选择性必修3《生物技术与工程》全册综合检测（解析版）

选择性必修3《生物技术与工程》全册综合检测
(本试卷满分：100分)
一、选择题(本题共16小题，共40分。第1～12小题，每小题2分；第13～16小题，每小题4分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。)
1．如下是利用微生物制作果酒、果醋的流程示意图，下列相关叙述正确的是(　　)
→→→A→→
A．为提高果酒的品质，可在果汁中加入人工培养的菌种
B．挑选葡萄时，去除腐烂的籽粒和枝梗后再冲洗
C．家庭酿酒时加入的少量白砂糖，酵母菌并不能利用
D．A过程后仅需提高一定的环境温度就能产生果醋
解析：选A　为了提高果酒的品质，可在果汁中加入人工培养的优质酵母菌，A正确；挑选葡萄时，应该先用清水冲洗掉污物，再去除腐烂的籽粒和枝梗，B错误；家庭酿酒时加入少量白砂糖来增加糖分，供酵母菌利用，C错误；A过程是酒精发酵，A过程结束后要生产果醋，除了需要提高一定的环境温度，还要通入氧气，D错误。
2．(2024·贵州高考)生物学实验中合理选择材料和研究方法是顺利完成实验的前提条件。下列叙述错误的是(　　)
A．稀释涂布平板法既可分离菌株又可用于计数
B．进行胚胎分割时通常是在原肠胚期进行分割
C．获取马铃薯脱毒苗常选取茎尖进行组织培养
D．使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端
解析：选B　稀释涂布平板法除可以用于分离微生物外，也常用来统计样品中活菌的数目，A正确；在进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，B错误；马铃薯顶端分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无病毒，所以可以选取马铃薯茎尖进行组织培养获得脱毒苗，C正确；不同的限制酶识别的DNA序列一般不同，但使用不同的限制酶也能产生相同的黏性末端，D正确。
3．(2024·河北高考)下列相关实验操作正确的是(　　)
A．配制PCR反应体系时，加入等量的4种核糖核苷酸溶液作为扩增原料
B．利用添加核酸染料的凝胶对PCR产物进行电泳后，在紫外灯下观察结果
C．将配制的酵母培养基煮沸并冷却后，在酒精灯火焰旁倒平板
D．将接种环烧红，迅速蘸取酵母菌液在培养基上划线培养，获得单菌落
解析：选B　配制PCR反应体系时，加入4种脱氧核苷酸的等量混合液作为扩增原料，A错误；对PCR产物进行电泳时，在凝胶中添加核酸染料，凝胶中的DNA分子通过染色可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，B正确；酵母培养基应该用湿热灭菌法进行灭菌处理，而不是煮沸消毒，C错误；为了避免高温杀死菌种，接种环烧红后需要冷却，才能蘸取酵母菌液在培养基上划线培养，获得单菌落，D错误。
4．有关生物技术应用的叙述，正确的是(　　)
A．利用植物组织培养技术培育花药获得单倍体植株属于单倍体育种
B．动物细胞培养液通常含有葡萄糖、蛋白质、无机盐、维生素和动物血清
C．将愈伤组织细胞进行诱变处理并筛选得到抗盐碱的烟草新品种
D．将α抗胰蛋白酶基因转入乳腺细胞培育乳汁中含有该酶的转基因羊
解析：选C　单倍体育种包括利用花药通过植物组织培养得到单倍体植株和加秋水仙素处理两个过程，A错误；动物细胞培养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清，B错误；由于基因突变是不定向的，所以将愈伤组织细胞进行诱变处理并筛选可以得到抗盐碱的烟草新品种，C正确；将α抗胰蛋白酶基因转入受精卵中而不是乳腺细胞，用于培育乳汁中含有该酶的转基因羊，D错误。
5．下列有关基因工程和蛋白质工程步骤的叙述，错误的是(　　)
A．将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法
B．设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列
C．蛋白质工程是通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新蛋白质的技术
D．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
解析：选B　常用显微注射法将基因表达载体导入小鼠的受精卵中，A正确；设计扩增目的基因的引物时要考虑表达载体的相关序列，从而保证目的基因能与表达载体相连接及正常表达，B错误；蛋白质工程是通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新蛋白质的技术，C正确；蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质，D正确。
6．金黄色葡萄球菌有很强的致病力，常引起骨髓炎等，下列有关叙述错误的是(　　)
A．细菌的大小、颜色、形状是肉眼鉴别金黄色葡萄球菌的重要依据
B．带菌培养基必须经高压蒸汽灭菌后才能倒掉
C．接种后双手必须经肥皂洗净，再用70%的酒精棉球擦拭
D．可在培养基中加入高浓度食盐筛选金黄色葡萄球菌
