第45讲　生物技术在其他方面的应用 [考纲要求]　1.植物的组织培养。2.PCR技术的基本操作和应用。3.蛋白质的提取和分离。4.从生物材料中提取某些特定的成分。5.实验：DNA的粗提取与鉴定。
考点一　植物组织培养
1． 植物组织培养的过程 外植体愈伤组织幼苗―→移栽 植物组织培养常用的培养基是MS培养基，一般需要添加生长素和细胞分裂素两种植物激素。 2． 植物组织培养的实验操作 (1)菊花的组织培养过程 制备MS培养基(配制母液、配制培养基、灭菌)→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。 (2)月季的花药培养过程 ①过程：材料的选取→材料的消毒→接种和培养→鉴定和筛选。 ②影响花药培养的因素主要有材料的选择和培养基的组成。 ③要挑选完全未开放的花蕾，确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。 3． 影响植物组织培养的因素 (1)菊花的组织培养，一般选择开花植株的茎上部新萌生的侧枝 (　×　) (2)植物激素的浓度可影响细胞分化，但使用的先后顺序及比例不影响组织培养的过程 (　×　) (3)pH、温度和光照等也影响植物组织培养 (　√　) 易错警示　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；月季的花药培养实验中，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，月季的花药培养不需光照；而在后期均需光照。
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。 (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____________、____________等植物激素。欲有利于根的分化，植物激素的用量比例应为________________________________________________________________________。 (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实验操作的双手　④三角锥形瓶⑤接种环　⑥花蕾 答案　(1)单核靠边　完全未开放　醋酸洋红　焙花青—铬矾　蓝黑　(2)茎尖分生组织　脱分化(或去分化)　再分化(3)生长素　细胞分裂素(两空顺序可以颠倒)　生长素多于细胞分裂素　(4)pH、温度和光照　(5)③⑥　⑤ 解析　(1)早期的花药比后期的更容易培养成功。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。该时期的花药通常存在于完全未开放的花蕾中。(2)根尖、茎尖约0～0.1 mm区域中几乎不含病毒。病毒通过维管系统移动，而分生组织中不存在维管系统，且茎尖分生组织中，代谢活力高，竞争中病毒复制处于劣势。(3)生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化。当生长素含量多于细胞分裂素含量时，利于生根。(4)植物培养时，除需要营养、激素外，还需要适宜的温度、pH和光照等。(5)对实验器具进行灭菌处理，对实验过程中的具有生物活性的材料或用具进行消毒处理。
1． 植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同 　　 项目 内容　　 菊花的组织培养 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、植物激素、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  2． 植物激素与组织培养 (1)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： 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 细胞既分裂也分化  同时使用 分化频率提高  ③用量比例不同，结果也不同  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、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。 (3)环境条件：pH、温度、光照等条件。如菊花的组织培养所需pH为5.8左右，温度为18～22 ℃，光照条件为每日用日光灯照射12 h。 考点二　DNA的粗提取与鉴定
1． 基本原理
2． 操作过程 材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织 　 去除杂质：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的 　　 不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质 　 DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，沸水 　　　　中加热5 min，溶液变成蓝色 易错警示　(1)本实验不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟红细胞无细胞核。可选用鸡血细胞作材料。(2)实验中两次使用蒸馏水，第一次的目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA，第二次的目的是稀释NaCl溶液，使DNA从溶液中析出。
2． 下图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序，请分析回答下列问题：
(1)步骤一中，向鸡血细胞液中加入____________并搅拌，可使鸡血细胞破裂。 (2)步骤二中，过滤后收集含有DNA的____________。 (3)步骤三、四的操作原理是________________________________________________ ________________________________________________________________________； 步骤四中，通过向溶液中加入____________调节NaCl溶液的物质的量浓度至____________mol/L时，DNA将会析出，过滤去除溶液中的杂质。 (4)步骤七：向步骤六过滤后的____________中加入等体积的冷却的____________，静置2～3 min，溶液中会出现________色丝状物，这就是粗提取的DNA。 (5)步骤七：DNA遇____________试剂，沸水浴5 min，冷却后，溶液呈______色。 答案　(1)蒸馏水　(2)滤液　(3)DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质　蒸馏水　0.14　(4)滤液　酒精　白　(5)二苯胺　蓝 解析　破碎红细胞应用蒸馏水，使之吸水涨破。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L的NaCl溶液中DNA溶解，在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA析出。可通过加入蒸馏水将2 mol/L的NaCl溶液稀释为0.14 mol/L的NaCl溶液。DNA不溶于冷酒精，遇二苯胺加热呈蓝色。
