在植物组织培养中的碳源是蔗糖而不是葡萄糖的原因

教材拓展：植物细胞能吸收蔗糖吗？不少师生认为，蔗糖不能被植物细胞吸收，其实蔗糖分子是可以进入植物细胞的。

植物组织培养中，培养基中的蔗糖浓度较低，而质壁分离实验中的蔗糖浓度很高，质壁分离的时间短，细胞吸收蔗糖的量很少，在短时间内不足以影响细胞液渗透压，由此才出现壁分离现象。

植物细胞内有蔗糖转化酶，在高等植物蔗糖代谢中起着关键的作用。

培养基中添加蔗糖而不是葡萄糖，是以大量实验为基础的。

大量实验表明，蔗糖能支持绝大多数植物离体培养物的旺盛生长，因此被作为植物组织培养的标准碳源而广泛应用，大多数合成培养基也均以蔗糖作为唯一的碳源。

其中的原因可能有下列几个方面：①同样作为碳源和能源物质，蔗糖较葡萄糖能更好地维持培养基内的低渗环境。

配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。

同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可较长时间地保持相对稳定。

②植物组织培养过程中，要特别注意防止培养基受到微生物的污染。

微生物生长所需的碳源最适合的是葡萄糖，而较少利用蔗糖，因此采用蔗糖作为培养基的碳源，可在一定程度上减少微生物的污染。

③从能源供应来说，相同物质的量浓度下，蔗糖比葡萄糖提供的能量多。

问题2：在人教版高中生物教材中下列2处的叙述易于产生矛盾。

1、在质壁分离与复原实验中，教材的意思明显是把蔗糖当做不能被植物细胞吸收来处理的。

2、在植物组织培养中，利用蔗糖作为碳源，教材的意思变成了蔗糖可以被植物细胞吸收。

学生特别难理解如果组培时蔗糖可以被吸收，那么30%蔗糖所致的质壁分离就会自动复原，为什么还要用水来处理？我们教师在做质壁分离与复原实验的时候，最好先给学生说清楚，蔗糖不是不被吸收，而是吸收速率太慢。

这样在后面处理组培时用蔗糖做碳源，就更顺当一些。

教材中认为蔗糖当做不能被植物细胞吸收的地方有两个：1、质壁分离与复原实验。

2、教材必修1的30页，二糖必须分解成单糖才能被细胞吸收。

糖类在植物组织培养中的效应摘要糖类是影响植物组织培养成功与否的关键之一。

迄今为止,已用于植物组织培养的糖类有50多种。

在植物体细胞组织培养中,蔗糖一直作为标准碳源,然而其他糖类物质如:葡萄糖、麦芽糖和山梨醇对植物体细胞培养也产生了一定的影响。

在植物花药培养中,蔗糖较好,但应注意麦芽糖对花药培养的促进作用。

关键词糖类,组织培养EFFECT OF SUGAR SOURCES ON PLANT TISSUE CULTUREAbstract Sugar has a great influence on plant tissue culture.So far,fifty kinds of sugar have been used in plant tissue culture.In somatic culture,sucrose has been a standard carbon source,however other kinds of sugar such as glucose,maltose and sorbitol have a certain influence on in vitro tissue culture.In anther culture,sucrose is better,but more attention should be paid to maltose which has a positive effect in anther culture.Key words Sugar,Plant tissue culture在植物组织培养中糖类不仅为培养物提供能量,而且是培养物渗透环境的主要调节者(吕芝香,1981;梁海曼,1991;孙宗修等,1993)。

其中蔗糖作为碳源和渗压剂的比例约为3∶1~3∶2,即约有1/4~2/5的蔗糖用于保持培养基的渗透压(梁海曼,1991),培养基中加入渗压剂甘露醇或山梨醇有利于培养物生长和分化(Hildebrandt 等,1949;Kavi,1987),不同糖类具有不同的生理效应(吕芝香,1981;梁海曼,1991)。

植物组织培养的培养基为什么只用蔗糖而不用葡萄糖之所以以蔗糖作为碳源，主要有以下两个方面的原因：（1）同样作为碳源物质为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。

配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，因此，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。

同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定。

（2）植物组织培养过程中，要时刻注意防止培养基受到微生物的污染。

微生物生长所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。

因此，采用蔗糖作为培养基的碳源，可一定程度上减少微生物的污染。

植物组织细胞利用的能源物质是蔗糖，这种二糖是植物组织间的糖的运输形式，麦芽糖也是这样，但除了种子萌发时是以麦芽糖来运输以外，其它植物组织细胞间大都是以蔗糖来运输，进入植物细胞后再分解利用。

