為全面考查對《生物技術與工程》核心知識的掌握程度，提升知識應用與問題分析能力，特設計本綜合測試題。試題涵蓋發(fā)酵工程、細胞工程、基因工程、蛋白質工程四大模塊，題型包含單項選擇與非選擇題，注重基礎概念辨析、技術原理分析及實際場景應用，供同學們自我檢測或復習鞏固使用。一、單項選擇題（每題3分，共45分）每題僅有一個正確選項，請結合知識點分析作答：1.發(fā)酵工程中，培養(yǎng)基滅菌采用高壓蒸汽滅菌法，其滅菌效果的關鍵在于（）A.高溫環(huán)境維持的時長B.滅菌裝置內的高壓狀態(tài)C.蒸汽的持續(xù)流通性D.徹底殺滅微生物的芽孢和孢子答案與解析：選D。芽孢和孢子是微生物的休眠體，對不良環(huán)境抵抗力極強，只有徹底殺滅它們，才能確保培養(yǎng)基無菌。高溫、高壓、蒸汽是滅菌的條件，但核心是殺滅抗性強的芽孢和孢子。2.植物組織培養(yǎng)中，脫分化形成愈傷組織的過程，對光照的需求是（）A.持續(xù)光照促進細胞分化B.全程黑暗避免維管組織形成C.光照與黑暗交替刺激D.光照強度需嚴格控制在弱光答案與解析：選B。脫分化階段若有光照，細胞易分化出維管組織（如導管、篩管），不利于愈傷組織（未分化細胞團）的形成，因此需在黑暗條件下進行。3.基因工程中，構建重組DNA分子（重組質粒）必需的工具酶是（）A.限制酶和DNA連接酶B.限制酶和RNA聚合酶C.DNA連接酶和DNA聚合酶D.解旋酶和限制酶答案與解析：選A。限制酶負責切割目的基因和載體的DNA，產生相同的黏性末端或平末端；DNA連接酶則將目的基因與載體的末端連接，形成重組質粒。RNA聚合酶用于轉錄，DNA聚合酶用于DNA復制，解旋酶用于DNA解旋，均非重組質粒構建的核心工具酶。4.動物細胞培養(yǎng)時，培養(yǎng)液中需添加血清，其主要作用是（）A.提供無機鹽與維生素B.維持培養(yǎng)液的滲透壓平衡C.補充未知的生長調節(jié)因子D.抑制雜菌污染答案與解析：選C。血清中含有多種動物細胞生長所需的未知生長因子（如激素、酶等），這些因子難以人工完全模擬，因此需添加血清促進細胞生長。無機鹽、維生素可通過合成培養(yǎng)基補充，滲透壓由無機鹽（如NaCl）調節(jié)，血清無明顯抑菌作用。5.發(fā)酵工程生產檸檬酸時，常用的菌種是黑曲霉，其發(fā)酵過程需控制的關鍵條件是（）A.無氧環(huán)境促進產酸B.持續(xù)通入無菌空氣C.溫度維持在10℃以下D.pH調至強堿性答案與解析：選B。黑曲霉是好氧真菌，發(fā)酵檸檬酸時需充足的氧氣供應，以保證其有氧呼吸和代謝產酸；溫度一般控制在30℃左右，pH偏酸性（如pH4~6），無氧環(huán)境會抑制其生長和產酸。（后續(xù)10道選擇題需覆蓋細胞融合、單克隆抗體、蛋白質工程、基因工程載體、動物細胞培養(yǎng)條件等知識點，示例如下：6.單克隆抗體制備中，B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合的基礎是（）A.細胞膜的流動性B.細胞的全能性C.細胞的增殖能力D.基因的選擇性表達答案與解析：選A。細胞融合依賴細胞膜的流動性，使兩個細胞的膜結構融合為一個；細胞全能性是植物組織培養(yǎng)的理論基礎，與細胞融合無關。7.蛋白質工程的基本流程是（）①蛋白質分子結構設計②DNA合成③預期蛋白質功能④據氨基酸序列推出脫氧核苷酸序列A.①→②→③→④B.④→②→①→③C.③→①→④→②D.③→④→①→②答案與解析：選C。蛋白質工程從“預期功能”出發(fā)，設計“分子結構”，再推導“氨基酸序列”，最終合成對應的DNA（基因）。8.基因工程中，作為載體的質粒必需具備的條件是（）A.含抗生素抗性基因B.能自我復制且具標記基因C.含限制酶的識別序列D.能啟動目的基因的轉錄答案與解析：選B。載體需能在宿主細胞中自我復制（保證目的基因穩(wěn)定遺傳），且含標記基因（便于篩選）；抗生素抗性基因是標記基因的一種，但不是必需（也可用熒光蛋白基因）；限制酶識別序列是載體的“切割位點”，啟動子（非載體必需序列）啟動轉錄。9.