制得到游离的T-DNA。而将农杆菌内质粒上的VirE基因敲除后，侵染愈伤组织发现不再致瘤，且农杆菌胞内会出现被自身核酸酶切割后的不等长T-DNA片段，说明VirE基因表达产物的作用是______________。 (5)将农杆菌分为两组，分别将GFP（绿色荧光蛋白）基因连接至甲组农杆菌质粒的T-DNA内部基因启动子下游与乙组农杆菌质粒的T-DNA外部基因启动子下游。侵染愈伤组织后，可在甲组______中检测到绿色荧光，乙组______中检测到绿色荧光，原因是______________。 【答案】(1) 研磨（破碎） 与过滤（离心） 稀释涂布平板 (2) 冠瘿瘤表面或内部含有农杆菌与其他微生物 农杆菌中的T-DNA已经转移至植物细胞内 ，且T-DNA中含有相关植物激素合成基因并能在植物细胞内成功表达 (3) 扩大培养 电泳 质粒/环状DNA (4) 限制酶与DNA聚合酶 保护T-DNA，避免被农杆菌自身的核酸酶降解 (5) 愈伤组织/植物细胞 农杆菌细胞 T-DNA内部基因启动子在植物细胞内发挥作用而T-DNA外部基因启动子在农杆菌中发挥作用 【解析】（1）切下冠瘿瘤的一部分后，需要进行研磨（破碎） 与过滤（离心），这样可以使微生物分散在液体中，便于后续操作。要获得较好分散度的单菌落，常用的接种方法是稀释涂布平板法。因为稀释涂布平板法可以将菌液均匀地涂布在固体培养基表面，从而使单个微生物在培养基上形成单菌落； （2）只有部分菌落的菌种能致瘤，这说明冠瘿瘤表面或内部含有农杆菌与其他微生物；接种一段时间后杀死农杆菌，冠瘿瘤的生长不再依赖于农杆菌且不需要外源植物激素，原因是致瘤农杆菌将Ti质粒上的T - DNA整合到了植物细胞的染色体DNA上，T-DNA上含有控制合成植物激素的基因，这些基因在植物细胞中表达，使植物细胞能够自主合成植物激素，从而维持冠瘿组织的无限生长； （3）将致瘤的农杆菌菌种接种至LB液体培养基进行扩大培养（或液体培养），液体培养基可以为微生物提供充足的营养物质，使其大量繁殖；提取DNA后通过电泳分离纯化得到其中的质粒DNA。电泳是根据DNA分子的大小、形状和电荷等特性，在电场作用下使其在凝胶中迁移，从而实现分离；发现质粒DNA分子量大于处在相同位置的线性Marker DNA，说明在相同条件下，质粒（或环状DNA）迁移得更快，也就是等分子量的质粒（或环状DNA）迁移速率更大； （4）由题意可知，敲除农杆菌内质粒上的VirC与VirD基因后无法在农杆菌内切割与复制得到游离的T-DNA，这一过程需要的酶是切割T-DNA的相关酶和DNA复制有关的酶，通常是限制性核酸内切酶（限制酶）和DNA聚合酶；敲除VirE基因后，农杆菌胞内会出现被自身核酸酶切割后的不等长T-DNA片段，且不再致瘤，这说明VirE基因表达产物能够保护T-DNA不被农杆菌自身的核酸酶降解； （5）甲组将GFP基因连接至农杆菌质粒的T-DNA内部基因启动子下游，T-DNA会整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上，随着染色体DNA的转录和翻译，可在愈伤组织细胞的细胞核（因为基因转录主要在细胞核进行，且整合到染色体DNA上 ）中检测到绿色荧光；乙组将GFP基因连接至农杆菌质粒的T-DNA外部基因启动子下游，T-DNA不会整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上，但是由于启动子能启动转录，所以在农杆菌自身细胞内（因为基因在农杆菌质粒上，在农杆菌内进行转录和翻译 ）可检测到绿色荧光。 原因：只有当GFP基因位于T-DNA内部时，T-DNA才能整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上并在细胞内表达，而位于T -DNA外部时，不会整合到愈伤组织细胞染色体DNA上，只能在农杆菌自身细胞内表达。 15．【实施计划（进行实验）】（2025·广东深圳·一模）乳糖操纵子是大肠杆菌中一个经典的基因表达调控系统，该系统在生物工程和分子生物学中有广泛应用。