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生物技术的应用P201生物技术的应用P201生物技术的应用一、植物的组织培养技术1.组织培养过程_________离体的植物

组织或细胞试

管

苗植

物

体愈伤组织_______脱分化_______再分化移栽P201生物技术的应用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pHP201生物技术的应用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生物技术的应用(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18℃～22℃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生物技术的应用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生物技术的应用生物技术的应用(3)影响花药培养的因素:①主要因素:___________和_____________。②其他因素:亲本植株的_________、材料的___________及接种_____等。(4)实验操作:①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生物技术的应用②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_____。③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生物技术的应用二、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0.14mol/L酒精P201生物技术的应用_______(2)具体步骤:①选取实验材料:选取富含____的组织,如鸡血细胞、菜花等。②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。③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。④DNA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生物技术的应用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:①PCR一般要经历_____多次循环,每次循环可以分为_____、复性和_____三步。②两引物间固定长度的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生物技术的应用生物技术的应用3号碳上连接的为羟基，5号碳上连接的为磷酸基团

生物技术的应用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:①凝胶色谱法:也称___________,是根据___________________分离蛋白质的有效方法。②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生物技术的应用(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生物技术的应用三、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清水加入_____过滤加入__________水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏NaCl无水Na2SO4P202生物技术的应用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生物技术的应用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:①方法:_____法,_______最适宜作萃取剂。②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生物技术的应用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2mol/L的NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色。()××P202生物技术的应用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生物技术的应用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生物技术的应用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生物技术的应用考点一

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生物技术的应用3.植物组织培养技术和花药离体培养技术的比较项目内容菊花组织培养月季的花药培养理论依据植物细胞的全能性基本过程脱分化→再分化外植体的细胞类型体细胞生殖细胞操作流程制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培选材→消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育影响因素选材、营养、激素、pH、温度、阳光等培养结果正常植株单倍体植株生殖方式无性生殖有性生殖可育性可育高度不育,秋水仙素处理后可育P202生物技术的应用在离体培养过程中，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。生物技术的应用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: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P202生物技术的应用(3)用量比例不同,结果也不同:

高：利于根的分化、抑制芽的形成的比值低：利于芽的分化、抑制根的形成适中：促进愈伤组织的生长生长素用量细胞分裂素用量P203生物技术的应用【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生物技术的应用(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生物技术的应用【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生物技术的应用(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0～0.1mm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。生物技术的应用(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)①培养皿②培养基③实验操作者的双手④三角锥形瓶⑤接种环⑥花蕾pH、温度、光照③⑥⑤P203生物技术的应用【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生物技术的应用2mol/LNaCl溶液0.14mol/LNaCl溶液溶解规律DNA溶解析出蛋白质部分发生盐析沉淀溶解NaCl溶液从2mol/L降低过程中,溶解度逐渐增大考点二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生物技术的应用2.比较细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR)项目DNA复制PCR扩增不同点场所细胞内细胞外能量ATP提供能量不需ATP提供能量酶解旋酶、DNA聚合酶耐高温的TaqDNA聚合酶是否有转录伴有转录,产生引物无转录,需加入两种引物特点边解旋边复制,半保留复制体外迅速扩增循环次数受生物体自身控制30多次缓冲液不需要需要人为控制设备无严格控制温度变化的温控设备P203生物技术的应用项目DNA复制PCR扩增相同点原料四种脱氧核苷酸复制原理严格遵循碱基互补配对原则模板DNA为模板引物都需要与模板相结合的引物P203生物技术的应用3.分离DNA、PCR技术、分离蛋白质三者比较分离DNAPCR技术分离蛋白质实验原理DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,且不溶于冷酒精利用DNA热变性原理体外扩增DNA依据相对分子质量的大小不同来分离蛋白质实验过程选取材料→破碎细胞释放DNA→除杂→DNA析出与鉴定变性→复性→延伸样品处理→凝胶色谱操作P203生物技术的应用分离DNAPCR技术分离蛋白质实验结果获得较纯净的DNA获得大量DNA相对分子质量不同的蛋白质得以分离实验意义为DNA研究打下基础解决了DNA研究中材料不足的问题为蛋白质的研究和利用提供了原材料P203生物技术的应用【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。aa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生物技术的应用(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SephadexG-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7.5gP204生物技术的应用【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生物技术的应用考点三植物芳香油的提取方法

提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法实验原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机溶剂中,蒸发溶剂获得芳香油方法步骤①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤①石灰水浸泡、漂洗②压榨、过滤、静置③再次过滤①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩P204生物技术的应用提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法适用范围适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取适用范围广,要求原料的颗粒要尽可能细小,能充分浸泡在有机溶液中优点简单易行,便于分离生产成本低,易保持原料原有的结构和功能出油率高,易分离局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题分离较为困难,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P204生物技术的应用(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生物技术的应用【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生物技术的应用(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aP204生物技术的应用(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生物技术的应用【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生物技术的应用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生物技术的应用回答下列问题:(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

。培养基编号浓度/mg·L-1m/%n/个6-BAIAA10.5076.73.120.177.46.130.266.75.340.560.05.0

0～0.5mg·L-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。生物技术的应用(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”)。培养基编号浓度/mg·L-1m/%n/个6-BAIAA10.5076.73.120.177.46.130.266.75.340.560.05.06-BA1P205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。生物技术的应用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。

实验准备

(配制缓

冲液、血细

胞悬液)样品处理

(洗涤、破

碎、离心等)蛋白质

粗分离

(透析)纯化、纯

度鉴定

(凝胶色

谱法、

电泳等)生物技术的应用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