对动物细胞而言，蔗糖是大分子，动物细胞不仅不能吸收更谈不上利用，因此只能用葡萄糖，且大家都清楚，动物细胞生活的液体环境中，血糖是供能物质，而血糖中的糖便是葡萄糖。

这个问题以前有问过了，大学教授也用过葡萄糖和蔗糖做过植物组织培养，两者都可以用，只不过植物组织培养大部分是应用到工业上，所以用蔗糖的比较多，减少成本利益.10.植物组织培养的培养基为什么只用蔗糖而不用葡萄糖？为什么动物培养的培养液中用葡萄糖而不用蔗糖？答：这个问题我觉得应该从植物与动物的生理机制去思考。

植物与动物的最大差别就是植物是自养型的（光合作用）而动物是异养型的（外部吸收代谢）。

植物光合产物是多糖（二碳糖以上，包括蔗糖），贮藏产物形式是淀粉，而淀粉的合成前体就是蔗糖。

蔗糖＝葡萄糖＋果糖，所以蔗糖的合成必须同时要有葡萄糖和果糖，其实植物也只能吸收葡萄糖和果糖。

在组织培养中加入蔗糖，经熬煮和高压灭菌后就会分解成植物能够吸收的葡萄糖和果糖形式。

其实这样看来在组培中，植物也有部分异养的特点，如果在培养基中缺少任何一种糖的形式，植物在自养能力（光合，呼吸，产物代谢等）较差的情况下，就难免会影响其生理代谢。

浅谈植物组织培养和动物细胞培养中的碳源植物组织培养和动物细胞培养中的碳源比较，植物组织培养使用蔗糖，而动物细胞培养使用葡萄糖。

植物组织培养动物细胞培养碳源蔗糖葡萄糖糖类是影响植物组织培养成功与否的关键之一。

迄今为止，已用于植物组织培养的糖类有50多种。

在植物体细胞组织培养中，蔗糖一直作为标准碳源。

蔗糖，自然界分布最广的非还原性二糖，分子式c12h22o11，存在于许多植物中，以甘蔗和甜莱中含量最高，因此得名。

纯净的蔗糖是无色晶体易溶于水，比葡萄糖、麦芽糖甜，但不如果糖甜。

蔗糖是由一分子葡萄糖和一分子果糖缩合失去一分子水而成，葡萄糖分子中的醛基和果糖分子中的酮基都被破环，因此没有还原性，属非还原性二糖。

蔗糖在酸或蔗糖酶的作用下，水解生成等量的葡萄糖和果糖。

因此其水解产物有还原性。

目前，在植物组织培养中应用的培养基一般由无机营养物、碳源、生长调节物质（主要是细胞分裂素和生长素，前者在脱分化时起主导作用，后者在再分化时起主导作用。

）、有机附加物5类物质组成。

碳源主要用2～4%蔗糖（也有的用葡萄糖、果糖），有以下原因：1.蔗糖除供能之外，还能诱导愈伤组织的再分化。

2.培养基高温灭菌时，蔗糖更稳定，葡萄糖比蔗糖容易碳化。

3.植物细胞不仅可以吸收蔗糖（或许由于受到“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验的影响，有的老师或同学会认为植物细胞是不会吸收蔗糖的，而实际上植物细胞是可以吸收并利用蔗糖的，只是由于植物吸收蔗糖的速度很慢，故不会影响该实验的观察），而且由于细胞中含有蔗糖转化酶，所以也可以利用蔗糖，而蔗糖又比葡萄糖便宜。

4.植物组织培养大部分是应用到工业上，所以用蔗糖的比较多，以减少成本投入。

5.同样作为碳源物质为植物细胞提供能量来源，蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。

因为配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，所以，若采用葡萄糖作为碳源，由于渗透作用易使植物细胞脱水而生长不良。

1.为什么顶端分生组织没有病毒，生长的好？病毒在寄生植物体内随维管束系统转移，在茎尖分生组织中没有维管束系统，病毒运动困难，其移动速度落后于茎尖生长速度，导致顶端分生组织附近病毒浓度低，甚至不带病毒。

、①在植物体内，病毒是通过维管束系统移动的，分生组织不存在维管束系统。

②病毒在细胞间移动的另一个途径是通过胞间连丝移动，速度较慢，难以赶上茎尖分裂旺盛的分生细胞。

③分裂旺盛的分生细胞代谢活性强，使病毒无法复制。

2.超净工作台的工作原理？将室内空气经粗过滤器初滤,由离心风机压入静压箱,再经过高效空气过滤器精滤,由此送出的洁净气流从一定的均匀的断面风速通过无菌区,从而形成无尘无菌的高洁净度工作环境。

