【状元之路】（新课标通用）2022高考生物一轮复习 专题二 植物的组织培养技术和酶的研究和应用

【状元之路】（新课标通用）2022高考生物一轮复习选1-2专题二植物的组织培养技术和酶的研究和应用考题反馈抓落实自主演练我成功1.根据下列材料回答问题。人工种子是人们模仿天然种子结构制造出来的生命有机体，它能像种子一样萌发生长，长成植物。人工种子的核心部件是被外层物质包埋的具有类似种子胚功能的胚状体。胚状体不同于一般的种子胚，是由非合子细胞分化形成的类似于胚的结构物。胚状体在一定的条件下，可以通过发育形成植株。胚状体可从悬浮培养的单细胞中得到，也可通过试管培养的愈伤组织、花粉或胚囊获得。将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的“人工种子”。自从1958年F.C.斯图尔德和J.赖尔特分别对胡萝卜进行诱导得到胚状体至今，约有200多种植物培养出了胚状体。我国利用组织培养技术已成功地在烟草、水稻、小麦和玉米等作物上诱导出了胚状体。各国正着手将人工种子推向商品化。(1)植物的胚状体是__________的产物。培育胚状体利用了__________这一项生物技术。(2)包埋胚状体的胶质可看作种子的______________________________部分。(3)该项技术的成功应用，反映了细胞的__________性。(4)由人工种子萌发出的植株是否可育？(5)人工种子的研究和商品化有何意义？答案：(1)无性繁殖　组织培养(2)提供营养的胚乳或子叶(3)全能(4)若是由花粉发育而来则不可育，若是由体细胞发育而来则可育。(5)①可实现种子的工业化生产，节约粮食；②可用于苗木的快速繁殖和去病毒苗的培养；③可用于巩固杂种优势；④对研究细胞的生长和分化过程中的遗传、生理、生化和代谢有着重要意义。解析：本题考查了人工种子的培育原理和意义。由于人工种子的培育没有经过生殖细胞的结合，利用的是植物组织培养技术，所以是无性繁殖。其基本原理是植物细胞的全能性。制作人工种子时，要在胚状体外面包上营养物质，相当于胚乳或子叶。最后两小题答案合理即可。2．某班同学在学完菊花的组织培养内容之后，决定利用课余时间去实践这项技术，培养出美国的菊花来美化教室的环境。(1)在制备MS固体培养基时先根据__________进行计算。MS培养基含有__________种营养元素。其中__________6种元素属大量元素；__________8种元素属微量元素，能源物质是__________。由于菊花的茎段组织培养比较容易，所以不必加__________。8\n(2)将分装好的培养基连同培养器械一起进行__________灭菌。(3)选取菊花的__________部分进行外植体消毒，在消毒时既要考虑__________，又要考虑__________，所以分别用__________的酒精和__________的氯化汞消毒，消毒时间不宜过长。(4)接种时要特别注意__________，每瓶接种__________块外植体。将接完种的锥形瓶放在__________中培养，培养期间定期消毒。温度控制在__________℃并每日用日光灯光照12h。(5)若干天后发现有些锥形瓶中生长出可爱的菊花幼苗，有的锥形瓶中培养失败还长出很多细菌菌落，试分析其原因。幼苗在移栽入土之前需要进行哪些处理工作？答案：(1)植物组织对各物质的需求量　20多　N、P、K、Ca、Mg、S　B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co　蔗糖　植物激素(2)高压蒸汽(3)生长旺盛的嫩枝　药剂的消毒效果　植物的耐受能力　体积分数为70%　质量分数为0.1%(4)插入时的方向，不要倒插　6～8　无菌箱　18～22(5)接种时操作不规范，培养基中混入细菌或培养基灭菌不彻底。移栽生根的试管苗之前，应先打开培养瓶的封口膜，让试管苗在培养间生长几日。然后用流水清洗根部的培养基，将幼苗移植到消过毒的蛭石或珍珠岩等环境下生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中。解析：本题考查对基本知识和基本操作的识记理解能力。许多问题出自课本，只要熟习教材，大多可以从教材上找到相关答案。对于MS培养基中的14种矿质元素，考查的是植物培养必需的14种矿质元素。包括大量元素N、P、S、K、Ca、Mg和微量元素Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、Co。组织培养被杂菌污染是无菌操作不规范造成的。3．若用“①②③―→④”表示植物组织培养过程。请回答：(1)①表示__________，被培养成④的原理是__________。(2)②表示__________，其细胞特点是________________________________________________________________________。(3)若想制备人工种子应选用__________(填标号)。(4)若①为花药，则是__________，这项技术可用于__________。