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文档简介
生物技术在其他方面的应用
专题4广东最新考纲广东考纲解读近3年广东高考考情1.植物的组织培养1.植物组织培养的基本过程及其在生产中的应用2.血红蛋白的提取和分离的实验原理和方法3.PCR技术与生物体内DNA复制的区别2012年:非选T292013年:非选T282014年:非选T292.蛋白质的提取和分离3.PCR技术的基本操作和应用植物细胞的全能性愈伤组织
试管苗
MS固体培养基
消毒移栽4.影响因素(1)材料的选择:一般选择未开花植物的茎上部⑦________________,容易诱导⑧______________________。(2)营养的供应:常用的培养基是⑨________________,一般需要添加⑩________和⑪______________两种植物激素。(3)温度、光照、pH:进行菊花组织培养,一般将温度控制在18℃~22℃,pH控制在5.8左右,并且每日用日光灯照射12h。5.植物激素在植物组织培养中的作用生长素/细胞分裂素比值高时,有利于⑫____________;比值低时,有利于⑬______________。新萌生的侧枝脱分化和再分化MS培养基生长素细胞分裂素根的分化芽的分化全能性四分体时期双核期双受精胚状体愈伤组织材料的选择培养基的组成单核期
醋酸洋红法污染
培养基灭菌接种愈伤组织
胚状体温度
转换培养基多聚酶链式反应复制温度
缓冲液
两种引物TaqDNA聚合酶
90℃
氢键两条单链DNA50℃
碱基互补配对
72℃
TaqDNA聚合
四种脱氧核苷酸
5′
3′260nm
含量稀释测定相对分子质量较小较慢相对分子量较大
较短较快
带电性质的差异大小
形状迁移速度
洗涤血红蛋白透析凝胶色谱柱的制作SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
压榨法萃取法水蒸气油层和水层
水中蒸馏水上蒸馏水气蒸馏
有机溶剂有机溶剂
水蒸气蒸馏漂洗静置
岩藻微生物干燥萃取浓缩
一、植物组织培养的过程1.植物组织培养的原理及过程(1)原理:细胞的全能性。植物的组织培养技术2.影响植物组织培养的因素及成功的关键(1)影响植物组织培养的因素①内因:植物的种类,同一种植物材料的年龄、保存时间的长短、部位等。(2)获得成功的关键①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。②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。③无菌技术主要包括对操作空间、实验用具、实验材料以及操作者的消毒灭菌。3.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,具体如表中所示使用顺序实验结果先使用生长素,后使用细胞分裂素有利于细胞分裂,但细胞不分化先使用细胞分裂素,后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高4.实验操作中应注意的几个问题(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。(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。
(2013·南京模拟)如图为某二倍体植株花药中未成熟的花粉在适宜培养基上形成完整植株的过程。下列有关叙述正确的是(
)A.过程①②表示脱分化,过程③表示再分化B.过程①②需要照光C.过程①②③说明花粉细胞具有全能性D.通过过程③获得的完整植株自交后代不会发生性状分离解析A错误,过程①表示脱分化,过程②表示再分化。B错误,通常幼小植株形成后才需要照光。C正确,通过过程①②③,花粉细胞形成了完整的植株,体现了花粉细胞的全能性。D错误,通过过程③获得的完整植株是单倍体,高度不育。答案C
下列关于植物组织培养的叙述中,错误的是(
)A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压B.培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化C.离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织D.同一株绿色开花植物不同部分的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同【答案】D【解析】绿色开花植物的细胞有两种:体细胞和生殖细胞,这两种细胞所含的核型(基因)是不同的,同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因可能不相同。1.原理:DNA复制。2.条件:模板、原料、酶、ATP。3.场所:体外PCR扩增仪。多聚酶链式反应扩增DNA片段4.方向:DNA复制的具体过程涉及DNA双链的方向。DNA的两条链是反向平行的,为了明确地表示DNA的方向,通常将DNA的羟基(-OH)末端称为3′端,而磷酸基团的末端称为5′端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从3′端延伸DNA链,因此,DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链,因此DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。5.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:6.检测PCR扩增结果(1)将样品进行50倍稀释:取2μLPCR反应液,加入98μL蒸馏水。(2)以蒸馏水作为空白对照,在波长260nm处,将紫外分光光度计的读数调节至零。(3)将步骤(1)中的DNA稀释液加入到厚度为1cm的比色杯中,测定其在260nm处的光吸收值(用A260nm表示)。(4)根据下面的公式计算DNA含量DNA含量(μg/mL)=50×A260nm×稀释倍数(1)DNA在260nm的紫外线波段有一强烈的吸收峰,可以利用DNA的这一特点进行DNA含量的测定。(2)据测定,1μg/mL的DNA在厚度为1cm比色杯中,OD260为1相当于50μg/mL的双链DNA。以此为标准,可以计算出样品中的DNA浓度。7.PCR技术的应用PCR技术模拟细胞内DNA的复制过程,实现对某一段DNA的扩增。PCR技术能在几小时内将极微量的DNA特异性地扩增上百万倍,从而有效地解决了因为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究的难题,大大提高了对DNA分子的分析和检测能力,被广泛地应用于基因克隆、基因序列分析、遗传病诊断和古生物学研究,以及刑侦破案、亲子鉴定等诸多方面。
(2014·广东专家原创卷)(双选)下列关于PCR的描述中,不正确的是(
)A.PCR是一种酶促反应B.引物决定了扩增的特异性C.扩增DNA时需用到解旋酶D.扩增的对象是氨基酸序列解析本题考查了PCR技术的原理。PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,在高温条件下,把DNA的双链打开,缓慢冷却后,又重新结合,需要耐高温DNA聚合酶,同时,还需要引物,从引物的3′端连接脱氧核苷酸。PCR扩增DNA时不需要解旋酶,扩增对象是DNA序列。答案CD
