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生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用,專題4,植物細胞的全能性,愈傷組織,試管苗,MS固體培養(yǎng)基,消毒,移栽,4．影響因素 (1)材料的選擇：一般選擇未開花植物的莖上部⑦________________，容易誘導⑧______________________。 (2)營養(yǎng)的供應(yīng)：常用的培養(yǎng)基是⑨________________，一般需要添加⑩________和?______________兩種植物激素。 (3)溫度、光照、pH：進行菊花組織培養(yǎng)，一般將溫度控制在18 ℃～22 ℃，pH控制在5.8左右，并且每日用日光燈照射12 h。 5．植物激素在植物組織培養(yǎng)中的作用 生長素/細胞分裂素比值高時，有利于?____________；比值低時，有利于?______________。,新萌生的側(cè)枝,脫分化和再分化,MS培養(yǎng)基,生長素,細胞分裂素,根的分化,芽的分化,全能性,四分體時期,雙核期,雙受精,胚狀體,愈傷組織,材料的選擇,培養(yǎng)基的組成,單核期,醋酸洋紅法,污染,培養(yǎng)基滅菌,接種,愈傷組織,胚狀體,溫度,轉(zhuǎn)換培養(yǎng)基,多聚酶鏈式反應(yīng),復制,溫度,緩沖液,兩種引物,Taq DNA聚合酶,90 ℃,氫鍵,兩條單鏈DNA,50 ℃,堿基互補配對,72 ℃,Taq DNA聚合,四種脫氧核苷酸,5′,3′,260 nm,含量,稀釋,測定,相對分子質(zhì)量較小,較慢,相對分子量較大,較短,較快,帶電性質(zhì)的差異,大小,形狀,遷移速度,洗滌,血紅蛋白,透析,凝膠色譜柱的制作,SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳,壓榨法,萃取法,水蒸氣,油層和水層,水中蒸餾,水上蒸餾,水氣蒸餾,有機溶劑,有機溶劑,水蒸氣 蒸餾,漂洗,靜置,巖藻,微生物,干燥,萃取,濃縮,一、植物組織培養(yǎng)的過程 1．植物組織培養(yǎng)的原理及過程 (1)原理：細胞的全能性。,植物的組織培養(yǎng)技術(shù),2．影響植物組織培養(yǎng)的因素及成功的關(guān)鍵 (1)影響植物組織培養(yǎng)的因素 ①內(nèi)因：植物的種類，同一種植物材料的年齡、保存時間的長短、部位等。,(2)獲得成功的關(guān)鍵 ①植物組織培養(yǎng)所利用的植物材料體積小、抗逆性差，對培養(yǎng)條件要求較高。 ②培養(yǎng)材料一旦被微生物污染，就會導致實驗失敗。原因是微生物增殖快，生長迅速，消耗養(yǎng)分多，并產(chǎn)生代謝廢物毒害培養(yǎng)材料。 ③無菌技術(shù)主要包括對操作空間、實驗用具、實驗材料以及操作者的消毒滅菌。,3．植物激素在組織培養(yǎng)過程中的重要作用 生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關(guān)鍵性激素，其作用及特點為： (1)在生長素存在的情況下，細胞分裂素的作用呈現(xiàn)加強的趨勢。 (2)使用順序不同，結(jié)果不同，具體如表中所示,4．實驗操作中應(yīng)注意的幾個問題 (1)材料的選?。壕栈ǖ慕M織培養(yǎng)實驗中，應(yīng)選擇未開花植株的莖上部新萌生的側(cè)枝；月季花藥的培養(yǎng)實驗中，應(yīng)選擇花粉發(fā)育過程中的單核靠邊期的花粉進行培養(yǎng)。 (2)外植體消毒：所用消毒劑為體積分數(shù)為70%的酒精和質(zhì)量分數(shù)為0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是無菌水。 (3)培養(yǎng)過程：在初期，菊花的組織培養(yǎng)需光照，月季花藥的培養(yǎng)不需光照，而在后期均需光照。