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植物的组织培养技术 酶的研究与应用
（时间：45分钟 满分：100分）
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．下列需要采用植物组织培养技术的是( )
①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株 ②获取大量的脱毒苗 ③利用基因工程培育抗棉铃虫的植株 ④单倍体育种 ⑤无子西瓜的快速大量繁殖
A．①②③ B．②③④⑤
C．①②④⑤ D．②③④
解析：选B 多倍体育种是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，使其染色体加倍，此过程不涉及组织培养技术。
2．植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是( )
①细胞的全能性 ②离体的植物器官、组织或细胞
③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨植物体
A．①，②⑧⑥⑦③⑨，④
B．①，②⑦⑥⑧③⑨，⑤
C．①，⑥②⑨⑧③⑦，⑤
D．①，②⑨⑧⑥⑦③，④
解析：选A 植物组织培养依据的原理是细胞的全能性。培养过程：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成根、芽，最终形成植物体。影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的一个重要因素是植物激素，当细胞分裂素与生长素共同使用且比例相当时，能刺激愈伤组织的形成。
3．下列关于果胶酶作用的叙述，错误的是( )
A．分解水果细胞壁中的果胶，从而瓦解细胞壁
B．可将果胶分解成半乳糖醛酸，使果汁变得澄清
C．分解水果细胞壁中的纤维素和果胶
D．可使果汁榨取变得容易，提高出汁率
解析：选C 果胶酶可将果胶分解为半乳糖醛酸，从而使果汁榨取时比较容易，并使果汁变得澄清。要分解纤维素，需要利用纤维素酶。
4．下列说法正确的是( )
A．加酶洗衣粉就是将酶直接加到洗衣粉中
B．目前常用的酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、蔗糖酶
C．温度、酸碱度和表面活性剂都会影响酶的活性
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D．普通洗衣粉只是缺少酶，不会污染环境
解析：选C 加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，目前常用的有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶，这些酶的活性会受到温度、酸碱度和表面活性剂的影响。普通洗衣粉中含有磷，会造成水体污染。
5．下列关于固定化技术的叙述，错误的是( )
A．从操作角度来考虑，固定化细胞比固定化酶更容易
B．固定化细胞比固定化酶对酶活性影响更小
C．固定化细胞固定的是一种酶
D．将微生物的发酵过程变成连续的酶反应应选择固定化细胞
解析：选C 在应用操作过程中，固定化细胞固定的是一系列酶，比固定化酶更容易、更便捷，对酶活性影响更小，可使发酵过程变成连续反应过程。
6．下列关于植物组织培养的叙述，错误的是( )
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织的基因组成相同
解析：选D 对于同一株绿色开花植物来说，花粉是通过减数分裂形成的，离体培养获得的愈伤组织细胞和体细胞培养获得的愈伤组织细胞的基因组成不一样，假定该植株的基因型为Aa，花粉培养获得的愈伤组织细胞的基因型为A或a，而体细胞培养获得的愈伤组织细胞的基因型为Aa，二者不一样。
7．探究温度对果胶酶活性影响的实验中，得到如下实验结果。据此分析错误的是( )
温度
(℃)
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
果汁量
(mL)
3.5
4.6
8.6
10.9
12.3
11.7
10.1
5.4
3.9
4.8
5.6
A．实验过程中应先将果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合
B．为了实验结果的科学性，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同
C．应在50～55 ℃之间设置更小温度梯度进行实验探究果胶酶的最适温度
D．该实验结果表明高温能使果胶酶失活，但高温也可能促进果胶分解
解析：选C 实验过程中应先将果泥和果胶酶分别调节到对应温度后再混合。为了实验结果的科学性和控制单一变量，各组混合处理时间和过滤果汁时间均应相同。实验中的温度梯度跨度较大，要想确定最适温度，需要设置更小温度梯度进行实验；分析数据可知，应在45～55
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℃之间设置更小温度梯度进行实验探究果胶酶的最适温度。高温使酶失活，由表中数据可知，高温可能促进果胶分解。
8．下列有关月季花药培养的叙述，正确的是( )
A．选材时，可以选择单核期以前的花药或开放的花蕾
B．材料消毒时，可用体积分数为90%的酒精浸泡30 s
C．培养过程中，染色体组数目可能变化，需进一步鉴定和筛选
