2011年一轮深刻复习生物课时教案整编-第50课时植物的组织培养技术及DNA和蛋白质技术.ppt

第50课时 植物的组织培养技术及 DNA和蛋白质技术,1.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 。 （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）有机溶液， 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。,解析 (1)灭菌是指用强烈的物理或化学的方法，杀 死物体内外的一切微生物，包括芽孢和孢子。消毒 指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面 或内部一部分对人体有害的微生物。在组织培养过 程中要防止杂菌的污染，需要对固体培养基进行灭 菌，对人参根进行消毒。 （2）用于离体培养的离体的植物组织或器官（根切 块）称为外植体。单个或少数微生物细胞生长繁殖 后，会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有一 定形态构造的子细胞集团，这就是菌落。我们可以 根据菌落的特征判断微生物的种类。霉菌的菌落较 大，肉眼可见许多毛状物，呈棕色、青色等，细菌 菌落常表现为湿润、黏稠，有光泽。,（3）果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层，使愈伤组织分离。 （4）人参皂苷溶于水溶性有机溶剂，可以用萃取法从培养物干粉中提取。萃取时要采用水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，用明火加热容易引起燃烧、爆炸。 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,2.下图是月季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成功诱导出花粉植株 的重要因素，一般来说选用 期的花粉可提 高成功率。选择花粉时，一般要通过 来 确定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）上图中花药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）无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，请说明下列各项需要消毒，还是需要灭菌。,培养基，培养皿，接种环，花蕾，实验 操作者的双手，三角锥形瓶。 (填编号)需要灭菌, （填编号）需 要消毒。 （5）试管苗移栽到土壤前，通常要进行壮苗处理，应如何壮苗？ 。,解析 （1）并不是任何时期的花粉都可以培养产生 愈伤组织或胚状体，只有花粉发育到一定时期对离 体的刺激才最敏感。对大多数植物而言，单核中期 至晚期的花粉最容易形成花粉胚或花粉愈伤组织。 在培养花药之前，通常用醋酸洋红染色制片法制片 镜检以确定花粉发育时期。（2）花药培养产生花粉 植株一般有两种途径：其一是花药中的花粉通过胚 状体阶段发育为小植株；其二是花药中花粉在诱导 培养基上先形成愈伤组织，再诱导其分化成植株。 两种途径并无绝对界限，主要取决于培养基中的激 素种类及其浓度配比。（3）愈伤组织是一团高度液,泡化的薄壁细胞，植物组织培养得到的胚状体与正 常受精卵发育成的胚均有胚芽、胚根和胚轴。 （4）灭菌是用理化方法杀死环境中所有的微生物 细胞、芽孢和孢子。消毒是杀死物体表面的病原 微生物。在微生物培养过程中通常对培养基、培 养皿、接种环、三角锥形瓶，进行灭菌处理；对 花蕾、实验操作者的双手进行消毒处理。,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） （5）将试管苗移栽到经消毒过的培养基中生活一 段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中,3.下图为“DNA的粗提取与鉴定”的实验装置，请 回答问题。,（1）实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血， 主要原因是鸡血细胞液中 含量较高。 （2）在图A所示的实验步骤中加蒸馏水20 mL的 目的是 ，通过 图B所示的步骤取得滤液,再在滤液中加入2 mol/L 的NaCl溶液的目的是 ； 图C所示实验步骤中加蒸馏水的目的是 。 （3）为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA， 可滴加 溶液，结果丝状物被染成绿色。,（4）a试管为对照组，b试管为实验组。 a试管现象 ； b试管现象。 在沸水中加热的目的是 ，同时 说明DNA对高温有较强的 。 a试管在实验中的作用是 。 b试管中溶液颜色的变化程度主要与有关 。,解析 “DNA粗提取与鉴定”的实验材料选用鸡血细 胞液，而不用鸡全血，主要原因是DNA主要储存于 细胞核内，而不在血浆内，使用鸡血细胞液提高材 料中的细胞数量和DNA含量，从而可以保证实验提 取到的DNA数量。图A、B、C所示为本实验的三个 关键步骤。图A通过添加蒸馏水，血细胞与蒸馏水相 混合而使血细胞处于极低浓度的溶液中，细胞因大 量吸水而导致最终破裂，并释放出胞内物。图B通过 纱布过滤使血细胞释放出的DNA滤入收集的滤液中 （将大量胶状物滤出），再在滤液中加入2 mol/L的 NaCl溶液使DNA的溶解度增加。