選修1 專題4生物技術(shù)在其他方面地應(yīng)用

生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用

專題4廣東最新考綱廣東考綱解讀近3年廣東高考考情1.植物的組織培養(yǎng)1.植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用2．血紅蛋白的提取和分離的實(shí)驗(yàn)原理和方法3．PCR技術(shù)與生物體內(nèi)DNA復(fù)制的區(qū)別2012年：非選T292013年：非選T282014年：非選T292.蛋白質(zhì)的提取和分離3.PCR技術(shù)的基本操作和應(yīng)用植物細(xì)胞的全能性愈傷組織

試管苗

MS固體培養(yǎng)基

消毒移栽4．影響因素(1)材料的選擇：一般選擇未開(kāi)花植物的莖上部⑦_(dá)_______________，容易誘導(dǎo)⑧______________________。(2)營(yíng)養(yǎng)的供應(yīng)：常用的培養(yǎng)基是⑨________________，一般需要添加⑩________和?______________兩種植物激素。(3)溫度、光照、pH：進(jìn)行菊花組織培養(yǎng)，一般將溫度控制在18℃～22℃，pH控制在5.8左右，并且每日用日光燈照射12h。5．植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用生長(zhǎng)素/細(xì)胞分裂素比值高時(shí)，有利于?____________；比值低時(shí)，有利于?______________。新萌生的側(cè)枝脫分化和再分化MS培養(yǎng)基生長(zhǎng)素細(xì)胞分裂素根的分化芽的分化全能性四分體時(shí)期雙核期雙受精胚狀體愈傷組織材料的選擇培養(yǎng)基的組成單核期

醋酸洋紅法污染

培養(yǎng)基滅菌接種愈傷組織

胚狀體溫度

轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)復(fù)制溫度

緩沖液

兩種引物TaqDNA聚合酶

90℃

氫鍵兩條單鏈DNA50℃

堿基互補(bǔ)配對(duì)

72℃

TaqDNA聚合

四種脫氧核苷酸

5′

3′260nm

含量稀釋測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量較小較慢相對(duì)分子量較大

較短較快

帶電性質(zhì)的差異大小

形狀遷移速度

洗滌血紅蛋白透析凝膠色譜柱的制作SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳

壓榨法萃取法水蒸氣油層和水層

水中蒸餾水上蒸餾水氣蒸餾

有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑

水蒸氣蒸餾漂洗靜置

巖藻微生物干燥萃取濃縮

一、植物組織培養(yǎng)的過(guò)程1．植物組織培養(yǎng)的原理及過(guò)程(1)原理：細(xì)胞的全能性。植物的組織培養(yǎng)技術(shù)2．影響植物組織培養(yǎng)的因素及成功的關(guān)鍵(1)影響植物組織培養(yǎng)的因素①內(nèi)因：植物的種類，同一種植物材料的年齡、保存時(shí)間的長(zhǎng)短、部位等。(2)獲得成功的關(guān)鍵①植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗逆性差，對(duì)培養(yǎng)條件要求較高。②培養(yǎng)材料一旦被微生物污染，就會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。原因是微生物增殖快，生長(zhǎng)迅速，消耗養(yǎng)分多，并產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料。③無(wú)菌技術(shù)主要包括對(duì)操作空間、實(shí)驗(yàn)用具、實(shí)驗(yàn)材料以及操作者的消毒滅菌。3．植物激素在組織培養(yǎng)過(guò)程中的重要作用生長(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)為：(1)在生長(zhǎng)素存在的情況下，細(xì)胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強(qiáng)的趨勢(shì)。(2)使用順序不同，結(jié)果不同，具體如表中所示使用順序?qū)嶒?yàn)結(jié)果先使用生長(zhǎng)素，后使用細(xì)胞分裂素有利于細(xì)胞分裂，但細(xì)胞不分化先使用細(xì)胞分裂素，后使用生長(zhǎng)素細(xì)胞既分裂又分化同時(shí)使用分化頻率提高4．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粉進(jìn)行培養(yǎng)。(2)外植體消毒：所用消毒劑為體積分?jǐn)?shù)為70%的酒精和質(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。

