《生物选修1：生物技术实践 教师教学用书》
生根苗移栽技术的关键是既要充分清洗根系表面的培养基，又不能伤及根系。一般使用无土栽培的办法。培养基质要提前消毒，可以向培养基质喷洒质量分数为5%的高锰酸
钾，并用塑料薄膜覆盖12 h。掀开塑料薄膜后24 h才能移栽。新移栽的组培苗要在温室过渡几天，等壮苗后再定植大田或进行盆栽。学生可以在课后统计自己移栽的成活率，看看移栽是否合格。
七、答案和提示 （一）旁栏思考题
1.你能说出各种营养物质的作用吗？同专题2中微生物培养基的配方相比，MS培养基的配方有哪些明显的不同？
答：微量元素和大量元素提供植物细胞生活所必需的无机盐；蔗糖提供碳源，同时能够维持细胞的渗透压；甘氨酸、维生素等物质主要是为了满足离体植物细胞在正常代谢
途径受到一定影响后所产生的特殊营养需求。微生物培养基以有机营养为主。与微生物的培养不同，MS培养基则需提供大量无机营养，无机盐混合物包括植物生长必须的大量元素和微量元素两大类。
2.你打算做几组重复？你打算设置对照实验吗？
答：教师可以安排学生分组，做不同的材料或配方，最后分别汇报成果。但每种材料或配方至少要做一组以上的重复。设置对照实验可以取用一个经过灭菌的装有培养基的
锥形瓶，与接种操作后的锥形瓶一同培养，用以说明培养基制作合格，没有被杂菌污染。
（二）练习
1.答：植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗性差，对培养条件的要求较高。用于植物组织培养的培养基同样适合于某些微生物的生长，如一些细菌、真菌等的生长。
而培养物一旦受到微生物的污染，就会导致实验前功尽弃，因此要进行严格的无菌操作。
2.答：外植体的生理状态是成功进行组织培养的重要条件之一。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。 八、参考资料
植物组织培养技术的发展
大自然中存在着许多有趣的植物无性生殖现象。例如，马铃薯的块茎能够发芽生根，秋海棠的叶片能够长成新植株。这些现象促发科学家去思考、解释。1902年，有一位德
国的植物学家大胆地预言：“植物的体细胞在一定条件下，可以如同受精卵一样，具有潜在的发育成植株的能力。”
1958年，美国科学家斯图尔德（F.C.Steward）将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养，由于细胞分化而最终发育成完整的新植株。这个实验结果在生物学界引起了很大的震
动，它表明已经高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力。已经分化的细胞所具有的这种潜在发育能力称作细胞全能性。
既然胡萝卜的单个细胞能发育为完整植株，小块的植物组织就更不应该有什么问题。此后很多年，科学家和技术人员将许多植物进行了组织培养，并获得了成功。如今，植
物组织培养已不再神秘莫测，而发展成为常规技术。 2005-03-31
课题2 月季的花药培养
一、课题目标
说出被子植物花粉发育的过程及花药培养产生花粉植株的两种途径，说出影响花药培养的因素，学习花药培养的基本技术，尝试用月季或其他植物的花药进行培养。 二、课题重点与难点
课题重点：选取适宜的培养材料和培养基。 课题难点：选取适宜的培养材料和培养基。 三、课题背景分析
课题背景介绍了花药培养的历史以及花药培养在育种工作上的意义。有条件的学校可以引导学生尝试某种植物的花药培养。 四、基础知识分析与教学建议 （一）被子植物的花粉发育
知识要点：1.花粉是单倍体生殖细胞；2.花粉的发育要经历不同的时期。
教学建议：可以利用教材给出的“被子植物花粉的发育过程”的插图，帮助学生了解花粉发育所经历的不同时期，为后面实验材料的选取打下基础。 （二）产生花粉植株的两种途径
知识要点：花药培养产生花粉植株的两种途径。
教学建议：体细胞胚的概念是第一次出现，可以让学生重点阅读教材的楷体字部分，并结合流程图来认识花粉植株产生的两种不同途径。 （三）影响花药培养的因素
知识要点：选取适宜的材料和培养基组成是花粉植株诱导成功的关键。
教学建议：教师可以补充一些不同植物和不同花粉发育时期的花药培养的资料，帮助学生认识材料选择和培养基配方的重要性。 五、实验安排及注意事项
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（一）本课题有一定难度，成功率较低。全部完成课题不仅耗时较长，又有季节限制。最好提前做好时间规划，以提高工作效率。建议教师提前一年摸索经验、总结教训，
如花蕾的选择、培养基配方等。建议第一课时完成基础知识的教学，学习操作方法并制备培养基（或课后制作培养基）。第二课时学习花粉发育时期的鉴定。第三课时做花蕾的选择和灭菌、接种。花药培养的周期较长，成功的接种也要在培养20～30 d后才能见到愈伤组织或胚状体，且进一步的实验必须非常及时，因此，本课题的有些过程教师可以安排同学在课外做。
（二）最适宜的花药发育时期会因植物种类和品种的不同而不同，但对大多数植物而言，适宜进行花药培养的时期是单核居中期或单核靠边期。在花药培养中，要使所选材
