高考生物總復(fù)習(xí) 專(zhuān)題三 植物組織培養(yǎng)和酶的應(yīng)用課件 新人教版選修1 .ppt

專(zhuān)題3 植物組織培養(yǎng)和酶的應(yīng)用,【知識(shí)梳理】 一、植物的組織培養(yǎng)技術(shù) 1.植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程： 2.植物細(xì)胞全能性表達(dá)的條件： (1)離體狀態(tài)。 (2)適宜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：_、_等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)。 (3)植物激素：_。 (4)適宜的環(huán)境條件：_、_和光照等條件。 (5)無(wú)菌條件。,大量元素,微量元素,生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素,溫度,pH,3.菊花的組織培養(yǎng)： (1)影響因素：_的選擇，_的成分和其他因素。 (2)操作步驟：制備_固體培養(yǎng)基外植體消毒_培養(yǎng) _栽培。,材料,培養(yǎng)基,MS,接種,移栽,4.月季的花藥培養(yǎng)： (1)被子植物花粉發(fā)育的過(guò)程：,單核居中,單核靠邊,雙核,減數(shù),有絲,(2)產(chǎn)生花粉植株的途徑。,胚狀體,愈傷組織,再分化,叢芽,脫分化,二、果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 1.果膠酶,二、果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用 1.果膠酶,組成,作用,多聚半乳糖醛酸酶 _酶 果膠酯酶等,瓦解植物的_ 使果汁變得澄清，增加_,果膠分解,細(xì)胞壁及胞間層,出汁率,2.酶的活性：指酶_的能力，可用酶催化的化學(xué) 反應(yīng)的_表示。 3.影響酶活性的因素：_、_和酶的抑制劑等。,催化一定化學(xué)反應(yīng),反應(yīng)速度,溫度,pH,4.探究溫度和pH對(duì)酶活性的影響： (1)實(shí)驗(yàn)原理。 果膠酶活性受溫度和pH的影響，處于最適溫度和最適pH時(shí)，酶活性最高。 果肉的_、果汁的澄清度與果膠酶活性大小呈正相關(guān)。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 果汁體積越多，說(shuō)明果膠酶的活性越高。 果汁越_，說(shuō)明果膠酶活性越高。,出汁率,澄清,5.探究果膠酶的用量： (1)實(shí)驗(yàn)原理。 在一定條件下，隨著酶的用量_，果汁的體積增加。 當(dāng)酶的用量達(dá)到一定值后，再增加酶的用量，果汁的體積_。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：果汁體積不變的_酶用量就是酶的最適用量。,增加,不變,最低,三、探討加酶洗衣粉的洗滌效果 1.加酶洗衣粉： (1)概念：指含有_的洗衣粉。 (2)酶制劑的種類(lèi)及洗滌原理：,酶制劑,小分子肽,甘油,麥芽糖或葡萄糖,(3)影響加酶洗衣粉中酶活性的因素：溫度、pH、_等。 2.不同類(lèi)型的加酶洗衣粉的洗滌效果： (1) 實(shí)驗(yàn)原理：酶的催化作用具有_，復(fù)合酶洗衣粉加入的 酶制劑種類(lèi)_，與單一酶洗衣粉相比，對(duì)各種污漬都有較好的 洗滌效果。 (2)控制變量： 自變量：_。 無(wú)關(guān)變量：水溫、水量、水質(zhì)、洗衣粉的用量、衣物的材質(zhì)和大小、洗滌方式和時(shí)間等。 設(shè)置變量時(shí)要考慮生活中的具體情況。,表面活性劑,專(zhuān)一性,較多,加酶洗衣粉的種類(lèi),四、制備和應(yīng)用固定化酶 1.固定化酶的應(yīng)用實(shí)例： (1)化學(xué)反應(yīng)：葡萄糖 _。 (2)固定化酶反應(yīng)柱：將酶固定在顆粒狀的載體上，再將這些酶顆 粒裝入反應(yīng)柱內(nèi)，反應(yīng)柱底端裝有分布著許多小孔的篩板，_ 無(wú)法通過(guò)小孔，而_卻能自由出入。 (3)意義：酶既易于催化化學(xué)反應(yīng)，又易于回收，可以重復(fù)利用。,葡萄糖異構(gòu)酶,果糖,酶顆粒,反應(yīng)溶液,2.固定化細(xì)胞技術(shù)： (1)概念：固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)是利用_或_方法將 酶或細(xì)胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)。 (2)常用方法：_。 3.實(shí)驗(yàn)流程：酵母細(xì)胞的活化配制物質(zhì)的量濃度為0.05 mol/L 的_溶液_海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混 合_沖洗_。,物理,化學(xué),物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法和包埋法,CaCl2,配制海藻酸鈉溶液,固定化酵母細(xì)胞,發(fā)酵,【速記卡片】 1.植物組織培養(yǎng)的4個(gè)方面： (1)理論基礎(chǔ)：全能性。 (2)基本過(guò)程：包括脫分化和再分化。 (3)培養(yǎng)基的制備：誘導(dǎo)愈傷組織的固體培養(yǎng)基，分裝后要進(jìn)行滅菌。接種前，要對(duì)外植體進(jìn)行消毒。 (4)植物激素的影響：組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中必須加入生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素，兩種激素的使用順序和濃度配比將影響組織培養(yǎng)過(guò)程中的細(xì)胞分裂和分化。,2.果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用： (1)果膠酶的組分：果膠酶是催化果膠分解的一類(lèi)酶的總稱(chēng)，包括多聚半乳糖醛酸酶、果膠分解酶和果膠酯酶等。 (2)酶活性的影響因素： 影響酶活性的因素：溫度、pH和酶的抑制劑等。 影響酶促反應(yīng)速度的因素：酶的活性、底物的濃度和酶的用量等。 3.影響加酶洗衣粉的洗滌效果的因素：溫度、酸堿度和表面活性劑等。,4.酶的固定化： (1)酶的固定化技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：主要解決了酶的回收利用問(wèn)題。 (2)常用的方法：物理吸附法、化學(xué)結(jié)合法和包埋法等。,考點(diǎn)一 植物的組織培養(yǎng) 1.MS培養(yǎng)基的主要成分及作用：,2.脫分化與再分化：,3.植物的組織培養(yǎng)和花藥離體培養(yǎng)的比較：,【提分技法】生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素在植物組織培養(yǎng)中的作用的判斷方法 (1)有生長(zhǎng)素存在，細(xì)胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強(qiáng)的趨勢(shì)。 (2)使用順序不同，結(jié)果不同，見(jiàn)下表：,(3)用量比值不同，結(jié)果也不同，見(jiàn)下表：,【考題回訪(fǎng)】 1.(2015·唐山模擬)如圖是植物組織培養(yǎng)過(guò)程示意圖，請(qǐng)回答有關(guān) 問(wèn)題： (1)外植體若是菊花莖段組織，則在配制MS固體培養(yǎng)基時(shí)， (填“必須”或“不必”)添加植物激素。 (2)外植體若是月季的花藥，則圖中的過(guò)程 (填“需要” 或“不需要”)光照，而經(jīng)過(guò)程培養(yǎng)出的植物一般稱(chēng)為 植株。,(3)外植體若是菊花的根尖組織，則在正常環(huán)境下培養(yǎng)成的新菊花植 株葉片的顏色是 ，這個(gè)過(guò)程體現(xiàn)了植物細(xì)胞具有 。 (4)植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂和分化的關(guān)鍵性 激素，在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中： 若先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是細(xì)胞 。 當(dāng)同時(shí)使用這兩種激素時(shí)，生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值 (填“高”“低”或“適中”)時(shí)，促進(jìn)愈傷組織的形成。,【解析】(1)由于菊花莖段的組織培養(yǎng)比較容易，因此不必添加植物激素。 (2)月季的花藥培養(yǎng)初期不需要光照，幼小植株形成后才需要光照?；ㄋ庪x體培養(yǎng)得到的植株為單倍體植株，也稱(chēng)花粉植株。 (3)植物組織培養(yǎng)獲得的植株是正常的植株，無(wú)論外植體取自植物的何種組織器官，因?yàn)檫@些細(xì)胞均具有全能性，所以利用菊花的根尖組織在正常環(huán)境下培養(yǎng)成的新菊花植株葉片的顏色是綠色。,(4)植物激素中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂和分化的關(guān)鍵性激素，在植物組織培養(yǎng)過(guò)程中，若先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素，則細(xì)胞既分裂也分化。當(dāng)同時(shí)使用這兩種激素時(shí)，生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值適中時(shí)，促進(jìn)愈傷組織的形成。 答案：(1)不必 (2)不需要 單倍體(花粉) (3)綠色 全能性 (4)既分裂也分化 適中,2.(2012·新課標(biāo)全國(guó)卷)為了探究6-BA和IAA對(duì)某菊花品種莖尖外植體再生叢芽的影響，某研究小組在MS培養(yǎng)基中加入6-BA和IAA，配制成四種培養(yǎng)基(見(jiàn)下表)，滅菌后分別接種數(shù)量相同、生長(zhǎng)狀態(tài)一致、消毒后的莖尖外植體，在適宜條件下培養(yǎng)一段時(shí)間后，統(tǒng)計(jì)再生叢芽外植體的比率(m)，以及再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)，結(jié)果如下表。,回答下列問(wèn)題： (1)按照植物的需求量，培養(yǎng)基中無(wú)機(jī)鹽的元素可分為_(kāi)和 兩類(lèi)。上述培養(yǎng)基中，6-BA屬于 類(lèi)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。 (2)在該實(shí)驗(yàn)中，自變量是 ，因變量是 ，自變量的取值范圍是 。 (3)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，誘導(dǎo)叢芽總數(shù)最少的培養(yǎng)基是 號(hào)培養(yǎng)基。 (4)為了誘導(dǎo)該菊花試管苗生根，培養(yǎng)基中一般不加入_ (填“6-BA”或“IAA”)。,【解題指南】(1)表中自變量為“IAA濃度”。 (2)隱含信息：培養(yǎng)基14的生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素的比值依次增大。培養(yǎng)基1有利于生芽，培養(yǎng)基4有利于生根。 (3)關(guān)鍵知識(shí)：生長(zhǎng)素用量和細(xì)胞分裂素用量的比值對(duì)培養(yǎng)物的生長(zhǎng)的影響。,【解析】(1)根據(jù)植物的需求量，組成生物體的元素可以分為大量元素和微量元素，6-BA屬于細(xì)胞分裂素類(lèi)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)步驟中的數(shù)據(jù)，可以得出IAA的濃度是自變量，菊花再生叢芽外植體的比率和再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)是因變量。由表中數(shù)據(jù)可以看出IAA的濃度范圍是00.5 mg·L-1。 (3)再生叢芽的外植體數(shù)乘以外植體上叢芽平均數(shù)即為叢芽總數(shù)，誘導(dǎo)叢芽總數(shù)最少的培養(yǎng)基是1號(hào)培養(yǎng)基。 (4)當(dāng)生長(zhǎng)素用量與細(xì)胞分裂素用量的比值較高時(shí)，容易誘導(dǎo)試管苗生根，所以培養(yǎng)基中一般加入IAA，而不加入6-BA。,答案：(1)大量元素 微量元素 細(xì)胞分裂素 (2)IAA濃度 再生叢芽外植體的比率(m)和再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n) 00.5 mg·L-1 (3)1 (4)6-BA,【延伸探究】本題表中0.5 mg·L-1的6BA是否是誘導(dǎo)再生叢芽的最適濃度？如果不是最適濃度，應(yīng)怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究？ 提示：不一定。應(yīng)設(shè)置一組實(shí)驗(yàn)，自變量為具有濃度梯度的6BA溶液，IAA濃度為0.1 mg·L-1，統(tǒng)計(jì)再生叢芽外植體的比率(m)，以及再生叢芽外植體上的叢芽平均數(shù)(n)，并比較得出最適濃度。,考點(diǎn)二 酶的研究與應(yīng)用 1.果膠酶及其作用： 果膠 半乳糖醛酸 2.探究影響果膠酶活性的因素： (1)實(shí)驗(yàn)原則：對(duì)照原則。 自變量的控制原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t。 無(wú)關(guān)變量的控制原則：等量且適宜原則。,(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：,(3)結(jié)果分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制出溫度和pH對(duì)果膠酶活性(用果汁體積表示)影響的曲線(xiàn)圖(如下圖A、B)，然后根據(jù)曲線(xiàn)的最高點(diǎn)得到果膠酶最適溫度(圖A中的a點(diǎn))和最適pH(圖B中的b點(diǎn))。,3.探究果膠酶的用量： (1)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：自變量為果膠酶的用量梯度；無(wú)關(guān)變量包括溫度、pH、反應(yīng)時(shí)間、底物用量等，這些無(wú)關(guān)變量都要遵循等量且適宜原則。 (2)結(jié)果分析。 如果隨著酶濃度的增加，過(guò)濾得到的果汁體積也增加，說(shuō)明酶量不足。 當(dāng)酶濃度增加到某個(gè)值(如上圖C中的c點(diǎn))后，再增加酶的用量，過(guò)濾得到的果汁體積不再改變，說(shuō)明酶的用量已經(jīng)足夠，這個(gè)值即為酶的最適用量。,【提分技法】定量探究某實(shí)驗(yàn)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的方法 第一步：通過(guò)設(shè)置一系列具有一定梯度的自變量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 第二步：根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)自變量的取值范圍是否合適(即是否出現(xiàn)最適值)。 如果出現(xiàn)最適值，說(shuō)明自變量的范圍設(shè)置合理。 如果不出現(xiàn)最適值，說(shuō)明自變量的范圍設(shè)置不合理，可將此實(shí)驗(yàn)作為預(yù)實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果重新設(shè)置自變量的梯度和范圍。 第三步：如果要提高實(shí)驗(yàn)的精度，應(yīng)減小實(shí)驗(yàn)自變量的梯度，且梯度差越小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果越精確。,【考題回訪(fǎng)】 (2013·浙江高考改編)利用紫甘薯制酒可提高其附加值。請(qǐng)回答： (1)為提高紫甘薯的利用率，工廠化生產(chǎn)時(shí)，可加入果膠酶和淀粉酶，其中果膠酶可來(lái)自 等微生物。