高考生物一轮复习（知识概览+主干回顾+核心归纳）专题4生物技术在其他方面的应用金榜课件 新人教版选修1.ppt

专题4生物技术在其他方面的应用 一 植物的组织培养技术1 组织培养过程 愈伤组织 脱分化 再分化 2 培养基 1 成分 大量元素 有机物 和琼脂 2 类型 发芽培养基和生根培养基 3 作用 植物组织或器官生长和发育的 4 配制 称量 溶解 分装 三角瓶 灭菌 微量元素 植物激素 ms培养基 营养条件 调ph 3 菊花的组织培养配制各种母液 1 制备 培养基配制培养基 2 外植体消毒 消毒 无菌水清洗 溶液消毒 清洗 70 的酒精 0 1 的氯化汞 无菌水 ms固体 灭菌 3 接种 始终在 旁进行 对接种工具要用 灭菌 将菊花茎段插入培养基中时注意 4 培养与移栽 在18 22 的 中培养 得到试管苗后进行移栽 酒精灯 火焰灼烧 不要倒插 无菌箱 4 月季的花药培养 1 被子植物的花粉发育过程 花粉母细胞 单核期 花粉粒 2 产生花粉植株的两种途径 四分体时期 双核期 丛芽 愈伤组织 脱分化 3 影响花药培养的因素 主要因素 和 其他因素 亲本植株的 材料的 及接种 等 4 实验操作 材料的选取 月季花药培养一般选择 期 细胞核由中央移向细胞一侧的时期 确定花粉发育时期最常用的方法是 法 材料的选择 培养基的组成 生长条件 低温预处理 单核 醋 酸洋红 密度 接种 灭菌后的花蕾 在无菌条件下除去 并立即将花药接种到培养基上 剥离花药时尽量不要损伤 培养 温度控制在 左右 幼小植株形成后才需要 如果花药开裂释放出胚状体 必须在花药开裂后尽快将 萼片和花瓣 花药 25 光照 幼小植 株分开 二 dna和蛋白质技术1 dna的粗提取与鉴定 1 提取原理 dna和蛋白质等其他成分在不同浓度的nacl溶液中 不同 在nacl溶液浓度为 时 dna的溶解 度最小 dna不溶于 但是细胞中某些蛋白质则溶于酒精 溶解度 0 14mol l 酒精 2 具体步骤 选取实验材料 选取富含 的组织 如鸡血细胞 菜花等 破碎细胞 如用鸡血细胞就置于清水中使之 并用玻璃棒 搅拌 过滤取滤液 去除滤液中的杂质 高浓度的 溶解细胞核内的dna 加蒸馏水降低nacl溶液浓度 使 析出 过滤 将dna丝状物再溶解 过滤 dna的初步纯化 向滤液中加入体积分数为95 的 溶液进行提纯 3 dna的鉴定 dna dna 释放dna 吸水 涨破 nacl溶液 dna 冷酒精 沸水浴 二苯胺 蓝色 单向 2 多聚酶链式反应扩增dna片段 1 pcr原理 在一定的缓冲溶液中提供 分别与两条模板链相结合的两种 四种脱氧核苷酸 耐热的 同时控制温度使dna复制在体外反复进行 2 结果 pcr一般要经历 多次循环 每次循环可以分为 复性和 三步 两引物间固定长度的dna序列呈 扩增 即 dna模板 引物 dna聚合酶 三十 变性 延伸 2n 指数 3 血红蛋白的提取和分离实验 1 常用的分离方法 法 凝胶电泳法等 2 基本原理 凝胶色谱法 也称 是根据 分离蛋白质的有效方法 电泳 利用待分离样品中各种分子 的差异以及分子本身的大小 的不同 使带电分子产生不同的迁移速度 凝胶色谱 分配色谱法 相对分子质量的大小 带电性质 形状 3 血红蛋白的分离过程 样品处理 红细胞的洗涤 的释放 分离血红蛋白溶液 透析 粗分离 用 法除去血红蛋白溶液中相对分子质量 的杂质 纯化 用 法分离相对分子质量不同的蛋白质 纯度鉴定 一般用 方法 来测定蛋白质的纯度 血红蛋白 透析 较小 凝胶色谱 sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳 三 植物有效成分的提取1 提取玫瑰精油实验 1 方法 法 2 实验流程 鲜玫瑰花 油水混合物玫瑰油除水分离油层 加入 水蒸气蒸馏 水蒸气蒸馏 nacl 无水na2so4 2 提取橘皮精油的实验 1 方法 一般采用 法 2 实验流程 石灰水浸泡漂洗 过滤橘皮油再次 静置 压榨 压榨 过滤 3 胡萝卜素的提取 1 胡萝卜素性质 水 微溶于乙醇 石油醚等有机溶剂 2 提取方法及流程 方法 法 最适宜作萃取剂 实验流程 胡萝卜 粉碎 萃取 浓缩 胡萝卜素 3 鉴定方法 法 不溶于 易溶于 萃取 石油醚 干燥 过滤 纸层析 1 2012江苏t18a 洗涤剂能瓦解细胞膜并增加dna在nacl溶液中的溶解度 分析 洗涤剂可以溶解细胞的细胞膜 去除脂质和蛋白质 但不能增加dna在nacl溶液中的溶解度 