创新大课堂2015高考生物（人教版）一轮课件x13 植物的组织培养和酶的研究与应用

第三讲 植物的组织培养和酶的 研究与应用 (3)接种：始终终在 旁进进行，对对接种工具要用 灭灭菌。将菊花茎段插入培养基中时时注意 。 (4)培养与移栽：在18 22 的 中培养，得到 后进进行移栽。 酒精灯火焰 火焰灼烧不要倒插 无菌箱 试管苗 二、月季的花药培养 1被子植物的花粉发发育过过程 花粉母细细胞(小孢孢子母细细胞)四分体时时期单单核期 双核期花粉粒 2产产生花粉植株的两条途径 (1)花粉胚状体丛丛芽生根移栽 (2)花粉愈伤组织伤组织 丛丛芽生根移栽 3影响花药药培养的因素 (1)主要因素： 和 。 (2)月季花药药培养一般选择选择 期，细细胞核由中央移 向细细胞一侧侧的时时期。 材料的选择培养基的组成 单核 三、酶在生产、生活中的应用 1果胶酶的组组成及作用 果胶酶包括 、 和果 胶酯酯酶，能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛醛酸，瓦解 和胞间层间层 。 多聚半乳糖醛酸酶果胶分解酶 植物细胞壁 2酶的活性及影响酶活性的因素 (1)酶的活性：指酶催化一定化学反应应的能力，可用 来表示。 (2)影响酶活性的因素：温度、pH和 等条 件都会影响酶的活性。 3加酶洗衣粉和酶制剂剂 加酶洗衣粉是指含有 的洗衣粉，常用酶制剂剂 有四类类： 、脂肪酶、 和纤维纤维 素酶。 反应速度 酶的抑制剂 酶制剂 蛋白酶 淀粉酶 4加酶洗衣粉的去污处污处 理 四、酵母细胞的固定化 (1)概念：固定化酶和固定化细细胞技术术是利用 方法将酶或细细胞固定在 的技术术。 (2)方法：包埋法、 法和物理吸附法。 物理或化学 一定空间内 化学结合 (3)实验实验 操作 酵母细细胞的 配制物质质的量浓浓度为为005 mol/L的 配制 溶液 海藻酸钠钠溶液与酵母细细胞混合 酵母细细胞 活化 CaCl2溶液 海藻酸钠 固定化 优化落实 一、菊花的组织培养 1判一判 (1)菊花组织组织 培养，一般选择选择 开花植株的茎上部新萌 生的侧侧枝。 () (2)植物激素的浓浓度可影响细细胞分化，但使用的先后 顺顺序及比例不影响组织组织 培养的过过程。() (3)生长长素与细细胞分裂素等植物激素可调节调节 脱分化和再分 化。当生长长素含量多于细细胞分裂素含量时时，利于生根。 () (4)植物培养时时，除需要营营养、激素外，还还需要适宜的温 度、pH和光照等。 () (5)对实验对实验 器具进进行灭灭菌处处理，对实验过对实验过 程中的具有生 物活性的材料或用具进进行消毒处处理。 () 二、月季的花药培养 2判一判 (1)确定花粉发发育时时期的方法有醋酸洋红红法和焙花青铬铬 矾矾法。 () (2)在剥离花药时药时 ，不要损伤损伤 花药药，否则则接种后不能脱分 化形成愈伤组织伤组织 。 () (3)与花丝丝相连连的花药药不利于愈伤组织伤组织 或胚状体的形成。 () (4)月季花药药培养得到的都是单单倍体植株。 () 三、酶在生产、生活中的应用 3判一判 (1)探究果胶酶的用量时时，pH、温度不影响实验结实验结 果 。() (2)果胶酶包括多聚半乳糖醛醛酸酶、果胶分解酶和葡萄 糖异构酶等。 () (3)探究温度对对果胶酶活性的影响时时，温度、苹果泥、 果胶酶用量及反应时间应时间 等都是变变量。 () (4)可以用相同时间时间 内过滤过滤 得到的果汁体积积来确定果 胶酶的用量。 () 四、酵母细胞的固定化 4判一判 (1)从酶的固定方式看，吸附法比化学结结合法对对酶活性 影响小。 () (2)作为为消化酶使用时时，蛋白酶制剂剂以口服方式给药给药 。() (3)尿糖试纸试纸 含有固定化的葡萄糖酶和过过氧化氢氢酶， 可以反复使用。 () (4)将海藻酸钠钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去 CaCl2和杂杂菌。 () 植物组织培养 (2)营营养物质质 (3)激素 (4)适宜的外界条件 3植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同 项目 内容 菊花的组织培养月季的花药培养 理论依据植物细胞的全能性 基本过程脱分化再分化 外植体的 细胞类型 体细胞生殖细胞 操作流程 制备培养基外植体消 毒接种培养移 栽栽培 选材消毒接种和 培养筛选和诱 导移栽栽培 选育 影响因素选材、营养、植物激素、pH、温度、阳光等 培养结果正常植株单倍体植株 生殖方式无性生殖有性生殖 可育性可育 高度不育，秋水 仙素处理后可育 误区警示 (1)菊花的组织组织 培养实验实验 中，应选择应选择 未开花植株的茎 上部新萌生的侧侧枝；月季花药药的离体培养实验实验 中，应选应选 择择花粉发发育过过程中的单单核靠边边期的花粉进进行培养。 (2)植物组织组织 培养过过程应该应该 在无菌的条件下进进行，外 植体消毒所用消毒剂为剂为 体积积分数为为70%的酒精和质质量分 数为为01%的氯氯化汞溶液，所使用的清洗液是无菌水。 (3)组织组织 培养时时不用天然激素而是用人工合成的激素，是 因为为植物中存在相应应的分解天然激素的酶而没有分解相 应应的人工合成激素的酶，所以天然激素在植物体内作用和 存在的时间时间 短，人工合成激素的作用和存在的时间长时间长 ， 作用效果明显显。 (4)在初期，菊花的组织组织 培养需光照，月季花药药的离体培 养不需光照，而在后期均需光照。 【解题技巧】 生长长素和细细胞分裂素的作用及特点： 在生长长素存在的情况下，细细胞分裂素的作用呈现现加 强的趋势趋势 。 使用顺顺序不同，结结果不同，具体如下： 用量比例不同，结果也不同： A脱分化发发生在b步骤骤，形成愈伤组织伤组织 ，在此过过程中植物 激素发挥发挥 了重要作用 B再分化发发生在d步骤骤，是愈伤组织伤组织 重新分化成根或芽等器 官的过过程 C从叶组织块组织块 到种苗形成的过过程说说明番茄叶片细细胞具有全 能性 D人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差、结结子困难难 或发发芽率低等问题问题 B 再分化是指脱分化产生的愈伤组织重新分化出根、芽等 器官的过程，应是c步骤。 2(2012江苏高考)某研究组对组对 籼稻开展了组织组织 培养及相 关研究，请请回答下列问题问题 ： (1)2，4D常用于籼稻愈伤组织伤组织 的诱导诱导 ，对对形态态的 发发生有一定的抑制作用。为为促进进愈伤组织伤组织 再分化，在配 制分化培养基时时需_(填“升高”、“保持”或“降低 ”)2，4D的浓浓度。 (2)当籼稻愈伤组织伤组织 在只含有细细胞分裂素的培养基上 培养时时，出现现具有分生能力的绿绿色芽点，但不能继续继续 出 芽，通常在培养基中添加_，以促进进幼苗形成。 (3)研究中用显显微镜镜可以观观察到的现现象是_(填下列 序号)。 绿绿色芽点细细胞排列松散 刚刚融合的籼稻和稗草杂杂交细细胞发发生质质壁分离 胚状体细细胞中有叶绿绿体 分化的愈伤组织伤组织 内各细细胞的形态态大小一致 (4)经组织经组织 培养筛选获筛选获 得的籼稻叶绿绿素突变变体，其叶绿绿素 a与叶绿绿素b的比值显值显 著大于对对照，叶绿绿素总总量不变变。某 同学用_(填序号：绿绿色红红色蓝蓝紫色黄色) 光照射突变变体和对对照叶片，检测检测 到两者光合放氧速率差 异不大。若取等量色素提取液进进行层层析，会发现发现 突变变体 第_条色素带带(自上而下)窄于对对照组组。 (5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发发育而成。若用籼 稻种子的胚乳诱导诱导 愈伤组织伤组织 ，培育三倍体，需适时时剔除 胚，以免胚的存在影响愈伤组织细伤组织细 胞的_，还还可 避免再生苗中混有_。 解析 (1)因2，4D能抑制形态的发生，所以在促进愈伤 组织再分化时，分化培养基中应降低2，4D的浓度。(2) 添加适量的生长素利于愈伤组织再分化出芽，促进幼苗的 形成。(3)有分生能力的绿色芽点细胞排列紧密；刚融合的 籼稻和稗草杂交细胞还没有再生细胞壁，不能发生质壁分 离；愈伤组织由无定形状态的薄壁细胞构成，其内的细胞 形态大小不一致；因胚状体细胞中有具有分生能力的绿色 芽点，用显微镜可观察到胚状体细胞中有叶绿体。 (4)因籼稻叶绿素突变体中叶绿素a与叶绿素b的比值增大 而叶绿素总量不变，所以突变体中叶绿素a增加，叶绿素b 减少，则自上而下第4条色素带变窄；因叶绿素a、b主要 吸收红光和蓝紫光，对绿光和黄光吸收较少，所以用绿光 和黄光照射突变体和对照叶片，检测到两者放氧速率差别 不大。(5)胚由二倍体细胞组成，在培育三倍体时，需要剔 除种子中的胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的增殖与 分化，还可避免出现二倍体幼苗。 答案 (1)降低 (2)适量的生长长素 (3) (4) 4 (5)增殖与分化 二倍体幼苗 酶的研究与应用 误区警示 (1)与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉洗涤涤效果更好，又 由于不含磷元素，酶制剂进剂进 入无机环环境中后可以被微生 物分解，因此不会对环对环 境造成污污染。 (2)一般来说说，丝绸类丝绸类 的衣物不可以使用加酶洗衣粉 洗涤涤，是因为为蛋白酶会水解蛋白质类质类 的丝绸丝绸 。 (3)酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以 缩缩短衣物的浸泡时间时间 ，加快洗涤涤。 (4)人体皮肤细细胞有蛋白质质，如不彻彻底清洗双手，就会使 手的皮肤受到腐蚀蚀，而使人患过过敏性皮炎、湿疹等。因 此，应应避免与这类这类 洗衣粉长时间长时间 地接触。 (5)加酶洗衣粉的酶制剂剂不含肽肽酶，因为肽为肽 本身易溶于水 。 【解题技巧】 在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证证底物和酶达 到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变变化，确保 实验结实验结 果的可靠性。 确定果胶酶最适用量的方法：如果随酶浓浓度的增加， 过滤过滤 到的果汁的体积积也增加，说说明酶的用量不足；当酶的浓浓 度增加到某个值值后，再增加酶的用量，过滤过滤 到的果汁的体积积 不再改变变，说说明酶的用量已经经足够够，这这个值值就是酶的最适 用量。 演练提升 3(2012江苏高考)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉 的洗涤涤效果”的叙述，合理的是( ) A先用热热水溶解洗衣粉，再将水温调节调节 到最适温度 B实验实验 的观观察指标标可以是相同洗涤时间涤时间 内污渍污渍 的残留 程度 C相同pH时时加酶洗衣粉洗涤涤效果好于普通洗衣粉 D衣物质质地和洗衣粉用量不会影响实验结实验结 果 B 本实验的自变量是洗衣粉的种类，因变量是洗涤效果 ，无关变量有温度、pH、衣物质地(因为酶具有专一性)、 洗衣粉的用量等，探究实验中除自变量外应给予相同且适 宜的其他条件，才能排除无关变量对实验结果的干扰，根 据上述分析，符合题意的是B，热水溶解洗衣粉可能使酶 失活，只有适宜pH条件中加酶洗衣粉才有好的洗涤效果 ，故A、C、D均不符合题意。 4(2014湖南联考)某生物学兴兴趣小组进组进 行了“加酶洗衣 粉最适温度的测测定”实验实验 。下表是他们记录们记录 的不同温度下 除去不同污渍污渍 所需时间时间 的对对照表，请请依据表中数据作答 。 水温/冷水20304050607080 植物油4839302017111220 蓝墨水93868072686781105 奶渍48432812641217 (1)要达到最佳洗涤涤效果，使用加酶洗衣粉的最适宜温度 范围围是 _。 (2)在适宜温度范围围内，加酶洗衣粉对对衣物上的 _的洗涤涤效果最佳，对对_的洗涤涤效 果最差，其原因是 _ _。 (3)羊毛、蚕丝丝等织织物_(填“能”或“不能”)用加酶洗 衣粉洗涤涤，因为为 _。 解析 由表格可知，在水温为60 时除去各种污渍所需 时间最短，加酶洗衣粉除去奶渍所用时间最短，说明对其 洗涤效果最佳，除去蓝墨水所需时间最长，说明对其洗涤 效果最差。这是因为加酶洗衣粉主要含有蛋白酶和脂肪酶 ，分解脂肪和蛋白质较快，而很难分解蓝墨水中的成分。 