生物技術(shù)在微生物資源開發(fā)與利用中的應用考核試卷一、單項選擇題（每題3分，共30分）以下哪種生物技術(shù)可通過定向改造微生物基因，提升其合成目標產(chǎn)物的效率？（）A.傳統(tǒng)篩選技術(shù)B.基因工程技術(shù)C.發(fā)酵工程技術(shù)D.代謝組學分析技術(shù)在微生物資源篩選中，“宏基因組學技術(shù)”的核心優(yōu)勢是（）A.僅能培養(yǎng)可實驗室培養(yǎng)的微生物B.無需培養(yǎng)即可獲取環(huán)境中全部微生物基因信息C.只能分析微生物的代謝產(chǎn)物D.需依賴微生物的形態(tài)特征鑒定利用微生物生產(chǎn)青霉素時，通過“原生質(zhì)體融合”技術(shù)的主要目的是（）A.擴大青霉素的提取范圍B.融合不同菌株優(yōu)勢，提高青霉素產(chǎn)量C.降低發(fā)酵過程的溫度需求D.簡化青霉素的純化工藝以下哪種微生物資源開發(fā)場景中，“酶工程技術(shù)”應用最廣泛？（）A.微生物肥料生產(chǎn)B.食品發(fā)酵風味調(diào)控C.工業(yè)廢水降解D.抗生素合成關(guān)于CRISPR-Cas9技術(shù)在微生物資源利用中的作用，下列說法正確的是（）A.僅能用于真核微生物基因編輯B.可精準敲除微生物的冗余基因，優(yōu)化代謝路徑C.無法實現(xiàn)微生物新功能基因的插入D.會導致微生物基因組產(chǎn)生隨機突變微生物發(fā)酵過程中，“補料分批發(fā)酵”技術(shù)的主要作用是（）A.一次性投入所有培養(yǎng)基，簡化操作B.實時補充營養(yǎng)物質(zhì)，避免底物抑制，延長產(chǎn)酶周期C.降低發(fā)酵過程中的溶氧量D.減少微生物的代謝廢物積累在環(huán)境微生物資源開發(fā)中，利用“生物膜技術(shù)”處理污水的核心原理是（）A.生物膜可直接吸附污水中的重金屬B.生物膜上的微生物群落協(xié)同降解有機污染物C.生物膜能提高污水的pH值D.生物膜可替代化學藥劑實現(xiàn)殺菌消毒以下哪種生物技術(shù)可用于快速鑒定微生物資源的種類及親緣關(guān)系？（）A.薄層色譜技術(shù)B.16SrRNA基因測序技術(shù)C.高效液相色譜技術(shù)D.離心分離技術(shù)利用微生物生產(chǎn)生物乙醇時，通過“代謝工程”改造酵母菌的關(guān)鍵目標是（）A.提高酵母菌對高濃度乙醇的耐受性B.讓酵母菌具備合成淀粉的能力C.降低酵母菌的生長速率D.增強酵母菌的好氧呼吸能力微生物資源開發(fā)中，“合成生物學技術(shù)”的核心是（）A.從環(huán)境中分離未知微生物B.基于人工設計的基因線路，構(gòu)建具有新功能的微生物C.優(yōu)化微生物的培養(yǎng)溫度和pH值D.分析微生物的代謝產(chǎn)物組成二、多項選擇題（每題4分，共20分，多選、少選、錯選均不得分）基因工程技術(shù)在微生物資源開發(fā)與利用中的典型應用包括（）A.將蘇云金桿菌的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，生產(chǎn)生物農(nóng)藥B.改造酵母菌的糖代謝基因，提高纖維素轉(zhuǎn)化為乙醇的效率C.敲除乳酸菌的產(chǎn)酸抑制基因，延長發(fā)酵乳制品的保質(zhì)期D.利用PCR技術(shù)擴增微生物的16SrRNA基因進行物種鑒定發(fā)酵工程技術(shù)優(yōu)化微生物產(chǎn)物產(chǎn)量的關(guān)鍵調(diào)控參數(shù)包括（）A.發(fā)酵溫度B.培養(yǎng)基碳氮比C.攪拌速率（溶氧量）D.發(fā)酵液pH值微生物酶制劑開發(fā)中，酶工程技術(shù)的主要改造方向有（）A.提高酶的催化效率B.增強酶的熱穩(wěn)定性和pH耐受性C.改變酶的作用底物特異性D.降低酶的生產(chǎn)成本宏基因組學技術(shù)在未培養(yǎng)微生物資源開發(fā)中的應用優(yōu)勢體現(xiàn)在（）A.突破實驗室培養(yǎng)限制，獲取極端環(huán)境（如深海、高溫熱泉）中的微生物基因資源B.可直接從環(huán)境樣本中克隆新型功能基因（如新型降解酶基因）C.能分析微生物群落的物種組成和功能多樣性D.無需提取微生物的DNA即可進行基因分析生物技術(shù)在微生物資源環(huán)境保護應用中的場景包括（）A.利用基因工程改造的假單胞菌降解石油烴類污染物B.通過微生物固定化技術(shù)處理含重金屬離子的工業(yè)廢水C.培育耐鹽堿微生物菌株，改良鹽堿地土壤D.利用微生物發(fā)酵技術(shù)處理農(nóng)業(yè)秸稈，生產(chǎn)有機肥料三、簡答題（每題10分，共30分）簡述發(fā)酵工程技術(shù)中“連續(xù)發(fā)酵”與“分批發(fā)酵”的區(qū)別，并說明連續(xù)發(fā)酵在微生物資源大規(guī)模利用中的優(yōu)勢。