图C在DNA浓盐溶,液中加入蒸馏水（大量），可使溶液的NaCl浓度降 至较底，由于DNA在较低浓度的NaCl溶液中溶解度 很低（在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，浓度 再变小则DNA溶解度将增大），使DNA析出，经过 滤等手段可以收集到DNA。甲基绿为比较常用的细 胞核染色剂，染色后细胞核中染色体呈绿色，属碱 性染料，可以用来鉴定DNA。,答案 （1）DNA （2）使血细胞吸水涨破，放出 DNA 使滤液中的DNA溶于浓盐溶液 使DNA 析出 （3）甲基绿 （4）溶液不变蓝 溶液 变蓝 加快颜色反应速度 耐受性 对照 加入DNA（丝状物）的多少,4.2008年5月20日民政部等制订汶川大地震遇难人 员遗体处理意见指出，无法确认遇难者身份的， 由公安部门提取可供DNA检验的检材以便事后 身份辨认。事后的遗体辨认可借助于DNA杂交 技术，即从遗体细胞与死者家属提供的死者生 前生活用品中分别提取DNA，然后借助DNA杂 交技术对遗体进行确认。据此回答： （1）为了确保辨认的准确性，需要克隆出较多 的DNA样品。这需借助PCR技术。使用PCR技术 的具体实验操作顺序是：,按配方准备好各组分 离心使反应液 集中在离心管底部设计好PCR仪的循环程序进 行PCR反应。 请写出图中方框的步骤: ， 该步操作应特别注意的问题是 。,（2）上表所示为分别从死者遗体和死者生前的生 活用品中提取的三条相同染色体上的同一区段DNA 单链的碱基序列，根据碱基互补配对情况进行判 断，A、B、C三组DNA中不是同一人的是 。 （3）为什么从死者体细胞与死者家属提供的其生 前生活用品中分别提取的DNA可以完全互补配对？ 。,解析 PCR技术是一种体外迅速扩增DNA片段的技 术，它能以极少量的DNA为模板，在几小时内复制 出上百万份的DNA拷贝。这项技术有效地解决了因 为样品中DNA含量太低而难以对样品进行分析研究 的问题，被广泛地应用于遗传疾病的诊断、刑侦破 案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等领域。 DNA杂交技术方法是从遗体细胞和死者家属提供的 死者生前的生活用品中分别提取DNA，在一定温度 下，水浴共热，使DNA氢键断裂，双链打开。若两 份DNA样本来自同一个体，在温度降低时，两份样,本中的DNA单链通过氢键连接在一起，若不是来自 同一个体，则两份样本中的DNA单链在一定程度上 不能互补，DNA杂交技术就是通过这一过程对面目 全非的死者进行辨认的。 答案 （1）用微量移液器在微量离心管中依次加入 各组分 PCR实验使用的微量离心管、枪头、缓冲 液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌 （2）B、C （3）人体所有体细胞均由一个受精卵有 丝分裂产生，其细胞核中均含有相同的遗传物质,5.对血红蛋白（Hb）的研究结果表明，血红蛋白实际 上是由珠蛋白、原卟琳和二价铁离子（Fe2+）所组成 的结合蛋白质，由4条肽链各结合一个辅基即血红 素，O2结合于Fe2+上，血红蛋白与氧疏松结合形成氧 合血红蛋白（HbO2）,这种氧合作用在氧分压高时容 易进行，在氧分压低时易于解离。红细胞结合和携 带O2的过程并不影响Fe2+，也就是说不会使之氧化 为Fe3+。Fe3+无携带O2的能力。CO与Hb的亲和力大 于O2，结合成HbCO后不能分离，致使Hb丧失运输 O2和CO2的机能，这称为一氧化碳中毒即煤气中毒。,（1）用凝胶色谱法分离血红蛋白时，待 接 近色谱柱底端时，才用试管收集。血红蛋白因含 而呈现红色。 （2）要使血红蛋白从红细胞中释放出来，可选用的 方法是 。 （3）红细胞具有运输氧的功能，是因为 。 （4）亚硝酸盐为强氧化剂，进入人体后，可使血红 蛋白失去运输氧的功能，导致人体组织缺氧，其可 能的原因是 。,解析 用凝胶色谱法分离血红蛋白时，血红蛋白因 含血红素而呈现红色，待红色区带接近色谱柱底端 时，才用试管收集。将红细胞置于蒸馏水中,加40% 体积的甲苯，搅拌使红细胞破裂并释放出血红蛋白。 红细胞中的血红蛋白与氧在氧分压高时容易结合， 在氧分压低时又容易分离。亚硝酸盐可将血细胞中 低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，从而使其失去 与氧结合的能力。,答案 （1）红色区带 血红素 （2）将红细胞置于 蒸馏水中，加40%体积的甲苯，搅拌使之破裂并释 放血红蛋白 （3）红细胞中的血红蛋白与氧在氧 分压高时容易结合，在氧分压低时又容易分离 （4）亚硝酸盐可使血细胞中低铁血红蛋白氧化成 高铁血红蛋白,6.PCR（多聚酶链式反应）技术是一项在生物体外 复制特定的DNA片段的核酸合成技术，下图表示 合成过程，请据图分析回答： （1）A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原 理叙述，正确的是 。 A.该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键 B.该过程用到限制酶破坏磷酸二酯键 C.该过程不需要解旋酶的作用 D.该过程与人体细胞的过程完全相同,（2）C过程要用到的酶是。这种酶在高温下仍保持 活性，因此在PCR扩增时可以 加入, （需 要/不需要）再添加。PCR反应除提供酶外，还需要 满足的基本条件有: 。 （3）如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的 脱氧核苷酸不做标记，控制“945572”温 度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的 DNA占 。 （4）如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有 胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧 啶脱氧核苷酸个 。,（5）PCR中由碱基错配引起的变异属于 。 假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条 模板链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测所 用DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占 。 解析（1）高温所起的作用类似于解旋酶，使双链 DNA变为单链。（2）C过程为PCR技术的延伸阶 段，当系统温度上升至72左右，溶液中的四种脱 氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。 Taq DNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一 次性加入即可。（3）PCR技术遵循半保留复制的特,点。经过三次循环，共产生23个DNA分子，其中有 2个DNA分子含有15N标记。（4）在一个双链DNA 分子中，C+T占碱基总数的一半，故T的数目为 a-m，复制10次，相当于新增加了210-1个DNA分子。 故需补充T的数目为（210-1）（a-m）。（5）基因 中的碱基对改变属于基因突变。对一个DNA进行扩 增，第一次循环时某一条模板链上发生碱基错配， 以后按正常配对方式进行扩增，错配链作模板扩增 的都是错误的DNA分子，原正常链扩增得到的DNA 分子都是正常的DNA分子，故若干次后检测所用 DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占3/4。,答案 （1）C （2）Taq DNA聚合酶 一次 不需要 DNA模板，分别与两条模板链相结合的 两种引物，四种脱氧核苷酸，同时通过控制温度使 DNA复制在体外反复进行 （3）25% （4）（210-1）（a-m）（5）基因突变 75%,7.红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是 由血红蛋白完成的,血红蛋白的主要功能是携带O2 或CO2，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，请回 答下列有关问题： （1）血红蛋白提取和分离的程序可分为四步: 、 、 和 。 （2）实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中 预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心， 收集血红蛋白溶液。,加入柠檬酸钠的目的是 。 以上所述的过程即是样品处理，它包括 、 、收集血红蛋白溶液。 （3）收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透 析，这就是样品的粗分离。 透析的目的是 。 透析的原理是 。 （4）然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最 后经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。 样品纯化的目的是 。 血红蛋白有什么特点？ 。 这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义？ 。,解析 本题主要考查蛋白质分离与鉴定的基本原理及 实验流程。分离、提取血红蛋白的实验流程大致是 样品处理粗分离纯化纯度鉴定四个步骤。柠 檬酸钠属于抗凝剂。血红蛋白是红色含铁的蛋白质。 凝胶色谱法分离蛋白质是依据蛋白质的相对分子质 量大小来进行的。,答案 （1）样品处理 粗分离 纯化 纯度鉴定 （2）防止血液凝固 红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 （3）去除相对分子质量较小的杂质 透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内 （4）通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂质蛋白除去 血红蛋白呈现红色 在用凝胶色谱法分离时可以通过观察颜色来判断什么时期应该收集洗脱液；这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作,8. 血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2和部分CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。,（1）将实验流程补充完整:A为 ，B为 。 凝胶色谱法的基本原理是根据 而达 到蛋白质分离的有效方法。 （2）洗涤红细胞的目的是去除 ，洗涤次数过 少，无法除去 ；离心速度过高和时间过长 会使 一同沉淀，达不到分 离的效果。洗涤干净的标志是 。 释放血红蛋白的过程中起作用的是 。 （3）在洗脱过程中加入物质的量浓度为20 mmol/L 的磷酸缓冲液（pH为7.0）的目的是 。如果红色区带 ，说明色谱柱制作成功。,答案 （1）血红蛋白的释放 样品的加入和洗脱 相对分子质量的大小 （2）杂蛋白（血浆蛋白） 血浆蛋白 白细胞和淋巴细胞 离心后的上清液 中没有黄色 蒸馏水和甲苯 （3）准确模拟生物 体内的生理环境，保持体外的pH和体内的一致 均匀一致的移动,