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第39講 酶的應(yīng)用與植物組織培養(yǎng),,第十一單元 生物技術(shù)實(shí)踐,[考綱考頻] 1．酶在食品制造和洗滌等方面的應(yīng)用(3年5考) 2.制備和應(yīng)用固定化酶(3年3考) 3.植物的組織培養(yǎng)(3年4考),,第十一單元 生物技術(shù)實(shí)踐,一、酶在果汁生產(chǎn)、洗滌等方面的應(yīng)用 1．果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 (1)果膠 ①果膠的成分與存在：果膠是________________________ 的主要組成成分之一，它是由_______________聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。 ②果膠與果汁加工：果膠影響__________，使果汁渾濁。,植物細(xì)胞壁以及胞間層,半乳糖醛酸,出汁率,(2)果膠酶 ①成分：果膠酶并不是特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱。 ②作用：將果膠分解成可溶性的_______________，使出汁率提高，也使渾濁的果汁變得澄清。,半乳糖醛酸,多聚半乳糖醛酸酶,(3)果膠酶的應(yīng)用 ①水果加工業(yè)：水果中的果膠經(jīng)果膠酶水解后，可降 低 果汁的___________，有助于壓榨；在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起到_________作用，還可促使葡萄汁中的酒石酸發(fā)生沉淀；果膠酶可用于橘子脫囊衣，制造果粉和低糖果凍。 ②飼料工業(yè)：果膠酶與___________酶、半纖維素酶等配合，可降解植物細(xì)胞壁中的果膠和纖維 素，促使 淀粉、脂質(zhì)、維生素和蛋白質(zhì)等釋放出來，從而提高了飼料的 營養(yǎng)價(jià)值；果膠酶可降低飼料的黏度，促進(jìn)飼料在動(dòng)物消化道內(nèi)的_______________。,黏度,澄清,纖維素,消化吸收,2．加酶洗衣粉在洗滌中的應(yīng)用 (1)加酶洗衣粉：指含___________的洗衣粉。 (2)酶制劑的種類與洗滌原理,酶制劑,小,甘油和脂肪酸,麥芽糖、葡萄糖,纖維素,二、固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù) 1．概念：利用物理或化學(xué)方法將_______________________________的技術(shù)。 2．方法及適用對象 一般來講，酶更適合用_______________________固定化，而細(xì)胞多采用___________法固定化，這是因?yàn)閭€(gè)大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，而個(gè)小的酶則易從包埋材料中漏出。,酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi),化學(xué)結(jié)合和物理吸附法,包埋,三、植物組織培養(yǎng) 1．培養(yǎng)基 (1)成分：大量元素、微量元素、有機(jī)成分、____________和瓊脂。 (2)類型：_______________、發(fā)芽培養(yǎng)基和生根培養(yǎng)基。 (3)作用：為植物組織或器官生長和發(fā)育提供___________。 (4)制備：配制各種母液→配制培養(yǎng)基→__________。,激素,MS培養(yǎng)基,營養(yǎng)條件,滅菌,2．組織培養(yǎng) (1)含義：在無菌和人工控制條件下，將離 體的植 物器官、組織、細(xì)胞，培養(yǎng)在人工配 制的 培養(yǎng)基上，給予適 宜的培養(yǎng)條件，誘導(dǎo)其產(chǎn)生愈傷組織、叢芽，最終形成____________。 (2)原理：植物細(xì)胞具有全能性。 (3)過程：,完整的植株,脫分化,再分化,1．(2014·高考江蘇卷)下列關(guān)于加酶洗衣粉的敘述，正確的是( ) A．高溫易使酶失活，因此冷水洗滌去污效果應(yīng)該比溫水好 B．洗衣粉中表面活性劑對堿性蛋白酶活性有一定的促進(jìn) 作用 C．在pH低于7.0的自來水中，堿性蛋白酶依然能起作用 D．洗衣粉中酶主要是通過快速分解溶在水里的污漬發(fā)揮 作用,C,解析：酶具有最適溫度，溫度升高或降低都會(huì)降低酶活性，所以冷水洗滌去污效果一般沒有溫水好，A錯(cuò)誤；洗衣粉中表面活性劑對堿性蛋白酶活性有一定的抑制作用，B錯(cuò)誤；酶都有最適的pH，低于或高于最適pH，酶活性會(huì)降低，但仍能發(fā)揮催化作用，C正確；洗衣粉中的酶是用于去除衣物上的相應(yīng)污垢，而不是分解溶于水里的污漬，D錯(cuò)誤。,2．適宜溫度下在果膠酶處理果泥時(shí)，為了使果膠酶能夠充分地催化反應(yīng)，應(yīng)采取的措施是( ) A．加大蘋果泥用量 B．加大果膠酶用量 C．進(jìn)一步提高溫度 D．