D．接种花药时，不必去除花丝，尽量不要损伤花药
解析：选C 单核期以前的花药、盛开的或略微开放的花，都不宜选作实验材料，应选择完全未开放的花蕾；消毒使用的酒精的体积分数是70%；培养过程中，染色体组数可能变化，需进一步鉴定和筛选；接种花药时，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。
9．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实验的无关变量，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．水温属于本实验的变量，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一变量原则，水温是本实验的变量，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，并不是布料越大、水量越多，实验效果越好。
10．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是( )
A．海藻酸钠溶液浓度过高，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量较少
B．溶解海藻酸钠时最好采用小火或间断加热法
C．将溶化后的海藻酸钠溶液迅速与酵母细胞混合
D．固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器注射到CaCl2溶液中
解析：选B 海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，因高温能杀死酵母细胞；固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。
11．下图是植物组织培养的一般过程，相关说法错误的是( )
―→
A．过程a指的是脱分化，过程c指的是再分化
B．此技术依据的原理是植物细胞的全能性
C．若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，须将细胞培养到d阶段才行
D．生长素含量高时，有利于根原基的形成
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解析：选C 植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。从图中可以看出，过程a、c分别是脱分化和再分化，b、d是愈伤组织和具有生根发芽能力的胚状体。若用此技术进行细胞产物的工厂化生产，须将细胞培养到愈伤组织阶段。生长素与细胞分裂素的协同调控作用在植物组织培养中非常重要，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导根原基的形成。
12．(江苏高考)如图为制备人工种子部分流程示意图，下列叙述正确的是( )
A．胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织
B．该过程以海藻酸钠作为营养成分，以CaCl2溶液作为凝固剂
C．可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖，为胚状体提供碳源
D．包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气，有利于人工种子的储藏
解析：选C 胚状体是愈伤组织在分化培养基上形成的；海藻酸钠用于制作人工种皮，不提供营养物质；为保持胚状体的活性，包埋胚状体的凝胶珠应适当透气。
二、非选择题(共52分)
13．(28分)将基因型为AaBb的水稻(具有24条染色体)的叶肉细胞通过无菌操作接入含有营养成分全面的培养基的试管中，在一定条件下培养形成试管幼苗，其过程如图所示：
(1)图中的①过程为__________，②过程为__________。
(2)在培养基中常常需要加入一定的植物激素，常用的植物激素有____________________。
(3)图中的②过程除供应必要的营养物质和激素外，还需要给予________，因为愈伤组织形成幼小植株后，植物会合成________进行光合作用。
(4)如果B是无病毒植株，则“水稻的某种细胞”应选用__________或__________细胞，这种繁殖方式实际上是_______，培养成的植株的基因型为______________________。
(5)如果某种细胞选用的是水稻花粉细胞，则B称为________植株，基因型可能是____________________，植株特点为__________________________，需用__________处理，使其恢复正常体细胞的染色体数，对应的基因型为______________________________。
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解析：(1)植物组织培养的基本过程为：外植体脱分化,愈伤组织再分化,根、芽植物体。(2)培养基中需要加入细胞分裂素和生长素。(3)图中的②过程是再分化，愈伤组织形成幼小植株后必须给予光照，因为叶绿素的形成需要光照。(4)根尖或茎尖细胞不含病毒，因此可用根尖或茎尖通过植物组织培养技术获得脱毒植株，这种繁殖方式属于无性生殖，其培养成的新植株的基因型与母本一致。(5)该水稻的基因型为AaBb，可产生四种花粉：AB、Ab、aB、ab，通过花药培养可获得四种基因型的单倍体植株：AB、Ab、aB、ab。单倍体植株长得弱小，且高度不育，用秋水仙素处理使其染色体加倍后获得可育植株，基因型有AABB、AAbb、aaBB、aabb。
