题目内容

发酵工程以其生产条件温和、原料来源丰富且价格低廉、产物专一、废弃物对环境的污染小和容易处理等特点，而得到广泛应用，逐渐形成了规模庞大的发酵工业。产业的蓬勃发展和微生物的生长、代谢、繁殖等特点密不可分。

（1）与其它生物相比，微生物的代谢异常旺盛，试分析其原因。

（2）具有优良性状的的选育，是发酵工程中首要的工作。人们利用               的方法获得了能够积累赖氨酸的黄色短杆菌；利用                的方法获得了生产胰岛素的大肠杆菌。与自然界生态系统中种群增长的曲线相比，恒定容器内微生物的生长曲线所特有的是具有            期，该期形成的主要原因是                        。

（1）一是体积小、表面积大，有利于与外界环境进行物质交换；二是对物质的转化利用快。    （2）诱变育种     基因工程   （3）衰亡  营养物质减少，有害代谢产物增多。


解析:

微生物大多数为单细胞生物，因其个体的体积小、表面积大，因而有利于个体与外界进行物质交换和物质转化。发酵工程中的菌种，常用诱变育种或基因工程的方法选育。在恒定容器内微生物的生长曲线中有衰亡期，而自然种群无这一特点。产生这一结果的原因是营养物质减少，有害物资增多以及其它环境因素引起的。

练习册系列答案
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用来治疗糖尿病的胰岛素，过去主要靠从动物体器官、组织中提取，但因受原料限制，无法推广。现在，可以用发酵工程的方法来生产胰岛素。若用大肠杆菌发酵来生产胰岛素，并结合基因工程，写出其生产过程：

（1）提取目的基因：采用的方法是根据正常人的胰岛素的________序列，推测出________序列，再根据________原则；推测出________序列，用化学的方法，合成目的基因。

（2）目的基因与运载体结合：从大肠杆菌的细胞中提取________，并用________酶切割质粒，使其露出________。用同一种酶切割目的基因使其产生相同的________，再将目的基因插入质粒切口处，加入适量的________酶，这样就形成了一个________和________的重组DNA。

（3）将目的基因导入受体细胞：将大肠杆菌用________处理，以增大________的通透性，让重组DNA进入大肠杆菌体内。

（4）目的基因的检测和表达：在用一定的方法检测出目的基因已导入大肠杆菌细胞内________后，再对该种大肠杆菌扩大培养。

（5）配制适合大肠杆菌的培养基，并对培养基进行________处理并装入发酵罐，将上述大肠杆菌接种于发酵罐发酵，并控制________条件。

（6）发酵完毕后，从培养基中________并________胰岛素，经过一定的加工成为药用胰岛素，经________合格后，可投入使用。

谷氨酸是生物体内一种重要的有机小分子，谷氨酸钠是它的钠盐，是味精等调味品的主要成分。目前利用微生物发酵生产的氨基酸中，谷氨酸是产量最大的种类之一。

 

（1）谷氨酸的R基为-CH2-CH2-COOH，其结构式为                              。

（2）如果在蛋白质合成过程中，携带谷氨酸的转移RNA如图1所示，可知谷氨酸的密码子为               。

（3）我国微生物发酵工程生产谷氨酸常用的菌种有谷氨酸棒状杆菌和黄色短杆菌，下列生物中与这些菌种在结构上存在明显区别的是                        。

            A．噬菌体            B．人类免疫缺陷病毒（HIV）    C． 禽流感病毒

            D．肺炎双球菌   E．酵母菌      F．硝化细菌    G．乳酸菌

（4）谷氨酸发酵的培养基成分，主要有葡萄糖、氨水、磷酸盐、生物素等，发酵装置如图2所示。可以判断谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢类型是     。某厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸，结果代谢产物中出现了大量的乳酸，从发酵条件看，其原因很可能是       。