動物細胞融合與植物原生質體融合的主要區(qū)別是（）A.需用誘導劑促進融合B.融合前需去除細胞壁C.可用于制備單克隆抗體D.融合細胞的全能性不同答案與解析：選D。動物細胞融合后一般無法發(fā)育為完整個體（全能性低），植物原生質體融合后可通過組織培養(yǎng)發(fā)育為完整植株（全能性高）；兩者均需誘導劑，植物融合前需去壁，動物細胞無壁；單克隆抗體僅動物細胞融合的應用之一。10.發(fā)酵工程中，“連續(xù)培養(yǎng)”的優(yōu)勢是（）A.提高菌種的純度B.延長穩(wěn)定期，增加產物積累C.縮短發(fā)酵周期D.降低雜菌污染風險答案與解析：選B。連續(xù)培養(yǎng)通過不斷補充營養(yǎng)、排出代謝廢物，使微生物長期處于穩(wěn)定期（或對數期），延長產物合成時間；菌種純度需通過分離純化保證，連續(xù)培養(yǎng)周期不一定短，雜菌污染風險可能因操作增加。二、非選擇題（共55分）請結合所學知識，分析技術流程、解決實踐問題：1.發(fā)酵工程生產谷氨酸的實踐分析（15分）某工廠利用谷氨酸棒狀桿菌發(fā)酵生產谷氨酸，流程為：菌種選育→培養(yǎng)基配制→滅菌→接種→發(fā)酵→提取。請回答：（1）谷氨酸棒狀桿菌的代謝類型為________，發(fā)酵過程中需嚴格控制的環(huán)境條件有________（寫出2點即可）。（4分）（2）培養(yǎng)基滅菌后需冷卻至50℃左右才能接種，原因是________。（3分）（3）發(fā)酵后期，谷氨酸積累過多會抑制谷氨酸脫氫酶的活性，導致產酸量下降。請?zhí)岢?種解決該反饋抑制問題的措施：________。（4分）（4）若要從發(fā)酵液中提取谷氨酸，可采用的方法是________（寫出1種原理即可）。（4分）答案與解析：（1）異養(yǎng)需氧型；需控制的條件：溫度（30~37℃）、pH（中性偏堿）、溶解氧（通入無菌空氣）、攪拌速度（促進溶氧）等（任寫2點）。解析：谷氨酸棒狀桿菌需利用有機物（如葡萄糖）供能，且依賴氧氣進行有氧呼吸，因此代謝類型為異養(yǎng)需氧型；發(fā)酵條件直接影響微生物的生長速率和代謝方向，需精準控制。（2）防止高溫殺死菌種（或避免培養(yǎng)基中的營養(yǎng)成分因高溫變性失活）。解析：高溫會使菌種蛋白質變性失活，同時培養(yǎng)基中的有機物（如氨基酸、維生素）也可能因高溫分解，因此需冷卻后接種。（3）及時提取谷氨酸（或改變細胞膜通透性，使谷氨酸分泌到細胞外，降低胞內濃度）。解析：反饋抑制的本質是產物積累抑制關鍵酶活性，因此可通過“減少產物濃度”解決：提取產物可降低發(fā)酵液中谷氨酸濃度；改變細胞膜通透性（如加入表面活性劑），使谷氨酸分泌到胞外，減少胞內抑制作用。（4）離子交換法（利用谷氨酸的兩性解離特性，通過離子交換樹脂吸附；或等電點沉淀法，調節(jié)pH至谷氨酸的等電點，使其溶解度最低而沉淀）。解析：谷氨酸是氨基酸，具有兩性解離性質，可通過離子交換樹脂的靜電吸附分離；或利用等電點（pH3.22）時溶解度最小的特點，調節(jié)pH后沉淀提取。2.基因工程培育抗蟲棉的技術流程（20分）下圖為抗蟲棉培育的核心流程（圖中①為基因切割與連接，②為農桿菌轉化，③為植物組織培養(yǎng)），請結合流程分析：（1）過程①中，切割含Bt毒蛋白基因的DNA和載體（質粒）所需的工具酶是________；若切割后產生的末端為“—GATC—”，則該末端屬于________（填“黏性末端”或“平末端”）？（4分）（2）過程②中，農桿菌的作用是________；轉化后需篩選含重組質粒的棉花細胞，篩選依據的是質粒上的________。（6分）（3）過程③采用的技術是________，該過程中脫分化形成的愈傷組織細胞，在結構和功能上的特點是________。（6分）（4）若要檢測抗蟲棉是否成功表達Bt毒蛋白，可采用的方法是________。（4分）答案與解析：（1）限制性核酸內切酶（限制酶）；黏性末端（解析：限制酶識別特定的核苷酸序列并切割，若切割后產生的單鏈末端為“—GATC—”，則屬于黏性末端，可與互補的“—CTAG—”末端連接）。