(2013·南京模擬)如圖為某二倍體植株花藥中未成熟的花粉在適宜培養(yǎng)基上形成完整植株的過(guò)程。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．過(guò)程①②表示脫分化，過(guò)程③表示再分化B．過(guò)程①②需要照光C．過(guò)程①②③說(shuō)明花粉細(xì)胞具有全能性D．通過(guò)過(guò)程③獲得的完整植株自交后代不會(huì)發(fā)生性狀分離解析A錯(cuò)誤，過(guò)程①表示脫分化，過(guò)程②表示再分化。B錯(cuò)誤，通常幼小植株形成后才需要照光。C正確，通過(guò)過(guò)程①②③，花粉細(xì)胞形成了完整的植株，體現(xiàn)了花粉細(xì)胞的全能性。D錯(cuò)誤，通過(guò)過(guò)程③獲得的完整植株是單倍體，高度不育。答案C

下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯(cuò)誤的是(

)A．培養(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)花植物不同部分的細(xì)胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同【答案】D【解析】綠色開(kāi)花植物的細(xì)胞有兩種：體細(xì)胞和生殖細(xì)胞，這兩種細(xì)胞所含的核型(基因)是不同的，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可能不相同。1．原理：DNA復(fù)制。2．條件：模板、原料、酶、ATP。3．場(chǎng)所：體外PCR擴(kuò)增儀。多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)擴(kuò)增DNA片段4．方向：DNA復(fù)制的具體過(guò)程涉及DNA雙鏈的方向。DNA的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?，為了明確地表示DNA的方向，通常將DNA的羥基(－OH)末端稱為3′端，而磷酸基團(tuán)的末端稱為5′端。DNA聚合酶不能從頭開(kāi)始合成DNA，而只能從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，因此DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。5．過(guò)程(1)變性：當(dāng)溫度上升到90℃以上時(shí)，雙鏈DNA解旋為單鏈，如下圖：6．檢測(cè)PCR擴(kuò)增結(jié)果(1)將樣品進(jìn)行50倍稀釋：取2μLPCR反應(yīng)液，加入98μL蒸餾水。(2)以蒸餾水作為空白對(duì)照，在波長(zhǎng)260nm處，將紫外分光光度計(jì)的讀數(shù)調(diào)節(jié)至零。(3)將步驟(1)中的DNA稀釋液加入到厚度為1cm的比色杯中，測(cè)定其在260nm處的光吸收值(用A260nm表示)。(4)根據(jù)下面的公式計(jì)算DNA含量DNA含量(μg/mL)＝50×A260nm×稀釋倍數(shù)(1)DNA在260nm的紫外線波段有一強(qiáng)烈的吸收峰，可以利用DNA的這一特點(diǎn)進(jìn)行DNA含量的測(cè)定。(2)據(jù)測(cè)定，1μg/mL的DNA在厚度為1cm比色杯中，OD260為1相當(dāng)于50μg/mL的雙鏈DNA。以此為標(biāo)準(zhǔn)，可以計(jì)算出樣品中的DNA濃度。7．PCR技術(shù)的應(yīng)用PCR技術(shù)模擬細(xì)胞內(nèi)DNA的復(fù)制過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)某一段DNA的擴(kuò)增。PCR技術(shù)能在幾小時(shí)內(nèi)將極微量的DNA特異性地?cái)U(kuò)增上百萬(wàn)倍，從而有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低而難以對(duì)樣品進(jìn)行分析研究的難題，大大提高了對(duì)DNA分子的分析和檢測(cè)能力，被廣泛地應(yīng)用于基因克隆、基因序列分析、遺傳病診斷和古生物學(xué)研究，以及刑偵破案、親子鑒定等諸多方面。