(5)若①是胡萝卜根尖细胞，则培养成的叶片的颜色是__________，说明根尖细胞__________________________________________________。(6)若用此项技术制造治疗烫伤、割伤的药物紫草素，培养将进行到__________(填标号)。答案：(1)离体的植物器官、组织或细胞　植物细胞具有全能性(2)愈伤组织　细胞排列疏松、高度液泡化、细胞壁薄(3)③　(4)单倍体　单倍体育种(5)绿色　含有表达叶绿体的基因　(6)②解析：本题考查植物组织的培养过程：离体的植物细胞、组织或器官愈伤组织8\n芽、根―→植物体，植物细胞能发育成植物体的根本原因是植物细胞的全能性，愈伤组织的特点是：高度液泡化，细胞排列疏松而无规则，无定形状态。由配子发育成的个体叫单倍体，这种育种方式叫单倍体育种。一个植物体的所有细胞中都含有本个体的全部基因，有的细胞含叶绿体，有的细胞不含叶绿体，是基因的选择性表达的结果。4．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，某学生设计了如下实验：①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)。②将步骤①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)。③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测果汁量(如图C)。④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量如下表：温度(℃)1020304050607080果汁量(mL)813152515121110根据上述实验，请分析回答下列问题：(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__________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①的目的是________________________。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解析：本题是对果胶酶活性在不同温度下的定量测定。(1)细胞壁和胞间层的主要组成成分之一是果胶，而果胶酶则是水解果胶的一类酶的总称。(2)通过表中数据可知：在40℃时，产生的果汁量最多，在题中所给的温度范围内，40℃时酶活性最高。当温度升高时，出汁量降低，酶的催化活性降低。(3)因为酶具高效性，将底物与酶的温度都达到预定值后再混合，避免其事先发生反应，而引起结果不准确。5．以下是生啤酒的酿造实验。请回答问题。实验原理：固定化酵母细胞的凝胶珠由酵母细胞和海藻酸钠组成，麦芽汁可以渗入到由海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中。啤酒酵母可以利用自身细胞内的一系列酶将可发酵性糖转化成乙醇。实验过程：(1)取新鲜斜面上的啤酒酵母，接种于10mL麦芽汁液体培养基中，25℃培养24～30h。(2)取1.6g海藻酸钠于无菌小烧杯中，加无菌水少许调成糊状，再加入无菌水至40mL，8\n在98kPa条件下灭菌15min。冷却到45℃左右，与预热至35℃左右的10mL酵母培养液混合搅拌均匀，立即倒入带喷嘴的无菌小塑料瓶中(或装有5号针头的注射器外套中)，以恒定的速度滴入盛有葡萄糖、氯化钙混合液的容器中，浸泡30min制成凝胶珠。(3)倒去葡萄糖、氯化钙混合液，用无菌水洗涤凝胶珠三次后，将凝胶珠放入500mL三角瓶中，加入300mL无菌麦芽汁液体培养基，置于25℃下封口发酵5d左右，倒出发酵后的麦芽汁即为生啤酒。(1)凝胶珠是由什么组成的？它有什么作用？(2)如果进行多批次的生产，本实验中的啤酒酵母与普通发酵中的酶或菌种在使用上有何区别？(3)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包括__________、__________和__________。其中细胞多采用__________固定化，而酶多采用__________和__________固定化。(4)制作成功的凝胶珠应用__________，其颜色为__________。将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖溶液后发现有__________产生，同时有__________味散发。(5)固定化酵母细胞与固定化酶相比具有什么优点？答案：(1)凝胶珠由啤酒酵母和固定酵母菌的海藻酸钠组成。啤酒酵母能产生酶，将渗入凝胶珠的麦芽汁中的糖发酵，进而转化成乙醇。(2)将生啤酒倒出后，将凝胶珠再投放入新鲜的麦芽汁中，可以在较长时间内反复连续使用，而普通发酵中的酶或菌种不能反复使用。(3)物理　化学　包埋法　化学结合法　物理吸附法　包埋法　化学结合法　物理吸附法(4)蒸馏水冲洗　浅黄色　气泡　酒(5)二者均可用搅拌或反应柱形式与底物溶液接触，可以在较长时间内反复、连续使用，降低酶的使用成本；可提高酶的稳定性；便于严格控制酶促反应过程；容易与产物分开，提高产物的质量。