高考生物一轮复习 第十四单元 生物技术实践 第3讲 生物技术在其他方面的应用课件.ppt

第3讲生物技术在其他方面的应用 知识清单 一 植物的组织培养技术1 植物组织培养的基本过程2 菊花的组织培养过程 1 影响植物组织培养的主要因素 选材 一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 培养基 常用ms培养基 其主要成分有大量元素 微量元素 有机物 常需要添加植物激素 知识清单 2 实验操作过程 知识清单 3 月季的花药培养 1 被子植物的花粉发育过程 小孢子母细胞 四分体时期 单核期 双核期 花粉粒 2 产生花粉植株的两条途径 3 影响花药培养的因素 主要因素 材料的选择和培养基的组成 月季花药培养一般选择单核期 知识清单 二 酶的研究与应用1 果胶酶在果汁生产中的作用 1 果胶 果胶的成分与存在 果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一 它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物 不溶于水 果胶与果汁加工 果胶影响出汁率 使果汁浑浊 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 包括多聚半乳糖醛酸酶 果胶分解酶等 知识清单 作用 将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 使出汁率提高 也可使浑浊的果汁变得澄清 如图所示 知识清单 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 可降低果汁的黏度 有助于压榨 在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用 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 果胶酶与纤维素酶 半纤维素酶等混合使用 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消化吸收 知识清单 2 加酶洗衣粉在洗涤中的应用 1 加酶洗衣粉 指含酶制剂的洗衣粉 2 酶制剂的种类与洗涤原理 知识清单 3 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酶或细胞固定在一定空间内的技术 2 方法及适用对象 一般来讲 酶更适合用化学结合和物理吸附法固定化 而细胞多采用包埋法固定化 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 知识清单 三 植物有效成分的提取1 玫瑰精油的提取实验 1 方法 水蒸气蒸馏法 2 实验流程 2 橘皮精油的提取 1 方法 一般采用压榨法 2 实验流程 石灰水浸泡 漂洗 压榨 过滤 静置 再次过滤 橘皮油 知识清单 3 胡萝卜素的提取 1 胡萝卜素的性质 橘黄色结晶 化学性质较稳定 不溶于水 微溶于乙醇 易溶于石油醚等有机溶剂 2 提取方法及流程 方法 萃取法 石油醚最适宜作萃取剂 实验流程 胡萝卜 粉碎 干燥 萃取 过滤 浓缩 胡萝卜素 3 鉴定方法 纸层析法 知识清单 知识清单 1 植物组织培养 1 菊花的组织培养和月季的花药培养的理论基础 植物细胞的全能性 2 基本过程 脱分化和再分化 培养过程中除了需要各种营养物质外 还需要植物激素的调节 2 酶的研究与应用 1 果胶酶的作用 将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸 2 影响酶活性的因素 温度 ph和酶的抑制剂等 3 固定化酶和固定化细胞 包括包埋法 化学结合法和物理吸附法 3 植物有效成分的提取 1 方法 蒸馏法 压榨法和萃取法等 2 用纸层析法鉴定胡萝卜素 考点二 考点一 考点一植物的组织培养技术1 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 大量元素 微量元素等无机营养和有机营养 3 植物激素 生长素 细胞分裂素 4 适宜环境条件 温度 ph和光照条件 5 无菌条件 考点三 考点二 考点一 2 植物组织培养技术和花药离体培养技术的比较 考点三 考点二 考点一 考点三 考点二 考点一 3 实验操作中应注意的几个问题 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 月季花药的组织培养实验中 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 月季花药的组织培养不需光照 而在后期幼小植株形成后均需光照 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 花药经过脱分化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 考点三 考点二 考点一 典例1 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 考点三 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 考点二 考点一 解题思路 本题考查植物组织培养和实验设计的有关知识 1 按照植物的需求量 培养基中无机盐的元素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 观察题表中数据可知 在该实验中改变的是iaa的浓度 因此它是自变量 而观察的结果是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 所以它们是因变量 题表中数据表明自变量的取值范围是0 0 5mg l 1 3 从实验结果可知 