由于酶在水溶液中不穩(wěn)定，因此常將酶固定在某種介質(zhì)上制成 。 (2)果膠酶可將紫甘薯勻漿中的果膠分解成 。 (3)紫甘薯勻漿流經(jīng)-淀粉酶柱后，取適量流出的液體，經(jīng)脫色后加入KI-I2溶液，結(jié)果液體呈藍(lán)色。表明該液體中含有 。 A.淀粉 B.糊精 C.麥芽糖 D.葡萄糖,(4)在發(fā)酵前，為使酵母菌迅速發(fā)生作用，取適量的干酵母，加入溫水和 。一段時(shí)間后，酵母懸液中會(huì)出現(xiàn)氣泡，該氣泡內(nèi)的氣體主要是 。將酵母液接種到待發(fā)酵液后，隨發(fā)酵的進(jìn)行，酵母菌在 條件下產(chǎn)生了酒精和二氧化碳。 (5)下圖表示發(fā)酵液pH對(duì)酒精濃度的影響。據(jù)圖判斷，最佳pH是 。,【解題指南】(1)圖中關(guān)鍵信息：pH為4.7時(shí)酒精濃度最大。 (2)必備關(guān)鍵知識(shí)：植物、霉菌、酵母菌和細(xì)菌均能產(chǎn)生果膠酶，由霉菌發(fā)酵生產(chǎn)的果膠酶是食品加工業(yè)中使用量最大的酶制劑之一。果膠酶能將果膠分解成半乳糖醛酸。,【解析】(1)果膠酶不是一種酶，而是一類(lèi)酶的總稱(chēng)，霉菌等微生物中都能產(chǎn)生。固定化酶就是將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法固定在某種介質(zhì)上，使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用。 (2)果膠是植物細(xì)胞壁以及胞間層的主要組成成分之一，是由半乳糖醛酸聚合成的高分子化合物。果膠酶可分解果膠產(chǎn)生半乳糖醛酸。 (3)淀粉遇KI-I2溶液呈藍(lán)色，紫甘薯勻漿流經(jīng)-淀粉酶柱后，大部分淀粉被分解，但是脫色后加入KI-I2溶液，結(jié)果液體仍呈藍(lán)色，說(shuō)明該液體中仍有淀粉的存在。,(4)在發(fā)酵前，可以先制備酵母懸液：適量干酵母加少量溫水(低于40)在燒杯內(nèi)調(diào)成糊狀。為使其迅速發(fā)生作用，可加極少量蔗糖，混勻放置片刻，出現(xiàn)氣泡即可。原理是酵母在合適的溫度下，進(jìn)行有氧呼吸，將蔗糖徹底分解成二氧化碳和水。發(fā)酵過(guò)程其實(shí)利用了酵母菌的無(wú)氧呼吸，在無(wú)氧的條件下，酵母菌分解蔗糖，產(chǎn)物是酒精和二氧化碳。 (5)從圖中可知，pH為4.7時(shí)，10 d后的酒精濃度最高，說(shuō)明最佳pH為4.7。 答案：(1)霉菌 固定化酶 (2)半乳糖醛酸 (3)A (4)蔗糖 CO2 無(wú)氧 (5)4.7,【加固訓(xùn)練】 1.在工業(yè)生產(chǎn)果汁時(shí)，常常利用果膠酶破除果肉細(xì)胞壁以提高出汁率，為了研究溫度對(duì)果膠酶活性的影響，某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：,.將果膠酶與蘋(píng)果泥分裝于不同試管，在10水浴中恒溫處理10分鐘(如圖A)。 .將果膠酶與蘋(píng)果泥混合，再次在10水浴中恒溫處理10分鐘(如圖B)。 .將步驟處理后的混合物過(guò)濾，收集濾液，測(cè)果汁量(如圖C)。 .在不同溫度條件下重復(fù)以上實(shí)驗(yàn)步驟，并記錄果汁量，結(jié)果如下表：,根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題： (1)果膠酶能破除細(xì)胞壁，是因?yàn)楣z酶可以促進(jìn)細(xì)胞壁中 的水解。 (2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溫度為 時(shí)果汁量最多，此時(shí)果膠酶的活性在所設(shè)的溫度條件下 。 (3)為什么此實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)測(cè)量濾出的果汁的體積大小來(lái)判斷果膠酶活性的高低？_ _,(4)下列A、B、C圖依次表示果膠酶濃度一定時(shí)，果膠酶的反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度、溫度、pH之間的關(guān)系，據(jù)圖完成下列問(wèn)題：,圖A中，反應(yīng)物達(dá)到某一濃度時(shí)反應(yīng)速度不再上升的原因是 。 圖B中，曲線(xiàn)ab段表明 ， 曲線(xiàn)bc段表明 。 將裝有果膠酶與反應(yīng)物的甲、乙兩支試管分別放入12和90水浴 鍋中，20分鐘后取出轉(zhuǎn)入40的水浴鍋中保溫，兩支試管內(nèi)的反應(yīng) 是：甲 ， 乙 。 圖C表示果膠酶濃度、反應(yīng)物濃度、溫度等一定時(shí)，果膠酶催化反 應(yīng)的速度隨pH變化的曲線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù) 來(lái)判定果膠酶 的最適pH。,【解析】(1)果膠酶能夠把果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸。 (2)根據(jù)表格可知，40時(shí)果汁量最多，則此溫度時(shí)酶活性在所設(shè)的溫度條件下最大。 (3)果膠酶將果膠分解為小分子物質(zhì)，這些物質(zhì)可以通過(guò)濾紙，蘋(píng)果汁體積越大，表明果膠酶活性越高。