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第39讲 酶的应用与植物组织培养,第十一单元 生物技术实践,考纲考频 1酶在食品制造和洗涤等方面的应用(3年5考) 2.制备和应用固定化酶(3年3考) 3.植物的组织培养(3年4考),第十一单元 生物技术实践,一、酶在果汁生产、洗涤等方面的应用 1果胶酶在果汁生产中的作用 (1)果胶 果胶的成分与存在：果胶是_ 的主要组成成分之一，它是由_聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。 果胶与果汁加工：果胶影响_，使果汁浑浊。,植物细胞壁以及胞间层,半乳糖醛酸,出汁率,(2)果胶酶 成分：果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称。 作用：将果胶分解成可溶性的_，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。,半乳糖醛酸,多聚半乳糖醛酸酶,(3)果胶酶的应用 水果加工业：水果中的果胶经果胶酶水解后，可降 低 果汁的_，有助于压榨；在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到_作用，还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀；果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。 饲料工业：果胶酶与_酶、半纤维素酶等配合，可降解植物细胞壁中的果胶和纤维 素，促使 淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的 营养价值；果胶酶可降低饲料的黏度，促进饲料在动物消化道内的_。,黏度,澄清,纤维素,消化吸收,2加酶洗衣粉在洗涤中的应用 (1)加酶洗衣粉：指含_的洗衣粉。 (2)酶制剂的种类与洗涤原理,酶制剂,小,甘油和脂肪酸,麦芽糖、葡萄糖,纤维素,二、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_的技术。 2方法及适用对象 一般来讲，酶更适合用_固定化，而细胞多采用_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。,酶或细胞固定在一定空间内,化学结合和物理吸附法,包埋,三、植物组织培养 1培养基 (1)成分：大量元素、微量元素、有机成分、_和琼脂。 (2)类型：_、发芽培养基和生根培养基。 (3)作用：为植物组织或器官生长和发育提供_。 (4)制备：配制各种母液配制培养基_。,激素,MS培养基,营养条件,灭菌,2组织培养 (1)含义：在无菌和人工控制条件下，将离 体的植 物器官、组织、细胞，培养在人工配 制的 培养基上，给予适 宜的培养条件，诱导其产生愈伤组织、丛芽，最终形成_。 (2)原理：植物细胞具有全能性。 (3)过程：,完整的植株,脱分化,再分化,1(2014高考江苏卷)下列关于加酶洗衣粉的叙述，正确的是( ) A高温易使酶失活，因此冷水洗涤去污效果应该比温水好 B洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的促进 作用 C在pH低于7.0的自来水中，碱性蛋白酶依然能起作用 D洗衣粉中酶主要是通过快速分解溶在水里的污渍发挥 作用,C,解析：酶具有最适温度，温度升高或降低都会降低酶活性，所以冷水洗涤去污效果一般没有温水好，A错误；洗衣粉中表面活性剂对碱性蛋白酶活性有一定的抑制作用，B错误；酶都有最适的pH，低于或高于最适pH，酶活性会降低，但仍能发挥催化作用，C正确；洗衣粉中的酶是用于去除衣物上的相应污垢，而不是分解溶于水里的污渍，D错误。,2适宜温度下在果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是( ) A加大苹果泥用量 B加大果胶酶用量 C进一步提高温度 D用玻璃棒进行搅拌 解析：用玻璃棒进行搅拌可增大果胶酶与果泥的接触面积，从而加速酶促反应。,D,3(2013高考江苏卷)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 解析：体积大的细胞难以被吸附或结合，固 定化细胞多采用包埋法，A项正确；反应产 物积累 会影响 酶的 活性，B项错误；葡萄糖异构酶在固定前后都是 催化葡萄糖 转化成果糖，故专一性相 同，C 项错误；固 定化细 胞 固定的 是一系列的酶，可以催化一系列的反应，但不是催化各 种反应底物的反应，D项错误。,A,C,解析：紫草素是从愈伤组织的细胞中获取的，不用培养成完整的植株，故C项错误。