2015-2016學(xué)年蘇教版選修一植物組織培養(yǎng)技術(shù)及DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)學(xué)案

1、植物組織培養(yǎng)技術(shù)及DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)【考綱要求1.植物組織培養(yǎng)技術(shù)的應(yīng)用。2.DNA的粗提取與鑒定。一、植物組織培養(yǎng)1. 脫分化：由的植物組織或細(xì)胞產(chǎn)生 的過(guò)程。2 .愈傷組織：細(xì)胞排列 而無(wú)規(guī)則，是一種 的呈的3. 再分化：脫分化產(chǎn)生的 繼續(xù)培養(yǎng)，重新分化出 和等器官的過(guò)程。4. 植物組織培養(yǎng)的理論基礎(chǔ)：植物細(xì)胞的 。脫分化再分化5基本過(guò)程：離體的植物組織 脫分旦 再分旦嚴(yán) 移栽成活二、DNA的粗提取與鑒定1. 提取原理：（1）利用DNA和蛋白質(zhì)等其他成分在不同濃度的 中溶解度不同進(jìn)行分離。在2 mol/L的該溶液中 溶解而析出，在0.14 mol/L溶液中溶解而析出。（2）DNA不溶于酒精

2、，而等雜質(zhì)分子溶于酒精。2. 鑒定原理：在沸水浴條件下，DNA遇試劑會(huì)被染成 。三、多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段1. PCR技術(shù)的原理：禾U用了 原理。通過(guò)控制來(lái)控制DNA雙鏈的解聚和結(jié)合。2 . PCR反應(yīng)的條件：一定的 , DNA模板，分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種,四種,耐熱的,同時(shí)控制 使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行。想一想細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制與細(xì)胞外DNA復(fù)制必需的酶是什么酶？四、血紅蛋白的提取和分離1. 分離方法法和電泳法。2純度鑒定一一一般用 方法對(duì)血紅蛋白進(jìn)行純度鑒定。探究點(diǎn)一植物的組織培養(yǎng)1 .填表比較花粉植株的產(chǎn)生與植物莖的組織培養(yǎng)菊花莖的組織培養(yǎng)月季的花藥培養(yǎng)理論依據(jù)細(xì)胞的基本過(guò)程

3、脫分化、再分化影響因素選材、營(yíng)養(yǎng)、pH、溫度、光照等材料選取未開(kāi)花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝通常選擇完全未開(kāi)放的光照狀況每日用日光燈照12h開(kāi)始光照，幼小植株形成后光照操作流程制備MS固體培養(yǎng)基t消毒t接種tt移栽T栽培選材t材料消毒T接種和培養(yǎng)t 和誘導(dǎo)t移栽t栽培選育結(jié)果植株植株2.生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素是啟動(dòng)細(xì)胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，其作用及特點(diǎn)如下表，請(qǐng)補(bǔ)充完整。激素使用實(shí)驗(yàn)結(jié)果使先生長(zhǎng)素后細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞用先細(xì)胞分裂素后生長(zhǎng)素細(xì)胞順生長(zhǎng)素與細(xì)胞分裂素分化頻率序同時(shí)使用生長(zhǎng)素用 量與細(xì)胞 分裂素用 量的比例該比值高時(shí)利于的分化，抑制的形成該比值低時(shí)利于的分化，抑制的形成該比值

4、適中時(shí)促進(jìn)的生長(zhǎng)思維拓展1.實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：（1）材料的選?。壕栈ǖ慕M織培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇未開(kāi)花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝；月季花藥的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)選擇花粉發(fā)育過(guò)程中的單核靠邊期的花藥進(jìn)行培養(yǎng)。（2）外植體消毒：所用消毒劑為體積分?jǐn)?shù)為70%勺酒精和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是無(wú)菌水。（3）培養(yǎng)過(guò)程：在初期，菊花的組織培養(yǎng)需光 照，月季花藥的培養(yǎng)不需光照，而在后期均需光照。2. 花藥培養(yǎng)過(guò)程中，確定花粉的發(fā)育時(shí)期可進(jìn)行鏡檢，鏡檢前染色處理，染色方法有醋酸洋紅法和焙花青一鉻磯法兩種，后者能將花粉細(xì)胞染成藍(lán)黑色。探究示例1下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述，錯(cuò)誤的是（）A. 培