将空气通过由特制的微孔泡沫塑料片层叠合组成的“超级滤清器”后吹送出来，形成连续不断的无尘无菌的超净空气层流，即所谓“高效的特殊空气”，它除去了大于０．３μｍ的尘埃、真菌和细菌孢子等等。

超净空气的流速为２４～３０ｍ／ｍｉｎ，这已足够防止附近空气可能袭扰而引起的污染，这样的流速也不会妨碍采用酒精灯或本生灯对器械等的灼烧消毒。

3.植物组织培养中培养液中的碳源为什么蔗糖最好，为何不用单糖？螯合铁有何好处？植物在光合作用后合成的碳水化合物一般以蔗糖和淀粉形式储存，蔗糖可以储存也方便转运，且植物利用蔗糖的系统很完善，因此培养基用蔗糖。

培养基中添加蔗糖而不是葡萄糖，是以大量实验为基础的。

大量实验表明，蔗糖能支持绝大多数植物离体培养物的旺盛生长，因此被作为植物组织培养的标准碳源而广泛应用，大多数合成培养基也均以蔗糖作为唯一的碳源。

其中的原因可能有下列几个方面：①同样作为碳源和能源物质，蔗糖较葡萄糖能更好地维持培养基内的低渗环境。

配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖，若采用葡萄糖作为碳源，易使植物细胞脱水而生长不良。

同时，植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的渗透压可较长时间地保持相对稳定。

疑问及解答：《生物工程》1．植物组织培养的培养基为什么只用蔗糖而不用葡萄糖？解答：植物与动物的最大差别就是植物是自养型的（光合作用）而动物是异养型的（外部吸收代谢）。

植物光合产物是多糖（二碳糖以上，包括蔗糖），贮藏产物形式是淀粉，而淀粉的合成前体就是蔗糖。

蔗糖＝葡萄糖＋果糖，所以蔗糖的合成必须同时要有葡萄糖和果糖，其实植物也只能吸收葡萄糖和果糖。

在组织培养中加入蔗糖，经熬煮和高压灭菌后就会分解成生物植物能够吸收的葡萄糖和果糖形式。

其实这样看来在组培中，植物也有部分异养的特点，如果在培养基中缺少任何一种糖的形式，植物在自养能力（光合，呼吸，产物代谢等）较差的情况下，就难免会影响其生理代谢。

与植物不同的，动物是异养型的他不需要淀粉的积累，也没光合作用，动物细胞本身所处的生理环境和代谢方式就决定了它对糖形式的要求了。

2．观察动物细胞有丝分裂时用什么解离？解答：①胰蛋白酶。

②一般用白细胞，不须解离。

③好像用受精卵④实验中是用马蛔虫卵3．动物细胞培养的理论依据是什么？解答：①细胞具有分裂能力②细胞增殖4．动物细胞融合与植物细胞体细胞杂交的原理完全相同，这句话错，不知它们除了相同的原理（细胞膜的流动性）还有什么不同的原理？细胞的全能性是植物细胞体细胞杂交的原理吗？解答：细胞的全能性是植物细胞体细胞杂交的原理。

5．请问植物体细胞杂交与动物细胞融合的原理相同吗？如果不同，那它们个自的原理是什么？解答：植物体细胞杂交原理：细胞膜的流动性细胞的全能性动物细胞融合原理：细胞膜的流动性6．植物细胞工程的理论基础是细胞全能性，那么动物细胞工程的理论基础有是什么？解答：植物细胞培养的原理：植物细胞的全能性植物体细胞杂交的原理：细胞膜的流动性、植物细胞的全能性植物原生质体融合的原理：细胞膜的流动性动物细胞融合的原理：细胞膜的流动性动物细胞培养的原理：细胞的增殖动物细胞融合的原理：细胞膜的流动性核移植技术的原理：动物细胞核的全能性细胞生命活动的基础：新陈代谢细胞生命活动的物质基础：原生质细胞分化的基础：细胞分裂7．动物细胞培养过程中需要有胰蛋白酶把动物组织分散成单个细胞,植物组织培养时需要这个过程吗?有什么区别没有？解答：如果不把动物细胞分开，也就是细胞之间相互接触，这样细胞之间就存在“接触”抑制作用，进而抑制细胞的分裂。

