山东省乐陵市高中生物植物的组织培养与酶的研究与应用课件

(3)CaCl2溶液在形成凝胶珠时的作用原理是_____________ _________________________________________________。 观察形成的凝胶珠颜色和形状：如果颜色过浅，说明 __________________________________________________ _________________________________________________； 如果形成的凝胶珠不是____________________________； 说明实验操作失败。 (4)本实验所用的固定化技术是________，而制备固定化 酶则不宜用此方法，原因是_______________________。
移栽
培养过程均需无菌操作
影响因素 选材、营养、激素、pH、温度、光照等
不同 选材
体细胞
生殖细胞(精子)
点 生殖方式
无性生殖
有性生殖
4．花粉植株(单倍体植株)产生的两种途径
(两条途径取决于培养基中激素的种类及其浓度配比) 5．植物激素与组织培养
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，其作用及特点为： (1)在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
ห้องสมุดไป่ตู้
(4)组织培养要求无菌操作的原因是____________________ _________________________________________________。 (5)要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有________和 ________两类植物激素；由花药诱导成为愈伤组织的过程 称________，由愈伤组织重新长出根或芽等器官的过程称 ________。
1．下图是水稻的花药通过无菌操作，培养产生花粉植株的 两种途径的示意图。请据图回答下列问题：
(1)图中的花粉应选自______________________________ 的时期，花药培养成功率最高。 (2)这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于________ __________________________________________________。 (3)配制培养基时加琼脂的目的是______________________ __________________________________________________。
1．原理：植物细胞的全能性。
离体状态 2．条件营养物质无 有机 机营 营养 养
激素细 生胞 长分 素裂素 适宜外界条件
3．植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同 植物组织培养技术 花药离体培养技术
理论依据
植物细胞的全能性
相同
脱分化
再分化 诱导
外植体 ――→ 愈伤组织 ――→ 丛芽――→生根
点 基本过程
解析：酵母细胞的活化即让处于休眠状态的酵母细胞恢复 正常活性状态，进行酵母细胞固定化，其关键步骤是配制 海藻酸钠溶液。由于酶分子很小，易从包埋材料中漏出， 故不宜采用包埋法固定。
答案：(1)让酵母细胞恢复正常生活 体积增大较大(多) (2)配制海藻酸钠溶液 小火间断加热 (3)Ca2＋与海藻酸根离子螯合成不溶于水的海藻酸钙凝胶 固定化酵母细胞数目较少 圆形或椭圆形 (4)包埋法 酶分子很小，容易从包埋材料中漏出
植物组织培养的操作和应用在近几年高考中开始走高， 如2010浙江卷T6、2010安徽卷T31Ⅰ、2009山东卷T34和 2008江苏卷T20都对植物组织培养技术进行了考查。 (2)有关酶的应用和植物组织培养的操作和应用是本专题高 考的热点，预计在2012年高考中仍将会涉及。
(2009·上海高考)回答下列有关植物组织培养的 问题。 (1)用于植物组织培养的植物材料称为________。 (2)组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的
2．(2010·安徽高考)草莓生产上传统的繁殖方式易将所感 染的病毒传播给后代，导致产量降低、品质变差。运用 微型繁殖技术可以培育出无病毒幼苗。草莓微型繁殖的 基本过程如下：
请回答： (1)微型繁殖培育无病毒草莓苗时，一般选取______作为外 植体，其依据是___________________________________。 (2)在过程①中，常用的MS培养基主要成分包括大量元素、 微量元素和________，在配制好的培养基中，常常需要添 加________，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。 接种后2～5 d，若发现外植体边缘局部污染，原因可能是 ________________________________________________。
答案：(1)在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧 (2)培 养基中激素的种类及其浓度配比 (3)使培养基呈固体状态， 有利于外植体的生长 (4)如不无菌操作，微生物会在培养 基上快速繁殖，与离体培养的植物组织竞争 (5)细胞分裂 素 生长素 脱分化 再分化
1．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
(2)使用顺序不同，结果不同，具体如下：
使用顺序
实验结果
先使用生长素，后使用细 有利于细胞分裂，但细
胞分裂素
胞不分化
先使用细胞分裂素，后使 细胞既分裂又分化
用生长素
同时使用
分化频率提高
(3)用量比例不同，结果也不同：
[特别提醒] ①在剥离花药时，要尽量不损伤花药，否则接种后容易从
受伤部位产生愈伤组织，同时还要彻底去除花丝，因为 与花丝相连的花药不利于愈伤组织或胚状体的形成。 ②花药开裂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。
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。
2．固定化酶与固定化细胞
固定化酶
固定化细胞
固定酶 的种类
一种
一系列
适用方法
化学结合法、 物理吸附法
包埋法
特 点
优点 缺点
[解析] (1)用于离体培养的植物器官或组织片段，叫做外 植体。(2)由分化状态到未分化状态叫做去(脱)分化，由未 分化状态到再分化出根和芽叫做再分化。(3)由图中可以看 出植物激素X与Y的比例为1时，愈伤组织不分化；当植物激 素X与Y比值大于1时有利于生芽；当植物激素X与Y比值小于1 时，有利于生根。(4)生长素能够在脱分化中促进细胞的纵 向伸长生长，在再分化过程中还能促进细胞分裂和分化。生 长素和细胞分裂素是植物组织培养过程中两种重要的植物激 素，共同调控脱分化和再分化。(5)无性繁殖可以保持亲本 的优良性状。
