导与练高考生物一轮复习专题4生物技术在其他方面的应用名师优质课件新人教版选修1

1、专题 生物技术在其他方面的应用 课前导学课前导学 要点探究要点探究 课堂自测课堂自测 1.植物组织培养的基本过程。 2.影响植物组织培养的因素。 3.DNA 粗提取及鉴定的原理。 4.PCR 的原理与过程。 5.凝胶色谱法及电泳法的原理。 6.蒸馏和萃取的过程。 一、植物的组织培养技术 1.植物组织培养的基本过程 2.菊花组织培养过程 (1)影响植物组织培养的主要因素 选材:一般选择未开花植株的茎上部新生的侧枝。 (2)实验操作过程 制备 MS 固体培养基:配制好的培养基进行高压蒸汽灭菌 外植体消毒:70%的酒精 消毒无菌水 清洗0.1%的氯化 汞溶液消毒无菌水 清洗 3.月季的花药培养 (1

2、)花粉发育过程:花粉母细胞(小孢子母细胞)小孢子四分体时期单核期双核期花粉粒。 (2)产生花粉植株的两种途径 (3)影响花药培养的因素:主要因素是材料材料的选择和培养基的组成组成。花药培养一般选择在 初花期初花期,选择的花粉处于发育过程中的单核期单核期。 (4)实验操作关键 材料的选取:挑选完全未开放的花蕾,确定花粉发育时期最常用方法是醋酸洋红法。 接种:消毒后的花蕾,在无菌条件下除去萼片和花瓣,并立即将花药接种到培养基上。 剥离花药时尽量不要损伤花药。 培养:温度控制在25 左右,幼小植株形成后才需要光照光照。如果花药开裂释放出胚状体,就要在花药开裂后尽快将幼小植株分开。 二、DNA 和蛋白

3、质技术 1.DNA 的粗提取与鉴定 (1)基本原理 DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,在 0.14 mol/L0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中的溶解度最低。 DNA 不溶于酒精溶液。 DNA 在沸水浴沸水浴条件下可与二苯胺二苯胺反应呈现蓝色。 (2)实验设计 材料的选取:选用 DNA含量相对较高较高的生物组织,如鸡血、菜花、洋葱等。 破碎细胞(以鸡血为例):鸡血细胞,加蒸馏水,用玻璃棒玻璃棒搅拌,用纱布过滤,收集滤液。 去除杂质:利用 DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同,通过控制NaClNaCl 溶液的浓度溶液的浓度去除杂质。 DNA 析出:将处理后的溶液过

4、滤,加入与滤液体积相等的、冷却的酒精溶液(体积分数为95%)。 DNA 的鉴定:DNA 溶解在 2 mol/L 的 NaCl 溶液中,加入 4 mL 的二苯胺试剂,沸水中加热 5 min,溶液变成蓝色蓝色。 2.多聚酶链式反应扩增 DNA 片段 (1)PCR 原理 DNA 的热变性: 双链DNA链 DNA 单(2)PCR 的反应过程 变性:90 以上时,双链 DNA 解聚为单链。 复性:温度下降到50 50 左右,两种引物引物通过碱基互补配对方式与两条单链DNA 结合。 延伸:温度上升到72 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。

5、3.血红蛋白的提取和分离 (1)方法及原理 方法 凝胶色谱法 电泳法 白质 各种分子带电性质带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同 原理 根据相对分子质量的大小相对分子质量的大小 分离蛋 (2)实验操作程序 样品处理:红细胞的洗涤血红蛋白的释放分离血红蛋白溶液 粗分离:用透析透析法除去样品中相对分子质量较小的杂质 纯化:用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化 纯度鉴定:用 SDS-SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质 的相对分子质量,即对血红蛋白进行纯度鉴定 三、植物有效成分的提取 1.植物芳香油的提取 (1)植物芳香油的主要化学成分:萜类化合物及其衍生物,具有很强的挥

6、发挥发性。提取方法有蒸馏、压榨压榨和萃取等。 2.胡萝卜素的提取 (1)胡萝卜素性质:不溶于水,微溶于乙醇,易溶于石油醚等有机溶剂。 (3)鉴定方法:纸层析法。 1.判断正误 (1)DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同,在0.14 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解度最低。( ) (2)利用凝胶色谱法分离蛋白质时,相对分子质量小的先洗脱出来。( ) (3)PCR 技术中需利用热稳定的 DNA解旋酶。 ( ) (4)胡萝卜素的提取使用纸层析法。( ) 2.(2011年上海生物)下列关于植物组织培养的叙述,错误的是( A A ) A.外植体可以来自于植物的任何细胞 B.培养应在无菌条

