生物技术的应用课件

专题4 生物技术在其他方面的应用,P201,P201,P201,一、植物的组织培养技术 1.组织培养过程,_,愈伤组织,_,脱分化,再分化,P201,2.培养基 (1)成分:大量元素、_、有机物、_和琼脂。 (2)类型:_、发芽培养基和生根培养基。 (3)作用:植物组织或器官生长和发育的_。 (4)配制:称量、溶解、_、分装(三角瓶)、灭菌。,微量元素,植物激素,MS培养基,营养条件,调pH,P201,3.菊花的组织培养 配制各种母液 (1)制备_培养基 配制培养基 _ (2)外植体消毒:,_ 消毒,无菌水 清洗,_ 溶液消毒,_ 清洗,70%的酒精,0.1%的氯化汞,无菌水,MS固体,灭菌,P201,(3)接种:始终在_旁进行,对接种工具要用_灭 菌。将菊花茎段插入培养基中时注意_。 (4)培养与移栽:在1822的_中培养,得到试管苗后 进行移栽。,酒精灯,火焰灼烧,不要倒插,无菌箱,P201,4.月季的花药培养 (1)被子植物的花粉发育过程: 花粉母细胞_单核期_花粉粒。 (2)产生花粉植株的两种途径:,四分体时期,双核期,丛芽,愈伤组织,脱分化,P201,(3)影响花药培养的因素: 主要因素:_和_。 其他因素:亲本植株的_、材料的_及接 种_等。 (4)实验操作: 材料的选取:月季花药培养一般选择_期,细胞核由中央 移向细胞一侧的时期。确定花粉发育时期最常用的方法是_ _法。,材料的选择,培养基的组成,生长条件,低温预处理,单核,醋,酸洋红,密度,P201,接种:灭菌后的花蕾,在无菌条件下除去_,并立即 将花药接种到培养基上。剥离花药时尽量不要损伤_。 培养:温度控制在_左右,幼小植株形成后才需要_。 如果花药开裂释放出胚状体,必须在花药开裂后尽快将_ _。,萼片和花瓣,花药,25,光照,幼小植,株分开,P201,二、DNA和蛋白质技术 1.DNA的粗提取与鉴定 (1)提取原理:DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液 中_不同,在NaCl溶液浓度为_时,DNA的溶解、 度最小;DNA不溶于_,但是细胞中某些蛋白质则溶于酒精。,溶解度,0.14 mol/L,酒精,P201,(2)具体步骤: 选取实验材料:选取富含_的组织,如鸡血细胞、菜花等。 破碎细胞,_:如用鸡血细胞就置于清水中使之_ _,并用玻璃棒_搅拌,过滤取滤液。 去除滤液中的杂质:高浓度的_溶解细胞核内的DNA; 加蒸馏水降低NaCl溶液浓度,使_析出、过滤;将DNA丝状物 再溶解、过滤。 DNA的初步纯化:向滤液中加入体积分数为95%的_溶液 进行提纯。 (3)DNA的鉴定:DNA+_ _。,DNA,释放DNA,吸水,涨破,NaCl溶液,DNA,冷酒精,沸水浴,二苯胺,蓝色,单向,P201,2.多聚酶链式反应扩增DNA片段 (1)PCR原理:在一定的缓冲溶液中提供_,分别与两条模 板链相结合的两种_,四种脱氧核苷酸,耐热的_, 同时控制温度使DNA复制在体外反复进行。 (2)结果: PCR一般要经历_多次循环,每次循环可以分为_、复 性和_三步。 两引物间固定长度的DNA序列呈_扩增(即_)。,DNA模板,引物,DNA聚合酶,三十,变性,延伸,2n,指数,P201,3号碳上连接的为羟基，5号碳上连接的为磷酸基团,3.血红蛋白的提取和分离实验 (1)常用的分离方法:_法、凝胶电泳法等。 (2)基本原理: 凝胶色谱法:也称_,是根据_ 分离蛋白质的有效方法。 电泳:利用待分离样品中各种分子_的差异以及分子 本身的大小、_的不同,使带电分子产生不同的迁移速度。,凝胶色谱,分配色谱法,相对分子质量的大小,带电性质,形状,P202,(3)血红蛋白的分离过程: 样品处理:红细胞的洗涤_的释放分离血红蛋白溶 液透析 粗分离:用_法除去血红蛋白溶液中相对分子质量_的 杂质 纯化:用_法分离相对分子质量不同的蛋白质 纯度鉴定:一般用_方法,来测定蛋白 质的纯度,血红蛋白,透析,较小,凝胶色谱,SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,P202,三、植物有效成分的提取 1.提取玫瑰精油实验 (1)方法:_法。 (2)实验流程: 鲜玫瑰花 _ 油水混合物 玫瑰油 除水 分离油层,加入_,水蒸气蒸馏,水蒸气蒸馏,NaCl,无水Na2SO4,P202,2.提取橘皮精油的实验 (1)方法:一般采用_法。 (2)实验流程: 石灰水浸泡 漂洗 _ 过滤 橘皮油 再次_ 静置,压榨,压榨,过滤,P202,3.胡萝卜素的提取 (1)胡萝卜素性质:_水,微溶于乙醇,_石油醚等有 机溶剂。 (2)提取方法及流程: 方法:_法,_最适宜作萃取剂。 实验流程: 胡萝卜粉碎_萃取_浓缩胡萝卜素。 (3)鉴定方法:_法。,不溶于,易溶于,萃取,石油醚,干燥,过滤,纸层析,P202,1.(2012江苏T18A)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液 中的溶解度。( ) 2.(2011江苏T19C)将丝状物溶解在2 mol/L的NaCl溶液中,加入 二苯胺试剂即呈蓝色。( ),P202,3.(2011广东T5A)洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破 裂。( ) 【分析】用生理盐水洗涤红细胞除去血浆,由于生理盐水和红 细胞内的渗透压相等,可防止红细胞破裂。 4.不同植物组织培养的难易程度不同,同一种植物材料培养的 难易程度相同。( ) 【分析】不同植物组织培养的难易程度不同,同一种植物材料 也会因年龄、保存时间的长短等导致实验结果不同。,P202,5.在PCR技术中延伸的温度必须大于复性温度,而小于变性温 度。( ),P202,6.