专题三植物的组织培养技术专题三植物的组织培养技术专题四酶的研究与应用专题四酶的研究与应用 知识排查特点提示：(1)组织培养中，易于培养的外植体不一定施用植物激素2)每接种一块外植体前，镊子需放入体积分数为75%的酒精溶液中消毒一次，然后在酒精灯火焰上烧一遍，冷却后再接种注意，沾有酒精的镊子要等到酒精挥发完全后，再放到酒精灯火焰上灼烧3)外植体放入培养基时，必须放平每瓶放置外植体的数量，应该根据锥形瓶的大小确定，一般放置胡萝卜34块，菊的茎或叶68块注意外植体在培养基中分布要均匀，也不要放得太少，以充分利用培养基中的营养成分和光照条件4)插入时应注意方向，不要倒插茎尖、茎段等基部插入培养基，利于吸收水分和养分5)接种时的酒精灯火焰不要调得太高，接种时应靠近酒精灯火焰操作，接种的速度要快，接种时严防接种箱内着火6)接种后应及时盖好瓶盖，作好标记，写明材料名称、接种日期7)多数情况下，外植体愈伤组织阶段为异养阶段，一般无需照光，在制成试管苗时则需光，以形成叶绿素8)培养一株完整的试管苗，必须先进行生芽培养，然后进行生根培养，如果顺序颠倒，先诱导生根，就不好诱导生芽了特别提醒：(1)剥离花药时，尽量使之不受损伤，因这种花药壁往往产生二倍体的愈伤组织。
2)花药开裂长出愈伤组织或释放出胚状体时，应及时转移到分化培养基上3)花粉植株形成时，出现染色体倍性变化，是营养核和生殖核融合造成的三、探究酶活性最适条件和用量的实验设计1探究酶活性最适条件的实验设计(1)思路方法：探究不同温度(或 pH)对果胶酶活性的影响时，温度(或 pH)作为自变量，有效地控制其他无关变量 ，通过设置合理的温度(或 pH)梯度来确定最适值2)注意事项：在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到相应的条件(温度或 pH)，避免混合后条件变化，确保实验结果的准确性3)衡量实验结果的指标：在相同时间内，滤出苹果汁的体积多少观察苹果汁的澄清度2探究果胶酶的用量(1)原理提示：本实验是一个探究性的定量实验，所测出的最适用量是在本实验的温度、pH条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和 pH2)确定最适用量的方法：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，那么这个值就是酶的最适用量四、不同加酶洗衣粉的洗涤原理及洗涤效果的实验设计1常用酶制剂的种类及洗涤原理种类洗涤原理洗涤实例蛋白酶可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子肽或氨基酸血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢脂肪酶把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等来自面条、巧克力等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果特别提醒：对于丝绸等主要成分为蛋白质的面料，在加入碱性蛋白酶的洗衣粉作用下，衣物同样会受到损伤，因此蛋白质类丝织物不能用蛋白酶洗衣粉洗涤。
2探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果(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，其对各种污渍都有较好的洗涤效果2)实验变量：自变量：加酶洗衣粉无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)(3)实验步骤：步骤烧杯编号注入自来水500 mL500 mL500 mL加入物质(等量)奶渍布奶渍布奶渍布控制水温37 37 37 加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉复合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻璃棒搅拌5 