7、件下进行 C.以花粉作为外植体可得到单倍体植株 D.不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同 3.(2012 肇庆模拟)在装填色谱柱时,不得有气泡存在的原因是( A A ) A.气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果 B.气泡阻碍蛋白质的运动 C.气泡能与蛋白质发生化学反应 D.气泡会在装填凝胶的时候使凝胶不紧密 4.(2012 韶关模拟)在 DNA 粗提取与鉴定实验中,将第三次过滤获得的纱布上含有的 DNA 的黏稠物(含有较多杂质)分别处理如下: 放入 2 mol/L 的 NaCl 溶液中,搅拌后过滤 再加 0.14 mol/L 的 NaCl 溶液,搅拌后过滤 再加入冷却的、

8、与滤液体积相等的95%酒精溶液,用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起丝状物 上述操作过程正确的顺序是( C C ) A. B. C. D. 植物组织培养技术 问题引领: 菊花的组织培养和月季的花药培养有何异同? 影响组织培养的因素有哪些? 组织培养获得成功的关键是什么？ 1.菊花的组织培养与月季花药培养的比较 比较项目 材料 选取 不同点 光照 状况 操作 流程 结果 相同点 菊花的组织培养 未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 每日用日光灯照 12 h 制备培养基外植体消毒接种培养移栽栽培 正常植株 月季的花药培养 通常选择完全未开放的花蕾 开始不需光照,幼小植株形成后才需光照 选材材料消毒接种和培养筛选

9、和诱导移栽栽培选育 单倍体植株 理论基础:植物细胞的全能性植物细胞的全能性 。 基本过程:脱分化脱分化再分化再分化试管苗。 影响因素:营养、激素、pH、温度、光照等。 2.影响植物组织培养的因素及成功的关键 (1)影响因素 内部因素:材料的选取。 外部因素:营养成分的种类及配比;植物激植物激素的用量及使用顺序素的用量及使用顺序;pH、温度、光照等。 (2)获得成功的关键 植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差,对培养条件要求较高。 培养材料一旦被微生物污染,就会导致实验失败。原因是微生物增殖快,生长迅速,消耗养分多,并产生代谢废物毒害培养材料。 无菌技术主要包括对操作空间、实验用具、实验

10、材料以及操作者的消毒灭菌。 【命题视角】 近几年高考对该考点的考查较多,命题主要以植物组织培养为材料背景考查植物组织培养过程中涉及的 MS 培养基及消毒灭菌的相关知识。 【典例 1】 (2012年山东理综)辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、 医药工业等领域。 辣椒素的获得途径如图。 (1)图中和分别表示辣椒组织培养中细胞的 和 过程。 (2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是 。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值 (填“高” 或“低” )时,有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时,应采取的灭菌方法是 。 (3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是 。 用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时,

11、常用的酶是 和纤维素酶。 (4)提取辣椒素过程中,萃取加热时需安装冷凝回流装置,其目的是 。 思维导引思维导引: :1.1.生长素和细胞分裂素用量的比生长素和细胞分裂素用量的比值值两种激素间用量比例的不同对植物的两种激素间用量比例的不同对植物的发育有什么影响发育有什么影响? ? 2.2.酶解法酶解法用酶解法将愈伤组织分离成单用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时细胞时, ,所用酶作用于植物细胞的什么结构所用酶作用于植物细胞的什么结构? ? 3.3.冷凝回流冷凝回流萃取加热时冷凝的原因是萃取加热时冷凝的原因是 什么什么? ? 解析解析: :(1)(1)由植物组织培养的过程可知由植物组织培养的过程可知,

12、 ,为脱为脱分化形成愈伤组织分化形成愈伤组织, ,为愈伤组织再分化为为愈伤组织再分化为根、芽。根、芽。 (2)(2)培养外植体需要用固体培养基培养外植体需要用固体培养基, ,固体培养固体培养基的凝固剂为琼脂基的凝固剂为琼脂, ,生长素和细胞分裂素的比生长素和细胞分裂素的比例低时利于发芽例低时利于发芽, ,高时利于生根高时利于生根; ;固体培养基固体培养基要用高压蒸汽灭菌。要用高压蒸汽灭菌。 (3)(3)外植体消毒一般用外植体消毒一般用70%70%的酒精的酒精; ;由于植物细由于植物细 胞有细胞壁胞有细胞壁, ,所以将愈伤组织分离成单个细胞所以将愈伤组织分离成单个细胞需要用纤维素酶和果胶酶。需要

13、用纤维素酶和果胶酶。 (4)(4)提取辣椒素类似提取辣椒素类似于提取胡萝卜素于提取胡萝卜素, ,萃取加热时要安装冷凝回流萃取加热时要安装冷凝回流装置装置, ,目的是防止加热时有机溶剂挥发。目的是防止加热时有机溶剂挥发。 答案答案: :(1)(1)脱分化脱分化( (或去分化或去分化) ) 再分化再分化 (2)(2)琼脂琼脂 低低 高压蒸汽灭菌高压蒸汽灭菌 (3)70% (3)70% 果胶酶果胶酶 (4)(4)防止有机溶剂的挥发防止有机溶剂的挥发 物质的提取与分离原理、方法分析 问题引领: 蒸馏、压榨和萃取分别适用于哪些物质的提取? DNA 的粗提取的方法是什么?依据什么原理? 血红蛋白提取的方法