5、養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營(yíng)養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓B. 培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素影響愈傷組織的生長(zhǎng)和分化C. 離體器官或組織的細(xì)胞都必須通過(guò)脫分化才能形成愈傷組織D. 同一株綠色開(kāi)花植物不同部位的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同聽(tīng)課記錄：探究點(diǎn)二 DNA的粗提取與鑒定1. 簡(jiǎn)述DNA粗提取與鑒定的基本原理。2完成該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟與鑒定圖表：（1）步驟：提取血細(xì)胞核物質(zhì)（漲破）t溶解（2 mol/L的NaCI）宀過(guò)濾（除雜質(zhì)）宀析出（滴蒸餾水，降 NaCI濃度至mol/L） t過(guò)濾t再溶解 （mol/L 的NaCI） t過(guò)濾t進(jìn)一步提純（體積分?jǐn)?shù)為 的冷卻酒精）t鑒定。（2）比較加入物質(zhì)結(jié)果圖示實(shí)

6、驗(yàn) 組均加入：mL二苯胺試劑mol/L NaCI 溶液 5 mL絲狀物（DNA）溶液 逐漸T1 T7時(shí)砒.rif對(duì) 昭 八、 組思維拓展1. 本實(shí)驗(yàn)用雞血細(xì)胞作實(shí)驗(yàn)材料，不能用哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞，原因是哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞內(nèi)無(wú)細(xì)胞核，但它可以作為血紅蛋白提取和制備細(xì)胞膜的理想材料。2實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兩次用到蒸餾水，第一次目的是使成熟的雞血細(xì)胞漲破釋放出DNA第二次目的是稀釋 NaCI溶液，使DNA從溶液中析出。3. 預(yù)冷的酒精溶液具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）抑制核酸水解酶活性，防止DNA被降解。（2）降低分子運(yùn)動(dòng)；易于形成沉淀析出。（3）低溫有利于增加 DNA分子柔韌性，減少斷裂。探究示例2 （2011

7、江蘇卷，19）在利用雞血進(jìn)行“ DNA的粗提取與鑒定”的實(shí)驗(yàn)中， 相關(guān)敘述正確的是（）A. 用蒸餾水將NaCI溶液濃度調(diào)至0.14 mol/L ，濾去析出物B. 調(diào)節(jié)NaCI溶液濃度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分雜質(zhì)C. 將絲狀物溶解在 2 mol/LNaCI溶液中，加入二苯胺試劑即呈藍(lán)色D. 用菜花替代允雞血作為實(shí)驗(yàn)材料，其實(shí)驗(yàn)操作步驟相同聽(tīng)課記錄：探究點(diǎn)三 PCRT增技術(shù)1. 簡(jiǎn)述PCF原理。2 .補(bǔ)充完整PCR的反應(yīng)過(guò)程:當(dāng)溫度上升到 90C以上時(shí)，雙鏈 DNA解聚為單鏈，如下圖:的 95 T2屛5*3r7DNA吉合,:溫度下降到50C左右，兩種引物通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈3r5r如

8、下圖:J.U.LLLv引物IT :溫度上升到72 C左右，溶液中的四種脫氧核苷酸(A , T, C, G)在的作用下，根據(jù) 原則合成新的 DNA鏈，如下圖：5： I I I I I I I I I Iy I I I I I I I I I I I引物I引物II思維拓展1. DNA復(fù)制需要引物的原因：DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成 DNA而只能從3端延伸DNA鏈。2. PCR吉果：(1)PCR 般要經(jīng)歷三十多次循環(huán)，每次循環(huán)都包括變性、復(fù)性、延伸三步。(2)兩引物之間的固定長(zhǎng)度的DNA序列呈指數(shù)擴(kuò)增。3.細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制與PCR技術(shù)的比較細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制PCR不 同 占 八、解旋在解旋酶的作用下邊

9、解旋邊復(fù)制80 C100 C高溫解旋，雙鏈完全分開(kāi)酶DNA解旋酶、DNA聚合酶TaqDNA聚 合酶引物RNADNA或 RNA溫度體內(nèi)溫和條件高溫相 同 占 八、需提供DNAM制的模板；四種脫氧核苷酸作原料；子鏈延伸的方向都是從5端到3端探究示例3近十年來(lái)，PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的一種常 規(guī)手段，其原理是利用 DNA半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如圖)，在很短的時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬(wàn)倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)所需要的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。胸?zé)嶂聊０?1) 加熱使DNA雙鏈打開(kāi)，這一步是打開(kāi) 鍵，稱(chēng)為，細(xì)胞中是在 的作用下使此鍵斷裂的。(2) 當(dāng)溫度