用玻璃棒進(jìn)行攪拌 解析：用玻璃棒進(jìn)行攪拌可增大果膠酶與果泥的接觸面積，從而加速酶促反應(yīng)。,D,3．(2013·高考江蘇卷)下列有關(guān)固定化酶和固定化細(xì)胞的敘 述，正確的是( ) A．可用包埋法制備固定化酵母細(xì)胞 B．反應(yīng)產(chǎn)物對固定化酶的活性沒有影響 C．葡萄糖異構(gòu)酶固定前后專一性不同 D．固定化細(xì)胞可以催化各種反應(yīng)底物的一系列反應(yīng) 解析：體積大的細(xì)胞難以被吸附或結(jié)合，固 定化細(xì)胞多采用包埋法，A項(xiàng)正確；反應(yīng)產(chǎn) 物積累 會(huì)影響 酶的 活性，B項(xiàng)錯(cuò)誤；葡萄糖異構(gòu)酶在固定前后都是 催化葡萄糖 轉(zhuǎn)化成果糖，故專一性相 同，C 項(xiàng)錯(cuò)誤；固 定化細(xì) 胞 固定的 是一系列的酶，可以催化一系列的反應(yīng)，但不是催化各 種反應(yīng)底物的反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。,A,C,解析：紫草素是從愈傷組織的細(xì)胞中獲取的，不用培養(yǎng)成完整的植株，故C項(xiàng)錯(cuò)誤。,考點(diǎn)一 酶的研究與應(yīng)用及固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù),考點(diǎn)二 植物組織培養(yǎng),1．果膠酶與纖維素酶的比較,考點(diǎn)一 酶的研究與應(yīng)用及固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù),半乳糖醛酸,纖維二糖,2.探究影響果膠酶活性的因素(溫度或pH)的實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)原理：果膠酶的活性受_______________、pH和_______________的影響，在最適溫度或pH時(shí)，活性最高。果肉的出汁率、果汁的澄清度都與_________________大小成正比。,溫度,酶抑制劑,果膠酶的活性,果膠酶水溶液,相同溫度,果汁的量,3．加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法 (1)判斷加酶洗衣粉洗滌效果的方法：可在洗滌后比較__________________，如已消失、顏色變淺、面積縮小等。 (2)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則是對照原則和單一變量原則，如在探究普通洗衣粉 和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有何不同時(shí)，以_______________為自變量，其他條件完全一致；同 時(shí)，普通洗衣粉處理污物與_______________處理污物形成對照。,污物的殘留狀況,洗衣粉的種類,加酶洗衣粉,(3)變量分析,洗滌效果,(普通和加酶),溫度,4.固定化酶與固定化細(xì)胞的比較,物理吸附法,包埋法,反復(fù)利用,下降,5.制備固定化酵母細(xì)胞及用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵,酵母細(xì)胞的活化,酵母細(xì)胞混合,沖洗,深度思考 1．將蘋果泥和果膠酶分裝在不同的試管中，每組進(jìn)行同溫 (或同pH)處理，其目的是什么？ ___________________________ 2．在不同溫度條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表： 表中果汁量最多的是不是就一定是果膠酶的最適溫度？如何更精確地探究果膠酶的最適溫度？ ___________________________,3．利用固定化酶是否還需要控制環(huán)境條件？ ___________________________ 4．溶化海藻酸鈉時(shí)采用小火或間斷加熱法，其目的是什么？ ___________________________,提示：1.其目的是保證底物和酶在混合時(shí)二者溫度(或pH)相同，避免蘋果泥與果膠酶混合時(shí)因二者溫度(或pH)不同而影響混合物的溫度(或pH)，進(jìn)而影響果膠酶的活性。 2．不一定。在產(chǎn)生果汁量最多的溫度附近設(shè)置更小的溫度梯度。 3．固定化酶改變了酶的存在狀態(tài)，不改變酶的特性，因此利用固定化酶仍要嚴(yán)格控制溫度、pH等環(huán)境條件，以利于酶發(fā)揮作用。 4．防止海藻酸鈉焦糊。,1.(2015·山東聊城一中期初調(diào)研)圖1表示制備固定化酵母細(xì)胞的有關(guān)操作和利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵的示意圖，圖2是“DNA粗提取與鑒定”相關(guān)實(shí)驗(yàn)步驟。請回答下列問題：,圖1,圖2,(1)圖1中，X溶液為____________，其作用是使________________________。發(fā)酵過程中用攪拌器攪拌的目的是使________________________________________。 (2)在用海藻酸鈉包埋酵母菌形成凝膠珠的過程中，加熱溶解海藻酸鈉時(shí)需注意用__________________加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液________________后，再加入酵母菌充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆颉?CaCl2溶液,海藻酸鈉形成凝膠珠,培養(yǎng)液與酵母菌充分接觸,小火(或間斷),冷卻(至室溫),(3)圖2中，a表示釋放核物質(zhì)后進(jìn)行過濾的過程，過濾后取________(填“濾液”或“析出物”)進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)；b表示的相關(guān)操作過程中，加入2 mol/L NaCl溶液的作用是________________；c表示在濾液中加入冷卻的95%的酒精，其目的是_________________________________________________。,濾液,溶解DNA分子,提取雜質(zhì)更少的DNA(或去除脂溶性雜質(zhì)),解析：(1)在制備凝膠珠時(shí)需要用CaCl2溶液，海藻酸鈉遇到鈣離子可迅速發(fā)生離子交換，生成凝膠珠，利用這種性質(zhì)，將海藻酸鈉溶液滴入含有鈣離子的水溶液中可產(chǎn)生海藻酸鈣膠球。(2)為了防止海藻酸鈉焦糊，加熱 溶解 海藻酸鈉時(shí)需注意用小火(或間斷)加熱，然后將溶化好的海藻酸鈉溶液冷卻后，再加入酵母菌充分?jǐn)嚢杌?合均勻，防止酵 母菌在高溫下死亡。(3)在提取DNA的過程中，首先用清水使血細(xì)胞 吸水漲 破釋放核物質(zhì)，由于DNA可以溶解于清水中，因此 進(jìn)行過濾后 應(yīng)取濾液進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度最高，DNA不溶于冷卻的95%的酒精。,1．MS培養(yǎng)基(植物組織培養(yǎng)用的培養(yǎng)基)的成分及各成分的作用,考點(diǎn)二 植物組織培養(yǎng),無機(jī)鹽,碳源,滲透壓,正常代謝途徑,2.脫分化和再分化的比較,愈傷組織,排列疏松、高度液泡化,叢芽或胚狀體,離體、營養(yǎng)物質(zhì)、植物激素,脫分化,再分化,4．月季花藥培養(yǎng)的兩種途徑 以上兩種途徑之間沒有絕對的界限，主要取決于培養(yǎng)基中激素種類及其濃度比。,胚狀體,愈傷組織,5．植物激素在組織培養(yǎng)過程中的作用 生長素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，其作用及特點(diǎn)為：,生長素,細(xì)胞分裂素,高,低,適中,深度思考 1．MS培養(yǎng)基與微生物培養(yǎng)基有什么不同？ ___________________________ 2．無菌技術(shù)是植物組織培養(yǎng)獲得成功的關(guān)鍵，此過程中，哪些操作屬于無菌技術(shù)？ ___________________________ 提示：1.MS培養(yǎng)基成分中含有有機(jī)物、無機(jī)鹽、水、植物激素等，微生物培養(yǎng)基含有碳源、氮源、水、無機(jī)鹽及生長因子等。 2．無菌技術(shù)包括培養(yǎng)基的滅菌、植物材料(外植體)的消毒和接種時(shí)的無菌操作。,2．(2015·山東聊城一中調(diào)研)在植物組織培養(yǎng)過程中，激素的添加已成為一種常規(guī)的實(shí)驗(yàn)手段，在植物組織培 養(yǎng)過程中已研究過的植物激素有：生長素、細(xì)胞分裂素、赤霉 素等。下表為某同學(xué)研究激素的使用順序?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果的 影響，請回答相關(guān)問題：,(1)植物激素中生長素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、________和________的關(guān)鍵性激素。該實(shí)驗(yàn)中屬于細(xì)胞分裂素類生長調(diào)節(jié)劑的是________。 (2)請將表格中空白處A和B補(bǔ)充完整，A為__________________，B為________________。若NAA和KT的用量比值適中時(shí)，促進(jìn)_____________的形成。 (3)用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織稱為________。若該實(shí)驗(yàn)材料為菊花，則應(yīng)對其進(jìn)行________(消毒/滅菌)。 (4)接種后的錐形瓶最好放在無菌箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)環(huán)境應(yīng)注意調(diào)節(jié)合適的________和_____________。接種過程中要注意在________________旁進(jìn)行。