解析：(1)图中花粉应选择细胞核由中央移向一侧的单核期， 此时细胞培养成功率高。(2)图示第一种途径是再分化形成 丛芽，第二种途径是再分化生根，两种途径的不同取决于 培养基中激素的种类及比例不同。(3)植物培养基中加入琼 脂的目的是形成固体培养基，有利于植物的固定、生长。 (4)杂菌污染会影响植物体的培养，使培养失败。(5)花粉 的离体培养过程需添加细胞分裂素和生长素。
酸钠溶液、CaCl2溶液以及注射器等器材进行严格灭菌。 ②溶解海藻酸钠时采用小火间断加热法，防止海藻酸钠
焦糊。 ③海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；浓度过低，
凝胶珠所包埋的酵母细胞数量少。
2．下面的流程图示意制备固定化酵母细胞的过程，请据图 回答： 酵母细胞活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海 藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞
酶与反应物结合，又与 产物分离，固定在载体
上的酶可反复利用 一种酶只能催化一种或
一类化学反应
成本低，操作更 容易
可能导致反应效 果下降
实例 固定化葡萄糖异构酶 固定化酵母细胞
3．酵母细胞的固定化方法
[特别提醒] 制备固定化酵母细胞时应注意事项 ①细胞的固定化要在严格无菌条件下进行；对制备的海藻
[答案] (1)外植体 (2)去分化(脱分化) (3)①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织 ②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，未分化细 胞群分化形成芽 ③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细 胞群分化形成根 (4)促进细胞的生长(伸长)、分裂和分化 细胞分裂素 (5)组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发 生性状分离
解析：在该实验中，将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温， 再加入已活化的酵母细胞，否则高温会导致酵母细胞死亡； 实验中氯化钙溶液的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠；固定 好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次，再将其转移 至10%的葡萄糖溶液中，并用搅拌器搅拌，目的是使培养液 与固定化酵母细胞充分接触，有利于发酵的正常进行。 答案：BCD
1．(2010·江苏高考)如图1表示制备固定化酵母细胞的有关
操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，
下列叙述正确的是(多选)
()
A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液 B．图1中X溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝
胶珠 C．图2发酵过程中搅拌的目的是使培养液与酵母菌充分接触 D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
命题角度 酶的应用及植物组织培养的操作和应用
(1)从近几年新课标地区生物试题看，“酶的应用”考点， 特别是联系生产生活实际的考题比较多见，如2010江苏 卷T25考查了固定化细胞的制备，2010山东卷T34(3)考查 了酶活性的检测和固定化酶的应用，2009江苏卷T34(3) 考查固定化酶和固定化细胞的区别；2010江苏卷T3和 2008江苏卷T34考查了加酶洗衣粉的洗涤效果。
(3)在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根， 但分化出了芽，其原因可能是_________________________ ___________________________________________________。
解析：(1)在培养无病毒植株时常选用根尖或茎尖为实验材 料，这是由于根尖和茎尖细胞代谢旺盛，抗性强，所含病毒 少甚至不含有病毒。(2)在配制MS培养基时，除加入大量元 素、微量元素外，还需要加入有机物、蔗糖等。在配制好的 MS培养基中，常常需要添加植物激素。在培养过程中，发现 外植体边缘局部污染的原因可能是外植体的消毒不彻底。(3) 培养基中生长素与细胞分裂素的用量比会影响根的分化和芽 的形成，当生长素/细胞分裂素的比值低时，有利于芽的分 化，抑制根的形成。
(1)图中酵母细胞活化就是__________________________ 状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时 ________。 (2)影响此实验成败的关键步骤是____________________ _________________________________________________。 此步的操作应采用_________________________________。
(4)若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是 ________________________________________________； 则植物激素X的名称是____________。
(5)生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是 ________________________________________________ ________________________________________________。
过程称为________。 (3)在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素X和植物激
素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未 分化细胞群的变化情况如下图所示。据图指出两种激素 的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：
①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时， __________________________________________________ _________________________________________________； ②_______________________________________________； ③_______________________________________________。