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 始终在旁进行 对接种工具要用灭菌 将菊花茎段插入培养基中时注意 4 培养与移栽 在18 22 的中培养 得到后进行移栽 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 被子植物的花粉发育过程花粉母细胞 小孢子母细胞 四分体时期 单核期 双核期 花粉粒2 产生花粉植株的两条途径 1 花粉 胚状体 丛芽 生根 移栽 2 花粉 愈伤组织 丛芽 生根 移栽 3 影响花药培养的因素 1 主要因素 和 2 月季花药培养一般选择期 细胞核由中央移向细胞一侧的时期 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 果胶酶的组成及作用果胶酶包括 和果胶酯酶 能使果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 瓦解和胞间层 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加酶洗衣粉是指含有的洗衣粉 常用酶制剂有四类 脂肪酶 和纤维素酶 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理 四 酵母细胞的固定化 1 概念 固定化酶和固定化细胞技术是利用方法将酶或细胞固定在的技术 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 实验操作酵母细胞的 配制物质的量浓度为0 05mol L的 配制溶液 海藻酸钠溶液与酵母细胞混合 酵母细胞 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 菊花组织培养 一般选择开花植株的茎上部新萌生的侧枝 2 植物激素的浓度可影响细胞分化 但使用的先后顺序及比例不影响组织培养的过程 3 生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化 当生长素含量多于细胞分裂素含量时 利于生根 4 植物培养时 除需要营养 激素外 还需要适宜的温度 pH和光照等 5 对实验器具进行灭菌处理 对实验过程中的具有生物活性的材料或用具进行消毒处理 二 月季的花药培养2 判一判 1 确定花粉发育时期的方法有醋酸洋红法和焙花青 铬矾法 2 在剥离花药时 不要损伤花药 否则接种后不能脱分化形成愈伤组织 3 与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成 4 月季花药培养得到的都是单倍体植株 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 pH 温度不影响实验结果 2 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 3 探究温度对果胶酶活性的影响时 温度 苹果泥 果胶酶用量及反应时间等都是变量 4 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 四 酵母细胞的固定化4 判一判 1 从酶的固定方式看 吸附法比化学结合法对酶活性影响小 2 作为消化酶使用时 蛋白酶制剂以口服方式给药 3 尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶 可以反复使用 4 将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗 目的是洗去CaCl2和杂菌 植物组织培养 2 营养物质 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 误区警示 1 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 月季花药的离体培养实验中 应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养 2 植物组织培养过程应该在无菌的条件下进行 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 组织培养时不用天然激素而是用人工合成的激素 是因为植物中存在相应的分解天然激素的酶而没有分解相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短 人工合成激素的作用和存在的时间长 作用效果明显 4 在初期 菊花的组织培养需光照 月季花药的离体培养不需光照 而在后期均需光照 解题技巧 生长素和细胞分裂素的作用及特点 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 用量比例不同 结果也不同 A 脱分化发生在b步骤 形成愈伤组织 在此过程中植物激素发挥了重要作用B 再分化发生在d步骤 是愈伤组织重新分化成根或芽等器官的过程C 从叶组织块到种苗形成的过程说明番茄叶片细胞具有全能性D 人工种子可以解决有些作物品种繁殖能力差 结子困难或发芽率低等问题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 某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究 请回答下列问题 1 2 4 D常用于籼稻愈伤组织的诱导 对形态的发生有一定的抑制作用 为促进愈伤组织再分化 在配制分化培养基时需 填 升高 保持 或 降低 2 4 D的浓度 2 当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时 出现具有分生能力的绿色芽点 但不能继续出芽 通常在培养基中添加 以促进幼苗形成 3 研究中用显微镜可以观察到的现象是 填下列序号 绿色芽点细胞排列松散 刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离 胚状体细胞中有叶绿体 分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致 4 经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体 其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照 叶绿素总量不变 某同学用 填序号 绿色 红色 蓝紫色 黄色 光照射突变体和对照叶片 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行层析 会发现突变体第 条色素带 自上而下 窄于对照组 5 胚乳 3n 由一个精子与两个极核受精发育而成 若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织 培育三倍体 需适时剔除胚 以免胚的存在影响愈伤组织细胞的 还可避免再生苗中混有 解析 1 因2 4 D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 4 D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 加酶洗衣粉洗涤效果更好 又由于不含磷元素 酶制剂进入无机环境中后可以被微生物分解 因此不会对环境造成污染 2 一般来说 丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤 是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸 3 酶的催化作用需要适宜的温度 