料的发育时期完全一致是很困难的。不仅不同花序在培养时期的进程并不完全同步，即使在同一花序上，不同花朵也有很大差异。这些需要靠不断实践，以积累经验。
（三）一定将事前设计好的培养基做好标号和记录。实验时不仅要有书面记录，还要用记号笔在三角瓶上标明标号。接种后要及时标明月季品种代号、操作者代号及接种日
期等。可以几个同学合作，轮流做观察记录并及时沟通和交流。
六、课题成果评价 （一）选材是否恰当
选材是否成功是花药培养成功的关键。学生应学会通过显微镜观察处于适宜发育期的花粉。 （二）无菌技术是否过关
如果出现了污染现象，说明某些操作步骤，如培养基灭菌、花蕾消毒或接种等有问题。 （三）接种是否成功
如果接种的花药长出愈伤组织或释放出胚状体，花药培养的第一步就成功了。要适时转换培养基，以便愈伤组织或胚状体进一步分化成再生植株。 七、答案和提示 （一）旁栏思考题
为什么花瓣松动会给材料的消毒带来困难？
答：花瓣松动后，微生物就可能侵入到花药，给材料的消毒带来困难。 （二）练习
1.答：F2代紫色甜玉米的基因型组成可能为Aasusu或AAsusu。如果运用常规育种方法，将F2代中的紫色甜玉米与白色甜玉米（aasusu）进行测交，可以选择出基因型为
AAsusu纯种紫色甜玉米。但这种方法比较繁琐，耗时也较长，需要至少三年的选种和育种时间。如果利用花药培养的技术，在F1代产生的花粉中就可能有Asu的组合，再将花粉植株进行染色体加倍，就可以直接得到紫色甜玉米的纯合体（AAsusu）。这种方法可以大大缩短育种周期。
2.答：植物组织培养技术与花药培养技术的相同之处是：培养基配制方法、无菌技术及接种操作等基本相同。两者的不同之处在于：花药培养的选材非常重要，需事先摸索
时期适宜的花蕾；花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基；花药培养对培养基配方的要求更为严格。这些都使花药培养的难度大为增加。 2005-03-31
专题4 酶的研究与应用
酶是生物催化剂，具有高效、专一和所需反应条件温和的优点。目前，酶已广泛应用于食品、医疗、环保和化工等各个行业，取得了良好的经济效益。本专题是在必修课的
基础上，通过实验研究影响酶活性的因素以及酶在日常生活和工业生产上的应用。
专题分析
一、 教学目的要求
本专题的三个课题均依照课程标准制定的具体内容标准编排，其对应关系如下表。 具体内容标准对应课题研究酶的存在和简单制作方法
尝试利用酶活力测定的一般原理和方法课题1探讨酶在食品制造和洗涤等方面的应用课题1、课题2尝试制备和应用固相化酶课题3通过本专题的学习，学生应该掌握测定
酶活力的简单方法；能够研究影响酶活性的因素；理解固定化酶和固定化细胞的原理和方法；探讨酶在生产生活中的应用。
二、技术要项
本专题的技术操作难度不高，涉及的主要技术归纳如下。 1.制备果泥的技术。 2.海藻酸钠溶液的制备。 3.固定化酵母细胞的制备。 三、设备条件
完成本专题需要配置果汁搅拌器、水浴锅、注射器等。 四、教学安排
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本专题从食品制造（课题1）、日常洗涤用品（课题2）和工业生产（课题3）三个不同的角度分别展开有关酶的研究和应用的实验，3个课题之间没有严格的先后顺序。课
题1和课题2的内容与学生的日常生活联系紧密，并且又有必修模块“探究影响酶活性的条件”作基础，因此对于学生来说并不困难。课题3在技术操作上有一些难度，但操作过程比较有趣，实验现象比较明显，容易激发学生的学习兴趣。从总体上看，本专题的3个课题难度适中。
课题1和课题2比较偏重实验方案的设计，因此，学生用于讨论的时间可能会多一些。此外，这两个课题考虑的变量相对较多，还涉及到实验变量的梯度设计，因此，要想
获得理想的结果，必须花费一定的时间，进行反复多次的实验和摸索。课题3的技术操作要求相对严格，要想一次做成功，就需要严格按照教材提供的实验步骤进行操作。课题1和课题2可各用3～4课时，课题3可用2课时。
参考书目
1．生物化学技术原理及其应用。赵永芳编，武汉大学出版社,1994。 2．微生物学实验。赵斌、何绍江主编，科学出版社，2002。
2005-03-31
课题1 果胶酶在果汁生产中的作用
一、课题目标
简述果胶酶的作用；检测果胶酶的活性；探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量；搜集有关果胶酶应用的资料。 二、课题重点与难点
课题重点：温度和pH对果胶酶活性的影响。 课题难点：果胶酶的最适用量。 三、课题背景分析
随着生活水平的提高，水果几乎成为人们生活中的必需品，果汁饮料也深受人们的喜爱。将水果制成果汁，不仅有利于解决水果丰收季节的产、销、运输和保存等多方面的
问题，而且提高了水果的附加值，满足了人们不同层次的需要。课题背景从与社会的联系、与学生生活的联系入手，引入课题研究。教师在教学过程中，可以以本地某种水果的生产、贮存、加工和运输为素材，让学生做一个简单的估算，从而认识到果汁加工的经济效益。例如，可以让学生计算生产一升苹果汁大约需要多少斤苹果，苹果与苹果汁的价格相差多少；等等。此外，教师还可以联系学生已有的关于酶的知识，引导学生认识果胶酶的特性及其作用。
