高考生物 第4讲 生物技术在其他方面的应用课件 新人教版选修1 .ppt

第4讲生物技术在其他方面的应用2015备考 最新考纲1 植物的组织培养 2 从生物材料中提取某些特定的成分 3 实验 dna的粗提取与鉴定 考点1植物组织培养技术 5年13考 2013重庆理综 四川理综 2012全国课标卷 山东卷 江苏卷 2011江苏卷 2010全国 1 原理植物细胞的全能性 脱分化 再分化 ms培养基 生长素 细胞分裂素 生长素 细胞分裂素 使用激素顺序不同对实验结果的影响 分裂 分化 生长素用量与细胞分裂素用量的比值不同 对细胞发育方向的影响不同 比值 时 有利于 的分化 抑制 的形成 比值 时 有利于芽的分化 抑制根的形成 比值适中时 促进 的生长 4 温度 一般将温度控制在18 22 5 ph 一般将ph控制在5 8左右 6 光照 每日用日光灯照射12h 高 低 芽 愈伤组织 根 4 植物组织培养的实验操作 1 菊花的组织培养过程制备 配制母液 配制培养基 灭菌 消毒 接种 培养 栽培 2 月季的花药培养过程 过程 材料的选取 材料的 接种和培养 影响花药培养的因素主要有 和 的组成 要挑选完全 的花蕾 确定花粉发育时期最常用的方法是 法 ms培养基 外植体 消毒 鉴定和筛选 材料的选择 培养基 未开放 醋酸洋红 移栽 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 思维激活判断正误 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 答案 1 2 3 植物组织培养综合考查 2012 新课标全国理综 为了探究6 ba和iaa对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响 某研究小组在ms培养基中加入6 ba和iaa 配制成四种培养基 见下表 灭菌后分别接种数量相同 生长状态一致 消毒后的茎尖外植体 在适宜条件下培养一段时间后 统计再生丛芽外植体的比率 m 以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数 n 结果如下表 回答下列问题 1 按照植物的需求量 培养基中无机盐的元素可分为 和 两类 上述培养基中 6 ba属于 类生长调节剂 2 在该实验中 自变量是 因变量是 自变量的取值范围是 3 从实验结果可知 诱导丛芽总数最少的培养基是 号培养基 4 为了诱导该菊花试管苗生根 培养基中一般不加入 填 6 ba 或 iaa 解析本题考查植物组织培养的相关知识 1 植物组织培养常用ms培养基 其中 无机盐的元素可分为大量元素和微量元素两类 前者如n p k ca mg s等 后者如b mn cu zn fe mo等 ms培养基中还常需要添加能诱导细胞分裂 脱分化 再分化的生长素和细胞分裂素 常用的生长素有2 4 d iaa naa等 常用的细胞分裂素有6 ba kt等 2 该实验中 各组6 ba浓度均为0 5mg l iaa的浓度不相同 故自变量为iaa浓度 iaa浓度范围为0 0 5mg l 据表可知 该实验因变量是再生丛芽外植体的比率 m 以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数 n 3 由表格中的数据可 知 1号培养基诱导丛芽总数最少 4 生长素常用于诱导细胞分裂和根的分化 6 ba一般用于诱导植物的愈伤组织分化出丛芽 故诱导菊花试管苗生根 培养基中一般不加入6 ba 答案 1 大量元素微量元素细胞分裂素 2 iaa浓度再生丛芽外植体的比率 m 和再生丛芽外植体上的丛芽平均数 n 0 0 5mg l 3 1 4 6 ba 归纳比较1 植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同 2 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 菊花组织培养一般选择已无菌培养过的菊花幼苗做材料 一般来说 容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养 选取生长旺盛的嫩枝进行组织培养的原因是嫩枝生理状态好 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 考点2pcr技术的基本操作和应用 1 pcr原理 2 pcr反应的过程及结果 1 pcr反应过程 当温度上升到 以上时 双链dna解聚为单链 如下图 变性 90 系统温度下降至 左右时 两种 通过碱基互补配对与两条单链dna结合 如下图 当系统温度上升至72 左右 溶液中的四种脱氧核苷酸 a t g c 在 的作用下 根据碱基互补配对原则合成新的dna链 如下图 复性 50 引物 延伸 dna聚合酶 2 结果 pcr一般要经历三十多次循环 每次循环都包括 三步 两引物之间的固定长度的dna序列呈 扩增 变性 复性 延伸 指数 特别提醒1 dna复制需要引物的原因 dna聚合酶不能从5 端开始合成dna 而只能从3 端延伸dna链 2 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 pcr技术中的引物 含义 