解析：选A　肉眼不能观察到细菌的大小、形状、颜色，A错误；带菌的培养基要高压蒸汽灭菌后才能倒掉，以免污染环境，B正确；接种后双手必须用肥皂洗净，再用70%的酒精棉球擦拭，以免感染工作者和污染环境，C正确；金黄色葡萄球菌有高度的耐盐性，因此加入高浓度食盐可以筛选出金黄色葡萄球菌，D正确。
7．如图表示将四倍体水稻的花药培育成试管苗的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A．花药需脱分化才能形成愈伤组织
B．愈伤组织需经分裂和分化形成试管苗
C．c培养基中含有生长素和细胞分裂素
D．d中试管苗含2个染色体组，是二倍体
解析：选D　愈伤组织是通过脱分化过程形成的，A正确；愈伤组织需经再分化过程形成试管苗，而再分化过程中有细胞分裂和分化过程，B正确；c培养基用于再分化过程，该培养基中含有生长素和细胞分裂素，C正确；d中试管苗是花药离体培养形成的，含2个染色体组，是单倍体，D错误。
8．利用农杆菌转化法可将抗虫基因导入玉米细胞而获得抗虫植株。下列说法错误的是(　　)
A．若对已知序列的抗虫基因进行大量扩增，应用PCR
B．将重组的农杆菌Ti质粒喷洒到玉米伤口上，可成功转化
C．利用害虫接种实验可从个体水平检测目的基因是否进入了玉米细胞
D．将抗虫基因导入细胞质可避免通过花粉传播进入其他植物
解析：选B　PCR是体外复制特定目的基因片段的技术，若对已知序列的抗虫基因进行大量扩增，应用PCR，A正确；将重组的农杆菌Ti质粒导入农杆菌，再用农杆菌去侵染玉米才可能成功转化，B错误；利用害虫接种实验可从个体水平检测目的基因是否进入了玉米细胞，C正确；将抗虫基因导入细胞质可避免通过花粉传播进入其他植物，导致基因污染，D正确。
9．如图为植物细胞A、B融合后再生出新植株的部分过程示意图，请据图分析，以下叙述不正确的是(　　)
A．进行步骤①的关键技术是使用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁
B．步骤②一般要用聚乙二醇等诱导剂进行诱导
C．原生质体融合成为一个新的杂种细胞的标志是出现新的细胞核
D．亲本植物A的细胞与亲本植物B的细胞诱导融合后，形成的细胞中两两融合的细胞类型有3种
解析：选C　步骤①是去除细胞壁得到原生质体的过程，该过程需采用酶解法，即用纤维素酶和果胶酶处理，A正确；步骤②是诱导原生质体融合的过程，该过程可用物理法(电融合法、离心法等)或化学法(聚乙二醇融合法等)，B正确；原生质体融合成为一个新的杂种细胞的标志是杂种细胞再生出新的细胞壁，C错误；亲本植物A细胞与亲本植物B细胞两两融合后的细胞有3种，具体为AA型、BB型、AB型，D正确。
10．下列关于高等哺乳动物胚胎工程的相关叙述，正确的是(　　)
A．体外受精时对精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养至减数分裂Ⅰ中期
B．早期胚胎培养的培养液中通常需要加入该种动物的血清，而动物细胞培养不需要
C．受精作用和卵裂过程发生于输卵管，卵裂期细胞数量不断增多，胚胎体积不断增大
D．试管动物和克隆动物都具有两亲本的遗传特性，前者属有性生殖，后者属无性生殖
解析：选D　体外受精时对精子要进行获能处理，卵母细胞也需要培养至减数分裂Ⅱ中期才能受精，A错误。早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液中通常都需要加入该种动物的血清等天然成分，B错误。受精作用和卵裂过程都发生于输卵管，卵裂期细胞数量不断增多，但胚胎体积不变，甚至略微减小，C错误。试管动物是经体外受精、体外培养、胚胎移植后形成的，属于有性生殖，具有两个亲本的遗传物质；克隆动物是经核移植、体外培养、胚胎移植后形成的，属于无性生殖，具有两个亲本的遗传物质(供体提供核基因，受体提供细胞质基因)，D正确。
11．如图示例利用二倍体小鼠所做的实验，分析不合理的是(　　)
A．过程①需要运用早期胚胎培养技术
B．图中囊胚的细胞基因型都相同
C．代孕母鼠需进行同期发情处理
D．嵌合体幼鼠是二倍体
解析：选B　过程①为动物细胞培养(早期胚胎培养)；图中囊胚的细胞基因来自两种小鼠，故有些细胞基因型不相同；胚胎移植技术中，进行该操作前需要对受体雌鼠进行同期发情处理；嵌合体幼鼠细胞中染色体数并未加倍，故是二倍体。
12．科学家创造了“基因敲除”技术：将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中，使某一个基因被取代或破坏而失活，然后将修饰后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，形成嵌合体小鼠。科学家已经利用上述技术成功地把人类囊肿性纤维化病的致病基因移植到小鼠身上，培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠。下列有关叙述错误的是(　　)
A．通过上述“基因敲除”技术可以定向改变生物体的某一基因
B．在“基因敲除”中需要用到限制性内切核酸酶、DNA连接酶等
C．这种嵌合体小鼠长大后，体内存在外源基因，但不会遗传给后代
D．“基因敲除”技术有利于人类对某些遗传因素引发的疾病进行研究