14、有哪些?分别依据什么原理? 1.几种提取方法的比较 提取方法 适用 范围 优点 水蒸气蒸馏法 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发挥发性强性强的芳香油 简单易行,便于 分离 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 压榨法 适用于柑橘、 柠檬等易焦糊易焦糊原料的提取 生产成本低,易保持原料原有的结构和功能 分离较为困难,出油率相对较低 使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量 出油率高,易分离 有机溶剂萃取法 适用范围广,要求原料的颗粒要尽可能细小 ,能充分浸泡在有机溶剂中 局限 性 2.五种物质的提取方法、原理及步骤 见附表见附表 【命题视角】 本部分的知识点与生活密切相关,且涉及分子生物学的基

15、本技术,是近年高考中的热点。 本考点知识的考查注重基础,题目较易。 【典例 2】 (2012 河南开封一模)生物组织中存在多种有机物,不同的有机物的提取与鉴定方法不尽相同。根据所学知识,请回答下列问题。 (1)在香料工业提取的“液体黄金”玫瑰油中,要求不含有任何添加剂或化学原料,其提取方法主要是 ;玫瑰精油的提取过程中向获得的乳化液中加入 NaCl,增加盐浓度的目的是 。 (2)橘皮精油主要通过压榨法提取。要用 将橘皮浸透,这样压榨时不会滑脱,出油率高,并且压榨液的黏稠度不会太高,过滤时不会堵塞筛眼。 (3)用萃取法提取胡萝卜素,萃取的效率主要取决于 ,同时还受原料颗粒的大小、 含水量等条件的

16、影响;在对新鲜胡萝卜进行干燥时,要注意控制 ,否则会引起胡萝卜素的分解;提取的胡萝卜素粗品可通过 法进行鉴定。 (4)凝胶色谱法是根据 分离蛋白质的有效方法,电泳法是根据各种物质分子的 的不同,使待分离样品中各分子的迁移速度不同而实现分子分离的。 解析解析: :(1)(1)玫瑰精油不能含有任何化学原料玫瑰精油不能含有任何化学原料, ,所所以不能用萃取法以不能用萃取法, ,而其又具有挥发性较强等特而其又具有挥发性较强等特点点, ,适于水蒸气蒸馏法。玫瑰精油的提取过程中适于水蒸气蒸馏法。玫瑰精油的提取过程中加入加入 NaClNaCl 的目的是使油层与水分开。的目的是使油层与水分开。 (2)(2)压

17、榨前先用石灰水将橘皮浸透。压榨前先用石灰水将橘皮浸透。(3)(3)萃取萃取法的萃取效率在原料相同时主要决定于萃取法的萃取效率在原料相同时主要决定于萃取剂的性质和使用量。剂的性质和使用量。 (4)(4)凝胶色谱法是根据相凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的对分子质量的大小分离蛋白质的; ;电泳法是电泳法是根据各种物质分子的带电性质的差异、分子根据各种物质分子的带电性质的差异、分子的大小和形状的不同的大小和形状的不同, ,使待分离样品中各分使待分离样品中各分子的迁移速度不同而实现分子分离的。子的迁移速度不同而实现分子分离的。 答案答案: :(1)(1)水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 使玫瑰油与

18、水分开使玫瑰油与水分开 (2)(2)石灰水石灰水 (3)(3)萃取剂的性质和使用量萃取剂的性质和使用量 温度和时间温度和时间 纸层析纸层析 (4)(4)相对分子质量的大小相对分子质量的大小 带电性质的差异、带电性质的差异、分子的大小和形状分子的大小和形状 1.(2012 中山模拟)下列有关月季花药培养的实验操作中,不正确的是( A A ) A.花药培养可在同一培养基上培养至长出幼小植株再更换培养基继续培养 B.镜检花粉时可用醋酸洋红法或焙花青铬矾法染色,后者能将花粉细胞核染成蓝黑色 C.在剥离花药时,要尽量不损伤花药,否则易从受伤部位产生愈伤组织 D.如果接种的花药长出愈伤组织并分化成幼小植株

19、,还需对植株作进一步的鉴定和筛选 解析解析: :脱分化和再分化过程中培养基中激脱分化和再分化过程中培养基中激素的用量比例是不同的素的用量比例是不同的, ,故花药培养至愈故花药培养至愈伤组织后即需更换培养基伤组织后即需更换培养基,A,A 错误。错误。 2.(2012珠海模拟)PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比,主要有两点不同,它们是( C C ) PCR 过程需要的引物是人工合成的单链DNA 或RNA PCR 过程不需要 DNA 聚合酶 PCR 过程中 DNA 的解旋不依靠解旋酶,而是通过对反应温度的控制来实现的 PCR 过程中,DNA 不需要解旋,直接以双链 DNA 为模板进行复制 A. B. C. D. 解析解析: :细胞内细胞内DNADNA 复制过程中会合成一小复制过程中会合成一小段单链段单链 RNARNA 作为引物作为引物, ,而而 PCRPC