2014步步高大一轮复习讲义第十一单元第44讲酶的应用与植物组织培养

第44讲酶的应用与植物组织培养[考纲要求]1.酶活力测定的一般原理和方法。2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。3.植物的组织培养。考点一影响果汁产量的物质、因素及探究方法1．果胶酶的组成和作用(1)组成：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。(2)作用：分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层。2．酶的活性及其影响因素(1)酶的活性：酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。(2)影响酶活性的因素：温度、pH、酶的抑制剂等。3．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，处于最适温度或pH时，活性最高。②果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。(2)实验结果：温度和pH在很大程度上对酶的空间结构会产生影响，过高或过低都会影响酶活性。4．探究果胶酶的最适用量配制不同浓度的果胶酶溶液制备苹果泥37_℃恒温水浴加热→将果胶酶溶液与苹果泥混合→37_℃恒温水浴中反应20min左右→过滤果汁，测量果汁量并记录易错警示(1)酶活性不等同于酶促反应速度同等条件下的酶促反应速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速度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反应速度，但不能影响酶的活性。(2)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。(3)探究×××酶的最适条件(温度、pH)及最适用量时都需设置一系列浓度梯度，且不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间构成了相互对照，通过相互对照可确定果胶酶的最适温度或最适pH。1．下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述正确的是()A．探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等C．探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是变量D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量答案D解析探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。1．果胶酶与纤维素酶的比较种类组成作用果胶酶多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等催化水解果胶成为可溶性半乳糖醛酸纤维素酶C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶纤维素――→C1酶Cx酶纤维二糖――→葡萄糖苷酶葡萄糖2．探究影响果汁产量的因素(1)探究温度对酶活性的影响时，可以选用10℃作为温度梯度，设置的具体温度为10℃、20℃、30℃、40℃、50℃和60℃等，也可以根据酶的特点，尝试以5℃作为温度梯度。(2)探究pH对酶活性的影响时，只需将温度梯度改成pH梯度，并在该酶的最适温度下进行。反应液中的pH可以用质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸进行调节。(3)探究酶的用量是建立在探究最适温度和pH对酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是酶的用量，其他因素都应保持相同。实验时可以配制不同浓度的酶溶液，也可以只配制一种浓度的酶溶液，然后使用不同的体积。需要注意的是，反应液的pH和温度必须相同，否则将影响实验结果的准确性。3．确定果胶酶最适用量的方法如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值就是酶的最适用量。考点二探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果1．梳理加酶洗衣粉的去污机理种类洗涤原理洗涤的物质种类蛋白酶蛋白质――→蛋白酶小分子的肽＋氨基酸血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢脂肪酶脂肪――→脂肪酶甘油＋脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红淀粉酶淀粉――→淀粉酶麦芽糖＋葡萄糖来自面条、巧克力等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到棉纺织品的表面浮毛纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果2．探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果(1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。(2)实验变量①自变量：加酶洗衣粉。②无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。(3)实验步骤步骤烧杯编号ⅠⅡⅢ注入自来水500mL500mL500_mL加入物质(等量)奶渍布奶渍布奶渍布控制水温37℃37℃37_℃加入洗衣粉(等量)蛋白酶洗衣粉复合酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉用玻棒搅拌5min5min5min观察实验现象颜色浅已消失颜色浅易错警示(1)与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉洗涤效果更好，又由于不含磷元素，酶制剂进入无机环境中后可以被微生物分解，因此不会对环境造成污染。(2)一般来说，丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤，是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。(3)酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间，加快洗涤。(4)人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀，而使人患过敏性皮炎、湿疹等。因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。(5)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶，因为肽本身易溶于水。2．加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题：(1)由下图推知，该实验的目的是_________________________________。50℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是________%。