【优化方案】2022届高考生物一轮复习 专题3、4 植物的组织培养技术 酶的研究与应用知能演练强化闯关（含解析）新人教版选修1

【优化方案】2022届高考生物一轮复习专题3、4植物的组织培养技术酶的研究与应用知能演练强化闯关（含解析）新人教版选修11．(2022·高考山东卷)辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如下图。(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的________和________过程。(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是________。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值________(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是________。(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是________和纤维素酶。(4)提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是________________________________________________________________________。解析：(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为脱分化，对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化出根或芽等器官，这个过程叫做再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值大小影响植物细胞的发育方向，生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之，有利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。酶解法将愈伤组织分离成单细胞所用的酶是果胶酶和纤维素酶。(4)用萃取法提取植物有效成分时，应在瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂的挥发。答案：(1)脱分化(或去分化)　再分化　(2)琼脂　低　高压蒸汽灭菌　(3)70%　果胶酶　(4)防止有机溶剂的挥发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，培养出美丽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________种营养成分。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________。(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________的氯化汞溶液消毒，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)若干天后发现有的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进行哪些处理工作？解析：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。组织培养被杂质污染是无菌操作不规范或培养基灭菌不彻底造成的。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5\n(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。3．某实验小组进行固定化酵母细胞的制备，并开展游离酵母和固定化酵母发酵产酒酒精度的比较。请回答下列问题：产酒酒精度的比较时间d游离酵母固定化酵母02468101201.02.13.23.94.34.602.54.25.05.46.06.4(1)制作凝胶珠的实验步骤是：酵母细胞的活化→________________________________________________________________________________________________________________________________________________→配制海藻酸钠溶液→____________→固定化酵母细胞。(2)影响实验成败的关键步骤是________________________________________________________________________。(3)图中钙离子的作用是使胶体聚沉，海藻酸盐起________________________________的作用。(4)该小组制备好的固定化酵母与游离酵母分别放在一定的条件下发酵，定时记录发酵液中酒精度的变化。①实验过程中的“在一定的条件下发酵”的条件是____________________，要求条件相同是为了确保________。②由表可知，固定化酵母和游离酵母发酵都能产生酒精，但固定化酵母在发酵前期的延迟期的时间比游离酵母发酵前期延迟期的时间要________。解析：制备固定化酵母细胞的实验步骤为：酵母细胞的活化→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；该实验的关键是配制海藻酸钠溶液。海藻酸盐起载体的作用，用于包埋酵母细胞。酵母菌酒精发酵过程是细胞内酶的催化过程，需要在适宜的温度、pH等条件下进行，两组实验的条件相同，才能够确保无关变量相同，且遵循单一变量原则。由表可知，在12d的发酵时间里，固定化酵母发酵产酒酒精从0度到6.4度，游离酵母发酵产酒酒精度从0度到4.6度。而且固定化酵母发酵产酒酒精度在第4天即达到4.2度，表明其延迟期短。答案：(1)配制物质的量浓度为0.05mol/L的CaCl2溶液　海藻酸钠溶液与酵母细胞混合(2)配制海藻酸钠溶液(3)包埋酵母细胞(或载体)(4)①适宜的温度、pH等　单一变量　②短5\n1．如图为将胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。下列有关叙述正确的是(　　)A．①和②过程中都会发生细胞的增殖和分化B．在利用单倍体育种法培育优质小麦的过程中，不经过愈伤组织阶段C．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性D．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子解析：选D。①表示脱分化，②表示再分化。①过程中发生细胞的有丝分裂，不发生分化；利用单倍体育种法培育优质小麦的过程中，需采用花药离体培养技术，要经过愈伤组织阶段；植物组织培养过程依据的生物学原理是植物细胞的全能性；此过程是无性生殖，获得的试管苗的遗传物质取决于取材个体，因此可能为杂合子。2．(2022·温州五校联考)在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中，变量控制方法正确的是(　　)A．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑B．若采用手洗法进行去污操作，需尽可能保证各组洗涤用力程度、时间等基本相同C．水温属于本研究的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定D．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好解析：选B。根据实验的对照原则和单因子变量原则，水温是本研究的变量，要有温度梯度，各组实验温度不能相同，其他的无关变量要保持适宜且相同。该实验用的布料、水量要适中，不是布料越大、水量越多实验效果越好。3．下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是(　　)A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物解析：选A。固定化细胞可连续多步催化反应；应用固定化酶需控制好温度和pH，不需控制溶解氧；利用固定化酶降解有机磷农药，不需提供营养；利用固定化酵母细胞发酵，糖类既作为反应底物，又可作为酵母细胞生命活动的能源物质。4．(2022·辽宁沈阳、大连联考)请回答下列与菊花茎段组织培养实验操作有关的问题。(1)由于菊花茎段组织培养比较容易，故在配制MS固体培养基时，________(必需添加、不必添加)植物激素。培养基配制完毕后，还需进行________灭菌。(2)应选用生理状况好的菊花嫩枝茎段作为________，这是因为其更容易被诱导________________________________________________________________________。(3)菊花茎段在接种前要用适当浓度的________________________________________________________________________溶液进行表面消毒。