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测。( ) 【分析】分离提纯血红蛋白时用凝胶色谱法,血红蛋白的颜色 可用于观察红色区带的移动情况,并据此判断分离效果。 7.蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来,再把水蒸发 掉,剩余的就是芳香油。( ) 【分析】蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出 来,再用分液漏斗使油水分离。,P202,考点一 植物组织培养 1.原理 植物细胞的全能性。 2.高度分化的细胞全能性表达的条件 (1)离体状态。 (2)营养物质:有机营养、无机营养。 (3)植物激素:生长素、细胞分裂素。 (4)无菌、适宜的外界条件。,P202,3.植物组织培养技术和花药离体培养技术的比较,P202,在离体培养过程中，由于花药愈伤组织的多倍化、核融合、花药壁和花丝等二倍体体细胞参与愈伤组织的形成、愈伤组织染色体的变化等因素，导致培养中有非单倍体植株出现。那些起源于花药壁或花丝细胞的植株，其染色体倍数应与提供花药的植株一样，完全可能是二倍体。,4.植物激素在组织培养过程中的重要作用 生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。其作用及特点为: (1)在生长素存在的情况下,细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。 (2)使用顺序不同,结果不同,具体如下:,P202,(3)用量比例不同,结果也不同:,P203,【高考警示】 实验操作中易错的几个问题 (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;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粉进行培养。 (2)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。,P203,(3)培养过程:在初期,菊花的组织培养需光照,月季花药的培养不需光照;而在后期均需光照。 (4)月季花药培养得到的并不都是单倍体植株:花粉壁发育成二倍体,花药发育成单倍体。 (5)花药开裂长出愈伤组织或释放出胚状体时,应及时转移到分化培养基上。,P203,【典例1】植物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题: (1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时,选材非常重要。一般来说,在 期花药培养的成功率最高。为了选择该时期的花药,通常选择 的花蕾。确定花粉发育时期最常用的方法有 法;但是对于花粉细胞核不易着色的植物,需采用 法,该法能将花粉细胞核染成 色。,单核靠边,完全未开放,醋酸洋红,焙花青铬矾,蓝黑,P203,(2)若要进行兰花无病毒植株的培育,首先选择兰花的 作 为外植体。从外植体到无病毒植株试管苗,要人为控制细胞的 和 过程。 (3)进行组织培养需配制MS培养基,在该培养基中常需要添 加 、 等激素。欲有利于根的分化,植物激 素的用量比例 。,茎尖分生组织,脱分化(或去分化),再分化,生长素,细胞分裂素,生长素多于细胞分裂素,P203,根尖、茎尖约00.1 mm区域中几乎不含病毒。茎尖分生组织中,代谢活动旺盛,在竞争中病毒复制处于劣势。,(4)不同植物的组织培养除需营养和激素外, 等外界条件也很重要。 (5)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素,下列各项中使用化学药剂进行消毒的是 ,采用灼烧方法进行灭菌的是 。(填序号) 培养皿 培养基 实验操作者的双手 三角锥形瓶 接种环 花蕾,pH、温度、光照,P203,【互动探究】 (1)利用月季的花药离体培养产生单倍体有几种途径?请分别用简单的流程画出来。 提示:两种途径。 (2)MS培养基与微生物培养基有什么不同? 提示:MS培养基成分中含有有机物、无机盐、水、植物激素等,微生物培养基含有碳源、氮源、水、无机盐及生长因子等。,P203,考点二 DNA和蛋白质技术 1.DNA与蛋白质在不同NaCl溶液中溶解度不同,P203,2.比较细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR),P203,P203,3.分离DNA、PCR技术、分离蛋白质三者比较,P203,P203,【典例2】凝胶色谱技术是一种快速而又简单的分离技术,对高分子物质有很好的分离效果,目前已经被多个领域广泛应用,不但应用于科学实验研究,而且已经大规模地用于工业生产。据图回答问题: (1)a、b均为蛋白质分子,其中先从层析柱中洗脱出来的是 ,原因是 。 (2)自己制作凝胶色谱柱时,在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由 替代。,a,a相对分子质量较大,无法进入凝胶内部的通道,只能在凝胶间隙移动,路程较短,移动速度较快,尼龙网和尼龙纱,P204,(3)装填凝胶色谱柱时,色谱柱内不能有气泡存在, 原因是 。 (4)洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体 (填“相同”或“不同”),洗脱时,对洗脱 液的流速要求是 。 (5)若选用Sephadex G-75,则“G”表示 ,75表示 。