(2014·廣東專家原創(chuàng)卷)(雙選)下列關(guān)于PCR的描述中，不正確的是(

)A．PCR是一種酶促反應(yīng)B．引物決定了擴(kuò)增的特異性C．?dāng)U增DNA時(shí)需用到解旋酶D．?dāng)U增的對(duì)象是氨基酸序列解析本題考查了PCR技術(shù)的原理。PCR是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，在高溫條件下，把DNA的雙鏈打開(kāi)，緩慢冷卻后，又重新結(jié)合，需要耐高溫DNA聚合酶，同時(shí)，還需要引物，從引物的3′端連接脫氧核苷酸。PCR擴(kuò)增DNA時(shí)不需要解旋酶，擴(kuò)增對(duì)象是DNA序列。答案CD

下列有關(guān)PCR的描述，不正確的是(

)A．PCR技術(shù)的原理是DNA復(fù)制B．是酶促反應(yīng)，需耐高溫的解旋酶和DNA聚合酶C．一個(gè)DNA片段經(jīng)PCR擴(kuò)增，可形成2n個(gè)DNA片段(n代表循環(huán)次數(shù))D．PCR技術(shù)利用了DNA的熱變性來(lái)控制DNA雙鏈的解聚與結(jié)合【答案】B【解析】PCR技術(shù)是一種體外迅速擴(kuò)增DNA片段的技術(shù)，其以極少量的DNA為模板，以4種脫氧核苷酸為原料，在引物的作用下使DNA聚合酶從引物的3′端連接脫氧核苷酸，短時(shí)間內(nèi)迅速?gòu)?fù)制上百萬(wàn)份的DNA拷貝。PCR技術(shù)利用DNA在不同溫度下變性解聚或復(fù)性結(jié)合的特性來(lái)解旋并結(jié)合引物，不用解旋酶解旋。1．方法及原理實(shí)驗(yàn)：血紅蛋白的提取和分離方法原理凝膠色譜法根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)電泳法各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身大小、形狀的不同2．實(shí)驗(yàn)操作程序(1)樣品的處理①紅細(xì)胞的洗滌：除去血漿蛋白等雜質(zhì)，有利于后續(xù)步驟的分離純化。②血紅蛋白的釋放：使紅細(xì)胞吸水漲破，血紅蛋白釋放出來(lái)。③分離血紅蛋白溶液：經(jīng)過(guò)離心使血紅蛋白和其他雜質(zhì)分離開(kāi)來(lái)，便于下一步對(duì)血紅蛋白的純化。3．結(jié)果分析與評(píng)價(jià)

下列關(guān)于DNA和血紅蛋白的提取與分離實(shí)驗(yàn)的敘述中，錯(cuò)誤的是(

)A．可用蒸餾水漲破細(xì)胞的方法從豬的紅細(xì)胞中提取到DNA和蛋白質(zhì)B．用不同濃度的NaCl溶液反復(fù)溶解與析出DNA，可去除部分雜質(zhì)C．透析法分離蛋白質(zhì)的依據(jù)是利用蛋白質(zhì)不能通過(guò)半透膜的特性D．進(jìn)一步分離與純化血紅蛋白可用凝膠色譜法、離心法、電泳法等解析豬的紅細(xì)胞中沒(méi)有細(xì)胞核，只能用于蛋白質(zhì)的提取和分離實(shí)驗(yàn)中；DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，低濃度和高濃度都可使DNA溶解，但在0.14mol/L的NaCl溶液中，溶解度最小，可析出DNA，從而去除部分雜質(zhì)；透析法分離蛋白質(zhì)的依據(jù)是蛋白質(zhì)是大分子物質(zhì)，不能通過(guò)半透膜，從而去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)。答案A

(雙選)紅細(xì)胞中含有大量的血紅蛋白，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。下列關(guān)于血紅蛋白提取和分離的敘述，錯(cuò)誤的是(

