选修①专题三植物的组织培养技术及DNA与蛋白质技术.doc

专题三 植物的组织培养技术及DNA和蛋白质技术植物组织培养过程及应用例1 乙醇等“绿色能源”的开发备受关注。利用玉米秸秆等生产燃料酒精已成为大势所趋。（1）植物组织培养可实现玉米等的大规模快速繁殖，图解如下，由外植体通过植物组织培养技术培育成完整植物，这项技术利用了 原理，通过组织培养技术进行植物繁育，可以很好地保持亲本的优良性状，原因是 。A、B分别代表 和 ，过程、分别表示 和 。 （2）在玉米组织培养过程中，有关说法不正确的是 （ ）A.培育出的玉米植株个体都是纯合子B.A细胞全能性最高C.从外植体到A的过程不需要光照D.从外植体到完整植株，细胞分裂都是有丝分裂（3）具有耐高糖和耐酸特性的酵母菌是理想的酒精发酵菌种，对野生酵母菌进行诱变后通过筛选可以得到具有这些特性的突变菌，诱变及筛选过程如下：步骤1：野生菌液体培养一段时间后接受紫外线照射诱变处理。步骤2：制备选择培养基。在基本培养基的基础上，注意 和 ，加琼脂后灭菌，制成固体平板。步骤3：将紫外线照射后的菌液稀释涂布平板。步骤4：根据 筛选出突变菌。（4）上述步骤2、3和4的依据分别是 。（5）突变菌往往带有一些特殊的基因。在获得这些基因的过程中，PCR技术相当重要。PCR扩增反应中加入引物和DNA聚合酶的作用分别是什么？答案 （1）植物细胞全能性 子代遗传物质与亲代相同，不会像有性生殖一样出现性状分离 愈伤组织 胚状体 脱分化再分化（2）A（3）添加高浓度蔗糖（或葡萄糖） 调低pH 是否能在选择培养基上生长（4）提供高糖和酸性环境；获得单菌落；能生长代表该菌落具有耐高糖和耐酸的特性（5）引物的作用是为DNA聚合酶发挥作用提供位点；DNA聚合酶的作用是从引物3端开始催化DNA单链的延伸。蛋白质的提取和分离例2 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？ 。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1.如图所示，图为植物组织培养流程图，图为植物组织培养过程的部分示意图，请据图回答：（1）植物组织培养依据的原理是 。（2）图中外植体是指从植物 分离出来的。（3）图中的和图A中培养基上的培养物都是由无特定形态与功能的细胞组成，称为 。（4）图中D培养物已经形成幼体。请根据植物组织培养过程对图重新排序： 。答案 （1）植物细胞的全能性（2）器官、组织、细胞、原生质体 （3）愈伤组织 （4）BADC2.下图表示在生物体外获取DNA（或目的基因）的两种方式。图一表示经PCR技术扩增获取DNA的过程。PCR是多聚酶链式反应的缩写。PCR方法模仿体内DNA的复制过程，首先使DNA变性（加热至94），两条链解开为单链；然后冷却（至55）使引物（DNA复制时所需的约20个核苷酸的短链）与单链相应的碱基互补序列结合；再在热稳定DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）作用下进行延伸（加热至72），即以4种脱氧核苷酸为原料，在引物的引导下合成与模板互补的DNA新链。如果2条DNA单链各补上一条新链即成2个DNA分子。如此反复循环，DNA以指数形式扩增。上述过程可以在PCR扩增仪中自动完成。图二表示反转录形成DNA的过程。即以mRNA为模板，反转录成互补的单链DNA，然后在酶的作用下合成双链DNA。请据图分析回答：（1）图一中的DNA聚合酶的化学本质是 ，它与人体内的DNA聚合酶相比具有 特性。（2）图一A中的DNA解旋过程在人体内可由 催化完成。C过程复制方式的特点是 。（3）图二E中的碱基互补配对方式与图一C中的不同之处是 。假设图一中的一个模板DNA分子中有800个碱基对，其中含有腺嘌呤600个，若通过PCR技术共消耗周围环境中游离的胞嘧啶脱氧核苷酸6 200个，则该模板DNA在PCR扩增仪中已经复制了 次。答案 （1）蛋白质 热稳定（或耐高温） （2）解旋酶 半保留复制 （3）E中是UA，C中是TA 53.（2009年惠州模拟）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“94-55-72”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 。答案 （1）C （2）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 50%4.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5.下图为细胞内DNA复制过程示意图，该过程在体外也可进行，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过程与细胞内DNA复制相比，主要有两点不同： 、 。（2）PCR技术过程的三个步骤： 、 、 。（3）假设PCR过程中，只用一条DNA片段作为模板，请计算30次循环后，反应物中大约有多少个这样的DNA片段？ 。（4）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。 。答案 （1）PCR过程的引物是一小段单链DNA或RNA，而细胞内DNA复制的引物是RNA PCR过程是高温变性解旋，不需要解旋酶 （2）变性 复性 延伸 （3）230 （4）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）6.（热点预测）下图是利用基因型为AaBb的某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图，请分析回答：（1）在途径1、2、3中过程所采用的生物学技术是 。（2）由途径1形成的植物B的可能基因型为 ，植株B成熟时不可育的原因是 。（3）从到到的培育过程，需要调控的植物激素至少有 。（4）一般情况下，相同发育程度的植株C与植株E的性状 。（填“相同”、“不相同”或“不一定相同”）（5）从植株A到植株C的过程属于 ，从植株A到植株D的过程属于 。（均填生殖方式）（6）在相同条件和相同发育程度的情况下，植株D的表现型与植株A相同的可能性为 。答案 （1）植物组织培养 （2）AB、Ab、aB、ab 减数分裂时因无同源染色体，因而无法进行正常联会，故不能形成正常的生殖细胞 （3）细胞分裂素与生长素 （4）相同（5）营养生殖（无性生殖） 有性生殖 （6）9/167.凝胶色谱技术是六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很高的分离效果，目前已经被生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等有关领域广泛应用，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。（3）装填凝胶色谱柱时，色谱柱内不能有气泡存在，原因是 。（4）若选用SephadexG-100，则“G”表示 ， 100表示 。（5）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 。答案 （1）a a相对分子质量大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快（2）尼龙网和尼龙纱（3）气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果（4）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100g（5）相同 保持稳定8.（热点预测）PCR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研究的问题，而被广泛应用，此过程需要一种TaqDNA聚合酶。请回答有关问题：（1）体内DNA复制过程中用解旋酶打开双链DNA，而PCR技术中应用 。（2）TaqDNA聚合酶是从水生耐热细菌Taq中分离的。为什么Taq细菌能从热泉中被筛选出来呢？ 。TaqDNA聚合酶的功能是 。TaqDNA聚合酶的化学本质为蛋白质，可用 法和 法进行分离。（3）从土壤中分离分解尿素的细菌时，应采取的措施是 ，原因是 。（4）相对于细菌分离，而DNA分子的分离和提取操作要复杂的多。在DNA提取中两次用到蒸馏水，其目的分别是： 、 。实验中能否以哺乳动物成熟的红细胞为实验材料？为什么？ 。（5）与体内DNA复制相比较，PCR反应