备课素材知识点：高中生物学中的蔗糖 高中生物人教版必修1

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1．2019版高中生物学必修一说，蔗糖是生活中最常见的二糖：
蔗糖，是食糖的主要成分，由一分子葡萄糖的半缩醛羟基与一分子果糖的半缩醛羟基彼此缩合脱水而成。蔗糖有甜味，无气味，易溶于水和甘油，微溶于醇。有旋光性，但无变旋光作用。蔗糖几乎普遍存在于植物界的叶、花、茎、种子及果实中。在甘蔗、甜菜及槭树汁中含量尤为丰富。蔗糖味甜，是重要的食品和甜味调味品，有白砂糖、赤砂糖、绵白糖、冰糖、粗糖（黄糖）等蔗糖制品
其实，蔗糖也是教材介绍的二糖中唯一的非还原糖，因为其两个组分的半缩醛羟基缩合形成了糖苷键。
但经过盐酸化处理可转化为还原糖。
2．2019版高中生物学选择性必修三提到，植物组织培养以蔗糖作为碳源：
很多同学疑惑：
植物组织培养时以蔗糖作为碳源，其作用是什么?蔗糖能被植物细胞吸收吗?为什么不直接用葡萄糖作为碳源?
任何细胞，不管是植物细胞还是动物细胞，能直接利用的能源物质只有葡萄糖。在植物组织培养中加入蔗糖，经高压灭菌后就会水解产生植物能够吸收的葡萄糖和果糖形式。
植物组织培养用蔗糖作为碳源主要有以下几方面原因:
(1) 蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。质量分数相同的蔗糖和葡萄糖溶液，蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖。因此，如果用葡萄糖作为碳源，很容易使植物细胞失水而生长不良。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) 防止微生物污染。微生物的碳源大都是葡萄糖，很少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作为碳源，可在一定程度上减少微生物的污染。
(3) 可诱导韧皮部形成。在培养基成分中，增加生长素的浓度，可导致木质部形成，增加蔗糖浓度则导致韧皮部形成。当生长素水平恒定时，2%的蔗糖溶液使愈伤组织分化出木质部，4%蔗糖使之分化出韧皮部，3%蔗糖则既可以分化出木质部，也可以分化出韧皮部。可见，生长素和蔗糖浓度决定愈伤组织中维管束的类型与数量。因此，在植物组织培养中要选用蔗糖而不选用葡萄糖。
植物能否吸收蔗糖？
蔗糖分子是通过次级主动运输形式直接被植物细胞吸收。次级主动运输是细胞利用初级主动运输的ATP酶或质子泵建立的质子梯度进行的物质运输，并非直接利用ATP水解释放的能量。
经科学家研究，其吸收过程大致如下：质子泵将质子泵出细胞，胞外形成较高的质子浓度，建立起细胞内外的浓度梯度，这样，胞外的质子顺着浓度梯度趋向于向胞内扩散。细胞膜上的特殊载体（蔗糖-质子同向共运输载体）除运输质子外，连同蔗糖一起转运至细胞内，这是一种蔗糖-质子同向共运输。
因此，只要浓度不是过高，时间又足够长，那么蔗糖就可以进入植物细胞内而被植物利用。同时植物体内有蔗糖转化酶，可以吸收和利用蔗糖，而且转化酶在高等植物蔗糖代谢中起着关键的作用，研究表明，转化酶参与植物的生长、器官建成、糖分运输等多项功能，因此在植物培养基中加蔗糖。
3．2019版高中生物学必修一“探究植物细胞的吸水和失水”实验，以蔗糖溶液做质壁分离实验：
既然蔗糖能被植物细胞吸收，为什么观察不到自动复原现象？
在质壁分离实验中，所用材料为洋葱表皮细胞，代谢并不旺盛，故载体效率不高。质壁分离实验中蔗糖能够进入细胞，但速度缓慢，故短时间内不会复原，如果细胞不死亡长时间后会复原。
植物组织培养中，培养基中的蔗糖浓度较低的，一般为3％～10％，而质壁分离中的蔗糖浓度为30％，可见两者浓度差距之大，质壁分离由于时间短，吸收速度缓慢，细胞吸收的量很少，而不是不能吸收，不足以对细胞液渗透压造成影响，才会出现质壁分离现象。