1． DNA与蛋白质在NaCl溶液中溶解度比较 2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl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2 mol/L降低过程中，溶解度逐渐增大   2． DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较 试剂 浓度 用途 原理(“△”为实验的主要原理)  NaCl溶液 2 mol/L 溶解DNA DNA在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，溶解度在2 mol/L时最大、在0.14 mol/L时最小 △   0.14 mol/L 析出DNA     2 mol/L 鉴定时的溶剂    酒精 95%(体积分数) 除去杂质以提纯DNA DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物质可以溶于酒精 △  二苯胺  鉴定剂 DNA遇二苯胺(沸水浴)会变蓝色 △  柠檬酸钠 0.03 g/mL 抗凝剂 除去血液中的钙离子，防止血液凝固   3． DNA粗提取实验材料和方法的选择 (1)不同生物的组织中DNA含量不同 在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。 (2)材料不同所采用的提取方法不同 ①植物组织：取材→研磨→过滤→沉淀。 ②鸡血：制备鸡血细胞液→提取核DNA→溶解细胞核内DNA→析出并滤取DNA→DNA再溶解→提取较纯净的DNA。 考点三　PCR技术的基本操作和应用
1． PCR原理 DNA热变性原理，即：
2． PCR反应过程 (1)变性：当温度上升到90_℃以上时，双链DNA解聚为单链。 (2)复性：温度下降到55_℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。 (3)延伸：温度上升到72 ℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)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。 易错警示　(1)DNA分子复制的人工控制 解开螺旋：在80～100 ℃时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。 恢复螺旋：在50 ℃左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构，称为复性。 复制条件：缓冲液、DNA模板、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶和两种引物。 反应场所：PCR仪。 (2)PCR技术中的引物：①含义：引物是一小段单链DNA或RNA分子。②作用：为DNA聚合酶提供合成的3′端起点。③种类：扩增一个DNA分子需要2种引物。 ④数目：引物数目等于新合成的DNA子链数目。⑤与DNA母链的关系：两种引物分别与DNA母链的3′端通过碱基互补配对结合。
3． 多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题： (1)DNA的两条链是反向平行的，通常将________________的末端称为5′端，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____________开始延伸DNA链。 (2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到__________________________________，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫______________。 (3)PCR的每次循环可以分为______________________三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有________个这样的DNA片段。 (4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。 (5)简述PCR技术的主要应用。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)磷酸基团　3′端　(2)耐高温的Taq DNA聚合酶　选择培养基　(3)变性、复性和延伸　32 (4)如图所示
(5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定(要求3项以上) 解析　(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′-羟基上，与DNA母链结合的引物就提供这个羟基。 (2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。 (3)DNA复制时两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。 (4)新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链不带有引物。 (5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。
1． 细胞内DNA复制与PCR技术的比较 细胞内DNA复制 PCR  不同点 解旋 在DNA解旋酶作用下，边解旋边复制 80～100 ℃高温解旋，双链完全分开   酶 DNA解旋酶、DNA聚合酶 Taq DNA聚合酶   引物 RNA DNA或RNA   温度 体内温和条件 高温  相同点 ①需提供DNA复制的模板 ②四种脱氧核苷酸为原料 ③子链延伸的方向都是从5′端到3′端  2． PCR的反应过程 (1)变性：当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链，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：
考点四　血红蛋白的提取和分离
1． 血红蛋白的提取和分离原理及方法 (1)原理：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，可以用来分离不同种类的蛋白质。 (2)分离方法 ①凝胶色谱法：也称做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。 ②电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。常用的电泳法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。 2． 血红蛋白的提取和分离过程 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 　 纯化：用凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质 3． 判断正误 (1)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 (　×　) (2)在电泳过程中，蛋白质分子的移动速度，与分子本身的大小和形状无关，而与所带电荷的差异有关 (　×　) (3)在SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电泳迁移率完全取决于分子的大小 (　√　) 易错警示　“血红蛋白的提取和分离实验”中的注意事项 (1)红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；要低速、短时离心，否则会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。(2)凝胶的预处理：用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。(3)色谱柱的装填：装填时尽量紧密，减小颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。(4)色谱柱成功的标志：红色区带均匀一致地移动。
