幻灯片 1专题4 生物技术在其他方面的应用
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幻灯片 2一、植物组织培养
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幻灯片 4二、植物有效成分的提取
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幻灯片 6三、DNA和蛋白质技术
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幻灯片 9(教师资源·备选题库)
1．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位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
解析：培养基中加入蔗糖的目的一方面可以提供营养，另一方面可以调节渗透压；在整个组织培养过程中影响再分化的关键是生长素和细胞分裂素的使用比例和使用顺序；组织培养过程中的第一个关键环节是脱分化，从而形成愈伤组织；组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，因此获得的愈伤组织的基因组成不一定相同。
答案：D
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幻灯片 102．(2013年杭州模拟)提取胡萝卜素和玫瑰精油时都需要加热，但是用萃取法提取胡萝卜素时，采用水浴加热法；而用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，可以用直接加热法，其原因是( )
A．前者需要保持恒温，后者不需要恒温
B．前者容易蒸发，后者不容易蒸发
C．胡萝卜素不耐高温，玫瑰精油耐高温
D．前者烧瓶里含有机溶剂，易燃易爆，后者是水
解析：用萃取法提取胡萝卜素时，因为在烧瓶中加入的萃取剂含石油醚等有机溶剂，如果直接加热，容易引起燃烧或爆炸，因此不能用明火加热，但可以采用水浴加热。当用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时，烧瓶内加入的是水，可以直接加热。
答案：D
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3．(2013年南通模拟)下列有关“血红蛋白提取和分离”的相关叙述中，正确的是( )
A．用蒸馏水进行红细胞的洗涤，其目的是去除细胞表面杂蛋白
B．将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较大的杂质
C．血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是使血红蛋白溶于有机溶剂
D．整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构
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解析：红细胞的洗涤用的是生理盐水，其目的是去除血浆蛋白等杂质，有利于后续步骤的分离纯化，而不是去除细胞表面杂蛋白；本实验中蒸馏水的作用是涨破红细胞使血红蛋白释放。将血红蛋白溶液进行透析，其目的是去除相对分子质量较小的杂质。血红蛋白释放时加入有机溶剂，其目的是溶解细胞膜。整个过程不断用磷酸缓冲液处理，是为了维持血红蛋白的结构，以防止其变性失活。
答案：D
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4．蛋白质的提取和分离分为哪几步( )
A．样品处理、凝胶色谱操作、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳
B．样品处理、凝胶色谱操作、纯化
C．样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定
D．样品处理、纯化、粗分离、纯度鉴定
解析：蛋白质的提取和分离分为样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定四步。A中凝胶色谱操作及SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳为实验操作过程的技术。
答案：C
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幻灯片 145．人参是一种名贵中药材，其有效成分主要是人参皂苷。利用细胞培养技术生产人参皂苷的大致流程如下：
请回答：
(1)配制诱导愈伤组织的固体培养基，分装后要进行______________。接种前，要对人参根进行____________。
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(2)用于离体培养的根切块，叫做________。培养几天后发现少数培养基被污染，若是有颜色的绒毛状菌落，属于________污染；若是有光泽的黏液状菌落，属于________污染。
(3) 用少量________酶处理愈伤组织，获取单细胞或小细胞团，在液体培养基中进行悬浮培养，可有效提高人参皂苷合成量。
(4)人参皂苷易溶于水溶性(亲水性)有机溶剂，从培养物干粉中提取人参皂苷宜选用__________方法，操作时应采用________加热。
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解析：(1)进行植物组织培养时，培养基要灭菌，培养物要消毒。(2)植物组织培养时，培养物称为外植体。若发生污染，绒毛状菌落为真菌，黏液状菌落为细菌。(3)利用果胶酶处理植物组织可得到单细胞或小细胞团。(4)人参皂苷易溶于水溶性有机溶剂，可用萃取方法提取，为避免高温加热使人参皂苷变性可用水浴加热。
答案：(1)灭菌 消毒 (2)外植体 真菌(霉菌) 细菌
(3)果胶 (4)萃取(浸取) 水浴
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考点一 植物组织培养技术
1．植物组织培养
(1)原理：细胞的全能性。
(2)方式：愈伤组织培养(固体培养基、琼脂培养基)和细胞悬浮培养(液体培养基)。
(3)过程：脱分化和再分化。
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幻灯片 182．植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同
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幻灯片 193.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：
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③用量比例不同，结果也不同
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1．请回答下列与菊花茎段组织培养实验操作有关的问题。
(1)由于菊花茎段组织培养比较容易，故在配制MS固体培养基时，________(必需添加、不必添加)植物激素。培养基配制完毕后，还需进行________灭菌。
(2)应选用生理状况好的菊花嫩枝茎段作为________，这是因为其更容易被诱导________。
(3)菊花茎段在接种前要用适当浓度的________溶液进行表面消毒。