(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答问题。脸盆编号洗涤物(等量)洗涤温度洗衣粉(等量)水量洗净所需时间1油污布45℃加酶2L4min2油污布45℃普通2L7min3油污布5℃加酶2L9min4油污布5℃普通2L8min①该实验设计体现了______________________原则。②若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min，最可能的原因是________________________________________________________________________。(3)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有____________。①棉织品②毛织品③腈纶织品④蚕丝织品(4)根据以上实验结果，请写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响0.6(2)对照、单一变量酶失活(3)②④(4)用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等(写出两项合理答案即可)解析(1)由题图可知，实验中存在两个变量：温度与碱性蛋白酶含量，即实验探究的是温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。在50℃时，洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。(2)由表中数据可知，1、3号为实验组，2、4号为对照组，1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量，因此该实验设计体现了对照原则和单一变量原则。若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min，最可能的原因是酶已经失活。(3)蛋白酶可分解蛋白质，故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。(4)用温水浸泡(提高酶的活性)，延长浸泡时间(增加酶的催化时间)，增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。1．变量的分析和控制影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量和种类，衣物的材料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。在探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件实验中，水温是要研究的对象，实验自变量是水温；在探究加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为洗衣粉的种类；在探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为加酶洗衣粉的种类。在设计实验时，应遵循单一变量原则和对照原则等。2．洗涤方式和材料的选择(1)采用全自动洗衣机比较好，并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机，使其机械搅拌作用相同。(2)洗涤材料的选择也有一些讲究。选用布料作为实验材料比较可行。在设置对照实验时，可以控制布料的大小、颜色及污物的量，使其相同；同时，也便于洗涤效果的比较。3．水量、水质和洗衣粉用量的问题(1)水量和布料的大小是成正比的。做实验用的布料不宜过大，水量不宜过多，但应该让布料充分浸泡在水中。(2)其他相关问题简述如下：实验中可以用滴管控制污物的量，待污物干燥后再进行实验；布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间；采用玻棒搅拌的方式模拟洗衣过程；模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。考点三植物组织培养1．植物组织培养的过程外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化幼苗―→移栽植物组织培养常用的培养基是MS培养基，一般需要添加生长素和细胞分裂素两种植物激素。2．植物组织培养的实验操作(1)菊花的组织培养过程制备MS培养基(配制母液、配制培养基、灭菌)→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。(2)月季的花药培养过程①过程：材料的选取→材料的消毒→接种和培养→鉴定和筛选。②影响花药培养的因素主要有材料的选择和培养基的组成。③要挑选完全未开放的花蕾，确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。3．影响植物组织培养的因素(1)菊花的组织培养，一般选择开花植株的茎上部新萌生的侧枝(×)(2)植物激素的浓度可影响细胞分化，但使用的先后顺序及比例不影响组织培养的过程(×)(3)pH、温度和光照等也影响植物组织培养(√)易错警示实验操作中易错的几个问题(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；月季的花药培养实验中，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，月季的花药培养不需光照；而在后期均需光照。3．植物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题：(1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时，选材非常重要。一般来说，在____________期花药培养的成功率最高。为了选择该期的花药，通常选择____________的花蕾。确定花粉发育时期最常用的方法有____________法，但是对于花粉细胞核不易着色的植物，需采用____________法，该法能将花粉细胞核染成____________色。(2)若要进行兰花无病毒植株的培育，首先选择兰花的____________作为外植体。从外植体到无病毒植株试管苗，要人为控制细胞的____________和____________过程。(3)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加____________、____________等植物激素。欲有利于根的分化，植物激素的用量比例应为________________________________________________________________________。(4)不同植物的组织培养除需营养和激素外，____________________________等外界条件也很重要。(5)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中使用化学药剂进行消毒的是____________，采用灼烧方法进行灭菌的是____________。(填序号)①培养皿②培养基③实验操作的双手④三角锥形瓶⑤接种环⑥花蕾答案(1)单核靠边完全未开放醋酸洋红焙花青—铬矾蓝黑(2)茎尖分生组织脱分化(或去分化)再分化(3)生长素细胞分裂素(两空顺序