選修1 專題4生物技術(shù)在其他方面地應用

生物技術(shù)在其他方面的應用

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)的基本過程及其在生產(chǎn)中的應用2．血紅蛋白的提取和分離的實驗原理和方法3．PCR技術(shù)與生物體內(nèi)DNA復制的區(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)的基本操作和應用植物細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：一般選擇未開花植物的莖上部⑦________________，容易誘導⑧______________________。(2)營養(yǎng)的供應：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)中的作用生長素/細胞分裂素比值高時，有利于?____________；比值低時，有利于?______________。新萌生的側(cè)枝脫分化和再分化MS培養(yǎng)基生長素細胞分裂素根的分化芽的分化全能性四分體時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)基多聚酶鏈式反應復制溫度

緩沖液

兩種引物TaqDNA聚合酶

90℃

氫鍵兩條單鏈DNA50℃

堿基互補配對

72℃

TaqDNA聚合

四種脫氧核苷酸

5′

3′260nm

含量稀釋測定相對分子質(zhì)量較小較慢相對分子量較大

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

有機溶劑有機溶劑

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)的過程1．植物組織培養(yǎng)的原理及過程(1)原理：細胞的全能性。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、保存時間的長短、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，就會導致實驗失敗。原因是微生物增殖快，生長迅速，消耗養(yǎng)分多，并產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料。③無菌技術(shù)主要包括對操作空間、實驗用具、實驗材料以及操作者的消毒滅菌。3．植物激素在組織培養(yǎng)過程中的重要作用生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，其作用及特點為：(1)在生長素存在的情況下，細胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強的趨勢。(2)使用順序不同，結(jié)果不同，具體如表中所示使用順序?qū)嶒灲Y(jié)果先使用生長素，后使用細胞分裂素有利于細胞分裂，但細胞不分化先使用細胞分裂素，后使用生長素細胞既分裂又分化同時使用分化頻率提高4．實驗操作中應注意的幾個問題(1)材料的選?。壕栈ǖ慕M織培養(yǎng)實驗中，應選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝；月季花藥的培養(yǎng)實驗中，應選擇花粉發(fā)育過程中的單核靠邊期的花粉進行培養(yǎng)。(2)外植體消毒：所用消毒劑為體積分數(shù)為70%的酒精和質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是無菌水。(3)培養(yǎng)過程：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程。下列有關(guān)敘述正確的是(

)A．過程①②表示脫分化，過程③表示再分化B．過程①②需要照光C．過程①②③說明花粉細胞具有全能性D．通過過程③獲得的完整植株自交后代不會發(fā)生性狀分離解析A錯誤，過程①表示脫分化，過程②表示再分化。B錯誤，通常幼小植株形成后才需要照光。C正確，通過過程①②③，花粉細胞形成了完整的植株，體現(xiàn)了花粉細胞的全能性。D錯誤，通過過程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，錯誤的是(