固定化细胞技术的发展比固定化酶技术更进一步，它省去了酶的分离、纯化工序，同时酶的活性更加稳定。解析：本题通过生啤酒的酿造实验介绍，更好地理解固定化细胞技术的原理，由题干可知凝胶珠是由啤酒酵母和固定酵母菌的海藻酸钠组成，通过固定化酵母细胞的制备过程，更好地理解固定化细胞技术的优点。6．某同学为探究加酶洗衣粉的洗涤效果，按下表的顺序进行实验操作：步骤烧杯(1000mL)ⅠⅡⅢⅣ注入自来水500mL500mL500mL500mL放入带油渍的衣服一件一件一件一件控制不同水温10℃10min30℃10min50℃10min70℃10min8\n加入等量加酶洗衣粉0.5g0.5g0.5g0.5g用玻璃棒搅拌5min5min5min5min观察现象(1)该实验的目的是__________________________。(2)请分析该同学的实验设计中存在的问题，并提出改进措施。(3)步骤3和步骤4能否调换？并说明理由。(4)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号烧杯中加入的自来水、洗衣粉、含油渍的衣服及保温时间、搅拌速度和时间均相同，这是为了____________________________，以便得出科学结论。答案：(1)探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响(2)应选用大小相同的白布，分别滴加4滴同种的植物油，使油渍大小相同；选择的水温不合适，考虑洗涤成本，应根据当地一年中的实际气温变化来确定水温，如选取5℃、15℃、25℃、35℃的水温。(3)不能调换，因为加酶洗衣粉中的酶在常温时会分解部分油渍。(4)避免因水量、水质、洗衣粉的量、衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤时间不同给实验结果带来误差解析：根据题干中的实验操作顺序，可以判断出该实验的变量是温度，即探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响。其他条件应保持一致，如水量、水质、洗衣粉的量、衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。在做实验时，应先让每一个实验组处于所设置的温度且恒定时，再加入洗衣粉，以保证酶发挥作用时的温度，即步骤3与步骤4不能调换。7．(广东高考)(1)商品化植酸酶主要来自微生物。在产酶菌株筛选过程中，常在基本培养基中添加不溶于水的植酸钙制成固体平板，植酸钙被植酸酶分解后可在平板上产生____________，可根据其大小选择目的菌株，所得菌株需要进一步测定植酸酶活性。活性测定可以植酸钠作为底物，活性可用一定条件下单位时间的____________表示。(2)利用上述所得菌株制备植酸酶的流程如图：发酵液离心Ｋ菌体去除Ｋ含酶的发酵液Ｋ透析Ｋ透析液(Ⅰ)去除Ｋ粗提物(Ⅱ)纯化Ｋ纯酶　Ⅰ中的主要成分为____________；Ⅱ中包含植酸酶等多种蛋白质。请写出一种纯化得到植酸酶的方法及其依据。(3)为构建基因工程菌，可用PCR等技术从上述菌株中克隆植酸酶基因。PCR反应包括多次循环，每次循环包括三步：____________。反应过程中打开模板DNA双链的方法是__________________________。(4)除植酸酶外，微生物还能应用在哪些酶的生产中？(至少写两种)答案：(1)透明圈　植酸钠的消耗量(减少量)或磷酸(肌醇)的生成量(产量)8\n(2)小分子杂质　凝胶色谱法：根据蛋白质之间的分子大小、吸附性质等差异进行纯化。(或电泳法：根据蛋白质之间的电荷、分子大小等差异进行纯化)(3)变性、复性和延伸(长)　加热(或高温处理)(4)蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶解析：当植酸钙被植酸酶分解以后，会在平板上出现透明圈。植酸酶活性高低可以用单位时间内底物减少量来表示。(2)透析的目的是将酶与发酵液分开。分离不同种类的蛋白质可以用凝胶色谱法，原理是根据相对分子质量大小。(3)PCR技术包括三步：变性―→复性―→延伸，变性的原理是采用加热处理。(4)微生物产生酶的种类很多。例如蛋白酶、脂肪酶等。1.(2022·江苏)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是(　　)A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果答案：B解析：本题考查“探究加酶洗衣粉的洗涤效果”实验，意在考查考生对影响酶活性的因素与实验的自变量和因变量等相关知识的分析能力。高温会导致加酶洗衣粉中酶变性失活，所以不能用热水溶解洗衣粉，A错误；本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短，B正确；酶的活性受pH影响，在酶作用的适宜条件下，加酶洗衣粉的洗涤效果好于普通洗衣粉，C错误；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于真丝、羊毛等衣料衣物的洗涤，适当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强，D错误。