4． 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。下列对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小的杂质 D．可经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定 答案　B 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． 常用的蛋白质分离方法 (1)凝胶色谱法 　　　蛋白质 项目 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  (2)电泳法原理 ①在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后带上正电或负电。在电场的作用下，带 电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。 ②由于待分离样品中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，使带 电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。 2． 分离DNA、PCR技术、分离蛋白质的比较 分离DNA PCR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  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  3． 比较琼脂糖凝胶电泳和SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳 (1)从载体上看，利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳，利用SDS—聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。 (2)从依据上看，利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶电泳，仅利用了分子大小的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。 (3)从优点上看，琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需处理，电泳图谱清晰，分辨率高，重复性好；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了净电荷对迁移率的影响，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。 考点五　植物有效成分的提取
1． 植物芳香油的提取 (1)提取玫瑰精油实验 ①方法：水蒸气蒸馏法。 ②实验流程
(2)提取橘皮精油的实验 ①方法：一般用压榨法。 ②实验流程
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。 (2)实验设计 ①方法：萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。 ②实验流程
(3)鉴定方法：纸层析法。 易错警示　胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点 (1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显：为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。 (2)点样时点样圆点太大(直径大于2 mm)，导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素：点样圆点的直径应为2 mm。 (3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触：以避免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。 (4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败：层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。(5)没设置标准样品作对照：层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β－胡萝卜素作对比予以确认。
5． 请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题： (1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________。 (2)芳香油溶解性的特点是难溶于________________，易溶于______________，因此可用________________作为提取剂来提取芳香油。 (3)橘子果实含有芳香油，通常可用________作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是____________________________________________________ ________________________。 (4)对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是________。 (5)得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的________层，原因是____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。加入氯化钠的作用是_________________________________________________________ ______________________________。 (6)从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，其作用是___________________ _____________________________________________________。 答案　(1)蒸馏法　萃取法　(2)水　有机溶剂　有机溶剂(3)橘子皮　芳香油含量较高　(4)过滤　(5)上　油层的密度比水层小　增加水层密度，使油和水分层　(6)吸收芳香油中残留的水分 解析　植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法和萃取法。一般采用新鲜的橘子皮来提取芳香油，因为新鲜的橘子皮芳香油含量较高。除去液体中的固体常用的方法是过滤。芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。加入氯化钠会增加水层密度，使油和水分层。无水硫酸钠可以吸收芳香油中残留的水分。
植物芳香油提取方法的比较 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  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  
1． (2012·江苏卷，18)下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述，正确的是 (　　) A．洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度 B．将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝 C．常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取 D．用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少 答案　C 解析　洗涤剂可瓦解细胞膜，有利于释放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A项错误；含DNA的丝状物应先溶解在物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，再用二苯胺试剂在沸水浴条件下检测，冷却后变成蓝色，B项错误；常温下菜花匀浆中某些酶如DNA水解酶，其活性较高，会影响DNA的提取，C项正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液可防止DNA分子断裂，但不影响DNA的提取量，D项错误。 