,考点一 酶的研究与应用及固定化酶与固定化细胞技术,考点二 植物组织培养,1果胶酶与纤维素酶的比较,考点一 酶的研究与应用及固定化酶与固定化细胞技术,半乳糖醛酸,纤维二糖,2.探究影响果胶酶活性的因素(温度或pH)的实验 (1)实验原理：果胶酶的活性受_、pH和_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_大小成正比。,温度,酶抑制剂,果胶酶的活性,果胶酶水溶液,相同温度,果汁的量,3加酶洗衣粉的洗涤效果的探究方法 (1)判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法：可在洗涤后比较_，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，如在探究普通洗衣粉 和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有何不同时，以_为自变量，其他条件完全一致；同 时，普通洗衣粉处理污物与_处理污物形成对照。,污物的残留状况,洗衣粉的种类,加酶洗衣粉,(3)变量分析,洗涤效果,(普通和加酶),温度,4.固定化酶与固定化细胞的比较,物理吸附法,包埋法,反复利用,下降,5.制备固定化酵母细胞及用固定化酵母细胞发酵,酵母细胞的活化,酵母细胞混合,冲洗,深度思考 1将苹果泥和果胶酶分装在不同的试管中，每组进行同温 (或同pH)处理，其目的是什么？ _ 2在不同温度条件下重复实验步骤，并记录果汁量，结果如下表： 表中果汁量最多的是不是就一定是果胶酶的最适温度？如何更精确地探究果胶酶的最适温度？ _,3利用固定化酶是否还需要控制环境条件？ _ 4溶化海藻酸钠时采用小火或间断加热法，其目的是什么？ _,提示：1.其目的是保证底物和酶在混合时二者温度(或pH)相同，避免苹果泥与果胶酶混合时因二者温度(或pH)不同而影响混合物的温度(或pH)，进而影响果胶酶的活性。 2不一定。在产生果汁量最多的温度附近设置更小的温度梯度。 3固定化酶改变了酶的存在状态，不改变酶的特性，因此利用固定化酶仍要严格控制温度、pH等环境条件，以利于酶发挥作用。 4防止海藻酸钠焦糊。,1.(2015山东聊城一中期初调研)图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作和利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，图2是“DNA粗提取与鉴定”相关实验步骤。请回答下列问题：,图1,图2,(1)图1中，X溶液为_，其作用是使_。发酵过程中用搅拌器搅拌的目的是使_。 (2)在用海藻酸钠包埋酵母菌形成凝胶珠的过程中，加热溶解海藻酸钠时需注意用_加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液_后，再加入酵母菌充分搅拌混合均匀。,CaCl2溶液,海藻酸钠形成凝胶珠,培养液与酵母菌充分接触,小火(或间断),冷却(至室温),(3)图2中，a表示释放核物质后进行过滤的过程，过滤后取_(填“滤液”或“析出物”)进行下一步实验；b表示的相关操作过程中，加入2 mol/L NaCl溶液的作用是_；c表示在滤液中加入冷却的95%的酒精，其目的是_。,滤液,溶解DNA分子,提取杂质更少的DNA(或去除脂溶性杂质),解析：(1)在制备凝胶珠时需要用CaCl2溶液，海藻酸钠遇到钙离子可迅速发生离子交换，生成凝胶珠，利用这种性质，将海藻酸钠溶液滴入含有钙离子的水溶液中可产生海藻酸钙胶球。(2)为了防止海藻酸钠焦糊，加热 溶解 海藻酸钠时需注意用小火(或间断)加热，然后将溶化好的海藻酸钠溶液冷却后，再加入酵母菌充分搅拌混 合均匀，防止酵 母菌在高温下死亡。(3)在提取DNA的过程中，首先用清水使血细胞 吸水涨 破释放核物质，由于DNA可以溶解于清水中，因此 进行过滤后 应取滤液进行下一步实验。DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度最高，DNA不溶于冷却的95%的酒精。,1MS培养基(植物组织培养用的培养基)的成分及各成分的作用,考点二 植物组织培养,无机盐,碳源,渗透压,正常代谢途径,2.脱分化和再分化的比较,愈伤组织,排列疏松、高度液泡化,丛芽或胚状体,离体、营养物质、植物激素,脱分化,再分化,4月季花药培养的两种途径 以上两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于培养基中激素种类及其浓度比。