,(4)酶是生物體內(nèi)具有催化能力的有機(jī)物，絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，其催化效率受反應(yīng)物濃度、溫度、pH等的影響。 圖A中，當(dāng)反應(yīng)物在低濃度范圍內(nèi)增加時(shí)，反應(yīng)速度迅速上升；當(dāng)反應(yīng)物達(dá)到一定濃度時(shí)，隨反應(yīng)物濃度增加，反應(yīng)速度不再增加。這是因?yàn)槊鸽m然具有高效性，但催化能力也有一定限度，當(dāng)所有酶都發(fā)揮了最高效能后，反應(yīng)物濃度再增加，反應(yīng)速度也不增加，這時(shí)受酶濃度限制。 圖B中，從a點(diǎn)到b點(diǎn)曲線(xiàn)上升，這是因?yàn)闇囟壬?，酶活性升高。曲線(xiàn)bc段下降，因?yàn)槌^(guò)最適溫度，酶活性降低，甚至失活。,由于甲試管溫度較低，所以酶活性較低，反應(yīng)速度很慢，當(dāng)轉(zhuǎn)入40(酶的適宜溫度)的水浴鍋中時(shí)，其反應(yīng)速度迅速增加。乙試管在90高溫下，酶結(jié)構(gòu)被破壞，酶變性失活，當(dāng)轉(zhuǎn)入40的水浴鍋中保溫時(shí)，酶活性也不再恢復(fù)，故無(wú)催化反應(yīng)。 圖C表示當(dāng)果膠酶濃度、反應(yīng)物濃度、溫度等一定時(shí)，果膠酶催化反應(yīng)的速度隨pH變化的曲線(xiàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)果汁的量來(lái)判定果膠酶的最適pH。,答案：(1)果膠 (2)40 最高 (3)單位時(shí)間內(nèi)得到的果汁越多，說(shuō)明此反應(yīng)速度越快，即酶的活性越高，反之，則酶的活性越低 (4)受反應(yīng)物中酶濃度的限制 果膠酶的活性隨溫度升高而增大 超過(guò)最適溫度，酶的活性隨著溫度升高而降低 反應(yīng)速度加快 無(wú)催化反應(yīng) 果汁的量,【延伸探究】 (1)上題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？ 提示：不一定。在產(chǎn)生果汁最多的溫度附近設(shè)置更小的溫度梯度(如5、1等)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。 (2)題中的步驟能否省略？為什么？ 提示：不能。步驟保證了果膠酶和蘋(píng)果泥混合前處于相同溫度，避免混合時(shí)溫度不同對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。,2.葡萄收獲的季節(jié)性較強(qiáng)，并且不易運(yùn)輸，易造成積壓，腐爛變質(zhì)。為了解決上述問(wèn)題且滿(mǎn)足不同人群的需求，可以將其加工制作成果汁、果酒、果醋等。下面是簡(jiǎn)單的生產(chǎn)流程圖，結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題。,(1)果膠酶的使用過(guò)程中，需要對(duì)酶的活性、酶的用量進(jìn)行研究。 在甲、乙兩條曲線(xiàn)中，果膠酶活性受環(huán)境因素影響的變化曲線(xiàn) 是 ；乙曲線(xiàn)中縱軸還可以用 來(lái)表示。 自變量X可以代表 ；自變量Y可以代表 。,(2)果膠酶的最適用量是上圖中的 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的量。 (3)過(guò)程中不用滅菌一般也不會(huì)受到雜菌的污染，原因是 。 (4)果酒和果醋的制作過(guò)程相比，從發(fā)酵條件來(lái)看，二者不同之處是 。,【解析】(1)果膠酶的活性受溫度、pH等條件的影響，每一種酶的最適pH和最適溫度是一定的。衡量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)有兩種，一種是果汁的量，另一種是果汁的澄清度。(2)果膠酶的最適用量是過(guò)濾得到果汁澄清度最高時(shí)對(duì)應(yīng)的最小酶量，B點(diǎn)后酶量增加而澄清度不再增加，因此B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的量為最適用量。(3)缺氧條件不利于大多數(shù)細(xì)菌的生存，同時(shí)酒精有殺菌作用。(4)酒精發(fā)酵為無(wú)氧發(fā)酵，醋酸發(fā)酵為有氧發(fā)酵。,答案：(1)甲 過(guò)濾得到的果汁體積 溫度、pH等 果膠酶的濃度(或用量) (2)B (3)培養(yǎng)液中缺氧環(huán)境及酵母菌產(chǎn)生的酒精能抑制絕大多數(shù)細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖 (4)酒精發(fā)酵需要無(wú)氧條件，醋酸發(fā)酵需要充足的氧氣,3.(2012·廣東高考)食品種類(lèi)多，酸堿度范圍廣。生物興趣小組擬探究在食品生產(chǎn)中應(yīng)用范圍較廣的蛋白酶，查閱相關(guān)文獻(xiàn)，得知：,(1)pH對(duì)不同蛋白酶的活力影響有差異。據(jù)圖可知， 更適宜作為食品添加劑，理由是 。 蛋白酶的活力可用 來(lái)表示。,(2)該蛋白酶的提取工藝流程如下：,興趣小組分別對(duì)酶保護(hù)劑濃度、提取液pH進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)。結(jié)果顯示，酶保護(hù)劑濃度在0.02 mol/L0.06 mol/L范圍內(nèi)，酶活力較高；提取液pH在6.08.0范圍內(nèi)，酶活力較高。