解析：选C　据题干信息可知，“基因敲除”实质上是用外源基因取代或破坏DNA同源序列中的某一个基因，导致其失活，可以定向改变生物体的某一基因，A正确；根据题干信息“将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中”，则需要限制酶和DNA连接酶，B正确；这种嵌合体小鼠长大后，体内存在人类囊肿性纤维化病的致病基因，可能会遗传给后代，C错误；“基因敲除”技术成功的培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠，这种小鼠可作为实验材料用于人类对遗传病的研究，D正确。
13．花生在不良的贮藏条件下极易被黑曲霉菌(BQM)感染发生霉变。为了寻找安全有效的花生防霉方法，研究者将浸有肉桂、山苍子及丁香3种植物精油的滤纸片，置于接种 BQM的培养皿中央，结果如图。下列相关说法错误的是(　　)
A．用稀释涂布平板法接种BQM　　
B．对照组的培养皿中未接种BQM　　
C．3种植物精油均能抑制BQM生长　　
D．丁香精油对BQM的抑菌效果最差
解析：选B　该实验通过形成的抑菌圈的大小来判断3种植物精油对BQM生长的作用，故应用稀释涂布平板法接种BQM，A正确；对照组的培养皿中布满了BQM菌落，说明接种了BQM，B错误；3种植物精油滤纸片的周围都形成了抑菌圈，说明三者都能抑制BQM生长，C正确；由图可知，丁香精油滤纸片周围的抑菌圈最小，说明其抑菌效果最差，D正确。
14．我国科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，精准地将人亨廷顿舞蹈症基因插入猪成纤维细胞中，成功培育出亨廷顿舞蹈症的模型猪，为治疗人类神经细胞功能退行性疾病提供了理想的动物模型。有关叙述正确的是(　　)
A．外源基因插入猪成纤维细胞中，其变异类型属于染色体变异
B．以猪成纤维细胞作为受体细胞的主要原因是它具有全能性
C．可以直接将人亨廷顿舞蹈症基因注入猪成纤维细胞中
D．模型猪为老年痴呆等疾病的病理研究、药物研发提供了试验材料
解析：选D　外源基因插入猪成纤维细胞中，其变异类型属于基因重组，A错误；以猪成纤维细胞作为受体细胞的主要原因是猪是研究人类某些疾病的理想实验模型，猪成纤维细胞不具有全能性，B错误；不能直接将人亨廷顿舞蹈症基因注入猪成纤维细胞中，需要构建基因表达载体，利用载体将其导入，C错误；模型猪为老年痴呆等疾病的病理研究、药物研发提供了试验材料，D正确。
15．饲养动物常用的植物饲料中含有难溶的植酸钙等物质，若在饲料中添加植酸酶，能催化其水解为可以吸收利用的磷酸盐等。如图是从作物根部土壤中分离产植酸酶菌株的过程，图中①～⑤表示操作过程。下列说法错误的是(　　)
A．通过①～④逐渐稀释，目的是获得单个菌落
B．图中培养基从功能上讲属于选择培养基
C．高压蒸汽灭菌锅灭菌的要求是100 ℃
D．实验结果显示产植酸酶的理想菌株是E
解析：选C　分析题图可知，①～④过程是梯度稀释过程，目的是对菌液进行稀释，涂布后在平板上可获得单个细菌繁殖而来的菌落，A正确；由题意可知，该实验的目的是从作物根部土壤中分离产植酸酶的菌株，因此图中的培养基应该是选择培养基，B正确；高压蒸汽灭菌锅灭菌的要求是压力为100 kPa，温度为121 ℃的条件下，维持15～30 min，C错误；实验结果显示，E的透明圈最大，因此产植酸酶的理想菌株是E菌株，D正确。
16．如图表示通过现代生物技术制备单克隆抗体的两种途径，其中①～⑥表示相关过程。下列说法错误的是(　　)
A．细胞a是B淋巴细胞，过程①只能用灭活的病毒来诱导，不能用聚乙二醇诱导
B．V1基因是编码抗体的基因，过程④需要逆转录酶的参与
C．通过两种途径获得的两种抗体氨基酸序列相同，生物活性不同
D．利用同位素标记的单克隆抗体，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病
解析：选A　由图示可知，细胞a的名称是B淋巴细胞，过程①诱导细胞融合既可以用灭活的病毒又可以用聚乙二醇，A错误；V1基因是编码抗体的基因，过程④为逆转录过程，需要逆转录酶的参与，B正确；抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，两者的生物活性不相同，原因是抗体2是由大肠杆菌产生的，其形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1是由杂交瘤细胞产生的，其形成过程经过了内质网和高尔基体的加工，C正确；利用同位素标记或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病，D正确。
二、非选择题(本题包括5小题，共60分。)
17．(10分)请根据果酒和果醋的制作流程及装置回答有关问题：
(1)图中A过程指________，B过程指________。
(2)图中酒精发酵和醋酸发酵中涉及的主要微生物在细胞结构上的主要区别是________________________________________________________________________。