,气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果,相同,保持稳定,凝胶的交联程度,膨胀程度及分离范围,凝胶得水值,即每克凝胶膨胀时吸水7.5 g,P204,【互动探究】 (1)在血红蛋白的提取过程中,哪些过程能影响血红蛋白提取纯度? 提示:红细胞的洗涤次数少,不能除去血浆蛋白;离心速度过高和时间过长,会使白细胞一同沉淀,得不到纯净的红细胞。 (2)如何检测血红蛋白的分离是否成功? 提示:看血红蛋白的红色区带是否均匀、平整地随着洗涤液缓慢流出。,P204,考点三 植物芳香油的提取方法,P204,P204,(1)蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。水蒸气蒸馏根据原料放置的位置可以分为水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏。水中蒸馏设备简单、成本低、易操作,而水上蒸馏和水气蒸馏时间短,出油率高。 (2)压榨法适用于含油量高的原料,主要用于提取柑橘类精油,如橘皮油、柠檬油、甜橙油等。 (3)萃取法可使用于提取大多数植物芳香油。 (4)除去液体中固体物的常用方法是过滤。,P204,【典例3】下列是与芳香油提取相关的问题,请回答: (1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取,其理由是玫瑰精油具有 的性质。提取玫瑰精油时应选用 (鲜、干)玫瑰花瓣作原料。 (2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时,蒸馏过程中,影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和 。当原料量等其他条件一定时,提取量随蒸馏时间的变化趋势是 。,难溶于水、易溶于有机溶剂、化学性质稳定,鲜,蒸馏温度,在一定时间内提取量随提取时间的延长而增加,一定时间后提取量不再增加,P204,(3)如果蒸馏过程中不进行冷却,则精油提取量会 ,原因是 。 (4)用萃取法提取玫瑰精油时,采用的溶剂是 ,原理是 。 (5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为 天左右。,下降,部分精油会随水蒸气挥发而流失,酒精或石油醚、乙醚、戊烷等,玫瑰精油易溶于有机溶剂,a,P204,(6)从薄荷叶中提取薄荷油时 (填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法,理由是 。,薄荷油与玫瑰精油化学性质相似,能,P204,【互动探究】 (1)蒸馏时收集的蒸馏液是否是纯的玫瑰精油? 提示:不是。玫瑰精油将和水蒸气一同蒸馏出来,故不是纯的玫瑰精油。 (2)怎样保存密封不严的瓶装玫瑰精油? 提示:玫瑰精油易挥发,应保存在温度较低的地方。,P204,1.(2012新课标全国卷)为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响,某研究小组在MS培养基中加入6-BA和IAA,配制成四种培养基(见下表),灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体,在适宜条件下培养一段时间后,统计再生丛芽外植体的比率(m),以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),结果如下表。,P205,回答下列问题: (1)按照植物的需求量,培养基中无机盐的元素可分为 和 两类。上述培养基中,6-BA属于 类生长调节剂。 (2)在该实验中,自变量是 ,因变量是 ,自变量的取值范围是 。,00.5 mgL-1,大量元素,微量元素,细胞分裂素,IAA浓度,再生丛芽外植体的比率(m)和再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),P205,统计再生丛芽外植体的比率(m),以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),结果如下表。,(3)从实验结果可知,诱导丛芽总数最少的培养基是 号培养基。 (4)为了诱导该菊花试管苗生根,培养基中一般不加入 (填“6-BA”或“IAA”)。,6-BA,1,P205,统计再生丛芽外植体的比率(m),以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),结果如下表。,2.某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中,准备从猪的血液中初步提取血红蛋白,设计的“血红蛋白提取、分离流程图”如下:,P205,由上至下依次是甲苯层、脂溶性物质的沉淀层、血红蛋白的水溶液、红细胞破碎物沉淀。取其上清液，用滤纸过滤除去脂类，再使滤液在分液漏斗中静置5min，出现分层，分离出下层的血红蛋白溶液。,请回答下列有关问题: (1)样品处理中红细胞的洗涤要用 反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH=7.0的缓冲液并充分搅拌,可以破碎红细胞,破碎细胞的原理是 。 (2)血红蛋白粗分离阶段,透析的目的是 ,若要尽快达到理想的透析效果,可以 (写出一种方法)。,生理盐水,渗透原理,(当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时,细胞吸水涨破),除去小分子杂质,增加缓冲液的量或及时更换缓冲液,P205,3.(能力挑战题)(2013信阳模拟)胡萝卜素分为、三类,它广泛存在于植物各组织器官中,请结合从胡萝卜中提取胡萝卜素的流程示意图回答下面的问题: 胡萝卜粉碎