Question

(2007广东生物，40)为了实现燃料供应来源多样化，发展长期替代化石燃料的产品如燃料酒精、生物柴油、沼气等已经列入了我国未来10年的发展计划。

广东省是我国甘蔗的主产区之一。甘蔗是一种高光效的植物，单位面积产量很高，种植面积日益扩大，目前已成为南方地区燃料酒精生产的重要原料。利用甘蔗生产燃料酒精的一般工艺流程为：甘蔗→榨汁(蔗糖)→酵母发酵→蒸馏→成品(燃料酒精)。

请根据上述材料，回答下列问题：

(1)简述甘蔗大规模快速繁殖技术的过程。

(2)具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：

步骤1：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。

步骤2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意________和________________，加琼脂后灭菌，制成固体平板。

步骤3：将紫外照射后的菌液稀释涂布平板。

步骤4：根据________筛选出突变菌。

(3)上述步骤2、3和4的依据分别是_______________________________

_____________________________________________________________。

(4)利用获得的突变菌和蔗汁进行酒精发酵实验，除了将培养基灭菌、保持空间洁净外，发酵过程中防止外来杂菌入侵还有哪些可行方法?(列举两种)

(5)甘蔗榨汁以后还有大量的蔗渣废弃物，主要成分为木质素、纤维素和半纤维素，但是酵母菌无法直接利用，原因是其________。请提出解决该问题的方法。(列举两种方法)

(6)突变菌往往带有一些特殊的基因。在获得这些基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入引物和DNA聚合酶的作用分别是什么?

Answer 1

答案：
解析：

考题解析：(1)若要快速繁殖甘蔗，可以采用组织培养的过程，主要有脱分化和再分化两个过程。(2)既然要选择出耐高糖、耐酸性的微生物，我们可以通过在培养基中加入大量的糖以及调节pH为酸性，看微生物能否在此培养基上生存来选择。(5)酵母菌之所以不能利用纤维素主要是没有相应的酶系，因此可以考虑采用转基因方法或者是利用其他微生物先将纤维素分解成能够被酵母菌利用的糖类。由于DNA聚合酶只能够延伸DNA链，而不能够从头开始合成DNA链，因此在PCR扩增反应中需要加入引物，而加入DNA聚合酶的作用是催化DNA链的延伸。 答案：(1)选取甘蔗外植体，通过诱导脱分化产生愈伤组织，然后通过调整植物激素比例，再分化形成芽和根，获得大量试管苗(或通过诱导大量形成胚状体，制成人工种子，适宜条件下萌发长成幼苗)。 (2)添加高浓度蔗糖(葡萄糖)　调低pH值　是否能在选择培养基上生长 (3)提供高糖和酸性的筛选环境；获得单菌落；能生长代表该菌落具有耐高糖和耐酸的特性 (4)①利用突变菌的耐酸特性，降低培养基的pH值，达到抑菌的目的；②利用突变菌的耐高糖特性，通过高渗环境达到抑菌目的；③保持厌氧环境，达到抑菌目的；④在培养基中添加一些抑制物如特殊的抗生素，达到抑菌目的。 (5)缺乏相应分解酶系(或缺乏纤维素酶和半纤维素酶)在酵母菌中转入分解酶系相关基因；利用酶或微生物分解蔗渣；利用物理和化学方法分解蔗渣；将酵母菌与其他能分解蔗渣的微生物混合发酵。 (6)引物的作用是结合在模板DNA上，提供DNA延伸起始位点；DNA聚合酶的作用是从引物的端开始催化DNA链的延伸。

提示：

命题思路：本题综合考查考生对生物技术实践模块中的植物组织培养、特殊微生物的筛选及应用、酶的应用以及PCR技术的基本操作和应用等内容的掌握；理论联系实际，针对生物学问题进行初步研究，设计实验路线，对实验结果和现象进行正确地分析与判断，综合运用所学知识解决实际问题的能力。