答案 (1)5060 (2)奶渍渍 蓝蓝墨水 奶渍渍的主要成分是蛋白质质和脂肪，加 酶洗衣粉含有蛋白酶和脂肪酶，能使蛋白质质和脂肪等有机 物分解，而很难难使蓝蓝墨水的成分分解 (3)不能 羊毛、蚕丝丝等织织物的主要成分是蛋白质质，加酶 洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白质质分解，从而使织织物受到破 坏 关键点击 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。 酶与细胞的固定化技术 (2)方法及适用对对象 一般来讲讲，酶更适合用化学结结合和物理吸附法固定化， 而细细胞多采用包埋法固定化，这这是因为为个大的细细胞难难以 被吸附或结结合，而个小的酶则则易从包埋材料中漏出。 优点 酶与反应物结合，又与产 物分离，固定在载体上 的酶可反复利用 成本低，操作更 容易 缺点 一种酶只能催化一种或一 类化学反应 可能导致反应效 果下降 实例固定化葡萄糖异构酶固定化酵母细胞 3酵母细胞的固定化方法 误区警示 (1)海藻酸钠钠溶液的浓浓度对对包埋酵母细细胞数量的影响 海藻酸钠钠溶液浓浓度过过高，将很难难形成凝胶珠。 浓浓度过过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细细胞的数量 少。 (2)海藻酸钠钠溶液配制注意事项项 海藻酸钠钠溶化时时要用小火或间间断加热热，避免海藻酸钠钠 发发生焦糊。 将溶化后的海藻酸钠钠先冷却至室温，再与酵母细细胞混 合，避免高温杀杀死酵母细细胞。 固定化酵母细细胞时时，应应将海藻酸钠钠酵母细细胞的混合液 用注射器缓缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影 响凝胶珠的形成。 【解题技巧】 细胞的固定化要在严严格无菌条件下进进行；对对制备备 的海藻酸钠钠溶液、CaCl2溶液以及注射器等器材进进行严严格 灭灭菌。 溶解海藻酸钠时钠时 采用小火或间间断加热热法，防止海 藻酸钠钠焦糊。 海藻酸钠钠溶液浓浓度过过高，将很难难形成凝胶珠；浓浓 度过过低，凝胶珠所包埋的酵母细细胞数量少。 演练提升 5(2013江苏卷)下列有关固定化酶和固定化细细胞的叙述 ，正确的是 ( ) A可用包埋法制备备固定化酵母细细胞 B反应产应产 物对对固定化酶的活性没有影响 C葡萄糖异构酶固定前后专专一性不同 D固定化细细胞可以催化各种反应应底物的一系列反应应 A 固定化技术包括包埋法、物理吸附法和化学结合法(交联 法)，由于细胞相对于酶来说更大，难以被吸附或结合，因此 多采用包埋法，A正确；某些反应产物可能与酶结合，致使酶 的结构产生变化，从而改变酶的催化活性，B错误；固定化酶 实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上，实现酶的反复 利用，并提高酶稳定性，酶的各项特性(如高效性、专一性和 作用条件的温和性)依然保持，C错误；固定化细胞在多步酶 促反应中发挥连续催化作用，但如果反应底物是大分子物质 ，则难以自由通过细胞膜，从而限制固定化细胞的催化反应 ，D错误。 6在20世纪纪50年代，酶已经经大规规模地应应用于各个生产领产领 域，到了70年代又发发明了固定化酶与固定化细细胞的技术术 。 (1)在实际实际 生产产中，固定化酶技术术的优优点是 _ _。 与固定化酶技术术相比，固定化细细胞固定的是_ 。 (2)制备备固定化酵母细细胞，常用的包埋材料是_， 使用了下图图中方法 _(填出号码码与名称)。 (3)制作固定化酵母细细胞时时，充分混合均匀的酵母细细胞溶 液可在饱饱和_溶液中形成凝胶珠。部分同学实验实验 制得的凝胶珠不是圆圆形或椭圆椭圆 形，其主要原因是 _。 解析 将酶固定化后，可使酶在催化反应之后不随产物流 走，可以反复利用；将细胞固定化后，可以将一种细胞内 的多种酶同时进行固定。海藻酸钠一般不能参与化学反应 ，同时，在高温下容易溶化，温度降低时又形成多孔性固 体颗粒，是包埋酵母菌的好材料。图为化学结合法，图 为物理吸附法，图为包埋法。凝胶珠是高温下溶化的 海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻 酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或 长条形，而不是圆形的凝胶珠。 