(4)接种前，工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍。之后，所有的接种操作都必须在________旁进行，并且每次使用器械后，都需要用________灭菌。
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幻灯片 22(5)接种后的锥形瓶最好放在________中培养。培养期间应注意事项主要有：定期 ________、控制好________，并每日给予适当时间光照。
解析：(1)菊花茎段自身能合成植物激素，因此培养基中不必添加植物激素，培养基配制完毕需进行高压蒸汽灭菌。(2)外植体的选择直接关系到实验的成败，因此应选择容易被诱导脱分化和再分化的菊花嫩枝作为外植体。(3)为防止微生物污染，菊花茎段在接种前要用适当浓度的酒精和氯化汞溶液进行表面消毒。 (4)为避免接种前、接种中污染外植体以及接种后污染环境，因此接种前，工作台要用体积分数为70%的酒精擦拭一遍，接种过程中所有的接种操作都必须在酒精灯火焰旁进行，并且每次使用器械后，都需要用火焰灼烧灭菌。
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(5)外植体在培养过程中要保持无菌环境，控制好温度，并给予适当光照。
答案：(1)不必添加 高压蒸汽 (2)外植体 脱分化和再分化 (3)酒精和氯化汞 (4)酒精灯 火焰灼烧 (5)无菌箱 消毒 培养温度
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幻灯片 24考点二 PCR技术的基本操作和应用
1．PCR相关技术原理与条件
(1)PCR：多聚酶链式反应的简称，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。
(2)引物：是一小段RNA或单链DNA，它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对。
(3)扩增方向：DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。
(4)解旋：利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合，即双链DNA 单链DNA。
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(5)酶：耐高温的TaqDNA聚合酶，高温不会失活。
(6)PCR的条件：一定的缓冲溶液下才能进行，需提供DNA模板、两种引物、四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，同时要控制温度。
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2．PCR的过程
(1)变性：90 ℃以上时，双链DNA解旋为单链。
(2)复性：温度下降到50 ℃左右，两种引物通过碱基互补配对方式与两条单链DNA结合。
(3)延伸：温度上升到72 ℃左右，溶液中四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
3．PCR的结果
DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。
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幻灯片 272．(2013年荆州质检)细胞内DNA复制过程也可在体外进行，以获得大量相同的DNA片段，该项技术称之为PCR技术，又称多聚酶链式反应，请分析回答：
(1)PCR技术过程的三个步骤：__________、__________、________。
(2)PCR中当温度降低至55 ℃时，________原则保证引物能与模板末端特异性结合。升温至72 ℃，在________酶的作用下，按从子链的________方向延伸。
(3)PCR技术能在几小时内将极微量的DNA片段特异性地扩增上百万倍，从而解决了样品中DNA含量低，难以分离的难题。试举两例，说明PCR技术的应用。________________________________________ ________________________________________________________________________。
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解析：(1)PCR技术过程包括变性、复性和延伸。(2)碱基互补配对原则保证引物与模板末端特异性结合；在升温至72 ℃时，在TaqDNA聚合酶的作用下，从子链的5′→3′方向延伸。(3)PCR技术可应用在刑侦案件、亲子鉴定、基因序列分析等方面。
答案：(1)变性 复性 延伸 (2)碱基互补配对 耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合) 5′→3′ (3)刑侦案件；亲子鉴定；疑难疾病的诊断；基因序列分析等(任选两例)
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幻灯片 29考点三 植物有效成分的提取与蛋白质技术
1．植物有效成分提取方法比较
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[特别提醒]
水蒸气蒸馏三种常用方法比较，基本原理相同，但原料位置不同。
(1)水中蒸馏：原料放于蒸馏容器的水中，水完全浸没原料。
(2)水上蒸馏：容器中水的上方有筛板，原料置于筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜。
(3)水气蒸馏：蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，上面放原料。
三种方法中，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。
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幻灯片 322．蛋白质的提取和分离(以血红蛋白的提取和分离为例)
(1)常用的蛋白质分离方法
①凝胶色谱法
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②电泳法原理
a．在一定pH下，一些生物大分子(如多肽、核酸等)可解离的基团会带上正电或负电，在电场的作用下，这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
b．由于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、形状不同，使带电分子产生不同的迁移速率，从而实现样品中各种分子的分离。
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幻灯片 34(2)血红蛋白的提取和分离
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3．根据从胡萝卜中提取胡萝卜素的相关知识及胡萝卜素的性质，回答下列问题。
(1)胡萝卜素是________色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用________作为溶剂，原因是_________________________________。
(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是__________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、________、________、__________。