10、降低時(shí)，引物與模板 端結(jié)合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最終合成2個(gè)DNA分子，此過(guò)程中原料是 ，遵循的原則是 。(3) PCR技術(shù)的必要條件，除了模板、原料、 ATR酶以外，至少還需要三個(gè)條件，即：液體環(huán)境、適宜的 和。（4）下圖為某一次循環(huán)的產(chǎn)物，請(qǐng)據(jù)圖回答問(wèn)題。合TfllllllLIIII 山llllll lllllll IIIIIIIIIII 引物,TTTmnLLl川lll|LimTTT：i引物II PCR 一般要經(jīng)歷三十多次循環(huán)，每次循環(huán)可分為 、三個(gè)步驟。 DNA的羥基（一0H床端稱(chēng)為 ，圖中所示的羥基端為 。（填字母） 以引物為標(biāo)記，可判斷出此產(chǎn)物最早為第 次循環(huán)的產(chǎn)

11、物。探究點(diǎn)四血紅蛋白的提取與分離掌握血紅蛋白的提取與分離操作，完成下列填空：1 方法和原理方法原理根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身大小、形狀的不同2.實(shí)驗(yàn)操作流程離心去除血清t釋放血樣品的處理 紅蛋白一一 t分離血紅蛋白粗分離一一透析（去除小分子雜質(zhì)）凝膠色譜法進(jìn)行分離和純化純度鑒定一一SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳法測(cè)定相對(duì)分子量 思維拓展1. 凝膠色譜操作：包括凝膠色譜柱制作、凝膠色譜柱的裝填、樣品的加入和洗脫。注意 事項(xiàng)如下：（1）為了加快干凝膠的膨脹，可將加入洗脫液的濕凝膠用沸水浴加熱，通常只需12 h,還可除去凝膠中可能帶有的微生物，排除膠粒內(nèi)的空氣。（

12、2）在色譜柱中填凝膠的時(shí)候要盡量緊密，以降低凝膠顆粒之間的空隙。在裝填凝膠柱時(shí)，不得有氣泡存在，因?yàn)闅馀輹?huì)攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果。在凝膠色譜操作過(guò)程中，不能發(fā)生洗脫液流干，露出凝膠顆粒的現(xiàn)象。一旦發(fā)生上述兩種情況，凝膠色譜柱需要重新裝填。（3）滴加 樣品時(shí)，吸管管口貼著管壁環(huán)繞移動(dòng)加樣，不要破壞凝膠面。2. 檢測(cè)血紅蛋白的分離是否成功的方法：如果凝膠色譜柱裝填得很成功、分離操作也正確的話，能清楚地看到血紅蛋白的紅色區(qū)帶均勻、狹窄、平整，隨著洗脫液緩慢流出；如果 紅色區(qū)帶歪曲、散亂、變寬，說(shuō)明分離的效果不好，這與凝膠色譜柱的裝填有關(guān)。探究示例4 （2011 淮安模擬）紅細(xì)胞含

13、有大量血紅蛋白，紅細(xì)胞的機(jī)能主要是由血紅蛋白完成，血紅蛋白的主要功能是攜帶02或CO,我們可以選用豬、牛、羊或其他脊椎動(dòng)物的血液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，來(lái)提取和分離血紅蛋白。請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：（1）血紅蛋白提取和分離的程序可分為四步：、和（2）實(shí)驗(yàn)前取新鮮的血液， 要切記在采血容器中預(yù)先加入檸檬酸鈉，取血回來(lái)，馬上進(jìn)行離心，收集血紅蛋白溶液。 加入檸檬酸鈉的目的是 。 在樣品處理中包括紅細(xì)胞的洗滌、 、分離血紅蛋白溶液、透析。 洗滌紅細(xì)胞的目的是，你如何知道紅細(xì)胞已洗滌干凈？ 分離紅細(xì)胞時(shí)對(duì)離心速度和離心時(shí)間的要求是 若離心速度過(guò)高和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)結(jié)果會(huì)怎樣?(3) 收集的血紅蛋白溶液在透析袋中透析，這就是樣品

14、的粗分離。 透析的目的是。 透析的原理是 (4) 然后通過(guò)凝膠最后經(jīng)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定。 樣品純化的目的是 C 血紅蛋白有什么特點(diǎn)？這一特點(diǎn)對(duì)進(jìn)行蛋白質(zhì)的分離有什么意義？植物組織培養(yǎng)技術(shù)及 DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)課前準(zhǔn)備區(qū)一、1.高度分化愈傷組織2 疏松高度液泡化無(wú)定形狀態(tài)薄壁細(xì)胞3 愈傷組織 根芽4.全能性5 愈傷組織 叢芽生根二、1.(1)NaCI溶液 DNA蛋白質(zhì) 蛋白質(zhì) DNA(2) 蛋白質(zhì)2 .二苯胺藍(lán)色三、1.DNA熱變性 溫度 2.緩沖液 引物 脫氧核苷酸DNA聚合酶 溫度想一想DNA聚合酶四、1.凝膠色譜2.SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳課堂活動(dòng)區(qū)探究點(diǎn)一1 全能性