诱导丛芽总数最少的培养基是1号培养基 4 题表中数据表明诱导丛芽产生时 6 ba的浓度要大于iaa 而诱导生根培养基中一般不加入6 ba 参考答案 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 考点三 考点二 考点一 规律总结 影响植物组织培养的因素 1 不同植物的组织培养难度不同 2 对于同一种植物材料 材料的年龄 保存时间的长短等也会影响实验结果 生长旺盛的嫩枝生理状况好 容易诱导脱分化和再分化 3 植物激素 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 其作用及特点如下表 考点三 考点二 考点一 考点三 1 2015 江苏模拟 如图为某二倍体植株花药中未成熟的花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程 下列有关叙述正确的是 c a 过程 表示脱分化 过程 表示再分化b 过程 需要照光c 过程 说明花粉细胞具有全能性d 通过过程 获得的完整植株自交后代不会发生性状分离 解析 过程 表示脱分化 过程 表示再分化 a项错误 通常幼小植株形成后才需要照光 b项错误 通过过程 花粉细胞形成了完整的植株 体现了花粉细胞的全能性 c项正确 通过过程 获得的完整植株是单倍体 其高度不育 d项错误 考点二 考点一 考点三 2 2016 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 考点二 考点一 考点三 1 植物激素中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 该实验中属于细胞分裂素类生长调节剂的是kt 2 请将表格中空白处a和b补充完整 a为细胞既分裂也分化 b为分化频率提高 naa和kt的用量比值适中时 促进愈伤组织的形成 3 用于离体培养的植物器官或组织称为外植体 若该实验材料为菊花 则应对其进行消毒 填 消毒 或 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温度和光照时间 接种过程中要注意在酒精灯火焰旁进行 考点二 考点一 考点三 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 植物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 以避免杂菌污染 考点二 考点一 考点三 考点二酶的研究与应用及固定化酶与固定化细胞技术1 果胶酶与纤维素酶的比较 考点二 考点一 考点三 2 探究影响果胶酶活性因素实验的分析 1 实验原则 单一变量原则 对照性原则 严格控制变量 尽量减少无关变量的影响 2 实验原理 果胶酶活性受温度 ph或酶抑制剂的影响 在最适温度或最适ph时 酶活性最高 果肉的出汁率 果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比 3 实验设计 考点二 考点一 考点三 3 探究果胶酶的用量 1 实验设计 自变量为果胶酶的用量梯度 无关变量包括温度 ph 反应时间 底物用量等 这些无关变量都要遵循等量且适宜原则 2 实验结果 果汁体积不变时最低酶的用量就是酶的最适用量 4 探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果 1 判断加酶洗衣粉洗涤效果的方法 可在洗涤后比较污物的残留状况 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 以洗衣粉的种类为自变量 其他条件应保持相同且适宜 同时 普通洗衣粉处理污物与加酶洗衣粉处理污物形成对照 考点二 考点一 考点三 3 变量分析 考点二 考点一 考点三 5 固定化酶与固定化细胞的比较 考点二 考点一 考点三 6 固定化酵母细胞并发酵产生酒精 1 实验操作过程 2 酵母细胞的固定化实验需要注意的问题 海藻酸钠溶液的配制是制备固定化酵母细胞的关键 如果海藻酸钠浓度过高 将很难形成凝胶珠 如果浓度过低 形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少 也会影响实验效果 溶化海藻酸钠时最好采用小火间断加热 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 可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠 作为对照 考点二 考点一 考点三 典例2 2015 乐山模拟 工业生产果汁时 常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率 为研究温度对果胶酶活性的影响 某学生设计了如图所示实验 将果胶酶与苹果泥分装于不同试管 在10 水浴中恒温处理10min 如图a所示 将步骤 处理后的果胶酶和苹果泥混合 再次在10 水浴中恒温处理10min 如图b所示 将步骤 处理后的混合物过滤 收集滤液 测量果汁量 如图c所示 考点二 考点一 考点三 在不同温度条件下重复以上实验步骤 并记录果汁量 结果如下表所示 根据上述实验 请分析并回答下列问题 1 果胶酶能破除细胞壁 是因为果胶酶可以促进细胞壁中的水解 2 实验结果表明 当温度为左右时 果汁量最多 此时果胶酶的活性 当温度再升高时 果汁量降低 说明 3 实验步骤 的目的是 考点二 考点一 考点三 解题思路 1 植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一是果胶 而果胶酶是水解果胶的一类酶的总称 2 据题表中数据可知 在40 时 产生的果汁量最多 表明此温度下酶活性最高 当温度再升高时 出汁量降低 是由于高温破坏了酶的结构 导致酶的催化活性降低 3 