,脫分化,再分化,KT,細(xì)胞既分裂也分化,分化頻率提高,愈傷組織,外植體,消毒,溫度,光照時(shí)間,酒精燈火焰,解析：(1)生長素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì) 胞分裂、脫分化 和再分化的關(guān)鍵性激素，NAA屬于生長素類生長 調(diào)節(jié)劑，KT屬于細(xì)胞分裂素類生長調(diào)節(jié)劑。(2)先使用NAA，后使用KT，有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化；先使用KT，后使用 NAA，細(xì)胞既分裂也分化；NAA和KT同時(shí)使用，分化頻率提高；NAA和KT的用量比值適中時(shí)，有利于愈傷組織的形 成。(3)用于離體培養(yǎng)的植物器官或組織稱為外植體，組織培養(yǎng)過程中應(yīng)對外植體消毒。(4)接種后的錐 形瓶最好放在 無菌箱中 培養(yǎng)，培養(yǎng)期間應(yīng)注意調(diào)節(jié)溫度和光照時(shí)間，接種過程要注意在酒精燈火焰旁進(jìn)行，以免雜菌污染。,易錯(cuò)點(diǎn)1 酶的應(yīng)用易錯(cuò)點(diǎn) [點(diǎn)撥] (1)在蘋果泥和果膠酶混合之前，一定要保證 底物 和酶達(dá)到所要求的溫度或pH條件，以避免混合后條件的變化，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。 (2)同等條件下的酶促反應(yīng)速 率的快 慢可以表示酶 活 性的高低，但酶活性與酶促反應(yīng)速率仍 然是 兩個(gè)完全不同的概念，其影響因素也不完全相同，如酶的 濃度、反應(yīng)物的濃度可以影響酶促反應(yīng)速率，但不能影響酶的活性。,易錯(cuò)點(diǎn)2 固定化實(shí)驗(yàn)中的易錯(cuò)點(diǎn) [點(diǎn)撥] (1)海藻酸鈉溶液的濃度對包埋酵母細(xì)胞數(shù)量的影響: ①海藻酸鈉溶液濃度過高，將很難形成凝膠珠； ②濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)量少。 (2)海藻酸鈉溶液配制注意事項(xiàng)： ①海藻酸鈉溶化時(shí)要用小火或間斷加熱，避免海藻酸鈉發(fā)生 焦糊； ②將溶化后的海藻酸鈉先冷卻至室溫，再與酵母細(xì)胞混合，避免高溫殺死酵母細(xì)胞； ③固定化酵母細(xì)胞時(shí)，應(yīng)將海藻酸鈉酵母細(xì)胞的混合液用注射器緩慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影響 凝 膠珠的形成。,易錯(cuò)點(diǎn)3 植物組織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)操作中的易錯(cuò)點(diǎn) [點(diǎn)撥] (1)材料的選?。壕栈ǖ慕M 織培養(yǎng) 實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝；月季花藥 的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇花粉發(fā)育過程中的單核靠邊期的花粉進(jìn)行培養(yǎng)。 (2)外植體消毒：所用消毒劑為體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是無菌水。 (3)培養(yǎng)過程：在初期，菊花的組織培養(yǎng)需光照，月季花藥的培養(yǎng)不需光照；而在后期均需光照。 (4)月季花藥培養(yǎng)得到的并不都是單倍體植株：花粉壁發(fā)育成二倍體，花藥發(fā)育成單倍體。 (5)花藥開裂長出愈傷組織或釋放出胚狀體時(shí)，應(yīng)及時(shí)轉(zhuǎn)移到分化培養(yǎng)基上。,1．(2015·青島市月考T26C)酶的活性不能等同于酶促反應(yīng)速 度。( ) 2．加酶洗衣粉一定比普通洗衣粉洗滌效果好。( ) 3．(2015·東北三省聯(lián)考T30A)“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗滌效果”可先用熱水溶解洗衣粉，再將 水溫調(diào)節(jié)到最適溫度。( ) 4．(2012·江蘇卷T16C)相同pH時(shí)加酶洗衣粉洗 滌效果 好于普通洗衣粉。( ),√,×,×,×,5．(2012·江蘇卷T17A)從酶的固定方式看，吸附法比化學(xué)結(jié)合法對酶活性影響小。( ) 6．利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵，糖類的作用只是作為反應(yīng)底物。( ) 7．(2011·江蘇卷T16B)二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后得到穩(wěn)定遺傳的植株。( ) 8．(2012·廣東卷T2A)培育草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是組織培養(yǎng)。( ),√,×,×,√,