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专题3植物组织培养和酶的应用考纲考情三年15考高考指数：★★★★★1.植物的组织培养2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用3.固定化酶的制备和应用三年考题2014年(5考)：山东T35，江苏T18、T29，广东T29，浙江自选T172013年(5考)：江苏T6，浙江自选T17，海南T30，四川T4，重庆T52012年(5考)：新课标全国卷T39，山东T34，江苏T16、T17，广东T29考情播报1.考查内容：主要考查植物组织培养、酶在食品制造和洗涤等方面的应用及影响酶活性的因素、固定化酶和固定化细胞的应用及注意事项。2.考查方式：通常以植物组织培养、酶的生产、纯化等知识联系微生物的培养与应用、DNA和蛋白质技术等内容综合考查处理问题的能力。3.考查题型：江苏生物单科卷中多以选择题的形式出现，广东、四川卷中以选择题的个别选项的形式出现，其他省份的理科综合卷多以一道非选择题的形式出现，属中低档题。【知识梳理】一、植物的组织培养技术1.植物组织培养的基本过程：2.植物细胞全能性表达的条件：(1)离体状态。(2)适宜的营养物质：_________、_________等无机营养和有机营养。(3)植物激素：___________________。(4)适宜的环境条件：_____、___和光照等条件。(5)无菌条件。大量元素微量元素生长素、细胞分裂素温度pH3.菊花的组织培养：(1)影响因素：_____的选择，_______的成分和其他因素。(2)操作步骤：制备___固体培养基→外植体消毒→_____→培养→_____→栽培。材料培养基MS接种移栽4.月季的花药培养：(1)被子植物花粉发育的过程：单核居中单核靠边双核减数有丝(2)产生花粉植株的途径。胚状体愈伤组织再分化丛芽脱分化二、果胶酶在果汁生产中的作用1.果胶酶二、果胶酶在果汁生产中的作用1.果胶酶组成作用多聚半乳糖醛酸酶_________酶果胶酯酶等①瓦解植物的_______________②使果汁变得澄清，增加_______果胶分解细胞壁及胞间层出汁率2.酶的活性：指酶_________________的能力，可用酶催化的化学反应的_________表示。3.影响酶活性的因素：_____、___和酶的抑制剂等。催化一定化学反应反应速度温度pH4.探究温度和pH对酶活性的影响：(1)实验原理。①果胶酶活性受温度和pH的影响，处于最适温度和最适pH时，酶活性最高。②果肉的_______、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。(2)实验结果。①果汁体积越多，说明果胶酶的活性越高。②果汁越_____，说明果胶酶活性越高。出汁率澄清5.探究果胶酶的用量：(1)实验原理。①在一定条件下，随着酶的用量_____，果汁的体积增加。②当酶的用量达到一定值后，再增加酶的用量，果汁的体积_____。(2)实验结果：果汁体积不变的_____酶用量就是酶的最适用量。增加不变最低三、探讨加酶洗衣粉的洗涤效果1.加酶洗衣粉：(1)概念：指含有_______的洗衣粉。(2)酶制剂的种类及洗涤原理：酶制剂洗涤原理洗涤物质种类蛋白酶蛋白质→氨基酸+_________血渍、奶渍等脂肪酶脂肪→_____+脂肪酸油渍、汗渍等淀粉酶淀粉→_______________粥渍、巧克力渍等纤维素酶纤维素→纤维二糖或葡萄糖棉纺品的表面浮毛酶制剂小分子肽甘油麦芽糖或葡萄糖(3)影响加酶洗衣粉中酶活性的因素：温度、pH、___________等。2.不同类型的加酶洗衣粉的洗涤效果：(1)实验原理：酶的催化作用具有_______，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类_____，与单一酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。(2)控制变量：①自变量：_________________。②无关变量：水温、水量、水质、洗衣粉的用量、衣物的材质和大小、洗涤方式和时间等。③设置变量时要考虑生活中的具体情况。表面活性剂专一性较多加酶洗衣粉的种类四、制备和应用固定化酶1.固定化酶的应用实例：(1)化学反应：葡萄糖_____。(2)固定化酶反应柱：将酶固定在颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装入反应柱内，反应柱底端装有分布着许多小孔的筛板，_______无法通过小孔，而_________却能自由出入。(3)意义：酶既易于催化化学反应，又易于回收，可以重复利用。葡萄糖异构酶果糖酶颗粒反应溶液2.固定化细胞技术：(1)概念：固定化酶和固定化细胞技术是利用_____或_____方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。(2)常用方法：_______________________________。3.实验流程：酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05mol/L的_____溶液→_________________→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→_______________→冲洗→_____。物理化学物理吸附法、化学结合法和包埋法CaCl2配制海藻酸钠溶液固定化酵母细胞发酵【速记卡片】1.植物组织培养的4个方面：(1)理论基础：全能性。(2)基本过程：包括脱分化和再分化。(3)培养基的制备：诱导愈伤组织的固体培养基，分装后要进行灭菌。接种前，要对外植体进行消毒。(4)植物激素的影响：组织培养的培养基中必须加入生长素和细胞分裂素，两种激素的使用顺序和浓度配比将影响组织培养过程中的细胞分裂和分化。2.果胶酶在果汁生产中的作用：(1)果胶酶的组分：果胶酶是催化果胶分解的一类酶的总称，包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(2)酶活性的影响因素：①影响酶活性的因素：温度、pH和酶的抑制剂等。②影响酶促反应速度的因素：酶的活性、底物的浓度和酶的用量等。3.影响加酶洗衣粉的洗涤效果的因素：温度、酸碱度和表面活性剂等。4.酶的固定化：(1)酶的固定化技术的优点：主要解决了酶的回收利用问题。