,胚状体,愈伤组织,5植物激素在组织培养过程中的作用 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，其作用及特点为：,生长素,细胞分裂素,高,低,适中,深度思考 1MS培养基与微生物培养基有什么不同？ _ 2无菌技术是植物组织培养获得成功的关键，此过程中，哪些操作属于无菌技术？ _ 提示：1.MS培养基成分中含有有机物、无机盐、水、植物激素等，微生物培养基含有碳源、氮源、水、无机盐及生长因子等。 2无菌技术包括培养基的灭菌、植物材料(外植体)的消毒和接种时的无菌操作。,2(2015山东聊城一中调研)在植物组织培养过程中，激素的添加已成为一种常规的实验手段，在植物组织培 养过程中已研究过的植物激素有：生长素、细胞分裂素、赤霉 素等。下表为某同学研究激素的使用顺序对实验结果的 影响，请回答相关问题：,(1)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、_和_的关键性激素。该实验中属于细胞分裂素类生长调节剂的是_。 (2)请将表格中空白处A和B补充完整，A为_，B为_。若NAA和KT的用量比值适中时，促进_的形成。 (3)用于离体培养的植物器官或组织称为_。若该实验材料为菊花，则应对其进行_(消毒/灭菌)。 (4)接种后的锥形瓶最好放在无菌箱中培养，培养环境应注意调节合适的_和_。接种过程中要注意在_旁进行。,脱分化,再分化,KT,细胞既分裂也分化,分化频率提高,愈伤组织,外植体,消毒,温度,光照时间,酒精灯火焰,解析：(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，NAA属于生长素类生长 调节剂，KT属于细胞分裂素类生长调节剂。(2)先使用NAA，后使用KT，有利于细胞分裂，但细胞不分化；先使用KT，后使用 NAA，细胞既分裂也分化；NAA和KT同时使用，分化频率提高；NAA和KT的用量比值适中时，有利于愈伤组织的形 成。(3)用于离体培养的植物器官或组织称为外植体，组织培养过程中应对外植体消毒。(4)接种后的锥 形瓶最好放在 无菌箱中 培养，培养期间应注意调节温度和光照时间，接种过程要注意在酒精灯火焰旁进行，以免杂菌污染。,易错点1 酶的应用易错点 点拨 (1)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。 (2)同等条件下的酶促反应速 率的快 慢可以表示酶 活 性的高低，但酶活性与酶促反应速率仍 然是 两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的 浓度、反应物的浓度可以影响酶促反应速率，但不能影响酶的活性。,易错点2 固定化实验中的易错点 点拨 (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。,易错点3 植物组织培养实验操作中的易错点 点拨 (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；月季花药 的培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。 (2)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，月季花药的培养不需光照；而在后期均需光照。 (4)月季花药培养得到的并不都是单倍体植株：花粉壁发育成二倍体，花药发育成单倍体。 (5)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。,1(2015青岛市月考T26C)酶的活性不能等同于酶促反应速 度。( ) 2加酶洗衣粉一定比普通洗衣粉洗涤效果好。( ) 3(2015东北三省联考T30A)“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”可先用热水溶解洗衣粉，再将 水温调节到最适温度。( ) 4(2012江苏卷T16C)相同pH时加酶洗衣粉洗 涤效果 好于普通洗衣粉。( ),5(2012江苏卷T17A)从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小。( ) 6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。( ) 7(2011江苏卷T16B)二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株。( ) 8(2012广东卷T2A)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是组织培养。( ),
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