（5）谷氨酸发酵生产过程中，需要添加氨水，它不仅是细菌生长所需的            ，而且还有调节培养液            的作用，所以应该分次加入。

（6）某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染，菌群死亡殆尽，但人们却侥幸从中获得了少数可抵抗噬菌体的新菌种，细菌这种新性状的产生来自于                     。

（7）图2所示连续培养的方法，以一定的速度不断添加新的培养基，同时又以同样的速度放出旧的培养液，此工艺流程可以大大提高生产效率，试阐述其原因                  

                                            。（至少说出两种）

谷氨酸是生物体内一种重要的有机小分子，谷氨酸钠是它的钠盐，是味精等调味品的主要成分。目前利用微生物发酵生产的氨基酸中，谷氨酸是产量最大的种类之一。

（1）谷氨酸的R基为一CH2一CH2—COOH，其结构式为：

（2）如果在蛋白质合成过程中，携带谷氨酸的转移RNA如图所示，可知谷氨酸的密码子为     　　　　。

（3）我国微生物发酵工程生产谷氨酸常用的菌种有       和       等，下列生物中与这些菌种在结构上存在明显区别的有            。

A．噬菌体   B．人类免疫缺陷病毒（HIV） C．禽流感病毒   D．肺炎双球菌

E．酵母菌   F．硝化细菌  G．乳酸菌

（4）谷氨酸为          产物，其发酵的培养基成分,主要有葡萄糖、氨水、磷酸盐、生物素等,发酵装置如图所示。可以判断谷氨酸棒状杆菌的新陈代谢类型是    　　　　　。某厂用谷氨酸棒状杆菌发酵生产谷氨酸,结果代谢产物中出现了大量的乳酸,从发酵条件看,其原因很可能是　　　　　　　　　。

（5）谷氨酸发酵生产过程中，需要添加氨水，它不仅是细菌生长所需的   　　　　，而且还有调节培养液   　　　　的作用，所以应该分次加入。

（6）某厂的发酵液曾不慎被噬菌体污染，菌群死亡殆尽，但人们却侥幸从中获得了少数可抵抗噬菌体的新菌种，细菌这种新性状的产生来自于      　　　　。

（7）上右图所示连续培养的方法，以一定的速度不断添加新的培养基，同时又以同样的速度放出旧的培养液，此工艺流程可以大大提高生产效率，试阐述其原因：

                                                                              。

 选做题（7分）

    本题有A、B两题，请任选一题在答题卡指定位置作答，并把所选题目对应字母后的方框涂满涂黑。   

    A题．发酵工程在工业生产上得到广泛应用，其生产流程如下图所示。结合赖氨酸或谷氨酸的生产实际，回答相关问题。

  (1)人工控制微生物代谢的措施包括               和                 。目前采用①________已经选育出不能合成高丝氨酸脱氢酶的                   新菌种。

  (2)在发酵过程中，产物源源不断地产生。这说明赖氨酸或谷氨酸的生产采用了               的发酵方式。在生产过程中，由于赖氨酸或谷氨酸的发酵菌种为             ，常需增加通氧量。当发酵生产的产品是代谢产物时，还要采用②                     等分离提纯的方法进行提取。

B题．很久以前科学家在土壤中发现了某种细菌能制造一种对昆虫有毒的蛋白质，当时许多人就想把编码这一蛋白质的基因(抗虫基因)转移到农作物中，以降低昆虫对农作物造成的危害。20世纪90年代，美国科学家采用基因工程技术首次培育出抗虫玉米新品种。下图为这一转基因玉米的主要培育过程。

(1)获得特定目的基因的途径除了从该细菌中直接分离抗虫基因外，还可以             。将目的基因与运载体结合时必须用             酶和DNA连接酶。在基因工程中，常用的运载体有             等，而作为运载体必须具备相应的条件，例如应具有                   以便进行筛选。

(2)由转基因玉米细胞经过             形成愈伤组织，然后发育成胚状体和试管苗。若要制备转基因玉米的人工种子，可选择上述实验过程中的             再包裹合适的        等。

 

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