酶具有高效性 使底物与酶的温度都达到预定值后再混合 可避免两者先发生反应 而引起结果的不准确 参考答案 1 果胶 2 40 最高酶活性降低 3 避免果汁和果胶酶混合时影响混合物温度 从而影响果胶酶活性 易错警示 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对实验结果的影响 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 但不影响酶的活性 考点二 考点一 考点三 1 下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述 正确的是 a 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 固定化技术包括包埋法 物理吸附法和化学结合法 交联法 由于细胞相对于酶来说更大 难以被吸附或结合 因此多采用包埋法固定化 a项正确 某些反应产物可能与酶结合 致使酶的结构产生变化 从而改变酶的催化活性 b项错误 固定化酶实质上是将相应酶固定在不溶于水的载体上 实现酶的反复利用 并提高酶的稳定性 而酶的各项特性 如高效性 专一性和作用条件的温和性 依然存在 c项错误 固定化细胞在多步酶促反应中发挥连续催化作用 但如果反应底物是大分子物质 则难以自由通过细胞膜 从而限制固定化细胞的催化反应 d项错误 考点二 考点一 考点三 2 2015 泰州模拟 某同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如下实验 考点二 考点一 考点三 请回答以下问题 1 该实验的目的是探究酶的专一性 该实验还应控制的无关变量有洗衣粉的用量 污染程度 水质 ph等 该实验中a与b a与c分别构成两组对照实验 2 该同学在实验过程中可通过观察污染物消失时间的长短 合理即可 来判断酶的催化效率 3 蛋白酶洗衣粉的去污原理是蛋白酶可催化污垢中蛋白质的水解 4 大力推广使用加酶洗衣粉代替含磷洗衣粉 有利于生态环境保护 这是因为酶可被分解 避免了水体富营养化 考点二 考点一 考点三 解析 1 分析题表可以看出 题表中涉及酶与污染物这两个实验变量 a与b可构成一组对照实验 用来探究不同酶对同一污染物的作用效果 实验变量是酶的种类 a与c可构成另一组对照实验 用来探究同一种酶对不同污染物的作用效果 实验变量是不同种类的污染物 这两组实验都可用来探究酶的专一性 实验中洗衣粉的用量 污染物的含量以及水质 ph等都为无关变量 2 污染物消失时间的长短可作为实验结果的指标 3 蛋白酶可催化蛋白质水解成小分子肽或氨基酸 考点二 考点一 考点三 考点三植物有效成分的提取1 三种提取方法的比较 考点二 考点一 考点三 考点二 考点一 考点三 考点二 考点一 考点三 2 注意事项 1 在玫瑰精油的提取过程中 加入nacl的目的是增加水层的密度 有利于玫瑰油与水分层 加入无水na2so4的目的是吸收精油中残留的水分 2 在提取橘皮精油时 为了提高出油率 需要将橘皮干燥去水 并用石灰水浸泡 浸泡时间为10h以上 橘皮要浸透 这样压榨时不会滑脱 且出油率高 过滤时不会堵塞筛眼 3 在胡萝卜素的提取中 原料颗粒的大小 紧密程度 含水量 萃取的温度和时间等条件也会影响萃取效率 因此在萃取的过程中 要先将萝卜进行粉碎和干燥 使之与萃取剂充分接触 提高溶解度 考点二 考点一 考点三 3 不同的物质提取方法不同不同物质的提取是根据其理化性质的不同来进行的 因此在提取物质时 应先确定该物质的理化性质 然后再选择适宜的提取方法进行提取 1 蒸馏法适用于提取玫瑰油 薄荷油等挥发性强的芳香油 水蒸气蒸馏根据原料放置的位置可以分为水中蒸馏 水上蒸馏 水气蒸馏 水中蒸馏设备简单 成本低 易操作 水上蒸馏和水气蒸馏时间短 出油率高 2 压榨法适用于含油量高的原料 主要用于提取柑橘类精油 如橘皮油 柠檬油 甜橙油等 3 萃取法可使用于提取大多数植物芳香油 考点二 考点一 考点三 典例3 2015 江西八校一模 回答下列有关植物有效成分提取的问题 1 从胡萝卜中提取胡萝卜素时 通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和 以提高萃取效率 鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时 通常可采用法 在鉴定的过程中需要用作为对照 2 用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时 在油水混合物中加入氯化钠的作用是 分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是 除去固体硫酸钠的常用方法是 3 橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解 使用水中蒸馏法又会产生的问题 所以一般采用法 考点二 考点一 考点三 解题思路 1 为提高萃取效率 从胡萝卜中提取胡萝卜素时 需要在萃取前将胡萝卜粉碎和干燥 通常采用纸层析法鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素 在鉴定的过程中需要用标准样品作为对照 2 水蒸气蒸馏法提取薄荷油时 为使油层和水层分离 需在油水混合物中加入氯化钠 分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是除去少量的水 除去固体硫酸钠的常用方法是过滤 3 由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解 使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题 所以一般采用压榨法提取橘皮精油 参考答案 1 干燥纸层析标准样品 2 有利于油层和水层的分离