(3)从装置图可以看出，加入发酵瓶中的果浆只占发酵瓶的2/3，目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)果酒的制作离不开酵母菌，在配制酵母菌培养基时，常添加一定浓度的葡萄糖，若葡萄糖浓度过高会抑制酵母菌的生长，其原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)图中A过程指冲洗，以洗去浮尘为目的；B过程指酒精发酵。(2)酒精发酵和醋酸发酵中涉及的主要微生物分别是酵母菌和醋酸菌，前者是真核生物，后者是原核生物，它们在细胞结构上的主要区别为是否有成形的细胞核。(3)在玻璃瓶中加入果浆，加入的果浆不应超过玻璃瓶体积的2/3，目的是让酵母菌进行有氧呼吸，快速繁殖，耗尽O2后再进行酒精发酵，并防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。(4)在配制酵母菌培养基时，常添加一定浓度的葡萄糖，若葡萄糖浓度过高，会导致酵母菌细胞失水，从而抑制酵母菌的生长。
答案：(1)冲洗　酒精发酵　(2)是否有成形的细胞核
(3)让酵母菌在有氧条件下大量繁殖，暂时储存发酵产生的二氧化碳，防止发酵液流出，起到缓冲作用　(4)葡萄糖浓度过高，导致酵母菌细胞失水
18．(12分)根据植物体细胞杂交技术流程图，回答下列相关问题：
(1)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)在自然状态下不能得到杂种植株，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是________________________________________________________________________，
其中过程②为诱导原生质体融合，融合完成的标志是____________。
(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄马铃薯”属于________倍体植株。
(4)已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产，若利用此技术，将柴油树细胞培养到____________(填字母编号)阶段即可。
(5)若培育抗除草剂玉米，将抗除草剂基因通过适当的途径导入玉米体细胞，然后进行组织培养，该过程相当于________(填数字编号)，为促进其细胞分裂和分化，培养基中应有____________________两类激素。
解析：(1)由于不同种的植物存在生殖隔离，因此运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)在自然状态下不能得到杂种植株。(2)将杂种细胞培育成杂种植株需要采用细胞融合技术、植物组织培养技术，该技术的原理是细胞膜的流动性、植物细胞的全能性；图中②表示原生质体融合，植物体细胞融合完成的标志是产生新的细胞壁。(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄马铃薯”属于异源六倍体植株。(4)要获得细胞产物，只需培养到愈伤组织阶段即可，即将柴油树细胞培养进行到e过程即可。(5)植物组织培养包括脱分化和再分化两个过程，相当于图中④⑤。若培育抗除草剂玉米，将抗除草剂基因通过适当的途径导入玉米体细胞，然后进行组织培养，为促进其细胞分裂和分化，培养基中应有生长素、细胞分裂素两类激素。
答案：(1)不同物种之间存在生殖隔离
(2)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性　再生细胞壁
(3)六　(4)e　(5)④⑤　生长素、细胞分裂素
19．(12分)如图是制备单克隆抗体A的流程图。
(1)图中制备抗体A的过程中，用到的生物技术主要有__________________________(答出两点)。
(2)图中，细胞Ⅰ的名称为______________；第一次、第二次筛选的目的分别是____________________、________________________。
(3)单克隆抗体最主要的优点在于它的____________________________。利用________________标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
解析：(1)制备单克隆抗体的过程中，需要将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合，采用动物细胞融合技术。对融合后的细胞进行筛选、克隆化培养，需要用到动物细胞培养技术。(2)图中细胞Ⅰ是给小鼠注射抗原A之后，从小鼠脾中获取的B淋巴细胞。第一次筛选：在特定的选择培养基上，未融合的亲本细胞(B淋巴细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长；第二次筛选：经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞，需经克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得足够数量的能分泌所需抗体的杂交瘤细胞。(3)单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、可大量制备；单克隆抗体可作为诊断试剂，如利用同位素或荧光标记的单克隆抗体在特定组织中成像的技术，可定位诊断肿瘤、心血管畸形等疾病。