2． (2011·广东卷，5)以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是 (　　) A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂 B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少 C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测 D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢 答案　D 解析　生理盐水为猪体细胞的等渗溶液，所以在洗涤红细胞时，使用生理盐水可维持细胞的正常形态，A项正确；由于哺乳动物的成熟红细胞缺少细胞核和各种细胞器，所以提纯时杂蛋白相对较少，B项正确；如果凝胶色谱柱装填得很成功，分离操作也正确，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出，所以血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测，C项正确；当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢，后洗脱出来，D项错误。 3． (2012·山东卷，34)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下图：
(1)图中①和②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，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__________________ ______________________________________________________。 答案　(1)脱分化(或去分化)　再分化　(2)琼脂　低　高压蒸汽灭菌　(3)70%　果胶酶　(4)防止有机溶剂的挥发 解析　(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为脱分化，对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化出根或芽等器官，这个过程叫做再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值大小影响植物细胞的发育方向，生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之，有利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。酶解法将愈伤组织分离成单细胞所用的酶是果胶酶和纤维素酶。(4)用萃取法提取植物有效成分时，应在瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂的挥发。 4． (2010·课标全国卷，37)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。蒸馏时收集的蒸馏液________(是、不是)纯的玫瑰精油，____________________ ____________________________________________________。 (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______________________________________________________________________。 (3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是__________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是____________________。 (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。 (6)从薄荷叶中提取薄荷油时____(能、不能)采用从玫瑰花中 提取玫瑰精油的方法，理由是___________________________ _____________________________________________。 答案　(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油与水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物　(2)蒸馏温度　在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加　(3)下降　部分精油会随水蒸气挥发而流失　(4)较低　减少挥发　(5)a　(6)能　薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似 解析　由于玫瑰精油易挥发，难溶于水，化学性质稳定，因此可以用水蒸气蒸馏法提取，冷却后必然含有水；蒸馏的提取效果与蒸馏的温度与蒸馏的时间有关，随着蒸馏时间的延长，原料中含有的精油减少，提取的量也会减少直至再也提不出精油。蒸馏过程中，如果不冷却，提取后的混合液温度较高，由于精油易挥发，其中的含量会降低；保存时，环境温度应较低为好，防止精油挥发；第(5)小题为信息题，主要考查学生的读图、识图及图文转化能力，根据图像可知，玫瑰精油在蓓蕾期、开放期之间花的含量较高，应在此时采收；由于薄荷精油与玫瑰精油的化学性质相似，可以采用相同的提取方法。
1． 在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是(　　) A．加大果泥用量 B．加大果胶酶用量 C．进一步提高温度 D．用玻璃棒不时地搅拌反应混合物 答案　D 解析　用果胶酶处理果泥时，用玻璃棒不时地搅拌反应混合物，能使果胶酶与果胶充分接触，使果胶酶能够充分地催化反应。 2． 在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中，变量控制方法正确的是 (　　) A．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑 B．若采用手洗法进行去污操作，需尽可能保证各组的洗涤用力程度、时间等基本相同 C．水温属于本研究的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定 D．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好 答案　B 解析　根据实验设计的对照原则和单一变量原则，水温是本研究的自变量，要有温度梯度，各组实验温度不能相同，其他的无关变量要保持适宜且相同。该实验用的布料大小、水量要适中，不是布料越大、水量越多实验效果越好。 3． 如图为胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．①和②过程中都会发生细胞的增殖和分化 B．在利用单倍体育种法培育优质小麦的过程中，不经过愈伤组织阶段 C．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性 D．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子 答案　D 解析　①表示脱分化，②表示再分化。①过程中发生细胞的有丝分裂，不发生分化；利用单倍体育种法培育优质小麦的过程中，需采用花药离体培养技术，要经过愈伤组织阶段；植物组织培养过程依据的生物学原理是植物细胞的全能性；此过程是无性生殖，获得的试管苗的遗传物质取决于取材个体，因此可能为杂合子。 4． 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可除去部分杂质 C．透析法分离蛋白质的依据是蛋白质不能通过半透膜 D．凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效方法 答案　A 解析　猪是哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，不能从其红细胞中提取出DNA。 