他們認(rèn)為，要進(jìn)一步提高粗酶制劑的酶活力，以達(dá)到最佳提取效果，還需對(duì)酶保護(hù)劑濃度和提取液pH進(jìn)行優(yōu)化，并確定以此為探究課題。請(qǐng)擬定該課題名稱(chēng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表。,【解題指南】(1)題干關(guān)鍵詞：“食品種類(lèi)多，酸堿度范圍廣”。 (2)圖中關(guān)鍵信息：木瓜蛋白酶保持活力的pH范圍最廣。 (3)探究目的：對(duì)酶保護(hù)劑濃度和提取液pH進(jìn)行優(yōu)化。,【解析】(1)結(jié)合圖形和文字可知，在題目中已經(jīng)提供了信息“食品種類(lèi)多，酸堿度范圍廣”，所以選擇的食品添加劑應(yīng)該有較廣的酸堿適應(yīng)范圍，從圖中可以看出木瓜蛋白酶的適應(yīng)范圍最廣，所以可以選作食品添加劑。酶的活力一般用酶催化的底物消耗量或者產(chǎn)物的生成量來(lái)表示。 (2)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，這里的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄棵副Ｗo(hù)劑的最適濃度和提取液的最適pH，所以我們可以將酶保護(hù)劑的濃度和提取液的pH作為自變量，因變量為單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量。,答案：(1)木瓜蛋白酶 木瓜蛋白酶的活力基本不受pH的影響 單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量 (2)課題：探究酶保護(hù)劑的最適濃度和提取液的最適pH,考點(diǎn)三 固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù) 1.直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞的比較：,2.固定化酶和固定化細(xì)胞的常用方法：,3.固定化酵母細(xì)胞并發(fā)酵產(chǎn)生酒精： (1)實(shí)驗(yàn)流程及注意事項(xiàng)：,(2)海藻酸鈉溶液的濃度對(duì)包埋酵母細(xì)胞數(shù)量的影響。 濃度過(guò)高，將很難形成凝膠珠。 濃度過(guò)低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細(xì)胞的數(shù)量少。,【高考警示】固定化技術(shù)的兩點(diǎn)提醒 (1)固定化技術(shù)對(duì)酶的影響：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。 (2)正確理解固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：固定化酶能夠連續(xù)使用，但不是永久使用。酶是具有生物活性的大分子，因此隨著使用次數(shù)的增多，酶活性也會(huì)降低，如果酶活性降低到一定程度，就會(huì)失去使用價(jià)值。,【考題回訪(fǎng)】 (2014·浙江高考改編)下面是關(guān)于固定化酶和細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題，請(qǐng)回答： (1)某興趣小組欲利用固定化酶進(jìn)行酶解淀粉的實(shí)驗(yàn)(已知糊精遇KI-I2溶液顯紅色)，分組見(jiàn)下表。,將吸附了-淀粉酶的石英砂裝入柱中后，需用蒸餾水充分洗滌固定化酶柱，以除去 。按上表分組，將配制好的淀粉溶液加入固定化酶柱中，然后取一定量的流出液進(jìn)行KI-I2檢測(cè)。若流出液呈紅色，表明有 生成，若各組呈現(xiàn)的顏色有顯著差異，則流出液中淀粉水解產(chǎn)物濃度最高的是 組。,(2)下列關(guān)于上述固定化酶實(shí)驗(yàn)的敘述，錯(cuò)誤的是 。 A.固定化酶柱長(zhǎng)度和淀粉溶液流速?zèng)Q定了酶柱中酶的含量 B.淀粉溶液流速過(guò)快會(huì)導(dǎo)致流出液中含有淀粉 C.各組實(shí)驗(yàn)所用的淀粉溶液濃度應(yīng)相同 D.淀粉溶液的pH對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響,(3)現(xiàn)有一份污水樣品，某興趣小組欲檢測(cè)其中的細(xì)菌數(shù)，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)。將一定量的污水樣品進(jìn)行濃度梯度稀釋。取適量不同稀釋度的稀釋液，用 法分別接種于固體平面培養(yǎng)基上，經(jīng)培養(yǎng)后進(jìn)行計(jì)數(shù)。該實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意，接種前，從盛有 的容器中將玻璃刮刀(涂布器)取出，放在酒精燈火焰上灼燒，冷卻后待用；分組時(shí)，需用 作為對(duì)照。,(4)在上述細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，應(yīng)計(jì)數(shù)的是接種了 。 A.各個(gè)稀釋度樣品的培養(yǎng)基上的細(xì)菌數(shù) B.合理稀釋度樣品的培養(yǎng)基上的細(xì)菌數(shù) C.各個(gè)稀釋度樣品的培養(yǎng)基上的菌落數(shù) D.