答案：(1)动物细胞培养、动物细胞融合　(2)B淋巴细胞　获得杂交瘤细胞　获得能产生所需抗体的杂交瘤细胞　(3)特异性强、灵敏度高，并可大量制备　同位素(或荧光)
20．(13分)(2024·安徽高考)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BamHⅠ和SalⅠ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BamHⅠ和SalⅠ限制酶处理质粒和X基因时，四环素抗性基因被破坏，氯霉素抗性基因保留，因此能在含氯霉素的培养基上生存，不能在含四环素的培养基上生存的大肠杆菌即是含目的基因的菌株，据此可写出实验思路(见答案)。(3)如果培养基中碳源相对过多容易导致碳源氧化不完全，形成较多的乳酸(或有机酸)，这些乳酸(或有机酸)会使发酵液的pH下降。因为要筛选碳源和氮源浓度的最佳组合，木薯淀粉浓度有3种，酵母粉浓度也有3种，因此理论上应设置3×3＝9(组)实验。(4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量能量，这些能量绝大多数以热能形式释放，因此大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时，温度会升高。(5)发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后，再经分离、提纯产物，最终获得发酵产品。
答案：(1)在PCR反应中，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　(2)在平板中添加氯霉素，再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中，在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落由导入目的基因的菌株形成　(3)乳酸(或有机酸)　9　(4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量　(5)分离、提纯产物
21．(13分)(2024·广东高考)驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料，BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体，将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株，为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(图一)。
回答下列问题：
(1)研究者优化了培养基的__________(答两点)等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和BC膜的复合物)。
(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签，构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图二a，载体的部分结构见图二b)。构建载体时，选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为________________，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，其作用为____________________________________(答两点)。
(4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间，随后将其转至染色池处理，发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色，其原因是______________________________________________________。
(5)有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路：____________________________________________________________________________。
解析：(1)培养基的营养物质包括水、无机盐、碳源、氮源等，研究者培养工程菌，需要优化培养基的碳源、氮源等营养条件，并控制环境条件，大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜。(2)分析图二a可知，蓝光照射下，T7RNAP的N端－nMag与T7RNAP的C端结合，导致无活性的T7RNAP变成有活性的T7RNAP，结合图一，蓝光处理后，RNA聚合酶(T7RNAP)识别启动子①使基因1转录获得相应的mRNA，再以其为模板通过翻译过程获得酪氨酸酶，酪氨酸酶从而催化染色液中酪氨酸形成黑色素，可见基因2和3正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达，综合上述分析可知，为实现蓝光控制染色，启动子①②及③依次为PT7、PBAD和PBAD。(3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素，可以抑制杂菌，同时可去除丢失质粒的菌株。(4)染色池中添加了酪氨酸，蓝光照射后T7RNAP被激活，酪氨酸酶表达，可催化相应区域的酪氨酸形成黑色素。(5)按题述菌株的构建模式可以将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)来生产其他颜色的BC膜。