(3)在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将________和________控制在一定范围内，原因是____________________________ ____________________________________。
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(4)提取的胡萝卜素可通过________法进行鉴定，在鉴定过程中需要用________对照。
(5)一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量成________比。
解析：胡萝卜素是一种橘黄色的脂类物质。根据胡萝卜素能溶解于有机溶剂而不溶于水的这一性质，可用层析法来鉴定胡萝卜素；可采用萃取法来提取胡萝卜素，提取效率与原料颗粒的含水量成反比。提取的基本流程为粉碎、干燥、萃取、过滤和浓缩。在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，要严格控制加热的温度和时间，以防胡萝卜素因温度过高和时间过长而被分解。
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答案：(1)橘(橙)黄 亲脂性有机溶剂(或有机溶剂) 胡萝卜素是脂类物质 (2)萃取 萃取 过滤 浓缩
(3)温度 时间 温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解 (4)纸层析 标准样品 (5)反
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幻灯片 38类型一 蛋白质的提取与分离
[例1] (2011年高考广东卷)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
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[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。
[答案] D
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幻灯片 40类型二 植物的组织培养
[例2] (2012年高考江苏卷)某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究，请回答下列问题：
(1)2,4－D常用于籼稻愈伤组织的诱导，对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化，在配制分化培养基时需 ________(填“升高”、“保持”或“降低”)2,4－D的浓度。
(2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时，出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽，通常在培养基中添加________，以促进幼苗形成。
(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是________(填下列序号)。
①绿色芽点细胞排列松散
②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离
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③胚状体细胞中有叶绿体
④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致
(4)经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体，其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，叶绿素总量不变。某同学用________(填序号：①绿色 ②红色 ③蓝紫色 ④黄色)光照射突变体和对照叶片，检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析，会发现突变体第________条色素带(自上而下)窄于对照组。
(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织，培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的________，还可避免再生苗中混有________。
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幻灯片 42[解析] 本题主要考查植物组织培养的相关知识。(1)因2,4－D能抑制形态的发生，所以在促进愈伤组织再分化时，分化培养基中应降低2,4－D的浓度。(2)添加适量的生长素利于愈伤组织再分化出芽，促进幼苗的形成。(3)有分生能力的绿色芽点细胞排列紧密；刚融合的籼稻和稗草杂交细胞还没有再生细胞壁，不能发生质壁分离；愈伤组织由无定形状态的薄壁细胞构成，其内的细胞形态大小不一致；因胚状体细胞中有具有分生能力的绿色芽点，用显微镜可观察到胚状体细胞中有叶绿体。(4)因籼稻叶绿素突变体中叶绿素a与叶绿素b的比值增大而叶绿素总量不变，所以突变体中叶绿素a增加，叶绿素b减少，则自上而下第4条色素带变窄；因叶绿素a、b主要吸收红光和蓝紫光，对绿光和黄光吸收较少，所以用绿光和黄光照射突变体和对照叶片，检测到两者放氧速率差别不大。
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(5)胚由二倍体细胞组成，在培育三倍体时，需要剔除种子中的胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的增殖与分化，还可避免出现二倍体幼苗。
[答案] (1)降低 (2)适量的生长素 (3)③
(4)①④ 4 (5)增殖与分化 二倍体幼苗
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幻灯片 44类型三 植物有效成分的提取
[例3] (2011年高考海南卷)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。回答问题：
(1)薄荷油是挥发性物质，提取薄荷油时应选用______(鲜、干)薄荷叶作原料，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________。
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[解析] (1)薄荷油易挥发，鲜薄荷叶中薄荷油含量高，更易提取。(2)薄荷油是有机物，易溶于有机溶剂乙醚，且乙醚沸点低、易蒸发，故常用乙醚作为萃取剂。(3)氯化钠的作用是使乳化液分层；用于分离油层和水层的常用器皿是分液漏斗；无水硫酸钠可吸去油层中的水分，使油层分离；除去固体硫酸钠常用过滤法。
[答案] (1)鲜 薄荷油易挥发，鲜薄荷叶中薄荷油含量高 (2)乙醚 薄荷油能溶于乙醚，且乙醚沸点低、易蒸发 (3)使乳化液分层 分液漏斗 吸去油层中的水分 过滤
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幻灯片 47本小节结束
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