合理稀釋度樣品的培養(yǎng)基上的菌落數(shù),【解題指南】(1)題干關(guān)鍵詞：“固定化酶”“細(xì)菌培養(yǎng)”“接種”“計(jì)數(shù)”。 (2)隱含信息：酶量對(duì)淀粉水解反應(yīng)的影響、pH等環(huán)境因素對(duì)酶活性的影響、底物淀粉與酶接觸面積對(duì)反應(yīng)速率的影響、微生物培養(yǎng)時(shí)防止雜菌污染的方法等。,【解析】本題主要考查固定化酶應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)。 (1)題表中固定化酶柱長(zhǎng)度代表所用固定化酶量的大小，長(zhǎng)度越大酶柱中所含酶越多；淀粉溶液的流速?zèng)Q定了反應(yīng)物與酶柱中酶相互接觸的時(shí)間長(zhǎng)短，流速越小，淀粉與酶越能充分接觸而反應(yīng)。淀粉遇KI-I2溶液顯藍(lán)色，而流出液中顯示紅色，說(shuō)明大分子淀粉在酶的作用下水解。從表中可知，丙中酶柱較長(zhǎng)，淀粉流速較小，最適合酶促反應(yīng)，反應(yīng)速率最快。,(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循對(duì)照原則、單因子變量原則，所以每組實(shí)驗(yàn)中淀粉溶液濃度應(yīng)相同、溶液的pH均應(yīng)保持在淀粉酶的最適pH條件下，所以C、D項(xiàng)正確。淀粉溶液流速過(guò)快，酶與底物不能充分反應(yīng)，流出的可能是沒(méi)有水解的淀粉，故B項(xiàng)正確。酶柱中酶的含量由酶柱長(zhǎng)度決定，但是酶在反應(yīng)前后保持不變，所以淀粉溶液流速不能決定酶的含量，因此A項(xiàng)錯(cuò)誤。 (3)本實(shí)驗(yàn)所接種細(xì)菌為不同稀釋度的菌液，而不是挑取菌落接種，應(yīng)用稀釋涂布分離法(涂布分離法)。微生物培養(yǎng)為防止雜菌污染需在無(wú)菌條件下進(jìn)行，常用的消毒滅菌方法有：消毒法：煮沸、巴氏消毒法、化學(xué)試劑消毒法(70%酒精)；滅菌法：灼燒滅菌、干熱滅菌、高壓蒸汽滅菌。,(4)測(cè)定微生物數(shù)量的方法：直接計(jì)數(shù)法，此法利用特定細(xì)菌計(jì)數(shù)板或血細(xì)胞計(jì)數(shù)板，在顯微鏡下計(jì)算一定容積的樣品中微生物數(shù)量，但不能區(qū)分細(xì)菌死活；間接計(jì)數(shù)法，常用的是稀釋涂布平板計(jì)數(shù)法，需將待測(cè)樣品制成均勻的系列稀釋液，盡量使樣品中微生物細(xì)胞分散開(kāi)，為防止偶然性，應(yīng)計(jì)數(shù)合理稀釋度樣品培養(yǎng)基上的菌落數(shù)，菌落易于觀察。通過(guò)以上分析可知D項(xiàng)正確。 答案：(1)未吸附的-淀粉酶 糊精 丙 (2)A (3)稀釋涂布分離(涂布分離) 70%酒精 未接種的培養(yǎng)基 (4)D,【加固訓(xùn)練】 1.(2015·濟(jì)南模擬)為了探究啤酒酵母固定化的最佳條件，科研人員研究了氯化鈣濃度對(duì)固定化酵母發(fā)酵性能的影響，結(jié)果如下圖。請(qǐng)回答：,(1)與利用游離酵母生產(chǎn)啤酒相比，利用固定化酵母的優(yōu)點(diǎn)有 。 (2)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨氯化鈣濃度的增大，凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度 。 (3)結(jié)合發(fā)酵性能分析，制備凝膠珠適宜的氯化鈣濃度為 。當(dāng)氯化鈣濃度過(guò)高時(shí)，發(fā)酵液中的糖度升高，酒精度下降，發(fā)酵受 到影響，原因是_ _ 。,(4)用海藻酸鈉作載體包埋酵母細(xì)胞，溶解海藻酸鈉時(shí)最好采用 的方法，以防發(fā)生焦糊。溶化好的海藻酸鈉 溶液應(yīng) 后，再與已活化的酵母細(xì)胞充分混 合。若海藻酸鈉濃度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致 ， 固定效果大大降低。,【解題指南】解答本題的關(guān)鍵點(diǎn)： (1)凝膠珠完整率反映凝膠珠的機(jī)械強(qiáng)度。 (2)糖度或酒精度的變化反映了固定化細(xì)胞的性能。 (3)最理想的凝膠珠應(yīng)能夠使糖大量轉(zhuǎn)化成酒精。,【解析】(1)與游離酵母相比，固定化酵母細(xì)胞既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離，還可以反復(fù)利用。因此利用固定化酵母細(xì)胞既可以降低生產(chǎn)成本，又能提高產(chǎn)品的質(zhì)量。 (2)由圖中曲線(xiàn)可知，氯化鈣濃度增大，凝膠珠完整率增加，由此推測(cè)凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度隨氯化鈣濃度增大而增大。,(3)由圖中曲線(xiàn)可知，氯化鈣濃度為2.0 mol·L-1時(shí)，酒精度最高，說(shuō)明氯化鈣濃度為2.0 mol·L-1時(shí)，制備的凝膠珠最有利于發(fā)酵。當(dāng)氯化鈣濃度過(guò)高時(shí)，發(fā)酵液中的糖度高，酒精度低，說(shuō)明不利于酒精發(fā)酵，原因可能是凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度過(guò)大，通透性降低，影響糖進(jìn)入顆粒內(nèi)部。 (4)溶解海藻酸鈉時(shí)易發(fā)生焦糊，因此加熱時(shí)必須用小火或間斷加熱。