用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间 加快洗涤 4 人体皮肤细胞有蛋白质 如不彻底清洗双手 就会使手的皮肤受到腐蚀 而使人患过敏性皮炎 湿疹等 因此 应避免与这类洗衣粉长时间地接触 5 加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶 因为肽本身易溶于水 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化 确保实验结果的可靠性 确定果胶酶最适用量的方法 如果随酶浓度的增加 过滤到的果汁的体积也增加 说明酶的用量不足 当酶的浓度增加到某个值后 再增加酶的用量 过滤到的果汁的体积不再改变 说明酶的用量已经足够 这个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效果 的叙述 合理的是 A 先用热水溶解洗衣粉 再将水温调节到最适温度B 实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度C 相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉D 衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果 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 某生物学兴趣小组进行了 加酶洗衣粉最适温度的测定 实验 下表是他们记录的不同温度下除去不同污渍所需时间的对照表 请依据表中数据作答 1 要达到最佳洗涤效果 使用加酶洗衣粉的最适宜温度范围是 2 在适宜温度范围内 加酶洗衣粉对衣物上的 的洗涤效果最佳 对 的洗涤效果最差 其原因是 3 羊毛 蚕丝等织物 填 能 或 不能 用加酶洗衣粉洗涤 因为 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 50 60 2 奶渍蓝墨水奶渍的主要成分是蛋白质和脂肪 加酶洗衣粉含有蛋白酶和脂肪酶 能使蛋白质和脂肪等有机物分解 而很难使蓝墨水的成分分解 3 不能羊毛 蚕丝等织物的主要成分是蛋白质 加酶洗衣粉中的蛋白酶能使蛋白质分解 从而使织物受到破坏 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 3 酵母细胞的固定化方法 误区警示 1 海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响 海藻酸钠溶液浓度过高 将很难形成凝胶珠 浓度过低 形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少 2 海藻酸钠溶液配制注意事项 海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热 避免海藻酸钠发生焦糊 将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温 再与酵母细胞混合 避免高温杀死酵母细胞 固定化酵母细胞时 应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到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格无菌条件下进行 对制备的海藻酸钠溶液 CaCl2溶液以及注射器等器材进行严格灭菌 溶解海藻酸钠时采用小火或间断加热法 防止海藻酸钠焦糊 海藻酸钠溶液浓度过高 将很难形成凝胶珠 浓度过低 凝胶珠所包埋的酵母细胞数量少 演练提升 5 2013 江苏卷 下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述 正确的是 A 可用包埋法制备固定化酵母细胞B 反应产物对固定化酶的活性没有影响C 葡萄糖异构酶固定前后专一性不同D 固定化细胞可以催化各种反应底物的一系列反应 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50年代 酶已经大规模地应用于各个生产领域 到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术 1 在实际生产中 固定化酶技术的优点是 与固定化酶技术相比 固定化细胞固定的是 2 制备固定化酵母细胞 常用的包埋材料是 使用了下图中方法 填出号码与名称 3 制作固定化酵母细胞时 充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和 溶液中形成凝胶珠 部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形 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 酶既容易与反应物接触 又容易与产物分离 固定在载体上的酶能反复利用多酶系统 或一系列酶 多种酶 2 海藻酸钠 包埋法 3 CaCl2海藻酸钠溶液浓度过高 或针筒口离液面过近 高度不够 高考回顾 2013江苏卷2012全国课标卷 山东卷 江苏卷2011江苏卷 典题例析 考向一植物组织培养 2012 新课标全国卷 为了探究6 BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响 某研究小组在MS培养基中加入6 BA和IAA 配制成四种培养基 见下表 灭菌后分别接种数量相同 生长状态一致 消毒后的茎尖外植体 在适宜条件下培养一段时间后 统计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 结果如下表 回答下列问题 1 按照植物的需求量 培养基中无机盐的元素可分为 和 两类 上述培养基中 6 BA属于 类生长调节剂 2 在该实验中 自变量是 因变量是 自变量的取值范围是 3 从实验结果可知 诱导丛芽总数最少的培养基是 号培养基 4 为了诱导该菊花试管苗生根 培养基中一般不加入 填 6 BA 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 4 D IAA NAA等 常用的细胞分裂素有6 BA KT等 2 该实验中 各组6 BA浓度均为0 5mg L 1 IAA浓度不相同 故自变量为IAA浓度 IAA的浓度范围为0 0 5mg L 1 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 6 BA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6 BA 答案 1 大量元素微量元素细胞分裂素 2 IAA浓度再生丛芽外植体的比率 m 和再生丛芽外植体上的丛芽平均数 n 0 0 5mg L 1 3 1 4 6 BA 考向二酶的研究与应用请分析回答下列有关生物技术实践方面的问题 1 植物组织培养技术基本操作的正确顺序是 填序号 外植体消毒 制备MS培养基 接种 培养 栽培 移栽A B C D 2 植物组织培养中 在配制好的MS培养基中常需添加 除此之外 等 也是影响植物组织培养的重要因素 3 PCR反应过程中除DNA模板 引物 原料和酶外 还需要一定的 等条件 4 根据果胶酶在果汁生产中的作用的系列实验结果回答下列问题 能正确表示温度对果胶酶活性影响的曲线是 能正确表示pH对果胶酶活性影响的曲线是 在原材料有限的情况下 能正确表示相同时间内果胶酶的用量对果汁产量影响的曲线是 果汁发酵后是否有酒精产生 可用 来检验 在酸性条件下 该试剂与酒精反应呈现 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