2011年高三一轮复习系列课件50植物的组织培养技术及DNA和蛋白质技术

第50课时植物的组织培养技术及DNA和蛋白质技术考点一植物的组织培养1.实验操作流程（1）配制培养基：加琼脂溶化加蔗糖、各种母液→调pH→分装。常用的植物组织培养基为MS培养基，培养基配制好后要进行高压蒸汽灭菌。高频考点突破（2）外植体消毒：外植体通常先用体积分数为70%的酒精消毒，再用质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒，最后无菌水清洗。（3）接种：要在超净工作台上并且要在酒精灯火焰附近操作。（4）培养。（5）移栽。（6）栽培。2.菊花茎的组织培养和月季的花药培养比较（1）相同点①理论基础：植物细胞的全能性。②基本过程：脱分化→再分化→试管苗。③影响因素：营养、激素、pH、温度、光照等。（2）不同点菊花茎的组织培养月季的花药培养材料选取未开花植株的茎上部新萌生的侧枝通常选择完全未开放的花蕾光照状况每日用日光灯照12h开始不需光照，幼小植株形成后才需光照①材料的选取：菊花的组织培养实验中，应选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝，该部分不仅分生能力强，而且无病毒侵染。月季花药的培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花药进行培养，且在花蕾期，因为此时质地幼嫩，花瓣未开，微生物不易侵入，容易消毒。操作流程制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培选材→材料消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育结果正常植株单倍体植株提醒②剥离花药时，尽量不要损伤花药，同时还要彻底去除花丝，防止对实验产生干扰。③外植体消毒：所用消毒剂为体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是无菌水。④培养过程：在初期，菊花的组织培养需光照，月季的花药培养不需光照，而在后期均需光照。3.影响植物组织培养的因素（1）材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。（2）营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。（3）激素：在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，其浓度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响结果。激素使用的先后顺序及其用量比例对细胞分裂和分化的影响如下表：使用顺序实验结果先生长素，后细胞分裂素有利于分裂但不分化先细胞分裂素，后生长素细胞既分裂也分化同时使用分化频率提高（4）环境条件：pH、温度、光等环境条件。如菊花组培所需pH为5.8，温度为18~22℃，光照条件为每日用日光灯照射12小时。生长素/细胞分裂素比值与结果比值高时促根分化，抑芽形成比值低时促芽分化，抑根形成比值适中促进愈伤组织生长对位训练1.植物细胞表现出全能性的必要条件是（）A.导入其他植物细胞的基因B.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内C.用适当浓度的秋水仙素处理D.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件D2.影响植物组织培养的因素包括（）①培养基的配制②外植体的选取③激素的应用④消毒⑤温度、pH、光照A.①②③④⑤B.①②③C.①②③④D.①②③⑤A考点二DNA的粗提取与鉴定1.原理、方法和目的基本原理方法目的DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最低溶于NaCl溶液中并稀释①NaCl溶液为2mol/L时，DNA溶解，而部分蛋白质发生盐析而生成沉淀，通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质②当NaCl溶液稀释至0.14mol/L时，DNA析出，过滤可除去溶于NaCl中的部分蛋白质和其他杂质DNA不被蛋白酶所水解加入嫩肉粉嫩肉粉中含木瓜蛋白酶，水解蛋白质DNA不溶于酒精溶液加入冷却酒精（95%）DNA析出，除去溶于酒精的蛋白质DNA可被二苯胺染成蓝色加入二苯胺，并沸水浴鉴定DNA2.实验材料（1）动物（2）植物：新鲜菜花、蒜黄、菠菜等。人和哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核,也没有DNA，不适于作DNA提取的材料，但却是提取血红蛋白的理想材料。鸡血红细胞、白细胞中都有细胞核，含大量的DNA既经济又易取鸡血细胞液的优点提醒3.实验步骤及注意事项（1）步骤：提取血细胞核物质（蒸馏水涨破）→溶解（2mol/L的NaCl）→过滤（除杂质）→析出（滴蒸馏水，降NaCl浓度至0.14mol/L）→过滤→再溶解（2mol/L的NaCl）→过滤→进一步提纯（体积分数为95%的冷却酒精）→鉴定。（2）鉴定比较加入物质结果图示实验组均加入：①4mL二苯胺试剂②2mol/LNaCl溶液5mL丝状物(DNA)溶液逐渐变蓝对照组——不变蓝（3）注意事项①制备鸡血细胞液时，要在取鸡血的同时加入柠檬酸钠，静置后上层是血清，下层为所需要的血细胞。②两次加蒸馏水的目的不同。③鉴定DNA时需沸水浴加热。对位训练3.相对于细菌分离，而DNA分子的分离和提取操作要复杂的多。（1）在DNA提取中两次用到蒸馏水，其目的分别是。（2）实验中能否以哺乳动物成熟的红细胞为实验材料？为什么？。使血细胞破裂，释放出DNA分子、稀释NaCl溶液，使DNA分子析出不能，哺乳动物成熟的红细胞中无DNA分子考点三PCR扩增技术与体内DNA复制1.PCR的反应过程（1）变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解旋为单链，如下图：（2）复性：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：（3）延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：2.PCR扩增技术和DNA复制的比较DNA复制PCR扩增技术场所细胞核内生物体外原理碱基互补配对碱基互补配对酶DNA聚合酶、解旋酶耐热的DNA聚合酶（Taq酶）条件模板、ATP、引物链（RNA）、常温模板、ATP、引物链（DNA及RNA片段）、温度变化（90~95℃→55~60℃→70~75℃）原料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸特点形成的是整个DNA分子，一个细胞周期只复制一次短时间内形成大量目的基因DNA片段，呈指数增长——2n对位训练4.