備課素材：高中生物學中的蔗糖 高一上學期生物人教版必修1

高中生物學中的蔗糖高中生物學多處涉及到“蔗糖”。1．2019版高中生物學必修一說，蔗糖是生活中最常見的二糖：蔗糖，是食糖的主要成分，由一分子葡萄糖的半縮醛羥基與一分子果糖的半縮醛羥基彼此縮合脫水而成。蔗糖有甜味，無氣味，易溶于水和甘油，微溶于醇。有旋光性，但無變旋光作用。蔗糖幾乎普遍存在于植物界的葉、花、莖、種子及果實中。在甘蔗、甜菜及槭樹汁中含量尤為豐富。蔗糖味甜，是重要的食品和甜味調味品，有白砂糖、赤砂糖、綿白糖、冰糖、粗糖（黃糖）等蔗糖制品其實，蔗糖也是教材介紹的二糖中唯一的非還原糖，因為其兩個組分的半縮醛羥基縮合形成了糖苷鍵。但經過鹽酸化處理可轉化為還原糖。2．2019版高中生物學選擇性必修三提到，植物組織培養(yǎng)以蔗糖作為碳源：很多同學疑惑：植物組織培養(yǎng)時以蔗糖作為碳源，其作用是什么?蔗糖能被植物細胞吸收嗎?為什么不直接用葡萄糖作為碳源?任何細胞，不管是植物細胞還是動物細胞，能直接利用的能源物質只有葡萄糖。在植物組織培養(yǎng)中加入蔗糖，經高壓滅菌后就會水解產生植物能夠吸收的葡萄糖和果糖形式。植物組織培養(yǎng)用蔗糖作為碳源主要有以下幾方面原因:(1)

蔗糖較葡萄糖能更好地調節(jié)培養(yǎng)基內的滲透壓。質量分數相同的蔗糖和葡萄糖溶液，蔗糖形成的滲透壓要明顯低于葡萄糖。因此，如果用葡萄糖作為碳源，很容易使植物細胞失水而生長不良。同時，植物細胞吸收蔗糖的速率要明顯慢于吸收葡萄糖的速率，所以蔗糖形成的滲透壓可相對長期的保持穩(wěn)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，采用蔗糖作為碳源，可在一定程度上減少微生物的污染。(3)

可誘導韌皮部形成。在培養(yǎng)基成分中，增加生長素的濃度，可導致木質部形成，增加蔗糖濃度則導致韌皮部形成。當生長素水平恒定時，2%的蔗糖溶液使愈傷組織分化出木質部，4%蔗糖使之分化出韌皮部，3%蔗糖則既可以分化出木質部，也可以分化出韌皮部?？梢?，生長素和蔗糖濃度決定愈傷組織中維管束的類型與數量。因此，在植物組織培養(yǎng)中要選用蔗糖而不選用葡萄糖。植物能否吸收蔗糖？蔗糖分子是通過次級主動運輸形式直接被植物細胞吸收。次級主動運輸是細胞利用初級主動運輸的ATP酶或質子泵建立的質子梯度進行的物質運輸，并非直接利用ATP水解釋放的能量。經科學家研究，其吸收過程大致如下：質子泵將質子泵出細胞，胞外形成較高的質子濃度，建立起細胞內外的濃度梯度，這樣，胞外的質子順著濃度梯度趨向于向胞內擴散。細胞膜上的特殊載體（蔗糖-質子同向共運輸載體）除運輸質子外，連同蔗糖一起轉運至細胞內，這是一種蔗糖-質子同向共運輸。因此，只要濃度不是過高，時間又足夠長，那么蔗糖就可以進入植物細胞內而被植物利用。同時植物體內有蔗糖轉化酶，可以吸收和利用蔗糖，而且轉化酶在高等植物蔗糖代謝中起著關鍵的作用，研究表明，轉化酶參與植物的生長、器官建成、糖分運輸等多項功能，因此在植物培養(yǎng)基中加蔗糖。3．2019版高中生物學必修一“探究植物細胞的吸水和失水”實驗，以蔗糖溶液做質壁分離實驗：既然蔗糖能被植物細胞吸收，為什么觀察不到自動復原現象？在質壁分離實驗中，所用材料為洋蔥表皮細胞，代謝并不旺盛，故載體效率不高。質壁分離實驗中蔗糖能夠進入細胞，但速度緩慢，故短時間內不會復原，如果細胞不死亡長時間后會復原。

植物組織培養(yǎng)中，培養(yǎng)基中的蔗糖濃度較低的，一般為3％～10％，而質壁分離中的蔗糖濃度為30