,(2013·南京模擬)如圖為某二倍體植株花藥中未成熟的花粉在適宜培養(yǎng)基上形成完整植株的過程。下列有關(guān)敘述正確的是( ) A．過程①②表示脫分化，過程③表示再分化 B．過程①②需要照光 C．過程①②③說明花粉細胞具有全能性 D．通過過程③獲得的完整植株自交后代不會發(fā)生性狀分離,解析 A錯誤，過程①表示脫分化，過程②表示再分化。B錯誤，通常幼小植株形成后才需要照光。C正確，通過過程①②③，花粉細胞形成了完整的植株，體現(xiàn)了花粉細胞的全能性。D錯誤，通過過程③獲得的完整植株是單倍體，高度不育。 答案 C,下列關(guān)于植物組織培養(yǎng)的敘述中，錯誤的是( ) A．培養(yǎng)基中添加蔗糖的目的是提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)滲透壓 B．培養(yǎng)基中的生長素和細胞分裂素影響愈傷組織的生長和分化 C．離體器官或組織的細胞都必須通過脫分化才能形成愈傷組織 D．同一株綠色開花植物不同部分的細胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因相同 【答案】D,【解析】綠色開花植物的細胞有兩種：體細胞和生殖細胞，這兩種細胞所含的核型(基因)是不同的，同一株綠色開花植物不同部位的細胞經(jīng)培養(yǎng)獲得的愈傷組織基因可能不相同。,1．原理：DNA復制。 2．條件：模板、原料、酶、ATP。 3．場所：體外PCR擴增儀。,多聚酶鏈式反應(yīng)擴增DNA片段,4．方向：DNA復制的具體過程涉及DNA雙鏈的方向。DNA的兩條鏈是反向平行的，為了明確地表示DNA的方向，通常將DNA的羥基(－OH)末端稱為3′端，而磷酸基團的末端稱為5′端。DNA聚合酶不能從頭開始合成DNA，而只能從3′端延伸DNA鏈，因此，DNA復制需要引物。當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，因此DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸。,5．過程 (1)變性：當溫度上升到90 ℃以上時，雙鏈DNA解旋為單鏈，如下圖：,,6．檢測PCR擴增結(jié)果 (1)將樣品進行50倍稀釋：取2 μL PCR反應(yīng)液，加入98 μL蒸餾水。 (2)以蒸餾水作為空白對照，在波長260 nm處，將紫外分光光度計的讀數(shù)調(diào)節(jié)至零。 (3)將步驟(1)中的DNA稀釋液加入到厚度為1 cm的比色杯中，測定其在260 nm處的光吸收值(用A260 nm表示)。 (4)根據(jù)下面的公式計算DNA含量 DNA含量(μg/mL)＝50×A260 nm×稀釋倍數(shù),(1)DNA在260 nm的紫外線波段有一強烈的吸收峰，可以利用DNA的這一特點進行DNA含量的測定。 (2)據(jù)測定，1 μg/mL的DNA在厚度為1 cm比色杯中，OD260為1相當于50 μg/mL的雙鏈DNA。以此為標準，可以計算出樣品中的DNA濃度。,7．PCR技術(shù)的應(yīng)用 PCR技術(shù)模擬細胞內(nèi)DNA的復制過程，實現(xiàn)對某一段DNA的擴增。PCR技術(shù)能在幾小時內(nèi)將極微量的DNA特異性地擴增上百萬倍，從而有效地解決了因為樣品中DNA含量太低而難以對樣品進行分析研究的難題，大大提高了對DNA分子的分析和檢測能力，被廣泛地應(yīng)用于基因克隆、基因序列分析、遺傳病診斷和古生物學研究，以及刑偵破案、親子鑒定等諸多方面。,(2014·廣東專家原創(chuàng)卷)(雙選)下列關(guān)于PCR的描述中，不正確的是( ) A．PCR是一種酶促反應(yīng) B．引物決定了擴增的特異性 C．擴增DNA時需用到解旋酶 D．擴增的對象是氨基酸序列,解析 本題考查了PCR技術(shù)的原理。