（完整版）植物组织培养试题及答案总结《绪论》复习题及参考答案⼀、填空：★1、根据培养的材料，植物组织培养分：愈伤组织培养、器官培养、细胞培养、原⽣质体培养、悬浮培养等类型。

2、植物组织培养的发展分为三个阶段：萌芽阶段、奠基阶段和快速发展和应⽤阶段。

3、1902年，Haberlandt提出了植物细胞“全能性”学说，1934年，White出版了《植物组织培养⼿册》从⽽使植物组织培养为⼀门新兴学科。

⼆、名词解释：★1、植物组织培养(plant tissue culture)：是指通过⽆菌和⼈⼯控制的环境条件下，利⽤适当的培养基，对离体的植物器官、组织、细胞及原⽣质体进⾏培养，使其再⽣细胞或完整植株的技术。

由于培养材料已脱离了母体，⼜称为植物离体培养（Plant culture in vitro）。

2、脱分化（dedifferentiation）：由⾼度分化的植物器官、组织或细胞产⽣愈伤组织的过程，称为植物细胞的脱分化。

3、再分化（redifferentiation）：脱分化产⽣的愈伤组织继续进⾏培养⼜可以重新分化成根或芽等器官，这⼀过程称为植物细胞的再分化。

★4、外植体(explant)：由活体（in vivo)植物体上切取下来的，⽤于组织培养的各种接种材料。

包括各种器官、组织、细胞或原⽣质体等★5、愈伤组织(callus)：原指植物在受伤之后于伤⼝表⾯形成的⼀团薄壁细胞，在组培中则指在离体培养过程中形成的具有分⽣能⼒的⼀团不规则的薄壁细胞，多在植物体切⾯上产⽣。

三、问答题：1、简述植物组织培养的理论依据？植物组织培养的理论依据是细胞全能性学说，即植物体的每⼀个细胞都携带有⼀套完整的基因组，并具有发育成为完整植株的潜在能⼒。

★2、植物组织培养有哪些特点？（1）培养条件可以⼈为控制（2）⽣长周期短，繁殖率⾼：（3）管理⽅便，利于⼯⼚化⽣产和⾃动化控制：★3、植物组织培养的分类？（1）根据培养对象不同：组织培养、器官培养、胚胎培养、细胞培养、原⽣质体培养等；（2）根据培养物培养过程：初代培养、继代培养；（3）根据培养基的物理状态：固体培养、液体培养。

高考生物一轮专题知识梳理第32讲植物细胞工程和动物细胞工程考点一植物细胞工程1.细胞工程的概念。

2.细胞的全能性。

植物组织培养技术。

(1)定义和流程。

(2)探究实践——菊花的组织培养。

提醒①植物组织培养中所需的碳源一般为蔗糖,少数为葡萄糖和果糖,原因是蔗糖既可提供充足的碳源,又可维持相对适中的渗透压,而葡萄糖和果糖在与蔗糖提供相同数量碳源的前提下,其造成的渗透压可能过高。