引物是一小段单链dna或rna分子 作用 为dna聚合酶提供合成的3 端起点 种类 扩增一个dna分子需要2种引物 数目 引物数目等于新合成的dna子链数目 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 pcr技术过程的考查 2013 江苏 22改编 小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应 为了克服这个缺陷 可选择性扩增抗体的可变区基因 目的基因 后再重组表达 下列相关叙述正确的是 设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 用pcr方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 pcr体系中一定要添加从受体细胞中提取的dna聚合酶 一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞a b c d 解析本题考查基因工程中基因表达载体的构建 受体细胞的选择以及pcr技术等内容 意在考查考生的综合运用能力 设计引物时应当考虑扩增的目的基因两端的序列要与载体两端的序列进行互补配对 项错误 pcr体系中应用耐高温的dna聚合酶 而不是从受体细胞中提取的普通dna聚合酶 错误 答案d 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 请回答相关问题 1 pcr的全称是 pcr与体内dna复制的不同之处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 对点强化 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 解析本题考查考生对pcr技术的理解 属于知识识记和理解层次的考查 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 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 归纳比较细胞内dna复制与pcr技术的比较 考点3血红蛋白的提取与分离 1 血红蛋白的提取和分离原理蛋白质各种特性的差异 如分子的形状和 所带 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 大小 电荷 2 常用的蛋白质分离方法 1 凝胶色谱法 识图 凝胶色谱法分离蛋白质的原理 分析比较列表如下 迅速 滞留 垂直向下 无规则 2 电泳法原理 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 的电极移动 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 相反 3 血红蛋白的提取和分离过程 4 结果分析与评价 1 血红蛋白的提取和分离时红细胞分层不明显 可能是洗涤次数少 未能除去血浆蛋白的原因 此外 离心速度过高和时间过长 会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀 也得不到纯净的红细胞 影响后续血红蛋白的提取纯度 2 凝胶的装填标准是紧密 均匀 如果色带均匀 狭窄 平整 说明凝胶色谱柱的性能良好 如果色谱柱出现纹路或是气泡 轻轻敲打柱体以消除气泡 消除不了时要重新装柱 3 g 75 g 代表凝胶的交联程度 膨胀程度及分离范围 75表示凝胶得水值 即每克凝胶膨胀时吸水7 5g 4 装填完后 立即用洗脱液洗脱的目的是使凝胶装填紧密 5 实验过程中加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固 低速 短时离心防止白细胞沉淀 缓慢搅拌防止红细胞破裂释放出血红蛋白 6 检测血红蛋白的分离是否成功的方法 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 如果红色区带歪曲 散乱 变宽 说明分离的效果不好 这与凝胶色谱柱的装填有关 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 思维激活判断正误 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 答案 1 2 3 血红蛋白提取和分离过程的考查 2011 广东理综 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 解析猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核 提纯时杂蛋白较少 是提纯血红蛋白的理想材料 提纯血红蛋白分四步 红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 分离血红蛋白溶液 透析 其中洗涤红细胞时 要用生理盐水反复洗涤 既要将红细胞洗涤干净 又要不破坏红细胞 然后再用蒸馏水和甲苯使红细胞破裂 释放出血红蛋白 分离提纯的血红蛋白时用凝胶色谱法 是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质 