下列有关PCR的描述,不正确的是(
)A.PCR技术的原理是DNA复制B.是酶促反应,需耐高温的解旋酶和DNA聚合酶C.一个DNA片段经PCR扩增,可形成2n个DNA片段(n代表循环次数)D.PCR技术利用了DNA的热变性来控制DNA双链的解聚与结合【答案】B【解析】PCR技术是一种体外迅速扩增DNA片段的技术,其以极少量的DNA为模板,以4种脱氧核苷酸为原料,在引物的作用下使DNA聚合酶从引物的3′端连接脱氧核苷酸,短时间内迅速复制上百万份的DNA拷贝。PCR技术利用DNA在不同温度下变性解聚或复性结合的特性来解旋并结合引物,不用解旋酶解旋。1.方法及原理实验:血红蛋白的提取和分离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各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同2.实验操作程序(1)样品的处理①红细胞的洗涤:除去血浆蛋白等杂质,有利于后续步骤的分离纯化。②血红蛋白的释放:使红细胞吸水涨破,血红蛋白释放出来。③分离血红蛋白溶液:经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来,便于下一步对血红蛋白的纯化。3.结果分析与评价
下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离实验的叙述中,错误的是(
)A.可用蒸馏水涨破细胞的方法从猪的红细胞中提取到DNA和蛋白质B.用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA,可去除部分杂质C.透析法分离蛋白质的依据是利用蛋白质不能通过半透膜的特性D.进一步分离与纯化血红蛋白可用凝胶色谱法、离心法、电泳法等解析猪的红细胞中没有细胞核,只能用于蛋白质的提取和分离实验中;DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,低浓度和高浓度都可使DNA溶解,但在0.14mol/L的NaCl溶液中,溶解度最小,可析出DNA,从而去除部分杂质;透析法分离蛋白质的依据是蛋白质是大分子物质,不能通过半透膜,从而去除样品中分子量较小的杂质。答案A
(双选)红细胞中含有大量的血红蛋白,我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验来提取和分离血红蛋白。下列关于血红蛋白提取和分离的叙述,错误的是(
)A.血红蛋白提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行B.纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液C.粗分离中透析的目的是去除相对分子质量较大的杂质D.可经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定【答案】BC【解析】蛋白质的提取和分离一般分为四步:样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。提取和分离血红蛋白时,首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液,即样品处理;再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质,即样品的粗分离;然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去,即样品纯化,纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后,配制成凝胶悬浮液,而不是用生理盐水;最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。1.几种物质的提取方法、原理及步骤植物有效成分的提取提取物质提取方法提取原理步骤血红蛋白凝胶色谱法、电泳法①根据相对分子质量的大小;②各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同①样品处理②粗提取③纯化④纯度鉴定玫瑰精油水蒸气蒸馏法利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来①水蒸气蒸馏②分离油层③除水、过滤提取物质提取方法提取原理步骤橘皮精油压榨法通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油①石灰水浸泡、漂洗;②压榨、过滤、静置;③再次过滤胡萝卜素萃取法使提取物溶解在有机溶剂中,蒸发后得到提取物①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩不同物质的提取是根据其理化性质的不同来进行的,因此在提取物质时,应先确定该物质的理化性质,然后再选择适宜的提取方法进行提取。水蒸汽蒸馏对于柑橘和柠檬等原料不适用。因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解。3.用层析法鉴定时应注意的问题(1)选择干净的滤纸,为防止操作时滤纸的污染,应尽量避免用手直接接触滤纸,可以戴手套进行操作。(2)点样时应注意点样斑点不能太大(直径应小于
0.5cm),如果用吹风机吹干,温度不宜过高,否则斑点会变黄。(3)将点好样的滤纸卷成筒状,卷纸时注意滤纸两边不能互相接触,以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快,使溶剂前沿不齐,影响结果。
许多植物含有天然香料,如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。回答下列问题:(1)薄荷油是挥发性物质。提取薄荷油时应选用________(填“鲜”或“干”)薄荷叶做原料,其原因是_____________________________________________________。(2)用萃取法提取薄荷油时,采用的溶剂是______,原理是________________________________________。(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水混合物中加入氯化钠的作用是________________。常用于分离油层和水层的器皿是______________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是________,除去固体硫酸钠的常用方法是________。解析本题考查植物芳香油的提取,同时考查识记和理解能力及解决实际问题的能力。(2)用萃取法提取薄荷油时,采用的溶剂是酒精,利用的原理是芳香油易溶于有机溶剂。(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水混合物中加入氯化钠,可以使薄荷油与水出现明显的分层,然后用分液漏斗将这两层分开。在分离出的油层中加入无水硫酸钠,可以将其中的水分去除,放置过夜,再通过过滤除去固体硫酸钠,就可以得到薄荷油。答案
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