答案 (1)酶既容易与反应应物接触，又容易与产产物分离， 固定在载载体上的酶能反复利用 多酶系统统(或一系列酶、 多种酶) (2)海藻酸钠钠 包埋法 (3)CaCl2 海藻酸钠钠溶液浓浓度过过高(或针针筒口离液面过过近 ，高度不够够) 高考回顾 2013江苏苏卷 2012全国课标课标 卷、山东东卷、江苏苏卷 2011江苏苏卷 典题例析 考向一 植物组织培养 (2012新课标全国卷)为了探究6BA和 IAA对对某菊花品种茎尖外植体再生丛丛芽的影响，某研究小 组组在MS培养基中加入6BA和IAA，配制成四种培养基( 见见下表)，灭灭菌后分别别接种数量相同、生长长状态态一致、消 毒后的茎尖外植体，在适宜条件下培养一段时间时间 后，统统 计计再生丛丛芽外植体的比率(m)，以及再生丛丛芽外植体上的 丛丛芽平均数(n)，结结果如下表。 培养基编 号 浓度/mgL1 m/%n/个 6BAIAA 105076731 2050177461 3050266753 4050560050 回答下列问题问题 。 (1)按照植物的需求量，培养基中无机盐盐的元素可分为为 _和_两类类。上述培养基中，6BA属于 _类类生长调节剂长调节剂 。 (2)在该实验该实验 中，自变变量是_，因变变量是_， 自变变量的取值值范围围是_。 (3)从实验结实验结 果可知，诱导丛诱导丛 芽总总数最少的培养基是 _号培养基。 (4)为为了诱导该诱导该 菊花试试管苗生根，培养基中一般不加入 _(填“6BA”或“IAA”)。 【解析】 本题考查植物组织培养的相关知识。(1)植物组 织培养常用MS培养基，其中，无机盐的元素可分为大量 元素和微量元素两类，前者如N、P、K、Ca、Mg、S等 ，后者如B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo等。MS培养基中还 常需要添加能诱导细胞分裂、脱分化、再分化的生长素和 细胞分裂素，常用的生长素有2，4D、IAA、NAA等， 常用的细胞分裂素有6BA、KT等。 (2)该实验中，各组6BA浓度均为05 mgL1，IAA浓度 不相同，故自变量为IAA浓度，IAA的浓度范围为005 mg L1。据表可知，该实验因变量是再生丛芽外植体的比率 (m)以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n)。(3)由表格中的 数据可知，1号培养基诱导丛芽总数最少。(4)生长素常用于 诱导细胞分裂和根的分化，6BA一般用于诱导植物的愈伤 组织分化出丛芽，故诱导菊花试管苗生根，培养基中一般不 加入6BA。 【答案】 (1)大量元素 微量元素 细细胞分裂素 (2)IAA浓浓度 再生丛丛芽外植体的比率(m)和再生丛丛芽外植 体上的丛丛芽平均数(n) 005 mgL1 (3)1 (4)6BA 考向二 酶的研究与应用 请分析回答下列有关生物技术实术实 践方面的 问题问题 ： (1)植物组织组织 培养技术术基本操作的正确顺顺序是 _(填序号)。 外植体消毒 制备备MS培养基 接种 培养 栽培 移栽 A B C D (2)植物组织组织 培养中，在配制好的MS培养基中常需添加 _，除此之外，_等，也是影响植物组织组织 培养的重要因素。 (3)PCR反应过应过 程中除DNA模板、引物、原料和酶外，还还 需要一定的_等条件。 (4)根据果胶酶在果汁生产产中的作用的系列实验结实验结 果回答 下列问题问题 ： 能正确表示温度对对果胶酶活性影响的曲线线是 _。 能正确表示pH对对果胶酶活性影响的曲线线是 _。 在原材料有限的情况下，能正确表示相同时间时间 内果胶 酶的用量对对果汁产产量影响的曲线线是 _。 果汁发发酵后是否有酒精产产生，可用_来检验检验 。 在酸性条件下，该试剂该试剂 与酒精反应应呈现现_。 【解析】 植物组织培养的一般顺序为制备培养基消毒 接种培养移栽栽培。在MS培养基中应添加植物 激素，除此之外，温度、pH、光照等也是影响因素。温 度和pH都影响酶的活性，存在最适温度和pH，检测酒精 时应用酸性重铬酸钾，反应呈现灰绿色。 【答案】 (1)C (2)植物激素 pH、温度、光照 (3)温度、pH (4)乙 乙 丙 重铬铬酸钾钾 灰绿绿色 考向三 酶与细