四、基础知识分析与教学建议
知识要点：1.果胶酶的作用；2.酶的活性的定义；3.影响酶活性的因素；4.果胶酶的用量。
教学建议：关于果胶酶作用的教学，教师可以先展示图4-1，介绍植物细胞壁的成分和细胞与细胞之间的胞间层成分，说明这些成分对果汁制作的影响，从而引出果胶酶在
果汁生产过程中的作用。
图4-1 植物细胞壁及细胞之间胞间层的成分
五、实验安排及注意事项
本课题的研究建立在必修模块“探究影响酶活性的条件”的基础之上，与必修模块的探究的不同之处主要体现在两个方面：一是酶的活性不是通过定性分析而是通过定量分
析来进行探究的；二是本课题并不仅仅满足于探究温度和pH对酶活性的影响，还探究了果胶酶的最适用量，对生产实践具有指导意义。本课题可用3～4课时。其中，探究温度对果胶酶活性的影响的实验可以参考下面的教学思路进行。
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在实际的操作过程中，还需要注意下列事项。
1．与其他工业用酶基本相同，果胶酶的适宜温度范围也比较宽泛，因此，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，也可以尝试以5 ℃作为温度梯度。
2．苹果、橙子和葡萄等水果都可以作为反应物，水果不用去皮。如用苹果为原材料，一般可按每个中等大小的苹果加水100～200 mL的比例进行搅拌，获得稀的苹果泥。 3．果泥的用量可以采用5 mL左右，果胶酶的用量可采用质量浓度为2%的果胶酶溶液2 mL。 4．水浴时间可以为20～30 min。 5．过滤果汁时，漏斗中应放置滤纸。
6．探究pH对果胶酶活性的影响，只须将温度梯度改成pH梯度，并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行
调节。
探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是果胶酶的用量，其他因素都应保持不变。实验时可以配制不同浓度的
果胶酶溶液，也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液，然后使用不同的体积即可。需要注意的是，反应液的pH必须相同，否则将影响实验结果的准确性。
六、课题成果评价
本课题评价的重点应放在对学生探究报告的评价上。报告的主要内容应该包括：根据实验数据绘制出的温度和pH对果胶酶活性影响的曲线图；不同果胶酶用量对出汁量影
响的曲线图（在浓度和体积相同的条件下）；并最终得到果胶酶最适温度、pH以及果胶酶的最适用量。
七、答案和提示 （一）旁栏思考题
1．为什么在混合苹果泥和果胶酶之前，要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理？
提示：将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理，可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的，避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度，从而影响果胶酶活性的
问题。
2．在探究温度或pH的影响时，是否需要设置对照？如果需要，又应该如何设置？为什么？
提示：需要设置对照实验，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照，这种对照称为相互对照。 3．A同学将哪个因素作为变量，控制哪些因素不变？为什么要作这样的处理？B同学呢？
提示：A同学将温度或pH作为变量，控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量，实验结果才能说明问题。
B同学对于变量的处理应该与A同学相同，只是观察因变量的角度不同。
4．想一想，为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？
提示：果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下，果胶酶的活性越
大，苹果汁的体积就越大。
5．当探究温度对果胶酶活性的影响时，哪个因素是变量，哪些因素应该保持不变？
提示：温度是变量，应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。 （二）练习
答：大规模生产与实验室制备的主要不同点是： 1.有两次瞬间高温灭菌； 2.酶处理的时间相对较长； 3.有离心分离步骤和浓缩步骤。
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2005-03-31
课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
一、课题目标
说出加酶洗衣粉的洗涤原理；探讨温度对加酶洗衣粉洗涤的影响；探讨不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物洗涤效果的区别。 二、课题重点与难点