如图表示乳糖操纵子调控结构基因表达的过程，回答下列问题： (1)大肠杆菌会优先利用葡萄糖，同时添加葡萄糖和乳糖的培养基培养大肠杆菌，早期大肠杆菌主要是利用__________（填“①”或“②”）途径调控结构基因。当培养基中的葡萄糖消耗完，大肠杆菌开始利用乳糖进行自身代谢，此时乳糖作为__________为大肠杆菌提供营养，阻遏蛋白主要与__________结合，从而调控结构基因表达。 (2)研究人员对传统乳糖操纵子的阻遏蛋白进行分子内的光控化改造，利用蓝光可以改变阻遏蛋白的结构，如图1。用蓝光照射时，GFP基因的表达情况是__________。根据该原理，研究人员构建了如图2基因表达载体，除未标出终止子外，该表达载体缺少的结构是__________。 (3)为验证阻遏蛋白光控化改造后的调控效果，研究人员用野生型大肠杆菌、IPTG（诱导物）、光控化改造后的大肠杆菌进行验证实验，请完成以下表格中4组实验的设置情况，表格里填“－”和“+”分别表示不处理和处理。 处理 组别 1 2 3 4 野生型大肠杆菌 光控化改造后的大肠杆菌 IPTG 蓝光 __________ (4)为验证阻遏蛋白光控化改造后的空间控制效果，将光控化改造后的大肠杆菌涂布在培养基上，蓝光环境下用三角形遮光板遮挡培养基（如图），适宜温度下培养一段时间后，描述紫外灯下培养基的实验现象__________。若用成功转化后的大肠杆菌构建其他形状的荧光图案，需要进行的调控是__________。 培养基遮光示意图（黑色区域为退光区） 【答案】(1) ① 碳源 诱导物（乳糖、别乳糖） (2) GFP基因不表达 光控化改造后的调节基因（表达光控化改造后的阻遏蛋白的基因） (3) 处理 组别 1 2 3 4 野生型大肠杆菌 光控化改造后的大肠杆菌 IPTG － + － － 蓝光 － － + － (4) 显示三角形的荧光区域 用相应图案的遮光板遮盖培养基并用蓝光照射 【解析】（1）根据图示，①途径中调节基因表达的阻遏蛋白阻断了乳糖代谢相关基因的表达。大肠杆菌会优先利用葡萄糖，在同时添加葡萄糖和乳糖的培养基中，早期由于有葡萄糖存在，大肠杆菌主要利用①途径调控结构基因，从而抑制结构基因的表达，优先利用葡萄糖。而利用乳糖需要阻遏蛋白失活等一系列过程（即②途径），在葡萄糖存在时会受到一定抑制。所以早期主要是利用①途径调控结构基因。 当葡萄糖消耗完后，乳糖作为碳源为大肠杆菌提供营养。 阻遏蛋白主要与操纵序列（O序列）结合，当阻遏蛋白结合在O序列上时，会阻碍RNA聚合酶与启动子（P序列）结合，从而抑制结构基因的转录。当有乳糖存在时，乳糖的代谢产物别乳糖作为诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白构象改变，从O序列上解离下来，结构基因得以表达。 （2）由图1可知，用蓝光照射时，表达受阻，使GFP基因不表达，一个完整的基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等。图中除未标出终止子外，还缺少光控化改造后的调节基因（表达光控化改造后的阻遏蛋白的基因）。 （3）对于野生型大肠杆菌，只有在有IPTG诱导时才会大量表达相关基因（因为野生型乳糖操纵子需要IPTG等诱导物解除阻遏蛋白对结构基因的抑制），所以在野生型大肠杆菌对应的IPTG列填“+”，蓝光列填“ - ”。 对于光控化改造后的大肠杆菌，在有蓝光照射时，阻遏蛋白构象改变，结构基因可表达，所以蓝光列填“+”；IPTG对其不是必需的，这里可以不处理，即IPTG列填“ - ”。整理如下：用蓝光照射光控化改造后的大肠杆菌，在蓝光环境下用三角形遮光板遮挡培养基，那么被遮光的部分（三角形内部）没有蓝光照射，阻遏蛋白正常结合操纵序列，结构基因不表达；未被遮光的部分有蓝光照射，阻遏蛋白构象改变，结构基因表达产生荧光蛋白。所以在紫外灯下培养基上会出现三角形亮斑（未遮光处有荧光），周围无荧光的实验现象。 若用成功转化后的大肠杆菌构建其他形状的荧光图案，需要进行的调控是根据所需图案设计相应的遮光装置，通过控制蓝光的照射区域来实现对不同部位大肠杆菌基因表达的调控，从而使大肠杆菌在不同区域按预期表达荧光蛋白形成特定形状。 / 学科网（北京）股份有限公司 $