答案：(每空2分，共28分)(1)脱分化 再分化
(2)生长素和细胞分裂素 (3)光照 叶绿素
(4)茎尖 根尖 无性生殖 AaBb
(5)单倍体 aB、ab、Ab、AB 植株弱小，高度不育 秋水仙素 aaBB、aabb、AAbb、AABB
14．(10分)果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层，使榨取果汁更容易，也使得浑浊的果汁变得澄清。请回答下列有关果胶酶的问题：
(1)探究温度对果胶酶活性影响的实验步骤：
a．用搅拌器制苹果泥；
b．取6个烧杯编号1、2、3、4、5、6，依次注入适量30 ℃、35 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃的水，恒温水浴；
c．每一烧杯中放入分别装有等量苹果泥和果胶酶的试管，保温3 min；
d．向每组烧杯的苹果泥中加入相应的等量的果胶酶，振荡试管，反应一段时间；
e．过滤，比较获得苹果汁的体积。
①c中将苹果泥和果胶酶分别装在不同试管中恒温处理的目的是____________________________。
②有人认为该实验缺乏对照，应补充一组果汁和蒸馏水相混合的实验，你认为有没有必要？______________。
③若继续探究果胶酶的最适用量，则在实验过程中温度、________________(列举两条)等因素应保持不变。
(2)由霉菌发酵生产的果胶酶是食品加工业中使用量较大的酶制剂之一，若通过固定化霉菌细胞生产果胶酶，在配制海藻酸钠溶液时，要注意__________________，否则可能出现焦糊。固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是_________________________________。
解析：(1)探究温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量，但为了保证实验的正常进行，必须预先达到实验要求的条件，该实验利用温度梯度作为相互对照，没必要补充果汁和蒸馏水相混合的对照实验。(2)固定化细胞技术操作时为了避免海藻酸钠溶液出现焦糊，要注意用小火或间断加热；由于细胞体积大，不易从包埋材料中漏出，所以一般采用包埋法固定霉菌细胞。
答案：(每空2分，共10分)(1)①保证底物和酶在混合时的温度是相同的 ②没有 ③pH、果胶酶浓度、果泥量(答出两条即可) (2)加热时用小火或间断加热 细胞体积大，不易从包埋材料中漏出
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15．(14分)固定化酶技术运用于工业化生产前，需要获得酶的有关参数。如图：曲线①表示某种酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比；曲线②是将该种酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性，由此得到酶的热稳定性数据。请回答下列问题：
(1)与普通酶制剂相比，固定化酶在生产中的优点是____________。
(2)曲线②中，35 ℃和80 ℃的数据点是在________℃时测得的。通过本实验，你对酶的最适温度的认识是______________________________。该种酶固定化后运用于生产，最佳温度范围是________。
(3)研究发现有甲、乙两种物质能降低该种酶的催化效率，该酶催化的底物浓度变化会改变甲物质对酶的影响，而不会改变乙物质对酶的影响。如图是降低酶活性的两种机制模型，符合甲、乙物质对酶影响的模型分别是________、________。
(4)在酶的活性不受抑制时，起始反应速率与底物浓度的关系如图所示。请画出加入甲物质时，起始反应速率与底物浓度之间的关系曲线。
解析：(1)与普通酶制剂相比，固定化酶的优点是可以反复使用。(2)由于曲线②是将该种酶在不同温度下保温足够长的时间，再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性而得到的酶热稳定性数据，而酶的最适温度为80 ℃，因此曲线②中数据均为80 ℃时测得的。通过本实验可知，酶的最适温度可以认为是既能使酶具有高的催化活性，又能维持较长时间的温度。该种酶固定化后运用于生产，最佳温度范围是60～70 ℃。(3)观察两个模型可知，A模型中抑制剂、底物和酶结合的部位相同，因此底物浓度的变化，可以影响酶的催化效率；B模型中抑制剂与酶结合后，酶的结构发生改变，不能和底物结合，因此底物浓度升高，也不能影响酶的催化效率。故甲、乙物质对酶影响的模型分别对应A和B。(4)根据模型A，加入抑制剂甲后，起始反应速率变小，但是随着底物浓度的增加，起始反应速率加快，但不能超过不加抑制剂时的起始反应速率。
答案：(每空2分，共14分)(1)可以反复使用
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(2)80 既能使酶具有高的催化活性，又能维持较长时间 60～70 ℃
(3)A B
(4)曲线如图
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