答案：(1)碳源、氮源　(2)PT7、PBAD 和PBAD　基因2和3正常表达无活性产物，被蓝光激活后再启动基因1表达
(3)抑制杂菌；去除丢失质粒的菌株　(4)该处细胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表达并合成黑色素　(5)将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)
[教师备选题]
1．下列关于细胞工程的有关叙述，错误的是(　　)
A．从紫草的愈伤组织中提取紫草素、利用细胞工程培育“番茄-马铃薯”杂种植株都利用了植物组织培养技术
B．在进行组织培养时，由根尖细胞形成愈伤组织的过程中，可能会发生细胞脱分化、染色体变异或基因突变，理论上不会发生细胞分化和基因重组
C．制备单克隆抗体的过程中需要进行两次筛选，两次筛选的原理不同
D．动物细胞融合与植物体细胞杂交相比，诱导融合的方法、所用的技术手段、所依据的原理均相同，都能形成杂种个体
解析：选D　从紫草的愈伤组织中提取紫草素、利用细胞工程培育“番茄-马铃薯”杂种植株都利用了植物组织培养技术，A正确。在进行组织培养时，由根尖细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，细胞通过有丝分裂方式增殖，可能会发生染色体变异或基因突变，而不可能发生细胞分化和基因重组，B正确。单克隆抗体制备过程中对细胞进行两次筛选，第一次筛选的目的是筛选杂交瘤细胞(去掉未杂交的细胞以及自身融合的细胞)，用的是选择性培养基；第二次筛选的目的是筛选出能够产生特异性抗体的细胞群(抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞)，用的是抗体阳性检测，C正确。动物细胞融合与植物体细胞杂交相比，诱导融合的方法、所用的技术手段、所依据的原理不完全相同，且动物细胞融合一般不能形成杂种个体，D错误。
2．甘草酸是中药甘草中的主要活性成分。为了快速检测甘草酸，科研人员利用细胞工程技术制备了抗甘草酸的单克隆抗体，其基本操作过程如图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．细胞甲是已免疫的B淋巴细胞
B．细胞乙全部为杂交瘤细胞
C．过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的选择透过性
D．细胞丁只有在体内培养才能大量增殖
解析：选A　过程①注射相应抗原后，使B淋巴细胞增殖分化产生具有免疫能力的B淋巴细胞，即细胞甲，A正确；过程②诱导细胞融合，得到细胞乙，它有可能是B-B细胞或瘤-瘤细胞或杂交瘤细胞，需要进行克隆化培养，B错误；过程②诱导细胞融合，利用了细胞膜的流动性，C错误；无论在体内增殖还是在体外培养，细胞丁都可大量增殖，D错误。
3．如图是科学家培养转基因试管牛的过程示意图，下列相关叙述错误的是(　　)
A．过程②常采用显微注射法，3部位的细胞具有发育的全能性
B．过程①可用孕激素处理，使其排出更多卵子
C．进行过程③时，受体应处于适合的生理状态，可事先用激素对供体和受体进行同期发情处理
D．为确保得到所需性别的转基因牛，往往对移植前的胚胎进行性别鉴定
解析：选B　过程②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，3为内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，具有发育的全能性，A正确；过程①表示用激素(常用促性腺激素)对供体母牛做超数排卵处理，B错误；过程③表示胚胎移植，胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状态有关，所以进行胚胎移植时，受体应处于适合的生理状态，可利用孕激素进行同期发情处理，C正确；为确保得到所需性别的转基因牛，往往对移植前的胚胎进行性别鉴定，即取2(滋养层)部位的细胞做DNA分析来鉴定性别，D正确。
4．如图实验装置可用于生物技术实践的相关实验，有关叙述正确的是(　　)
A．只有装置甲能用于果酒的制作
B．装置乙可先用于果酒制作，后用于果醋制作
C．装置乙进行果酒发酵时，应将果汁装满瓶，并关闭充气口
D．装置乙进行果醋发酵时，必须通入除菌后的纯氧气
解析：选B　果酒制作利用的是酵母菌的无氧呼吸，因此装置甲和装置乙都可用于果酒制作，装置乙制作果酒时，应关闭进气口，A错误；装置乙既有进气口也有排气口，可以先用于果酒的制作，后用于果醋的制作，B正确；果酒发酵时，发酵瓶中发酵液不能装满，要留大约1/3的空间，C错误；装置乙进行果醋发酵时，必须通入除菌后的空气，不一定是纯氧气，D错误。