min5 min5 min观察实验现象特别提醒：该实验探究多种加酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果，也可以探究同一种加酶洗衣粉对于不同污渍的洗涤效果五、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胞酶的种数一种或几种一种一系列酶制作方法化学结合固定化、物理吸附固定化包埋法固定化是否需要营养物质否否是续表 直接使用酶固定化酶固定化细胞反应底物各种物质(大分子、小分子)各种物质(大分子、小分子)小分子物质缺点对环境条件非常敏感，易失活难回收，成本高，影响产品质量不利于催化一系列的酶促反应反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降优点催化效率高、耗能低、污染低既能与反应物接触，又能与产物分离可以反复利用成本低、操作容易热点突破题型一果胶酶在果汁生产中的应用典例1果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要成分之一。
果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层在果汁生产中应用果胶酶可以提高出汁率和澄清度请你帮助完成以下有关果胶酶和果汁生产的实验课题实验用具和材料：磨浆机、烧杯、试管、量筒、刀片、玻璃棒、漏斗、纱布等；苹果、质量分数为2%的果胶酶溶液、蒸馏水等课题一验证果胶酶在果汁生产中的作用实验方法及步骤：(1)将苹果洗净去皮，用磨浆机制成苹果泥，加入适量蒸馏水备用2)取两个100 mL的洁净的烧杯，编号1、2，按相应程序进行操作，请把表中未填写的内容填上操作顺序项目烧杯12在烧杯中加入苹果泥20 mL20 mL2 mL注入蒸馏水在恒温水浴中保温，并用玻璃棒不断搅拌10 min10 min( 3 ) 取 两 个 烧 杯 ， 同 时 进 行 过 滤 观 察 ( 或 比较)_，并记录结果4)实验结果的预测及结论：如果是_，则说明果胶酶对果胶的水解具有催化作用课题二探究果胶酶催化果胶水解的最适 pH本课题实验步骤中，在完成课题一中的(1)(2)步骤中编号、编组之后，有下面两种操作：方法一：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中苹果泥相混合，再把混合液的 pH分别调至4、5、6、10方法二：将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的苹果泥的 pH分别调至4、5、6、10，再把 pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。
(1)请问上述哪一种方法更科学_，理由是：_ (2)该实验步骤中也有玻璃棒搅拌的操作，其目的是使_，以减少实验误差 (3)如果用曲线图的方式记录实验结果，在现有的条件下，以横坐标表示 pH，纵坐标表示_(填“果汁体积”或“试管容积”)，实验操作和记录是比较切实可行的根据你对酶特性的了解，请在下图中选择一个最可能是实验结果的曲线图_解析：解答实验题的关键是要明确实验目的，搞清实验原理，根据单一变量原则找到单一变量，控制其他变量，以及尽量减少实验误差验证性实验结果要与实验目的相对应，回答语言要简洁、准确课题二中的探究性实验需要迁移教材上的基本实验(探究温度和pH对酶的活性的影响)来解答在复习中要特别注意像“果胶酶在果汁生产中的作用”这种与生产、生活相联系的实验素材课题一中，实验目的很明确“验证果胶酶可以提高出汁率和澄清度”，不难找出对照实验的单一变量是果胶酶溶液和蒸馏水，且都为2 mL由于是验证性实验，结果应与前面的实验目的相对应，即相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高课题二中方法二是将试管中的果胶酶溶液和烧杯中的pH分别调至4、5、6、10，再把pH相等的果胶酶溶液和苹果泥相混合。