PCR是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)，在高溫條件下，把DNA的雙鏈打開，緩慢冷卻后，又重新結(jié)合，需要耐高溫DNA聚合酶，同時，還需要引物，從引物的3′端連接脫氧核苷酸。PCR擴增DNA時不需要解旋酶，擴增對象是DNA序列。 答案 CD,下列有關(guān)PCR的描述，不正確的是( ) A．PCR技術(shù)的原理是DNA復制 B．是酶促反應(yīng)，需耐高溫的解旋酶和DNA聚合酶 C．一個DNA片段經(jīng)PCR擴增，可形成2n個DNA片段(n代表循環(huán)次數(shù)) D．PCR技術(shù)利用了DNA的熱變性來控制DNA雙鏈的解聚與結(jié)合 【答案】B,【解析】PCR技術(shù)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術(shù)，其以極少量的DNA為模板，以4種脫氧核苷酸為原料，在引物的作用下使DNA聚合酶從引物的3′端連接脫氧核苷酸，短時間內(nèi)迅速復制上百萬份的DNA拷貝。PCR技術(shù)利用DNA在不同溫度下變性解聚或復性結(jié)合的特性來解旋并結(jié)合引物，不用解旋酶解旋。,1．方法及原理,實驗：血紅蛋白的提取和分離,2．實驗操作程序 (1)樣品的處理 ①紅細胞的洗滌：除去血漿蛋白等雜質(zhì)，有利于后續(xù)步驟的分離純化。 ②血紅蛋白的釋放：使紅細胞吸水漲破，血紅蛋白釋放出來。 ③分離血紅蛋白溶液：經(jīng)過離心使血紅蛋白和其他雜質(zhì)分離開來，便于下一步對血紅蛋白的純化。,3．結(jié)果分析與評價,下列關(guān)于DNA和血紅蛋白的提取與分離實驗的敘述中，錯誤的是( ) A．可用蒸餾水漲破細胞的方法從豬的紅細胞中提取到DNA和蛋白質(zhì) B．用不同濃度的NaCl溶液反復溶解與析出DNA，可去除部分雜質(zhì) C．透析法分離蛋白質(zhì)的依據(jù)是利用蛋白質(zhì)不能通過半透膜的特性 D．進一步分離與純化血紅蛋白可用凝膠色譜法、離心法、電泳法等,解析 豬的紅細胞中沒有細胞核，只能用于蛋白質(zhì)的提取和分離實驗中；DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，低濃度和高濃度都可使DNA溶解，但在0.14 mol/L的NaCl溶液中，溶解度最小，可析出DNA，從而去除部分雜質(zhì)；透析法分離蛋白質(zhì)的依據(jù)是蛋白質(zhì)是大分子物質(zhì)，不能通過半透膜，從而去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)。 答案 A,(雙選)紅細胞中含有大量的血紅蛋白，我們可以選用豬、牛、羊或其他脊椎動物的血液進行實驗來提取和分離血紅蛋白。下列關(guān)于血紅蛋白提取和分離的敘述，錯誤的是( ) A．血紅蛋白提取和分離一般按照樣品處理→粗分離→純化→純度鑒定的順序進行 B．純化過程中要用生理鹽水充分溶脹凝膠來配制凝膠懸浮液 C．粗分離中透析的目的是去除相對分子質(zhì)量較大的雜質(zhì) D．可經(jīng)SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳進行純度鑒定 【答案】BC,【解析】蛋白質(zhì)的提取和分離一般分為四步：樣品處理、粗分離、純化和純度鑒定。提取和分離血紅蛋白時，首先通過洗滌紅細胞、血紅蛋白的釋放、離心等操作收集到血紅蛋白溶液，即樣品處理；再通過透析法除去相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì)，即樣品的粗分離；然后通過凝膠色譜法將相對分子質(zhì)量較大的雜蛋白除去，即樣品純化，純化過程中凝膠應(yīng)用蒸餾水充分溶脹后，配制成凝膠懸浮液，而不是用生理鹽水；最后經(jīng)SDS—聚丙烯酰胺凝膠電泳進行純度鑒定。,1．幾種物質(zhì)的提取方法、原理及步驟,植物有效成分的提取,不同物質(zhì)的提取是根據(jù)其理化性質(zhì)的不同來進行的，因此在提取物質(zhì)時，應(yīng)先確定該物質(zhì)的理化性質(zhì)，然后再選擇適宜的提取方法進行提取。