标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大步，这三大步需要的温度依次是（）A.92℃、50℃、72℃B.72℃、50℃、92℃C.50℃、92℃、72℃D.80℃、50℃、72℃A5.引物的作用是（）A.打开DNA双链B.催化合成DNA子链C.使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制D.提供模板C考点四血红蛋白的提取和分离1.蛋白质分离的依据蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来提取和分离不同种类的蛋白质。2.方法及原理（1）凝胶色谱法原理蛋白质比较相对分子质量大相对分子质量小凝胶内部不能进入能进入运动方式垂直向下垂直向下和无规则扩散运动经过路程较短较长洗脱次序先流出后流出提醒凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果，但直径过大造成洗脱液体积大，样品稀释度大；凝胶色谱柱的高度与分离度有关。（2）凝胶电泳法原理凝胶电泳法的原理是不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同。如下表：决定运动方向形成库仑力形成阻力决定运动速率电荷性质√电荷量√√分子形状√√分子大小√√3.实验操作流程样品的处理红细胞洗涤——离心去除血清释放血红蛋白——蒸馏水涨破分离血红蛋白——离心处理粗分离——透析（去除小分子杂质）纯化——凝胶色谱法进行分离和纯化纯度鉴定——SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定相对分子量提醒①红细胞洗涤过程中，洗涤三次后，上清液仍有黄色，可增加洗涤次数，否则无法除去血浆蛋白；离心时转速要低，时间要短，否则白细胞等会一同沉淀，达不到分离效果。②血红蛋白释放过程中，蒸馏水的作用是涨破红细胞，甲苯的作用主要是溶解细胞膜。③为了加快干凝胶的膨胀，可将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，逐渐升温至接近沸腾，通常只需1～2h。这种方法不但节约时间，而且可以除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。④滴加样品时，吸管管口要贴着管壁环绕移动，防止破坏凝胶面。对位训练6.为了提取血红蛋白，从学校附近的屠宰场索取新鲜的猪血，对猪血处理的正确操作是（）A.要在采血容器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠B.取血回来后，马上进行高速长时间离心C.将离心后的血细胞加入清水缓慢搅拌D.重复洗涤直到上清液呈红色为止A7.洗涤红细胞时，离心所用方法为（）A.低速长时间离心B.低速短时间离心C.高速长时间离心D.高速短时间离心B思维误区警示易错分析对DNA和蛋白质提取与分离的原理不清楚（1）DNA溶解度与NaCl浓度的关系（2）两次蒸馏水的目的不同：第1次是使红细胞吸水涨破；第2次是降低NaCl浓度，析出DNA。解题思路探究（3）血红蛋白的分离方法及相关原理方法原理凝胶色谱法根据相对分子质量的大小分离蛋白质电泳法根据各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同进行分离1.（2008·江苏卷，18）下列叙述中错误的是()A.改变NaCl溶液的浓度只能使DNA溶解而不能使其析出B.在沸水浴中，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色C.用电泳法可分离带电性质、分子大小和形状不同的蛋白质D.用透析法可去除蛋白质样品中的小分子物质纠正训练解析在不同浓度的氯化钠溶液中DNA的溶解度不同，在0.14mol/L的氯化钠溶液中溶解度最小,DNA析出,呈丝状物,过滤后存在于黏稠物中;在2mol/L的氯化钠溶液中溶解度最大，所以DNA呈溶解状态，过滤后存在于滤液中。答案A2.使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中，相对分子质量不同的蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图中（）B知识综合应用重点提示通过“植物组织培养及题干中信息的分析推断”的考查，提升“鉴别选择试题给出的相关生物信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关生物学问题”的能力。典例分析（2009·上海卷，36）回答下列有关植物组织培养的问题。（1）用于植物组织培养的植物材料称为。（2）组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分化状态的过程称为。（3）在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如下图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：①当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时,；②；③。（4）若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中其主要作用是；则植物激素X的名称是。（5）生产上用试管苗保留植物的优良性状，其原因是。解析（1）植物组织培养时所取材料称为外植体。（2）让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程，称为脱分化。（3）据图可得当激素X与激素Y的浓度比为1时，未分化的细胞群形成愈伤组织；当激素X与激素Y的浓度比大于1时，未分化的细胞群分化形成芽；当激素X与激素Y的浓度比小于1时，未分化的细胞群分化形成根。（4）生长素的作用是促进细胞生长、分裂和分化；激素X能促进细胞分裂，是细胞分裂素。（5）试管苗为无性繁殖系，能够保持亲本的一切性状，不发生性状分离。答案（1）外植体（2）去分化（脱分化）（3）①未分化细胞群经分裂形成愈伤组织②当植物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，未分化细胞群分化形成芽③当植物激素X与植物激素Y的浓度比小于1时，未分化细胞群分化形成根（4）促进细胞的生长（伸长）、分裂和分化细胞分裂素（5）组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后代不发生性状分离定时检测组题说明特别推荐识图析图综合应用题——3；流程图解读及知识拓展应用——1、2、8。考点题号植物组织培养1、2DNA提取与鉴定3PCR扩增技术4、6血红蛋白的提取与分离技术5、7、81.（2009·山东理综，34）人参是一种名贵中药材，其有效成分主要是人参皂苷。利用细胞培养技术生产人参皂苷的大致流程如下：请回答：（1）配制诱导愈伤组织的固体培养基,分装后要进行。接种前，要对人参