)A．培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓B．培養(yǎng)基中的生長素和細胞分裂素影響愈傷組織的生長和分化C．離體器官或組織的細胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織D．同一株綠色開花植物不同部分的細胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同【答案】D【解析】綠色開花植物的細胞有兩種：體細胞和生殖細胞，這兩種細胞所含的核型(基因)是不同的，同一株綠色開花植物不同部位的細胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因可能不相同。1．原理：DNA復制。2．條件：模板、原料、酶、ATP。3．場所：體外PCR擴增儀。多聚酶鏈式反應擴增DNA片段4．方向：DNA復制的具體過程涉及DNA雙鏈的方向。DNA的兩條鏈是反向平行的，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，而磷酸基團的末端稱為5′端。DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從3′端延伸DNA鏈，因此，DNA復制需要引物。當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，因此DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。5．過程(1)變性：當溫度上升到90℃以上時，雙鏈DNA解旋為單鏈，如下圖：6．檢測PCR擴增結(jié)果(1)將樣品進行50倍稀釋：取2μLPCR反應液，加入98μL蒸餾水。(2)以蒸餾水作為空白對照，在波長260nm處，將紫外分光光度計的讀數(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，測定其在260nm處的光吸收值(用A260nm表示)。(4)根據(jù)下面的公式計算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烈的吸收峰，可以利用DNA的這一特點進行DNA含量的測定。(2)據(jù)測定，1μg/mL的DNA在厚度為1cm比色杯中，OD260為1相當于50μg/mL的雙鏈DNA。以此為標準，可以計算出樣品中的DNA濃度。7．PCR技術(shù)的應用PCR技術(shù)模擬細胞內(nèi)DNA的復制過程，實現(xiàn)對某一段DNA的擴增。PCR技術(shù)能在幾小時內(nèi)將極微量的DNA特異性地擴增上百萬倍，從而有效地解決了因為樣品中DNA含量太低而難以對樣品進行分析研究的難題，大大提高了對DNA分子的分析和檢測能力，被廣泛地應用于基因克隆、基因序列分析、遺傳病診斷和古生物學研究，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B．引物決定了擴增的特異性C．擴增DNA時需用到解旋酶D．擴增的對象是氨基酸序列解析本題考查了PCR技術(shù)的原理。PCR是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)，在高溫條件下，把DNA的雙鏈打開，緩慢冷卻后，又重新結(jié)合，需要耐高溫DNA聚合酶，同時，還需要引物，從引物的3′端連接脫氧核苷酸。PCR擴增DNA時不需要解旋酶，擴增對象是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復制B．是酶促反應，需耐高溫的解旋酶和DNA聚合酶C．一個DNA片段經(jīng)PCR擴增，可形成2n個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，短時間內(nèi)迅速復制上百萬份的DNA拷貝。PCR技術(shù)利用DNA在不同溫度下變性解聚或復性結(jié)合的特性來解旋并結(jié)合引物，不用解旋酶解旋。1．方法及原理實驗：血紅蛋白的提取和分離方法原理凝膠色譜法根據(jù)相對分子質(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．實驗操作程序(1)樣品的處理①紅細胞的洗滌：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：使紅細胞吸水漲破，血紅蛋白釋放出來。③分離血紅蛋白溶液：經(jīng)過離心使血紅蛋白和其他雜質(zhì)分離開來，便于下一步對血紅蛋白的純化。3．結(jié)果分析與評價

下列關(guān)于DNA和血紅蛋白的提取與分離實驗的敘述中，錯誤的是(

)A．可用蒸餾水漲破細胞的方法從豬的紅細胞中提取到DNA和蛋白質(zhì)B．用不同濃度的NaCl溶液反復溶解與析出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)不能通過半透膜的特性D．進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胞中沒有細胞核，只能用于蛋白質(zhì)的提取和分離實驗中；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、羊或其他脊椎動物的血液進行實驗來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→純度鑒定的順序進行B．純化過程中要用生理鹽水充分溶脹凝膠來配制凝膠懸浮液C．粗分離中透析的目的是去除相對分子質(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，首先通過洗滌紅細胞、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；再通過透析法除去相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)，即樣品的粗分離；然后通過凝膠色譜法將相對分子質(zhì)量較大的雜蛋白除去，即樣品純化，純化過程中凝膠應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)性較強的植物芳香油攜帶出來①水蒸氣蒸餾②分離油層③除水、過濾提取物質(zhì)提取方法提取原理步驟橘皮精油壓榨法通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗；②壓榨、過濾、靜置；③再次過濾胡蘿卜素萃取法使提取物溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)后得到提取物①粉碎、干燥②萃取、過濾③濃縮不同物質(zhì)的提取是根據(jù)其理化性質(zhì)的不同來進行的，因此在提取物質(zhì)時，應先確定該物質(zhì)的理化性質(zhì)，然后再選擇適宜的提取方法進行提取。水蒸汽蒸餾對于柑橘和檸檬等原料不適用。因為水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解。3．用層析法鑒定時應注意的問題(1)選擇干凈的濾紙，為防止操作時濾紙的污染，應盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進行操作。(2)點樣時應注意點樣斑點不能太大(直徑應小于

0.5cm)，如果用吹風機吹干，溫度不宜過高，否則斑點會變黃。(3)將點好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時注意濾紙兩邊不能互相接觸，以免因毛細管現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，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?；卮鹣铝袉栴}：(1)薄荷油是揮發(fā)性物質(zhì)。提取薄荷油時應選用________(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，采用的溶劑是______，原理是________________________________________。(3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時，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，同時考查識記和理解能力及解決實際問題的能力。(2)用萃取法提取薄荷油時，采用的溶劑是酒精，利用的原理是芳香油易溶于有機溶劑。(3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時，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。在分離出的油層中加入無水硫酸鈉，可以將其中的水分去除，放置過夜，再通過過濾除去固體硫酸鈉，就可以得到薄荷油。答案