2015届高考生物一轮详细复习课件40《酶的应用与植物组织培养》（人教版）

酶的应用与植物组织培养 探究果胶酶活性的影响因素及其用量 1实验原则。 遵循单一变量原则、对照性原则，严格控制变量，尽量 减少无关变量的影响。 2实验原理。 果胶酶受温度或pH的影响，在最适温度或pH时，活性 最高，果肉的出汁率、果汁的澄清度都与果胶酶的活性大小 成正比。 3设计实验。 (1)探究最适温度时，pH为无关变量，最好是最适pH； 探究最适pH时，温度为无关变量，最好是最适温度。 (2)探究果胶酶的最适用量时，最适用量是在温度、pH等 适宜条件下测出来的，如果无关变量改变，最适用量也会发 生变化。 特别提醒： (1)果胶酶尽量使用纯酶制剂，或不含抑制物的粗酶制剂 。 (2)如果随着酶用量增加，过滤到的果汁体积也增加，这 说明酶用量不足。 (3)当酶用量增加到某个值后，增加酶用量，果汁体积不 再变化，说明酶用量已经足够，这个数值就是酶的最适用量 。 【例1】 某实验小组为探究果胶酶的最适温度，设计 了以下实验： 用搅拌器搅拌制备一定量的苹果泥备用。 配制质量分数为2%的果胶酶溶液备用。 按以下操作步骤进行： 试试管号 操作 123456 加入果泥/mL8ABCDE 水浴恒温/102030405060 加入果胶酶 /mL 2FGHIJ 反应时间应时间 /min303030303030 比较较果汁澄清 度 过滤过滤 比较较出汁 量 (1)该实验的自变量是_，因变量是 _。 (2)请填写表格中字母所代表的数值，并解释原因。 _。 (3)为使效果更明显，本实验还要考虑其他因素对酶的影 响，请列举三点：_、_、 _。 (4)本实验检测因变量的方法有两种：_、 _。 解析：(1)实验目的是探究果胶酶的最适温度,因此实验的自 变量是温度,要检测的因变量是滤出的果汁量和果汁的澄清度。 (2)6支试管中加入的果泥和果胶酶的量都要相等，因为除 自变量以外，其他无关变量要相等。 (3)影响酶活性的因素还有pH和酶与底物的混合程度等方面 。 (4)实验的因变量是果胶酶的活性，可通过比较出汁量和果 汁的澄清度来检测。 答案：(1)温度 果汁澄清度或出果汁量 (2)A、B、C、D、E均为8，F、G、H、I、J均为2，这样 可保证除自变量不同以外，其他无关变量都相同 (3)本实验应将反应混合物调到果胶酶的最适pH 为了使 果胶酶与果泥能充分接触，应尽量将水果泥粉碎 在反应中适 当搅拌(其余合理也正确) (4)测果汁澄清度 比较出汁量 跟踪训练 下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的有关叙述中正 确的是( ) A探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果 B果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖 异构酶等 C探究温度对果胶酶活性影响时，温度、苹果泥、果胶 酶用量及反应时间等都是变量 D可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶 的用量 解析：pH和温度影响酶的活性；果胶酶包括多聚半乳糖醛 酸酶，果胶分解酶和果胶酯酶；探究温度对果胶酶活性影响时 ，温度是变量，苹果泥、果胶酶用量及反应时间都是恒量。 答案：D 加酶洗衣粉的洗涤效果实验中的变量分析 1分析不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响实验。 (1)实验变量：水温，必须设置温度梯度。 (2)无关变量：水量与水质、洗衣粉用量、衣物质料与 大小、浸泡与洗涤时间等，应该保持不变。 2分析不同种类洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效 果的实验。 (1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉 加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污 渍都有较好的洗涤效果。 (2)实验变量： 自变量：不同种类的加酶洗衣粉。 无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。 特别提醒： 一般设置温度梯度差为5 较为适宜，洗涤效果最好的温 度不一定是该酶催化的最适温度，若要测出最适温度，则应将 温度梯度差缩小到更小(1 )。 【例2】 某学生进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果” 的课题研究。他的实验设计如下： 设置两组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉 两组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污 染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全部设置 相同 根据污渍去除程度得出结果 对这个实验的评价，正确的是( ) A未设置对照实验 B无关变量设置太多 C没有自变量 D因变量不能描述 解析：实验课题是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果” ，因此设置的两组实验应该是：一组用普通洗衣粉作对照组， 另一组用加酶洗衣粉作实验组。如果设置三组也正确，一组用 普通洗衣粉作对照组，实验组设置使用蛋白酶洗衣粉和复合酶 洗衣粉。 答案：A 规律总结 加酶洗衣粉的洗涤效果的探究 (1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较污 物的残留状况，如已消失、颜色变浅、面积缩小等。 (2)加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法：实验设计遵循的 原则是对照原则和单一变量原则，如探究普通洗衣粉和加酶 洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以控制洗衣粉的 种类为变量，其他条件完全一致；同时，普通洗衣粉处理污 物与加酶洗衣粉处理污物形成对照实验。 (3)变量的分析和控制：影响加酶洗衣粉洗涤效果的因 素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的材质、衣 物大小、浸泡时间、洗涤的方式和洗涤的时间等。在选择 适宜的变量作为探究课题的时候，应注意切合实际，如选 择水温时，我们可以选择一年中冬季、春季、秋季和夏季 的实际常温5 、15 、25 和35 进行实验。 跟踪训练 某同学进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果比较” 课题研究。