溶化好的海藻酸鈉應(yīng)冷卻至室溫后再加入活化的酵母細(xì)胞，否則將殺死酵母細(xì)胞。若海藻酸鈉濃度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致酵母細(xì)胞從顆粒中漏出，固定效果大大降低。,答案：(1)可多次使用、便于產(chǎn)物分離、提高產(chǎn)品質(zhì)量等(意思對(duì)即可) (2)增大 (3)2.0 mol·L-1 凝膠珠機(jī)械強(qiáng)度過(guò)大，通透性降低，影響糖進(jìn)入顆粒內(nèi)部 (4)小火或間斷加熱 冷卻至室溫 酵母細(xì)胞從顆粒中漏出,2.20世紀(jì)50年代，酶已經(jīng)大規(guī)模地應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，到了20世紀(jì)70年代又發(fā)明了固定化酶與固定化細(xì)胞技術(shù)。請(qǐng)回答： (1)在實(shí)際生產(chǎn)中，固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是_ 。與固定化酶技術(shù)相比，固定化細(xì)胞技術(shù) 固定的是 ，與固定化酶相比，固定化細(xì)胞技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是 _ _。,(2)制備固定化酵母細(xì)胞利用的方法是下圖中的 _(填出號(hào)碼及名稱(chēng))。常用的載體是 。,(3)制備固定化酵母細(xì)胞時(shí)，充分混合均勻的酵母細(xì)胞溶液可在飽和 溶液中形成凝膠珠。部分同學(xué)實(shí)驗(yàn)制得的凝膠珠不是圓形或橢圓形，其主要原因是_ _。,【解析】(1)固定化酶技術(shù)將酶固定于不溶于水的載體上，實(shí)現(xiàn)了酶的回收利用，并且還能提高產(chǎn)品品質(zhì)(產(chǎn)品中不含酶)；固定化細(xì)胞技術(shù)是將活細(xì)胞固定起來(lái)，成本更低，操作更容易，且可以催化一系列化學(xué)反應(yīng)。 (2)制備固定化酵母細(xì)胞應(yīng)采用包埋法，圖中依次表示化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法和包埋法。包埋法制備固定化酵母細(xì)胞常用的載體是海藻酸鈉。 (3)海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合后需要利用CaCl2固定，海藻酸鈉溶液濃度偏高會(huì)導(dǎo)致凝膠珠不是圓形或橢圓形。,答案：(1)可以回收利用，提高產(chǎn)品品質(zhì) 活細(xì)胞 成本更低，操作更容易，且能催化一系列化學(xué)反應(yīng) (2)包埋法 海藻酸鈉 (3)CaCl2 海藻酸鈉溶液濃度偏高,3.下圖為制備固定化酵母細(xì)胞用于葡萄酒、葡萄醋生產(chǎn)的流程圖，請(qǐng)分析回答：,酵母細(xì)胞活化 配制CaCl2溶液 配制海藻酸鈉溶液 海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合 ,固定化酵母細(xì)胞 發(fā)酵葡萄汁 葡萄酒 葡萄醋,(1)本實(shí)驗(yàn)采用的是包埋法，而制備固定化酶則不宜用此法，原因是 。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用CaCl2溶液處理的目的是_ _。 (2)在利用葡萄酒制作葡萄醋時(shí)，除控制好溫度等條件外，還要注意控制氣體條件，因?yàn)榇姿峋?(填“需氧”或“厭氧”或“兼性厭氧”)型細(xì)菌。,(3)天然釀酒酵母通常缺乏分解淀粉的酶類(lèi)，用作發(fā)酵原料的淀粉需經(jīng)一系列復(fù)雜過(guò)程轉(zhuǎn)化為葡萄糖才能被利用。研究者從某絲狀真菌中獲取淀粉酶基因，再通過(guò) 技術(shù)對(duì)目的基因大量擴(kuò)增后，將其插入質(zhì)粒以構(gòu)建 ， 并導(dǎo)入釀酒酵母菌體內(nèi)，以期得到能迅速分解淀粉的釀酒酵母菌。 (4)為篩選出能高效利用淀粉的轉(zhuǎn)基因釀酒酵母菌，將該工程菌接種在 的固體平板培養(yǎng)基上，培養(yǎng)一段時(shí)間后，加入碘液，選擇 的菌落進(jìn)一步純化培養(yǎng)。,【解析】(1)由于酶分子小，易從多孔性物質(zhì)中漏出，因此多使用化學(xué)結(jié)合法與物理吸附法固定化，而細(xì)胞體積大，難以被多孔性物質(zhì)吸附或結(jié)合，因而應(yīng)用包埋法固定。 (2)醋酸菌的新陳代謝類(lèi)型是異養(yǎng)需氧型，因此醋酸發(fā)酵需要不斷通入氧氣(空氣)。 (3)在對(duì)酵母菌進(jìn)行遺傳改造時(shí)，擴(kuò)增目的基因的技術(shù)是PCR技術(shù)。插入目的基因的質(zhì)粒稱(chēng)為基因表達(dá)載體。,(4)為了篩選能高效利用淀粉的轉(zhuǎn)基因釀酒酵母菌，培養(yǎng)基中應(yīng)富含淀粉。在富含淀粉的培養(yǎng)基中加入碘液后，培養(yǎng)基會(huì)變藍(lán)，而在分解淀粉的酵母菌菌落周?chē)?，淀粉被酵母菌利用，就?huì)形成不變藍(lán)的透明圈，并且透明圈的大小與酵母菌分解淀粉的能力呈正相關(guān)。 答案：(1)酶分子很小，容易從包埋材料中漏出 Ca2+與海藻酸鈉反應(yīng)形成不溶于水的海藻酸鈣凝膠(使凝膠珠形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)) (2)需氧 (3)PCR 基因表達(dá)載體 (4)富含淀粉 透明圈大,