课题重点：区别不同种类的加酶洗衣粉对同一污物和不同污物的洗涤效果。
课题难点：实验过程中各种变量的控制。 三、课题背景分析
本课题探究的是加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的区别，以及不同的加酶洗衣粉对不同污渍洗涤效果的区别。本课题与学生的生活比较接近，因此，具有较强的现实意义，
同时，因为探究的结果可用于指导日常生活中衣物的洗涤，所以很容易激发学生的学习兴趣。教师在引导学生开展本课题的研究时，不要只注重基本原理，而忽视了本课题在现实生活中的作用。
四、基础知识分析与教学建议
知识要点：1.蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶的作用；2.影响酶活性的因素。
教学建议：在教学过程中，教师可以引导学生回顾初中和高中生物课已经学习过的有关消化酶作用的知识，以加深学生对加酶洗衣粉中酶作用的理解。 五、实验安排及注意事项
本实验可以安排3课时，第1课时完成课题背景和基础知识的学习，并进行初步的实验方案的讨论、设计和确定；第2课时进一步对实验方案进行修订，完成“不同温度对
加酶洗衣粉洗涤效果的影响”的探讨；第3课时在第2课时的基础上进一步修订和完善实验方案，并探讨“不同种类的加酶洗衣粉对不同污物的洗涤效果的比较”。
本课题可进一步划分为不同的子课题，其中涉及的变量较多，如果思路不清晰，是难以顺利完成的。因此，教师应该引导学生理清思路，设计课题进展的流程图，并根据流
程图一步一步地完成实验。以下流程图供教师教学时参考。
确定子课题→针对课题分析变量→讨论如何控制变量→设计实验方案→动手实验→得出结论
本课题有两个子课题。第1个子课题是探究“不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果的影响”；第2个子课题是探讨“不同种类的加酶洗衣粉对同一污渍或不同污渍的洗涤效果
的比较”。这两个子课题并非相互并列，而具有递进关系。其中，第1个子课题是第2个子课题的基础，它所获得的有关温度的数据可以为第2个子课题的进一步研究提供参考。下面是有关两个子课题的一些具体教学建议。
子课题一 探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响 1.变量的分析和控制
阅读课本资料一、资料二，结合已有的生活经验可以知道，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，衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤的时
间等。在这些因素中，水温是我们要研究的对象，而其他因素应在实验中保持不变。
选择什么样的水温进行实验最符合实际情况呢？这就需要实验者根据当地一年中的实际气温变化来确定水温，这既是确定实验变量的基本原则，也可以引导学生将课堂学习
与现实生活相联系。通常情况下，冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃的水温，因为这4个水温是比较符合实际情况的，对现实也有指导意义。教师可以引导学生通过实验分析：“在自然条件下，什么季节适合使用加酶洗衣粉”，“在什么样的水温下不适合使用加酶洗衣粉”，等等。
第二个问题是洗涤方式和材料的选择。在洗涤方式中有机洗和手洗两种方式，应考虑其中哪一种比较科学？哪一种更有利于控制变量？再有，洗衣机又可以分为半自动和全
自动两种，相比之下，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，其机械搅拌作用相同。关于洗涤材料的选择也有一些讲究。用衣物作实验材料并不理想，这是因为作为实验材料的衣物，其大小、颜色、洁净程度等应该完全一致，而这并不容易做到；此外，人为地在衣物上增加污物，如血渍、油渍等，也令人难以接受。因此，选用布料作为实验材料比较可行。在作对照实验时，可以控制布料的大小、颜色以及污物的量，使其相同；同时，也便于洗涤效果的比较。
第三个问题是水量、水质和洗衣粉用量的问题。水的用量和布料的大小是成正比的。做实验用的布料不易过大，水量不易过多，但应该让布料充分浸泡在水中。水量和洗衣
粉的用量可以参考表4-1。实验时可根据表中的数据换算出实际用量。如果在实验中使用手洗的方法，如课本中图4-4所示，使用1 000 mL的烧杯作为容器，可以用500 mL的水，洗衣粉的用量可以用1 g或1.5 g。
表4-1 水量和洗衣粉用量的参考表
洗涤方式 水量 洗衣粉量 机洗 0.5 L 0.5 g 手洗 0.5 L 1 g或1.5 g 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；采用玻璃棒或筷子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。
2.实验方案的设计
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