下列叙述中错误的是( ) A设计对照实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗 衣粉 B洗衣粉用量、污渍种类和洗涤温度等无关变量全部 相同且适宜 C根据相同时间内污渍去除程度的差异得出实验结论 D根据污渍完全洗净所需时间的差异得出实验结论 解析：比较加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果，设计 对照实验时，应该用蛋白酶洗衣粉和普通洗衣粉进行对照。 答案：A 固定化酶和固定化细胞 1固定化酶和固定化细胞技术。 (1)概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间 内的技术。 (2)方法及适用对象： 一般来讲，酶更适合用化学结合和物理吸附法固定化，而 细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或 结合，而个小的酶则易从包埋材料中漏出。 2直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较： 直接使用 酶 固定化酶 固定化 细细胞 酶的种数一种或几 种 一种 一系列 酶 制作方法 化学结结合 固定化、 物理吸附 固定化 包埋固 定化 是否需要 营营养物质质 否否是 催化反应应 单单一或多 种 单单一一系列 反应应底物 各种物质质( 大分子、 小分子) 各种物质质( 大分子、 小分子) 小分子 物质质 缺点 对环对环 境条件 非常敏感，易失 活 难难回收，成本 高，影响产产品 质质量 不利于催化 一系列的酶 促反应应 反应应物 不易与 酶接触 ，尤其 是大分 子物质质 ，反应应 效率下 降 优优 点 催化效率高、耗 能低、低污污染 既能与反 应应物接触， 又能与产产物 分离 可以反复利 用 成本低 、操作 容易 特别提醒： 混淆固定化酶与固定化细胞 (1)固定化细胞使用的都是活细胞，因而为了保证其生 长、增殖的需要，应该为其提供一定的营养物质。 (2)固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环 境改变小，所以对酶的活性影响最小。 (3)高考命题角度。 高考对此类问题常结合酵母细胞的固定化，考查固定化 酶与固定化细胞技术的区别和联系。 【例3】 下列有关固定化酶和固定化细胞的说法中，正 确的是( ) A某种固定化酶的优势在于能催化一系列生化反应 B固定化细胞技术只能固定一种酶 C固定化酶和固定化细胞都能反复使用，但酶的活性迅 速下降 D固定化细胞常用包埋法，固定化酶常用物理吸附法 解析：固定化酶的优势在于酶能够多次利用；细胞内有 多种酶，固定化细胞技术不只固定一种酶；固定化酶和固定 化细胞都能反复使用，但酶的活性不是迅速下降。 答案：D 跟踪训练 下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述中，正确的是( ) A固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显 B固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧 C利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜 的营养条件 D利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作 为反应底物 解析：固定化酶不像普通酶那样对环境要求那么高，耐 受性比较好，和溶解氧没什么关系；利用固定化酶降解水体 中有机磷农药，不需要提供营养条件；利用固定化酵母细胞 进行发酵，糖类作为反应底物，同时也作为碳源来提供能量 和物质。 答案：A 植物组织培养 1植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同。 项项目 内容 菊花的组织组织 培 养 月季的花药药培 养 理论论依据植物细细胞的全能性 基本过过程脱分化再分化 外植体的 细细胞类类型 体细细胞生殖细细胞 操作流程 制备备培养基外 植体消毒接种 培养移栽 栽培 选选材消毒接 种和培养筛选筛选 和诱导诱导 移栽 栽培选选育 影响因素 选选材、营营养、植物激素、pH、温 度、阳光等 培养结结果正常植株单单倍体植株 生殖方式无性生殖有性生殖 可育性可育 高度不育，秋水 仙素处处理后可育 2.植物激素与组织培养。 (1)生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再 分化的关键性激素，其作用及特点： 在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加 强的趋势。 使用顺序不同，结果不同，具体如下： 使用顺顺序实验结实验结 果 先使用生长长素，后使 用细细胞分裂素 有利于细细胞分裂，但 细细胞不分化 先使用细细胞分裂素， 后使用生长长素 细细胞既分裂也分化 同时时使用分化频频率提高 3影响植物组织培养的因素。 (1)材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等 都会影响实验结果。一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易 进行组织培养。嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。 (2)营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元 素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、 Cu、Mo、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、 蔗糖等。 (3)环境条件：pH、温度、光照等条件。如菊花的组织培 养所需pH为5.8左右，温度为1822 ，光照条件为每日用日 光灯照射12 h。 特别提醒： 实验操作中易错的几个问题 (1)材料的选取：菊花的组织培养实验中，应选择未开花 植株的茎上部新萌生的侧枝；月季的花药培养实验中，应选 择花粉发育过程中的单核期的花粉进行培养。 (2)外植体消毒：所用消毒剂为体积分数为70%的酒精和 质量分数为0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是无菌水。 (3)培养过程：在初期，菊花的组织培养需光照，月季的 花药培养不需光照；而在后期均需光照。 【例4】 下列关于影响植物组织培养的因素的叙述不正确 的是( ) A幼嫩组织较成熟组织易培养成功 B给外植体消毒用70%的酒精 C接种花药后一段时间内不需要光照，但幼小植株形成后 需要光照 D生长素与细胞分裂素含量之比较高时有利于芽的分化 解析：生长素与细胞分裂素含量之比较高时，有利于根 的分化；较低时，有利于芽的分化；二者相当时，促进愈伤组 织的生长。 答案：D 跟踪训练 下列有关植物组织培养的叙述中，正确的是( ) A愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞 B二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗 传的