（2）將重組質粒（含Bt基因）導入棉花細胞（受體細胞）；標記基因（如抗生素抗性基因、熒光蛋白基因）。解析：農桿菌的Ti質?？蓪-DNA轉移至植物細胞并整合到染色體DNA上，因此利用農桿菌可將重組質粒導入棉花細胞；質粒上的標記基因（如抗氨芐青霉素基因）可用于篩選成功導入重組質粒的細胞（未導入的細胞在含抗生素的培養(yǎng)基中無法存活）。（3）植物組織培養(yǎng)；結構上：細胞壁薄、無定形；功能上：具有很強的分裂和分化能力（或未分化的薄壁細胞團）。解析：植物組織培養(yǎng)包括脫分化（形成愈傷組織）和再分化（形成幼苗）；愈傷組織細胞是未分化的薄壁細胞，細胞壁薄、排列疏松，能持續(xù)分裂并在適宜條件下分化為各種組織。（4）抗原—抗體雜交法（解析：提取抗蟲棉的蛋白質，與Bt毒蛋白的特異性抗體雜交，若出現雜交帶，說明成功表達）。3.單克隆抗體制備的流程分析（20分）某團隊利用動物細胞工程生產單克隆抗體，流程為：免疫小鼠（注射抗原）→獲取B淋巴細胞→與骨髓瘤細胞融合→篩選雜交瘤細胞→克隆培養(yǎng)→抗體檢測→大規(guī)模培養(yǎng)。請回答：（1）細胞融合時，常用的誘導劑有________（寫出2種）；融合后需用________培養(yǎng)基篩選雜交瘤細胞，該培養(yǎng)基的作用是________。（8分）（2）雜交瘤細胞的核心特點是________；克隆培養(yǎng)（如有限稀釋法）的目的是________。（6分）（3）若要在體外大規(guī)模培養(yǎng)雜交瘤細胞，需提供的環(huán)境條件有________（寫出3點），培養(yǎng)液中還需添加________以滿足細胞對未知因子的需求。（6分）答案與解析：（1）聚乙二醇（PEG）、滅活的病毒（如仙臺病毒）、電融合法（任寫2種）；選擇（或HAT）；篩選出雜交瘤細胞，淘汰未融合的B細胞、骨髓瘤細胞，以及B細胞自身融合、骨髓瘤細胞自身融合的細胞。解析：細胞融合的誘導劑分為化學法（PEG）、生物法（滅活病毒）、物理法（電融合）；HAT培養(yǎng)基（含次黃嘌呤、氨基蝶呤、胸腺嘧啶）可篩選雜交瘤細胞：骨髓瘤細胞缺乏HGPRT酶，無法利用次黃嘌呤合成DNA，會死亡；B細胞自身融合的細胞壽命短，會死亡；只有雜交瘤細胞（含B細胞的HGPRT酶和骨髓瘤細胞的無限增殖能力）能存活。（2）既能無限增殖，又能產生特異性抗體；獲得能穩(wěn)定分泌特定抗體的單克隆細胞群（或避免雜交瘤細胞的遺傳物質變異，保證抗體的一致性）。解析：雜交瘤細胞融合了B細胞（產特異性抗體）和骨髓瘤細胞（無限增殖）的遺傳信息，因此兼具兩者特性；克隆培養(yǎng)可獲得遺傳背景一致的細胞群，確?？贵w的純度和特異性。（3）無菌、無毒的環(huán)境（如定期更換培養(yǎng)液）、適宜的溫度（36.5±0.5℃）、適宜的pH（7.2~7.4）、充足的氧氣和二氧化碳（CO?維持pH）（任寫3點）；血清（或血漿）。解析：動物細胞培養(yǎng)需模擬體內環(huán)境，無菌無毒防止污染，溫度、pH與體溫、血液pH一致，CO?維持培養(yǎng)液的pH穩(wěn)定；血清含多種生長因子，補充人工培養(yǎng)基的不足。三、答案與評分參考單項選擇題（1-15題）1.D2.B3.A4.C5.B6.A7.C8.B9.D10.B（后續(xù)5題需結合知識點設計，確保覆蓋四大工程核心內容）非選擇題1.發(fā)酵工程生產谷氨酸（1）異養(yǎng)需氧型；溫度、pH、溶解氧（任寫2點，各2分）（2）防止高溫殺死菌種（或破壞營養(yǎng)成分，3分）（3）及時提取谷氨酸（或改變細胞膜通透性，4分）（4）離子交換法（或等電點沉淀法，原理合理即可，4分）2.基因工程培育抗蟲棉（1）限制酶；黏性末端（各2分）（2）導入重組質粒；標記基因（各3分）（3）植物組織培養(yǎng)；細胞壁薄、未分化、分裂能力強（結構+功能，各3分）（4）抗原—抗體雜交法（4分）3.單克隆抗體制備（1）PEG、滅活病毒（任寫2種，各2分）；HAT；篩選雜交瘤細胞（各2分）（2）無限增殖+產特異性抗體；獲得單克