請以“微生物抗生素生產(chǎn)”為例，說明基因工程技術(shù)如何通過改造微生物代謝路徑，提高抗生素的產(chǎn)量和純度。什么是微生物資源的“功能篩選”？結(jié)合宏基因組學技術(shù)，簡述功能篩選在未培養(yǎng)微生物新型功能基因挖掘中的流程。四、案例分析題（20分）某生物公司計劃開發(fā)一種高效降解餐廚垃圾的微生物菌劑，目前已從餐廚垃圾處理廠的活性污泥中分離得到多株具有降解能力的微生物（包括芽孢桿菌、酵母菌和乳酸菌），但存在“降解效率低、耐高鹽和高油環(huán)境能力差”的問題。請結(jié)合生物技術(shù)在微生物資源開發(fā)與利用的相關(guān)知識，回答以下問題：若要提高菌株的降解效率，可采用哪些生物技術(shù)手段？請說明具體技術(shù)原理和操作思路。（10分）針對“耐高鹽和高油環(huán)境能力差”的問題，如何通過基因工程或代謝工程技術(shù)改造菌株？請?zhí)岢鼍唧w的技術(shù)方案。（10分）參考答案一、單項選擇題B2.B3.B4.C5.B6.B7.B8.B9.A10.B二、多項選擇題ABC2.ABCD3.ABC4.ABC5.ABCD三、簡答題區(qū)別：分批發(fā)酵是將所有培養(yǎng)基和菌種一次性投入發(fā)酵罐，培養(yǎng)過程中不補加營養(yǎng)、不排出發(fā)酵液，直至發(fā)酵結(jié)束；連續(xù)發(fā)酵是在發(fā)酵過程中持續(xù)補加新鮮培養(yǎng)基，同時不斷排出等量發(fā)酵液，使發(fā)酵罐內(nèi)微生物濃度和代謝狀態(tài)維持穩(wěn)定。連續(xù)發(fā)酵優(yōu)勢：①可長期穩(wěn)定生產(chǎn)，提高設備利用率（避免分批發(fā)酵的裝料、滅菌、卸料等downtime）；②微生物代謝環(huán)境穩(wěn)定，產(chǎn)物產(chǎn)量和質(zhì)量波動??；③減少發(fā)酵液中代謝廢物積累，適合需長期產(chǎn)酶或產(chǎn)代謝產(chǎn)物的微生物資源利用（如工業(yè)級乙醇、檸檬酸生產(chǎn)）。改造思路：①解除反饋抑制：抗生素合成過程中，終產(chǎn)物（如青霉素）會抑制合成路徑中的關(guān)鍵酶（如乙酰輔酶A羧化酶），通過基因工程敲除編碼反饋抑制蛋白的基因，或突變關(guān)鍵酶的活性中心，避免終產(chǎn)物抑制，提高合成效率；②增強前體物質(zhì)合成：抗生素合成依賴特定前體（如青霉素的前體為α-氨基己二酸、半胱氨酸、纈氨酸），通過過表達前體合成路徑的關(guān)鍵基因（如編碼半胱氨酸合成酶的基因），增加前體供應；③敲除冗余代謝支路：微生物體內(nèi)部分代謝支路會消耗前體物質(zhì)（如將半胱氨酸用于合成其他氨基酸），敲除這些冗余支路的關(guān)鍵基因，使碳氮流更多流向抗生素合成路徑，提升純度。功能篩選：指根據(jù)目標功能（如降解特定污染物、合成特定酶或代謝產(chǎn)物）設計篩選條件，從微生物資源中篩選出具有該功能的菌株或基因的方法。宏基因組學功能篩選流程：①從環(huán)境樣本（如活性污泥、土壤）中提取總DNA；②將總DNA片段克隆到載體（如質(zhì)粒、噬菌體）中，構(gòu)建宏基因組文庫；③將文庫轉(zhuǎn)化到宿主菌（如大腸桿菌）中，獲得含環(huán)境微生物基因的重組菌株；④設計功能篩選平板（如以餐廚垃圾中的油脂為唯一碳源的平板），培養(yǎng)重組菌株；⑤篩選能在平板上生長或產(chǎn)生特定表型（如透明降解圈）的菌株，提取其攜帶的外源基因，進行測序和功能驗證，獲得新型降解酶基因等功能基因。四、案例分析題提高降解效率的技術(shù)手段：①原生質(zhì)體融合技術(shù)：將芽孢桿菌（高效降解纖維素）、酵母菌（降解脂肪）的原生質(zhì)體通過PEG誘導融合，篩選兼具兩種降解能力的融合子，實現(xiàn)協(xié)同降解；②基因工程過表達關(guān)鍵酶基因：通過轉(zhuǎn)錄組測序分析菌株在降解過程中的高表達基因，確定關(guān)鍵降解酶（如脂肪酶、纖維素酶）的編碼基因，將其克隆到高拷貝載體中，轉(zhuǎn)化回原菌株，過表達關(guān)鍵酶，提升降解效率；③發(fā)酵工程優(yōu)化培養(yǎng)條件：通過響應面法優(yōu)化培養(yǎng)基碳氮比（如餐廚垃圾浸出液與葡萄糖的比例）、發(fā)酵溫度（30-35℃）、pH值（7.0-7.5），增強微生物活性，提高降解速率。耐高鹽高油改造方案：①耐高鹽改造：從極端高鹽環(huán)境（如鹽湖）的微生物中克隆耐鹽基因（如編碼相容性溶質(zhì)合成酶的基因，如脯氨酸合成酶基因），將其導入目標菌株，使菌株能合成脯氨酸等相容性