Question

為了實(shí)現(xiàn)燃料供應(yīng)來源多樣化，發(fā)展長期替代化石燃料的產(chǎn)品如燃料酒精、生物柴油、沼氣等已經(jīng)列入我國未來10年的發(fā)展計(jì)劃．
廣東省是我國甘蔗主產(chǎn)區(qū)之一．甘蔗是一種高光效的C3植物，單位面積產(chǎn)量很高，種植面積日益擴(kuò)大，目前已成為南方地區(qū)燃料酒精生產(chǎn)的重要原料．利用甘蔗生產(chǎn)燃料酒精的一般工藝流程為：甘蔗．榨汁（蔗糖）、酵母發(fā)酵一蒸餾．成品（燃料酒精）．
請根據(jù)上述材料，回答下列問題：
（1）簡述甘蔗大規(guī)模快速繁殖技術(shù)的過程．

 

（2）具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精發(fā)酵菌種，對野生酵母菌進(jìn)行誘變后通過篩選可以得到具有這些特性的突變菌，誘變及篩選過程如下：
步驟1：野生菌液體培養(yǎng)一段時(shí)間后接受紫外線照射誘變處理．
步驟2；制備選擇培養(yǎng)基．在基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，注意和

 

，加瓊脂后滅菌，制成固體平板．
步驟3：將紫外照射后的菌液稀釋涂布平板．
步驟4：根據(jù)

 

一一篩選出突變菌．
（3）上述步驟2、3和4的依據(jù)分別是

 

．
（4）利用獲得的突變菌和蔗汁進(jìn)行酒精發(fā)酵實(shí)驗(yàn)，除了將培養(yǎng)基滅菌、保持空間潔凈外，發(fā)酵過程中防止外來雜菌人侵還有哪些可行方法？（列舉兩種）
（5）甘蔗榨汁以后還有大量的蔗渣廢棄物，主要成分為木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，但是酵母菌無法直接利用，原因是其

 

．請?zhí)岢鼋鉀Q該問題的方法．（列舉兩種方法）

 

（6）突變菌往往帶有一些特殊的基因．在獲得這些基因的過程中，PCR技術(shù)相當(dāng)重要．PCR擴(kuò)增反應(yīng)中加人引物和DNA聚合酶的作用分別是什么？

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：植物培養(yǎng)的條件及過程,培養(yǎng)基對微生物的選擇作用

專題：

分析：大規(guī)�？焖俜敝持参锏默F(xiàn)代技術(shù)手段是利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)是脫分化和再分化；要善于利用題目信息如“具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精發(fā)酵菌種”，就能找第（2）和（3）題的答案；利用酶具有專一性的特點(diǎn)，才能解決第（5）題．第（4）題屬于開放性題目，只要答案合理即可；第（6）題屬于記憶性的題目，只需識(shí)記即可．

解答： 解：（1）甘蔗大規(guī)�？焖俜敝臣夹g(shù)為植物組織培養(yǎng)技術(shù)，其過程為：選取甘蔗外植體，通過誘導(dǎo)脫分化產(chǎn)生愈傷組織，然后通過調(diào)整植物激素比例，再分化形成芽和根，獲得大量試管苗（或通過誘導(dǎo)大量形成胚狀體，制成人工種子，適宜條件下萌發(fā)長成幼苗）．
（2）根據(jù)題干信息“具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精發(fā)酵菌種”可知，制備培養(yǎng)基時(shí)，在基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，注意添加高濃度蔗糖（葡萄糖）和調(diào)低pH值；最后根據(jù)酵母菌能否在選擇培養(yǎng)基上生存篩選出突變菌．
（3）上述步驟2的依據(jù)是題干中信息提供高糖和酸性的篩選環(huán)境；步驟3的目的是獲得單菌落；步驟4的依據(jù)是能生長代表該菌落具有耐高糖和耐酸的特性．
（4）防止外來雜菌人侵的方法除了滅菌、保持空間潔凈外，還有①利用突變菌的耐酸特性，降低培養(yǎng)基的pH值，達(dá)到抑菌的目的；②利用突變菌的耐高糖特性，通過高滲環(huán)境達(dá)到抑菌目的；③保持厭氧環(huán)境，達(dá)到抑菌目的；④在培養(yǎng)基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，達(dá)到抑菌目的．
（5）由于酵母菌缺乏分解纖維素和半纖維素的酶系，所以酵母菌無法直接利用蔗渣廢棄物中的成分，為了解決這一問題，可以在酵母菌中轉(zhuǎn)人分解酶系相關(guān)基因；利用酶或微生物分解蔗渣；利用物理和化學(xué)方法分解蔗渣；將酵母菌與其他能分解蔗渣的微生物混合發(fā)酵．
（6）PCR擴(kuò)增反應(yīng)中加人引物的作用是結(jié)合在模板DNA上，提供DNA延伸起始位點(diǎn)；DNA聚合酶的作用是從引物的3'端開始催化DNA鏈的延伸．
故答案為：
（1）選取甘蔗外植體，通過誘導(dǎo)脫分化產(chǎn)生愈傷組織，然后通過調(diào)整植物激素比例，再分化形成芽和根，獲得大量試管苗（或通過誘導(dǎo)大量形成胚狀體，制成人工種子，適宜條件下萌發(fā)長成幼苗）
（2）添加高濃度蔗糖（葡萄糖）；調(diào)低pH值；是否能在選擇培養(yǎng)基上生長
（3）提供高糖和酸性的篩選環(huán)境；獲得單菌落；能生長代表該菌落具有耐高糖和耐酸的特性
（4）①利用突變菌的耐酸特性，降低培養(yǎng)基的pH值，達(dá)到抑菌的目的；②利用突變菌的耐高糖特性，通過高滲環(huán)境達(dá)到抑菌目的；③保持厭氧環(huán)境，達(dá)到抑菌目的；④在培養(yǎng)基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，達(dá)到抑菌目的
（5）缺乏相應(yīng)分解酶系（或缺乏纖維素酶和半纖維素酶）．在酵母菌中轉(zhuǎn)人分解酶系相關(guān)基因；利用酶或微生物分解蔗渣；利用物理和化學(xué)方法分解蔗渣；將酵母菌與其他能分解蔗渣的微生物混合發(fā)酵
（6）引物的作用是結(jié)合在模板DNA上，提供DNA延伸起始位點(diǎn)；DNA聚合酶的作用是從引物的3'端開始催化DNA鏈的延伸

點(diǎn)評：本題綜合考查考生對生物技術(shù)實(shí)踐模塊中的植物組織培養(yǎng)、特殊微生物的篩選及應(yīng)用、酶的應(yīng)用以及PCR技術(shù)的基本操作和應(yīng)用等內(nèi)容的掌握；理論聯(lián)系實(shí)際，針對生物學(xué)問題進(jìn)行初步研究，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)路線，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行正確的分析與判斷，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力．