2 2011江苏t19c 将丝状物溶解在2mol l的nacl溶液中 加入二苯胺试剂即呈蓝色 分析 用二苯胺试剂鉴定dna 需在沸水浴条件下进行 3 2011广东t5a 洗涤红细胞时 使用生理盐水可防止红细胞破裂 分析 用生理盐水洗涤红细胞除去血浆 由于生理盐水和红细胞内的渗透压相等 可防止红细胞破裂 4 不同植物组织培养的难易程度不同 同一种植物材料培养的难易程度相同 分析 不同植物组织培养的难易程度不同 同一种植物材料也会因年龄 保存时间的长短等导致实验结果不同 5 在pcr技术中延伸的温度必须大于复性温度 而小于变性温度 分析 dna双链的解开不需要解旋酶 靠高温使其变性 双螺旋结构解体 双链分开 复性前 在耐高温的dna聚合酶的作用下根据碱基互补配对原则合成新的dna 因此延伸的温度要大于复性温度 而小于变性温度 6 血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测 分析 分离提纯血红蛋白时用凝胶色谱法 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 7 蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来 再把水蒸发掉 剩余的就是芳香油 分析 蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来 再用分液漏斗使油水分离 考点一植物组织培养1 原理植物细胞的全能性 2 高度分化的细胞全能性表达的条件 1 离体状态 2 营养物质 有机营养 无机营养 3 植物激素 生长素 细胞分裂素 4 无菌 适宜的外界条件 3 植物组织培养技术和花药离体培养技术的比较 4 植物激素在组织培养过程中的重要作用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 3 用量比例不同 结果也不同 高考警示 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 月季花药的培养实验中 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 月季花药的培养不需光照 而在后期均需光照 4 月季花药培养得到的并不都是单倍体植株 花粉壁发育成二倍体 花药发育成单倍体 5 花药开裂长出愈伤组织或释放出胚状体时 应及时转移到分化培养基上 典例1 植物的花药培养在育种上有特殊的意义 植物组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面 请回答相关问题 1 利用月季的花药离体培养产生单倍体时 选材非常重要 一般来说 在期花药培养的成功率最高 为了选择该时期的花药 通常选择的花蕾 确定花粉发育时期最常用的方法有法 但是对于花粉细胞核不易着色的植物 需采用法 该法能将花粉细胞核染成色 2 若要进行兰花无病毒植株的培育 首先选择兰花的作为外植体 从外植体到无病毒植株试管苗 要人为控制细胞的和过程 3 进行组织培养需配制ms培养基 在该培养基中常需要添加 等激素 欲有利于根的分化 植物激素的用量比例 4 不同植物的组织培养除需营养和激素外 等外界条件也很重要 5 无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素 下列各项中使用化学药剂进行消毒的是 采用灼烧方法进行灭菌的是 填序号 培养皿 培养基 实验操作者的双手 三角锥形瓶 接种环 花蕾 解析 1 早期的花药比后期的更容易培养成功 一般来说 在单核期 细胞核由中央移向细胞一侧的时期 花药培养成功率最高 该时期的花药通常存在于完全未开放的花蕾中 2 根尖 茎尖约0 0 1mm区域中几乎不含病毒 病毒通过维管系统移动 而分生组织中不存在维管系统 且茎尖分生组织中 代谢活动旺盛 在竞争中病毒复制处于劣势 3 生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化 当生长素含量多于细胞分裂素含量时 利于生根 4 植物组织培养时 除需要营养 激素外 还需要适宜的温度 ph和光照等 5 对实验器具进行灭菌处理 对实验过程中的具有生物活性的材料或用具进行消毒处理 答案 1 单核靠边完全未开放醋酸洋红焙花青 铬矾蓝黑 2 茎尖分生组织脱分化 或去分化 再分化 3 