2．(2022·江苏)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是(　　)A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌答案：C解析：酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸附法，物理吸附的过程是利用吸附剂本身的表面张力，从而对附近的分子产生吸附，吸附剂不会与被吸附物质发生化学反应而使其发生性质改变，所以吸附法对酶活性影响很小，A项正确；消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在最外面加上糖衣后通过口服方式给药，B项正确；尿糖试纸是一种酶试纸，是将葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色化合物固定在纸条上，制成测试尿糖含量的酶试纸，这种酶试纸与尿液相遇时，很快会因为尿液中葡萄糖含量的多少而呈现一定的颜色，再次使用时颜色会有掩盖作用，8\n所以不能反复利用，C项错误；制备固定化酵母细胞时，将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌，防止凝胶珠硬度过大和杂菌的污染，D项正确。3．(2022·江苏)某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究，请回答下列问题：(1)2，4—D常用于籼稻愈伤组织的诱导，对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化，在配制分化培养基时需__________(填“升高”、“保持”或“降低”)2，4—D的浓度。(2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时，出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽，通常在培养基中添加__________，以促进幼苗形成。(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是__________(填下列序号)。①绿色芽点细胞排列松散　　②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离　③胚状体细胞中有叶绿体　④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致(4)经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体，其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，叶绿素总量不变。某同学用__________(填序号：①绿色②红色③蓝紫色④黄色)光照射突变体和对照叶片，检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析，会发现突变体第__________条色素带(自上而下)窄于对照组。(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织，培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的__________，还可避免再生苗中混有__________。答案：(1)降低(2)适量的生长素(3)③(4)①④　4(5)增殖与分化　二倍体幼苗解析：本题考查细胞的分化与色素的分离等相关知识，意在考查考生的灵活运用能力。(1)由题干信息知，2，4－D对形态的发生有一定的抑制作用，故在愈伤组织的再分化培养基中要降低2，4－D的浓度。(2)愈伤组织分化形成幼苗需要细胞分裂素和生长素的共同作用。(3)绿色芽点的细胞是具有分生能力的细胞，排列紧密；刚融合的籼稻和稗草杂交细胞还未形成新的细胞壁和大液泡，不会发生质壁分离；胚状体细胞含有叶绿体；分化后的细胞形态、结构发生稳定性的差异。(4)叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，故用绿光和黄光照射突变体和对照组的叶片，光合作用无明显差异。突变体的叶绿素a与叶绿素b的比值大于对照组，而叶绿素的总量不变，分析可知突变体叶绿素a的含量增多、叶绿素b的含量减少，故色素分离的结果是滤纸条上(自上而下)的第4条色素带(叶绿素b)窄于对照组。(5)胚乳细胞中含三个染色体组，胚细胞中含两个染色体组，胚具有分裂与分化的能力，8\n它的存在可能会影响由胚乳细胞诱导形成的愈伤组织细胞的增殖与分化，故需剔除，这样还可避免愈伤组织再分化形成的三倍体幼苗中混有二倍体幼苗。8