,水蒸汽蒸餾對于柑橘和檸檬等原料不適用。因為水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解。,3．用層析法鑒定時應(yīng)注意的問題 (1)選擇干凈的濾紙，為防止操作時濾紙的污染，應(yīng)盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進行操作。 (2)點樣時應(yīng)注意點樣斑點不能太大(直徑應(yīng)小于 0.5 cm)，如果用吹風機吹干，溫度不宜過高，否則斑點會變黃。 (3)將點好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時注意濾紙兩邊不能互相接觸，以免因毛細管現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，使溶劑前沿不齊，影響結(jié)果。,許多植物含有天然香料，如薄荷葉中含有薄荷油。現(xiàn)用薄荷葉提取薄荷油?；卮鹣铝袉栴}： (1)薄荷油是揮發(fā)性物質(zhì)。提取薄荷油時應(yīng)選用________(填“鮮”或“干”)薄荷葉做原料，其原因是_______ ______________________________________________。 (2)用萃取法提取薄荷油時，采用的溶劑是______，原理是________________________________________。 (3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時，在油水混合物中加入氯化鈉的作用是________________。常用于分離油層和水層的器皿是______________。分離出的油層中加入無水硫酸鈉的作用是________，除去固體硫酸鈉的常用方法是________。,解析 本題考查植物芳香油的提取，同時考查識記和理解能力及解決實際問題的能力。(2)用萃取法提取薄荷油時，采用的溶劑是酒精，利用的原理是芳香油易溶于有機溶劑。(3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時，在油水混合物中加入氯化鈉，可以使薄荷油與水出現(xiàn)明顯的分層，然后用分液漏斗將這兩層分開。在分離出的油層中加入無水硫酸鈉，可以將其中的水分去除，放置過夜，再通過過濾除去固體硫酸鈉，就可以得到薄荷油。 答案 (1)鮮 薄荷油是揮發(fā)性物質(zhì)，鮮薄荷葉才含薄荷油 (2)酒精 薄荷油易溶于有機溶劑酒精中 (3)使油水混合物分層 分液漏斗 除水 過濾法,生物組織中有機物的提取方法有很多種。例如：凝膠色譜法、電泳法、蒸餾法、壓榨法和萃取法等，不同的有機物提取的方法各有不同。 (1)玫瑰精油稱為“液體黃金”，是世界香料工業(yè)不可取代的原料，提取出的玫瑰精油要求不含有任何添加劑或化學原料，其提取方法主要是____________________。 (2)杏仁油富含礦物質(zhì)和維生素，是一種質(zhì)地輕柔、高滲透性的保濕劑，主要通過________法提取。,(3)萃取胡蘿卜素前，要將胡蘿卜徹底粉碎的主要目的是____________________________________________。 (4)血紅蛋白的提取可以采用__________________，該方法主要是利用血紅蛋白的哪一特性將它與其他物質(zhì)分開的？________________________。 【答案】 (1)水蒸氣蒸餾法 (2)壓榨 (3)使原料顆粒變小，加大萃取效率 (4)凝膠色譜法 相對分子質(zhì)量的大小,【解析】 (1)玫瑰精油不能含有任何化學原料，所以不能用萃取法，而其又具有揮發(fā)性較強等特點，適于水蒸氣蒸餾法。(2)杏仁油的提取原料為種子，一般用于食用應(yīng)采用壓榨法。(3)萃取法的萃取效率在原料相同時決定于萃取劑的性質(zhì)和使用量，還有接觸面積。(4)血紅蛋白分子大小與成熟紅細胞中其他成分相差較大。,