15、激素花蕾不需才需外植體培養(yǎng)篩選正常單倍體2 分裂既分裂也分化 提高根芽芽根愈傷組織探究示例1 D 培養(yǎng)基中加入蔗糖的目的一方面可以提供營(yíng)養(yǎng)，另一方面可以調(diào)節(jié)滲 透壓；在整個(gè)組織培養(yǎng)過(guò)程中影響再分化的關(guān)鍵是生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的使用比例和使用順 序；組織培養(yǎng)過(guò)程中的第一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是脫分化，從而形成愈傷組織；組織培養(yǎng)的對(duì)象既可 以是體細(xì)胞也可以是生殖細(xì)胞，因此獲得的愈傷組織的基因組成不一定相同。思路導(dǎo)引解答該題從以下幾個(gè)方面入手: 蔗糖的作用功能是什么？ 植物組織培養(yǎng)中，生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素使用比例不同，對(duì)培養(yǎng)有沒(méi)有影響？ 植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程是怎樣的？ 營(yíng)養(yǎng)組織器官與花藥離體培養(yǎng)得到的植株相同嗎?

16、探究點(diǎn)二1 (1)DNA在不同濃度的 NaCI溶液中的溶解度不同，在 0.14 mol/L 的溶液中的溶解度 最低；(2) DNA不溶于酒精；(3) DNA不被蛋白酶所水解；(4) DNA可被二苯胺染成藍(lán)色。2. (1)蒸餾水 0.14295% (2)42 變藍(lán) 不變藍(lán)探究示例2 B 在物質(zhì)的量濃度為 0.14 mol/L的NaCl溶液中，DNA勺溶解度最低，DNA 存在于析出物中，故不能濾去析出物，A項(xiàng)錯(cuò)誤；利用DNA與 RNA蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和 化學(xué)性質(zhì)方面的差異，進(jìn)行相應(yīng)操作，可在實(shí)驗(yàn)中去除部分雜質(zhì)，B項(xiàng)正確；進(jìn)行 DNA鑒定時(shí)，加入二苯胺試劑后再經(jīng)沸水浴才能出現(xiàn)藍(lán)色，C項(xiàng)錯(cuò)誤；用菜

17、花作為實(shí)驗(yàn)材料時(shí)，要加入一定的洗滌劑和食鹽，進(jìn)行充分?jǐn)嚢韬脱心ィ^(guò)濾后收集研磨液，D項(xiàng)錯(cuò)誤。探究點(diǎn)三1. PCR反應(yīng)需要在一定的緩沖溶液中才能進(jìn)行，需提供：DNA模板，分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種引物，四種脫氧核苷酸，耐熱的DNA聚合酶，同時(shí)通過(guò)控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行。2. （1）變性 （2）復(fù)性 （3）延伸 DNA聚合酶 堿基互補(bǔ)配對(duì)探究示例3 （1）氫 解旋 解旋酶 （2）3 四種脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（3）溫度酸堿度 （4）變性復(fù)性延伸3端 A D一解析 （1）PCR技術(shù)利用熱變性原理使 DNA雙鏈間的氫鍵斷裂， 稱(chēng)為解旋，而細(xì)胞中是在 解旋酶的作用下使氫鍵斷裂。（2）P

18、CR技術(shù)擴(kuò)增DNA與細(xì)胞內(nèi)DNAM制所需原料一樣，為四種脫氧核苷酸，遵循的原則是堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。引物與模板的3端結(jié)合后，DNA聚合酶才發(fā)揮作用。（3）PCR技術(shù)與體內(nèi) DNA復(fù)制不完全相同，除了需要模板、原料、ATP、酶以外，至少還需要液體環(huán)境（穩(wěn)定的緩沖液環(huán)境），每一步驟需要適宜的溫度及酸堿度。（4）PCR的每一輪循環(huán)包括變性、復(fù)性和延伸三步，從第二輪循環(huán)開(kāi)始，每次循環(huán)的產(chǎn)物也作為模板參與 反應(yīng)。DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械模?為了明確地表示 DNA的方向，通常將DNA的羥基（一0H） 末端稱(chēng)為3端，而磷酸基團(tuán)的末端稱(chēng)為5端。DNA聚合酶不能從頭合成 DNA只能從3端延伸DNA鏈。因此DNA復(fù)制需要引物，當(dāng)引物與DNA母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的 3端開(kāi)始延伸DNA鏈，DNA的合成方向總是從子鏈的 5端向3端延 伸。由另一條新合成的 DNA