这样操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH否则，由于酶有高效性，在升高或降低pH过程中把果胶分解了，造成错解实验中玻璃棒搅拌的目的，是使酶和果胶充分地接触，以减少实验误差对于实验结果以坐标图的形式表示，以横坐标表示pH，纵坐标表示果汁体积较恰当根据在一定范围内，随着pH的增加，酶的活性增强，单位时间内果汁体积增大；当超过最适 pH后，随着pH的增加，酶的活性减弱，单位时间内果汁体积减小答案：课题一(2)(3)相同时间内滤出的果汁体积和果汁的澄清度(4)相同时间内1号烧杯滤出的果汁体积比2号烧杯滤出的果汁体积大，澄清度高操作顺序项目烧杯12注入果胶酶溶液2 mL课题二(1)方法二操作能够确保酶的反应环境从一开始便达到实验预设的pH(2)酶和反应物果胶充分地接触(3)果汁体积甲题型二酶母细胞的固定化技术典例2如图为固定化酶的反应柱示意图，请据图回答：(1)请在横线上填出各标号的名称2)与一般酶制剂相比，固定化酶的突出优点是_，固定化细胞的优点是_3)的作用是_4)制作固定化葡萄糖异构酶所用的方式有_或_5)据图说出反应柱的作用原理：_解析：与一般的酶制剂相比，固定化酶不仅能与反应物充分接触，还能与产物分离，并且可以反复利用。
但是与固定化细胞相比，固定化酶不能催化一系列的化学反应，并且固定化细胞成本更低，操作更容易使用固定化酶技术往往利用一个反应柱，反应柱下端有一个分布着小孔的筛板，酶颗粒无法通过筛板，而反应液却可以自由出入答案：(1)反应柱固定化酶分布着小孔的筛板(2)既能与反应物接触，又能与产物分离，能被反复利用成本更低，操作更容易(3)酶颗粒无法通过，反应溶液却可以自由出入(4)将酶相互连接起来将酶吸附在载体表面上(5)反应物溶液从反应柱上端注入，使反应物溶液流过反应柱，与固定化酶接触，得到产物，从反应柱下端流出题型三植物的组织培养典例3植物组织培养的培养基中加有激素下表是培养基中两种植物激素在不同比例时的实验结果请分析回答：(其中6BA是细胞分裂素，IAA是生长素)实验组别1234激素种类及激素浓度关系6BA6BAAA6BAAA6BAAA结果组织块产生愈伤组织组织块分化出芽愈伤组织不断生长愈伤组织有生根趋势(1)促进愈伤组织产生的条件是_，愈伤组织生长的条件是_2)芽的分化条件是_，根的分化条件是_3)在植物组织培养中，脱分化可用的激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系，再分化时可用激素组合是实验_和实验_中的激素浓度关系。
整个实验表明，植物的生根、发芽等生命活动是_的结果4)植物组织培养的培养基中，除激素外，还必须含有_，它的成分至少应该含有_、_等 5 ) 判 断 愈 伤 组 织 是 否 产 生 的 依 据 是 看 是 否 产 生 了_的细胞解析：本题考查了植物组织培养基中生长素和细胞分裂素使用的有关知识，培养学生利用生物知识分析、解决问题的能力从表中数据可以看出，只有靠细胞分裂素和生长素的共同作用及适当的比例，才能使组织培养过程顺利进行培养基中必须具备植物激素、矿质元素、有机物等营养物质而愈伤组织的特点是细胞排列成疏松无规则、无定形状态答案：(1)必须有细胞分裂素细胞分裂素和生长素含量相等(2)细胞分裂素的含量大于生长素生长素的含量大于细胞分裂素(3)1324多种激素共同作用(4)营养物质矿质元素有机物(5)排列疏松而无规则，无定形状态随堂演练1下图是利用基因型为AaBb的某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图，请分析回答：答案：(1)植物组织培养(2)AB、Ab、aB、ab减数分裂时因无同源染色体，因而无法进行正常联会，故不能形成正常的生殖细胞(3)细胞分裂素与生长素(4)相同(5)营养生殖(或无性生殖)有性生殖(6)9/162(2008江苏生物)为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。
甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录请回答下列问题1)提高洗衣粉去污能力的方法有_甲组在洗衣粉中加入了_乙组在洗衣粉中加入了_ 2 ) 甲 、 乙 组 洗 涤 效 果 的 差 异 ， 说 明 酶 的 作 用 具 有_3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80 时洗涤同一种污渍，请 比 较 这 3 组 洗 涤 效 果 之 间 的 差 异 并 说 明 理 由 解析：本题考查有关酶的相关知识通过表格数据获取有效的解题信息是解本题的关键通过表格比较容易得出：在1050 的范围内，随着温度的升高，酶的去污能力增强；加入酶的洗衣粉的去污能力比未加酶的强血渍中主要成分是血红蛋白，油渍中主要成分是脂肪，根据甲、乙两组去除血渍和油渍的能力比较，能够得出甲组加入了蛋白酶，乙组加入了蛋白酶和脂肪酶两组去污能力的差异也正好说明酶具有专一性酶在高温的情况下会变性失活，因此甲、乙、丙3组在水温为80 时，效果一样答案：(1)加酶和适当提高温度蛋白酶蛋白酶和脂肪酶(2)专一性(3)没有差异，因为高温使酶失活3(2008上海生物)利用纤维素解决能源问题的关键，是高性能纤维素酶的获取。
请完善实验方案，并回答相关问题实验目的：比较三种微生物所产生的纤维素酶的活性实验原理：纤维素酶催化纤维素分解为葡萄糖，用葡萄糖的产生速率表示酶活性大小；用呈色反应表示葡萄糖的生成量实验材料：三种微生物(AC)培养物的纤维素酶提取液，提取液中酶蛋白浓度相同实验步骤：(1)取四支试管，分别编号2)在下表各列的一个适当位置，填写相应试剂的体积量，并按表内要求完成相关操作试管号试剂(mL)1234蒸馏水1.41.41.4pH7.5的缓冲液0.20.20.2纤维素悬浮液0.30.30.3微生物A提取液0.1微生物B提取液微生物C提取液0.1总体积2.02.02.02.0(3)将上述四支试管放入37 的水浴中，保温1 h4)在上述四支试管中分别加入_试剂，摇匀后，进行_处理5)观察比较实验组的三支试管与对照组试管的颜色及其深浅实验结果：微生物A提取物微生物B提取物维生物C提取物颜色深浅程度分析讨论： (1)该实验中的对照组是_号试管2)实验组试管均呈现的颜色是_，但深浅不同3)上述结果表明：不同来源的纤维素酶，虽然酶蛋白浓度相同，但活性不同若不考虑酶的最适pH和最适温度的差异，其可能原因是_4)你认为上述三种微生物中，最具有应用开发价值的是_。
5)从解决能源问题的角度，开发这种纤维素酶的意义在于_解析：本题考查了对微生物培养实验的分析综合能力解决这类题目首先要对题中所给信息了解透彻纤维素在纤维素酶的作用下分解产物是葡萄糖，用葡萄糖的产生来表示酶活性的大小，用呈色反应表示葡萄糖的生成量可以用班氏试剂来检测葡萄糖的生成，加热后根据生成颜色的深浅来判断葡萄糖的生成量明确了这几点后，根据实验设计的原则：对照原则、等量原则、单一变量原则等，进行实验的设计与分析要比较三种微生物所产生的酶的活性，所以所设计的实验组是三组，对照组是一组，这四组所用液体的量是一致的(体现等量原则)，实验组与对照组相比只有一个变量，实验组之间相比它们的变量各不相同据此可完成题中表格的填写4号管作为对照组，其余三支管加入的是等量的不同微生物的提取液0.1 mL,4号管中加入的是等量的蒸馏水，所以在添加蒸馏水一栏中加入的是(1.40.1)mL，这样保证了试管中液体总量的相等从题中的实验结果可看出微生物B提取液即2号管中颜色最深，说明纤维素酶活性最强微生物B的开发利用价值最大，若开发成功就可将葡萄糖用做制取酒精的原料，也可用纤维素代替化石能源从酶的角度来考虑不同的酶是由不同的基因控制合成的，构成蛋白质的氨基酸的数量、种类、排列顺序以及肽链的空间结构不同，也就使不同酶的功能有所差异。
答案：实验步骤：(2)试管号试剂(mL)1234蒸馏水1.5pH7.5的缓冲液0.2纤维素悬浮液0.3微生物A提取液微生物B提取液0.1微生物C提取液总体积(4)班氏加热(加热至沸腾)分析讨论(1)4(2)红黄色(3)不同酶的氨基酸序列不同(不同酶的空间结构不同)(4)微生物B(5)葡萄糖可用做制取酒精的原料；用纤维素代替化石能源(言之有理即给分)。