5． 假设你已经探究了果胶酶的最适温度(为45 ℃)和最适pH(为 4.8)，若还想进一步研究果胶酶的最适用量，此时，实验的自变量是______________________。合理设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁的多少来判断酶的用量是否合适。请根据所给的材料和用具完成以下探究实验。 (1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分数为2%的果胶酶溶液、质量分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸。 (2)实验步骤： ①取6支试管，编号为1～6，分别加入________________________，调节pH至4.8。 ②向1～6号试管中分别加入________________________，然后放入45 ℃恒温水浴装置中____________。 ③________________________________________________________________________。 (3)以上实验步骤的设计是否有不妥之处？如果有，试分析原因。____________________ ____________________________________________________。 答案　果胶酶的用量　(2)①等量的苹果泥　②不同体积的pH为4.8的果胶酶溶液　保温相同时间　③过滤苹果泥并记录果汁体积　(3)有。为了保证苹果泥与果胶酶混合前后的温度相同，应先将盛苹果泥和果胶酶的试管放在同一温度的水浴装置中恒温，再将两者混合 解析　在探究影响果汁产量的酶的用量时，除酶的用量是变量外，其他条件都应相同且适宜。为了避免因混合导致温度变化而影响实验结果，应先将盛苹果泥的试管和盛不同量酶的试管放到相同温度下恒温，然后将两者混合。 6． 下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答： 活化酵母细胞→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。 (1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时______________。 (2)如果海藻酸钠溶液浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目____________，影响实验效果。 (3)观察形成凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明___________________________；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明__________________________________。 (4)固定化细胞技术一般采用包埋法，原因是____________。 答案　(1)缺水　正常的生活　体积会增大　(2)少　(3)海藻酸钠溶液浓度偏低　海藻酸钠溶液浓度偏高，制作失败　(4)细胞个大，不易从包埋材料中漏出 解析　(1)酵母菌在干燥时，处于休眠状态，需加水活化，否则制成的固定化酵母细胞在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。(2)如果海藻酸钠溶液的浓度过低，则形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅或呈白色，说明海藻酸钠溶液的浓度偏低；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠溶液的浓度偏高，制作失败，需要再尝试。(4)由于细胞个大，不易从包埋材料中漏出，故细胞的固定化一般采用包埋法。 7． 下图是月季的花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题：
(1)选用的材料合适与否是能否成功诱导出花粉植株的关键。一般来说，选用________期的花粉可提高成功率。选择花药时，一般要通过____________来确定其中的花粉是否处于合适的发育期，这时需要对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是____________。 (2)上图中花粉经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中______________ __________________________________________。 (3)胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松、无规则，是一种高度________的薄壁细胞，胚状体与____________发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。 (4)试管苗移栽到土壤前，通常要进行壮苗处理，应如何壮苗？ ________________________________________________________________________。 答案　(1)单核　镜检(显微镜观察)　醋酸洋红　(2)激素的种类及其浓度配比　(3)液泡化　正常受精卵(或受精卵)(4)将试管苗移栽到经过消毒的培养基中生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中 解析　(1)单核期花粉对离体刺激较敏感，选用该期花粉可提高培养的成功率；选择花粉时可用显微镜观察进行筛选；对花粉细胞核进行染色应选择碱性染料，常用醋酸洋红。(2)花药离体培养成植株的两条途径之间没有明显的界限，主要取决于植物激素的种类及比例。(3)愈伤组织细胞的特点为细胞排列疏松、无规则、高度液泡化；胚状体具有与胚相似的胚根、胚轴和胚芽等结构。(4)壮苗是使试管苗进一步适应外界环境的做法。 8． PCR是一种体外快速扩增DNA的方法，用于放大特定的DNA片段，数小时内可使目的基因片段扩增到数百万个。PCR需要模板DNA、引物、脱氧核苷酸和DNA聚合酶等条件。下图为模板DNA分子及2种引物，请据图回答相关问题：
(1)PCR的全称是______________________。PCR与体内DNA复制的不同之外主要表现在温度环境的不同，在PCR技术中先用95 ℃高温处理的目的是____________，而这一过程在细胞内是通过____________实现的。 (2)在PCR技术中所需要的引物实质上是一种__________________________。请在图中绘出引物结合的位置。 (3)若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲液中至少加入____________个引物。 (4)DNA子链复制的方向是____________，这是由于_______________________________ _________________________________________________________________________。 答案　(1)多聚酶链式反应　使DNA变性(使DNA的两条链解开)　解旋酶的催化　(2)单链DNA或RNA分子　如图所示
(3)211－2　(4)从5′端到3′端　DNA聚合酶只能从引物的3′端开始连接单个脱氧核苷酸分子 解析　PCR技术又称多聚酶链式反应。在PCR技术中，用95 ℃高温处理的目的是使DNA分子中的氢键断裂，两条链解开，即使DNA分子变性。引物是一种单链DNA或RNA分子，它能与解开的DNA母链的3′端结合，为DNA聚合酶提供吸附位点，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，从而决定了DNA子链复制的方向是从5′端到3′端。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目，即2×210－2＝211－2(个)。

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