(4)接种前，工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍。之后，所有的接种操作都必须在________旁进行，并且每次使用器械后，都需要用________灭菌。(5)接种后的锥形瓶最好放在________中培养。培养期间应注意事项主要有：定期________、控制好________，并每日给予适当时间光照。解析：(1)菊花茎段自身能合成植物激素，因此培养基中不必添加植物激素，培养基配制完毕需进行高压蒸汽灭菌。(2)外植体的选择直接关系到实验的成败，因此应选择容易被诱导脱分化和再分化的菊花嫩枝作为外植体。(3)为防止微生物污染，菊花茎段在接种前要用适当浓度的酒精和氯化汞溶液进行表面消毒。(4)为避免接种前、接种中污染外植体以及接种后污染环境，因此接种前，工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍，接种过程中所有的接种操作都必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用器械后，都需要用火焰灼烧灭菌。(5)外植体在培养过程中要保持无菌环境，控制好温度，并给予适当光照。答案：(1)不必添加　高压蒸汽(2)外植体　脱分化和再分化5\n(3)酒精和氯化汞(4)酒精灯火焰　火焰灼烧(5)无菌箱　消毒　培养温度5．(2022·济宁模拟)某化工厂生产的一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明。某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，设计了如下装置进行实验，并将结果用下列曲线图A、B表示。请回答以下问题：(1)由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为________________________________________________________________________。(2)在0℃和75℃时，酶的催化效率基本都为零。但当温度再都回到45℃时，后者酶的催化能力已不能恢复，这是因为________________________________________________________________________。(3)在实验过程中可通过直接测定________(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。(4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的，某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备，他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，经过简单处理，这些酶还可以多次重复利用，这种方法制成的酶叫________。(5)除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目前从植物中提取芳香油的方法有________________________________________________________________________。(6)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取。用固体培养基分离、纯化霉菌的方法有___________、___________。解析：(1)由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为45℃。(2)当温度从75℃回到45℃时，酶的催化能力已不能恢复，这是因为高温条件下酶的结构已遭破坏(或酶的活性已丧失)。(3)在实验过程中可通过直接测定胶片上的蛋白膜存在时间的长短(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。(4)将酶固定在不溶于水的尼龙载体上，洗涤完衣物后，这些酶经过简单处理，还可以多次重复利用，则这种酶就是固定化酶。(5)目前从植物中提取芳香油的方法有萃取法、蒸馏法、压榨法等。(6)用固体培养基分离、纯化霉菌的常用方法有平板划线法、稀释涂布平板法。答案：(1)45℃　(2)高温条件下酶的结构已遭破坏(或酶的活性已丧失)　(3)胶片上的蛋白膜存在时间的长短(或其他合理答案)　(4)固定化酶　(5)萃取法、蒸馏法、压榨法　(6)平板划线法　稀释涂布平板法6．(2022·东北三校模拟)下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答下面的问题。酵母细胞的活化→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。(1)实验步骤中酵母细胞活化就是________________________________________________________________________状态。(2)固定化细胞技术一般采用包埋法，而固定化酶常用________和________。(3)影响实验成败的关键步骤是________________________________________________________________________。5\n(4)海藻酸钠溶化过程的注意事项是________________________________________________________________________。(5)如果形成的凝胶珠颜色过浅，说明________________________________________________________________________；如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明________________________________________________________________________。解析：(1)在缺水状态下，微生物处于休眠状态。酵母细胞的活化即让处于休眠状态的酵母细胞恢复正常生活状态。(2)固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间的技术，其中固定化细胞一般常采用包埋法，而固定化酶常用化学结合法和物理吸附法。原因是细胞体积大，而酶分子体积小，体积大的细胞难以被吸附或结合，而体积小的酶容易从包埋材料中漏出。(4)海藻酸钠溶解时应小火加热，或小火间断加热，期间还要不断搅拌，防止焦糊。答案：(1)让酵母细胞恢复正常生活　(2)化学结合法　物理吸附法　(3)配制海藻酸钠溶液　(4)小火加热(小火间断加热)，不断搅拌　(5)固定化酵母细胞数目较少　较少　海藻酸钠浓度偏高，实验制作失败(教师用书独具)1．(2022·北京西城区质检)紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人员欲用植物组织培养技术通过培养紫草细胞来生产紫草素，下列相关操作不适合的是(　　)A．对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既保证细胞活性也可减轻污染B．培养基中要加入植物激素以保证已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织C．调节植物激素的种类和比例以保证愈伤组织再分化并得到完整的植株D．在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以保证氧气的充足供应解析：选C。紫草素是从愈伤组织的细胞中获取的，不用培养成完整的植株，故C错误。2．人们利用不同的培养基可以培养植物或微生物。请回答下列问题。(1)取某种植物长势相同并经过消毒的花芽若干，并均分为5份，分别培养在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中，花芽的生长状况如表所示。A组B组C组D组E组吲哚乙酸03ppm3ppm0.03ppm0细胞分裂素00.2ppm0.002ppm1.0ppm0.2ppm花芽生长状况组织切块形成愈伤组织形成愈伤组织继而分化出根形成愈伤组织继而分化出嫩芽稍生长①在此过程中能实现脱分化的花芽是________组。②从实验结果可以看出，能诱导新芽形成的条件是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③上述实验结果表明，在植物组织培养过程中，诱导芽和根分化的关键是________________________________________________________________________。④在生产中，欲快速、大量获得此植物的花芽，可选用________组的培养基进行大量生产。(2)植物组织培养和微生物培养中要获得纯的培养物，操作的关键是________。答案：(1)①B、C、D　②细胞分裂素浓度大于吲哚乙酸浓度　③培养基中细胞分裂素与吲哚乙酸的浓度比　④D　(2)无菌操作5