②由愈伤组织进行细胞分化时,一般要先诱导其生芽,然后诱导其生根,可通过控制培养基中生长素和细胞分裂素的比例来实现。

4.植物体细胞杂交技术。

(1)概念:将不同来源的植物体细胞,在一定条件下融合成杂种细胞,并把杂种细胞培育成新植物体的技术。

(2)操作流程。

提醒植物体细胞杂交属于无性生殖。

(3)意义。

植物体细胞杂交技术在打破生殖隔离,实现远缘杂交育种,培育植物新品种等方面展示出独特的优势。

5.植物细胞工程的应用。

(1)植物繁殖的新途径。

(2)作物新品种的培育。

(3)细胞产物的工厂化生产。

①次生代谢物:是一类小分子有机化合物,在植物抗病、抗虫等方面发挥作用,也是很多药物、香料和色素等的重要来源。

②细胞产物的工厂化生产:人们利用植物细胞培养来获得目标产物的过程。

③植物细胞培养:是指在离体条件下对单个植物细胞或细胞团进行培养使其增殖的技术。

正误判断(1)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性。

(×)(2)愈伤组织是外植体通过脱分化和再分化后形成的。

(×)(3)用纤维素酶和果胶酶水解法获得的植物原生质体失去了全能性。

(×) (4)植物体细胞杂交所获得的杂种植株的变异类型属于染色体变异。

(√)(5)培养草莓脱毒苗所采用的主要技术是细胞杂交。

(×)(6)植物体细胞杂交属于有性生殖,结果只是形成杂种细胞。

(×)教材微点1.(选择性必修3 P38“拓展应用”)“番茄—马铃薯”没有像想象的那样,地上结番茄,地下长马铃薯,推测原因可能是生物基因之间相互调控、相互影响。

菊花的组织培养学习目标1.掌握植物组织培养的基本过程及影响因素。

2.掌握植物组织培养的实验操作及注意事项。

3.理解不同植物激素对实验结果的影响。

一、植物组织培养的基本过程和影响因素1．植物组织培养的原理(1)原理：植物细胞的全能性。

(2)内容：当植物细胞脱离了原本所在植物体器官或组织而处于离体状态时，在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下，就可能表现出全能性，发育成完整的植株。

特别提醒离体的植物细胞只有发育为完整个体，才能“体现”或“表现”细胞的全能性。

2．植物组织培养的基本过程(1)基本过程外植体――→脱分化愈伤组织――→再分化根或芽―→完整植株。

(2)相关概念①外植体：用于离体培养的植物器官或组织片段。

②脱分化：又叫做去分化，是由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程。

③再分化：愈伤组织继续培养，重新分化成根或芽等器官的过程。

④愈伤组织：细胞排列疏松而无规则，是一种高度液泡化的呈无定形状态的薄壁细胞。

3．影响植物组织培养的因素(1)内因①不同的植物组织：培养的难易程度差别很大。

例如，烟草和胡萝卜的组织培养较为容易，而枸杞愈伤组织的芽诱导就比较难。

②同一种植物材料：材料的年龄、保存时间的长短等也会影响实验结果。

例如，菊花的组织培养，一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。

(2)外因4．植物激素对组织培养的影响在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。

植物激素中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。

(1)使用顺序不同，实验结果不同使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高(2)生长素与细胞分裂素用量比值不同，实验结果不同比值实验结果比值适中促进愈伤组织的形成比值高有利于根的分化、抑制芽的形成比值低有利于芽的分化、抑制根的形成1．高度分化的植物细胞发育成完整的植株需要哪些条件？提示①离体条件；②充足的营养条件；③恰当的激素种类及浓度配比；④适宜的环境条件；⑤无菌条件。

高中生物教材中的几个难点辨析作者：杜玲来源：《新课程·教研版》2010年第23期摘要：高中生物教材中存在一些说明不清晰的难点，比如水分子通过细胞膜的方式、植物组织培养时为什么不加葡萄糖、甲状腺肿一定是缺碘吗等等，笔者查阅资料进行辨析。

关键词：高中生物难点辨析一、水分子通过细胞膜的方式除自由扩散外，还有协助扩散科学研究表明，水分在植物细胞膜系统的跨膜移动有两种方式，一是以单个水分子通过膜脂双分子层的间隙进行；二是水集流通过膜上水孔蛋白中的水通道。

集流是指液体中成群的原子或分子（如组成水溶液各种物质的分子）在压力梯度下共同移动，例如河水的流动。

通常认为水分子很小，很容易自由通过磷脂双分子层，但实际是膜脂排列紧密，单个的水分子以扩散作用穿过膜脂双分子层间隙的速率非常缓慢，常常小于0.01cm.s-1，因此，仅凭扩散作用来实现水分的迅速跨膜运动是难以信任的。

目前，科学家发现水通道蛋白广泛存在于动物、植物和微生物中，它的种类很多，仅人体内就有11种。

它具有十分重要的功能。

二、植物组织培养的培养基中添加蔗糖的原因植物组织培养的培养基中添加的糖类是蔗糖而不是葡萄糖，很多资料上解释为蔗糖较葡萄糖便宜，易被植物细胞吸收。

实际并非如此。

以蔗糖作为碳源，主要有以下两个方面的优势：一能更好地调节培养基的渗透压。

实践证明，配制相同质量分数的培养基，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖的，不易使植物细胞脱水而生长不良。

另外植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢，故渗透压可相对长期的保持稳定。

二是在一定程度上减少了微生物的污染。

因为微生物生长所需的碳源最常用的是葡萄糖，一般很少利用蔗糖。

三、神经元静息电位大小主要取决于K+平衡电位，与细胞外Na+浓度无关静息状态下，神经元质膜的通透性主要表现为K+的外流，总的效应是质膜外侧聚集较多正离子，质膜内侧为较多负离子，从而膜两侧出现一定的电位差。

科学实验证明，当细胞外K+浓度降低时，静息电位增大；相反，当膜外K+浓度增高时，静息电位减小。