(2)常用的方法：物理吸附法、化学结合法和包埋法等。考点一植物的组织培养1.MS培养基的主要成分及作用：成分作用大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐微量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐蔗糖提供碳源，调节培养基的渗透压植物激素调节作用，启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键氨基酸、维生素等小分子有机物满足离体细胞在正常代谢途径受一定影响后所产生的特殊营养需求2.脱分化与再分化：比较项目脱分化再分化过程由外植体形成愈伤组织由愈伤组织形成丛芽、胚状体特点高度分化的细胞恢复分裂能力未分化的细胞重新分化成不同的组织器官相同点其实质均与基因的选择性表达有关3.植物的组织培养和花药离体培养的比较：比较项目植物的组织培养花药离体培养不同点外植体体细胞生殖细胞(花粉粒)生殖方式无性生殖有性生殖培养结果正常的可育植株高度不育的单倍体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→栽培选育相同点理论依据植物细胞的全能性基本过程脱分化→再分化影响因素选材、营养、激素、温度、pH、光照等【提分技法】生长素和细胞分裂素在植物组织培养中的作用的判断方法(1)有生长素存在，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。(2)使用顺序不同，结果不同，见下表：使用顺序实验结果先生长素，后细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先细胞分裂素，后生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高(3)用量比值不同，结果也不同，见下表：生长素/细胞分裂素结果比值高时促进根分化，抑制芽形成比值低时促进芽分化，抑制根形成比值适中促进愈伤组织形成【考题回访】1.(2015·唐山模拟)如图是植物组织培养过程示意图，请回答有关问题：(1)外植体若是菊花茎段组织，则在配制MS固体培养基时，(填“必须”或“不必”)添加植物激素。(2)外植体若是月季的花药，则图中的①过程(填“需要”或“不需要”)光照，而经②③④过程培养出的植物一般称为植株。(3)外植体若是菊花的根尖组织，则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是，这个过程体现了植物细胞具有。(4)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素，在植物组织培养过程中：①若先使用细胞分裂素，后使用生长素，实验结果是细胞。②当同时使用这两种激素时，生长素用量与细胞分裂素用量的比值(填“高”“低”或“适中”)时，促进愈伤组织的形成。【解析】(1)由于菊花茎段的组织培养比较容易，因此不必添加植物激素。(2)月季的花药培养初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照。花药离体培养得到的植株为单倍体植株，也称花粉植株。(3)植物组织培养获得的植株是正常的植株，无论外植体取自植物的何种组织器官，因为这些细胞均具有全能性，所以利用菊花的根尖组织在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是绿色。(4)植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素，在植物组织培养过程中，若先使用细胞分裂素，后使用生长素，则细胞既分裂也分化。当同时使用这两种激素时，生长素用量与细胞分裂素用量的比值适中时，促进愈伤组织的形成。答案：(1)不必(2)不需要单倍体(花粉)(3)绿色全能性(4)①既分裂也分化②适中2.(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。培养基编号浓度(mg·L-1)m(%)n(个)6-BAIAA10.5076.73.120.177.46.130.266.75.340.560.05.0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”)。【解题指南】(1)表中自变量为“IAA浓度”。(2)隐含信息：①培养基1～4的生长素与细胞分裂素的比值依次增大。②培养基1有利于生芽，培养基4有利于生根。(3)关键知识：生长素用量和细胞分裂素用量的比值对培养物的生长的影响。【解析】(1)根据植物的需求量，组成生物体的元素可以分为大量元素和微量元素，6-BA属于细胞分裂素类生长调节剂。(2)根据实验目的和实验步骤中的数据，可以得出IAA的浓度是自变量，菊花再生丛芽外植体的比率和再生丛芽外植体上的丛芽平均数是因变量。由表中数据可以看出IAA的浓度范围是0～0.5mg·L-1。(3)再生丛芽的外植体数乘以外植体上丛芽平均数即为丛芽总数，诱导丛芽总数最少的培养基是1号培养基。(4)当生长素用量与细胞分裂素用量的比值较高时，容易诱导试管苗生根，所以培养基中一般加入IAA，而不加入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【延伸探究】本题表中0.5mg·L-1的6—BA是否是诱导再生丛芽的最适浓度？如果不是最适浓度，应怎样设计实验进行探究？提示：不一定。应设置一组实验，自变量为具有浓度梯度的6—BA溶液，IAA浓度为0.1mg·L-1，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)，并比较得出最适浓度。考点二酶的研究与应用1.果胶酶及其作用：果胶半乳糖醛酸2.探究影响果胶酶活性的因素：(1)实验原则：对照原则。①自变量的控制原则：单一变量原则。②无关变量的控制原则：等量且适宜原则。多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶(2)实验设计：实验目的自变量无关变量探究影响酶活性的最适温度温度梯度变量pH相同且为酶的最适pH探究影响酶活性的最适pHpH梯度变量温度相同且为酶的最适温度(3)结果分析：根据实验数据绘制出温度和pH对果胶酶活性(用果汁体积表示)影响的曲线图(如下图A、B)，然后根据曲