)A．血紅蛋白提取和分離一般按照樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定的順序進(jìn)行B．純化過(guò)程中要用生理鹽水充分溶脹凝膠來(lái)配制凝膠懸浮液C．粗分離中透析的目的是去除相對(duì)分子質(zhì)量較大的雜質(zhì)D．可經(jīng)SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定【答案】BC【解析】蛋白質(zhì)的提取和分離一般分為四步：樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定。提取和分離血紅蛋白時(shí)，首先通過(guò)洗滌紅細(xì)胞、血紅蛋白的釋放、離心等操作收集到血紅蛋白溶液，即樣品處理；再通過(guò)透析法除去相對(duì)分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)，即樣品的粗分離；然后通過(guò)凝膠色譜法將相對(duì)分子質(zhì)量較大的雜蛋白除去，即樣品純化，純化過(guò)程中凝膠應(yīng)用蒸餾水充分溶脹后，配制成凝膠懸浮液，而不是用生理鹽水；最后經(jīng)SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定。1．幾種物質(zhì)的提取方法、原理及步驟植物有效成分的提取提取物質(zhì)提取方法提取原理步驟血紅蛋白凝膠色譜法、電泳法①根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量的大??；②各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身的大小、形狀的不同①樣品處理②粗提?、奂兓芗兌辱b定玫瑰精油水蒸氣蒸餾法利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來(lái)①水蒸氣蒸餾②分離油層③除水、過(guò)濾提取物質(zhì)提取方法提取原理步驟橘皮精油壓榨法通過(guò)機(jī)械加壓，壓榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗；②壓榨、過(guò)濾、靜置；③再次過(guò)濾胡蘿卜素萃取法使提取物溶解在有機(jī)溶劑中，蒸發(fā)后得到提取物①粉碎、干燥②萃取、過(guò)濾③濃縮不同物質(zhì)的提取是根據(jù)其理化性質(zhì)的不同來(lái)進(jìn)行的，因此在提取物質(zhì)時(shí)，應(yīng)先確定該物質(zhì)的理化性質(zhì)，然后再選擇適宜的提取方法進(jìn)行提取。水蒸汽蒸餾對(duì)于柑橘和檸檬等原料不適用。因?yàn)樗姓麴s會(huì)導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解。3．用層析法鑒定時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)選擇干凈的濾紙，為防止操作時(shí)濾紙的污染，應(yīng)盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進(jìn)行操作。(2)點(diǎn)樣時(shí)應(yīng)注意點(diǎn)樣斑點(diǎn)不能太大(直徑應(yīng)小于

0.5cm)，如果用吹風(fēng)機(jī)吹干，溫度不宜過(guò)高，否則斑點(diǎn)會(huì)變黃。(3)將點(diǎn)好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時(shí)注意濾紙兩邊不能互相接觸，以免因毛細(xì)管現(xiàn)象導(dǎo)致溶劑沿濾紙兩邊的移動(dòng)加快，使溶劑前沿不齊，影響結(jié)果。

許多植物含有天然香料，如薄荷葉中含有薄荷油?，F(xiàn)用薄荷葉提取薄荷油?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)薄荷油是揮發(fā)性物質(zhì)。提取薄荷油時(shí)應(yīng)選用________(填“鮮”或“干”)薄荷葉做原料，其原因是_____________________________________________________。(2)用萃取法提取薄荷油時(shí)，采用的溶劑是______，原理是________________________________________。(3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時(shí)，在油水混合物中加入氯化鈉的作用是________________。常用于分離油層和水層的器皿是______________。分離出的油層中加入無(wú)水硫酸鈉的作用是________，除去固體硫酸鈉的常用方法是________。解析本題考查植物芳香油的提取，同時(shí)考查識(shí)記和理解能力及解決實(shí)際問(wèn)題的能力。(2)用萃取法提取薄荷油時(shí)，采用的溶劑是酒精，利用的原理是芳香油易溶于有機(jī)溶劑。(3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時(shí)，在油水混合物中加入氯化鈉，可以使薄荷油與水出現(xiàn)明顯的分層，然后用分液漏斗將這兩層分開(kāi)。在分離出的油層中加入無(wú)水硫酸鈉，可以將其中的水分去除，放置過(guò)夜，再通過(guò)過(guò)濾除去固體硫酸鈉，就可以得到薄荷油。答案