相对分子质量大的蛋白质移动速度较快 血红蛋白的颜色可用于观察红色区带的移动情况 并据此判断分离效果 答案d 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 下列关于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 对点强化 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 答案b 归纳比较1 分离dna pcr技术 分离蛋白质的比较 2 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4植物有效成分的提取 5年5考 2013山东理综 2011海南卷 2010全国新课标卷 1 植物芳香油的提取 1 提取玫瑰精油实验 方法 实验流程 水蒸气蒸馏法 2 提取橘皮精油的实验 方法 一般用 法 实验流程2 胡萝卜素的提取 1 胡萝卜素性质 不溶于 微溶于乙醇 易溶于 等有机溶剂 2 实验设计 方法 萃取法 最适宜作萃取剂 压榨 水 石油醚 石油醚 实验流程 3 鉴定方法 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 纸层析 2 点样时点样圆点太大 直径大于2mm 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2mm 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 胡萝卜素作对比予以确认 胡萝卜素提取过程的考查 2013 山东理综 胡萝卜素是一种常用的食用色素 可从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得 流程如下 1 筛选产胡萝卜素的酵母菌r时 可选用 或平板划线法接种 采用平板划线法接种时需先灼烧接种环 其目的是 2 培养酵母菌r时 培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌r的生长提供 和 3 从胡萝卜中提取胡萝卜素时 干燥过程应控制好温度和 以防止胡萝卜素分解 萃取过程中宜采用 方式加热以防止温度过高 萃取液浓缩前需进行过滤 其目的是 4 纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素 鉴定过程中需用胡萝卜素标准样品作为 解析本题主要考查微生物的培养 植物中有效成分的提取等有关知识 意在考查考生的理解能力和应用能力 1 接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法 为了避免杂菌的污染 接种过程中要进行无菌操作 如对接种环进行灼烧处理 2 蔗糖主要提供碳源 当然也可以作为能源物质 硝酸盐含氮元素 可提供氮源 3 温度过高 干燥时间过长会导致胡萝卜素分解 由于萃取剂往往有挥发性 直接加热时挥发出来的有机溶剂遇明火易爆炸 萃取后需将原料中的固体物滤去 4 提取出来的胡萝卜素往往不是纯的 用标准样品主要起一个对照的作用 答案 1 稀释涂布平板法 或稀释混合平板法 灭菌 或 防止杂菌污染 2 碳源氮源 3 时间水浴滤去不溶物 4 实验 对照 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 对点强化 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 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 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 归纳比较植物芳香油提取方法的比较 1 实验原理 1 dna在不同浓度的nacl溶液中的溶解度不同 其中在物质的量浓度为 时最低 2 dna不溶于酒精 但是细胞中的一些有机物如蛋白质则溶于酒精 可以用酒精提纯 3 dna遇 沸水浴 会被染成 可用来鉴定dna分子 要点突破 实验20选修三实验 dna粗提取与鉴定 0 14mol l 二苯胺 蓝色 典例 江苏卷 某生物兴趣小组开展dna粗提取的相关探究活动 具体步骤如下 材料处理 称取新鲜的花菜 辣椒和蒜黄各2份 每份10g 剪碎后分成两组 一组置于20 另一组置于 20 条件下保存24h dna粗提取 第一步 将上述材料分别放入研钵中 各加入15ml研磨液 充分研磨 用两层纱布过滤 取滤液备用 典例透析 第二步 先向6只小烧杯中分别注入10ml滤液 再加入20ml体积分数为95 的冷酒精溶液 然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌 使絮状物缠绕在玻璃棒上 第三步 取6支试管 分别加入等量的2mol lnacl溶液溶解上述絮状物 dna检测 在上述试管中各加入4ml二苯胺试剂 混合均匀后 置于沸水中加热5min 待试管冷却后比较溶液的颜色深浅 结果如下表 注 越多表示蓝色越深 分析上述实验过程 回答下列问题 1 该探究性实验的课题名称是 2 第二步中 缓缓地