生长素细胞分裂素 两空顺序可以颠倒 生长素多于细胞分裂素 4 ph 温度 光照 5 互动探究 1 利用月季的花药离体培养产生单倍体有几种途径 请分别用简单的流程画出来 提示 两种途径 2 ms培养基与微生物培养基有什么不同 提示 ms培养基成分中含有有机物 无机盐 水 植物激素等 微生物培养基含有碳源 氮源 水 无机盐及生长因子等 考点二dna和蛋白质技术1 dna与蛋白质在不同nacl溶液中溶解度不同 2 比较细胞内dna复制与体外dna扩增 pcr 3 分离dna pcr技术 分离蛋白质三者比较 拓展延伸 dna与蛋白质的理化性质及其应用 1 溶解度 dna与蛋白质等其他成分在不同浓度的nacl溶液中溶解度不同 dna不溶于酒精溶液 蛋白质易溶于酒精 利于粗分离dna 2 耐受性 蛋白酶能水解蛋白质 但是对dna没有影响 大多数蛋白质不能耐受60 80 的高温 而dna在80 以上才能变性 并且温度降低可以复性 如加热灭活s型肺炎双球菌进行转化实验 洗涤剂能瓦解细胞膜 但是对dna没有影响 3 在沸水浴条件下 dna遇二苯胺会被染成蓝色 也可以被甲基绿染成绿色 典例2 凝胶色谱技术是一种快速而又简单的分离技术 对高分子物质有很好的分离效果 目前已经被多个领域广泛应用 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 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 5 若选用sephadexg 75 则 g 表示 75表示 解析 1 用凝胶色谱技术分离各种不同蛋白质时 大分子物质由于直径较大 只能分布于颗粒之间 所以向下移动的速度较快 小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外 还可以进入凝胶颗粒的微孔 在向下移动的过程中 从一个凝胶颗粒内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒内 如此不断地进入和扩散 小分子物质的下移速度落后于大分子物质 所以大分子物质先洗脱出来 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尼龙网和尼龙纱替代 3 在色谱柱中 装填凝胶的时候要尽量紧密 以降低凝胶颗粒之间的空隙 一是在装填凝胶柱时 不得有气泡存在 因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序 降低分离效果 二是凝胶色谱操作过程中 不能发生洗脱液流干 露出凝胶颗粒的现象 一旦发生上述两种情况 凝胶色谱柱需要重新装填 4 洗脱液应与浸泡凝胶所用液体相同 且洗脱液流速要稳定 以免干扰洗脱结果 答案 1 aa相对分子质量较大 无法进入凝胶内部的通道 只能在凝胶间隙移动 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 相同保持稳定 5 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7 5g 互动探究 1 在血红蛋白的提取过程中 哪些过程能影响血红蛋白提取纯度 提示 红细胞的洗涤次数少 不能除去血浆蛋白 离心速度过高和时间过长 会使白细胞一同沉淀 得不到纯净的红细胞 2 如何检测血红蛋白的分离是否成功 提示 看血红蛋白的红色区带是否均匀 平整地随着洗涤液缓慢流出 考点三植物芳香油的提取方法 高考警示 不同的物质提取方法不同不同物质的提取是根据其理化性质的不同来进行的 因此在提取物质时 应先确定该物质的理化性质 然后再选择适宜的提取方法进行提取 1 蒸馏法适用于提取玫瑰油 薄荷油等挥发性强的芳香油 水蒸气蒸馏根据原料放置的位置可以分为水中蒸馏 水上蒸馏 水气蒸馏 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 2 压榨法适用于含油量高的原料 主要用于提取柑橘类精油 如橘皮油 柠檬油 甜橙油等 3 萃取法可使用于提取大多数植物芳香油 4 除去液体中固体物的常用方法是过滤 典例3 下列是与芳香油提取相关的问题 请回答 1 玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取 其理由是玫瑰精油具有的性质 提取玫瑰精油时应选用 鲜 干 玫瑰花瓣作原料 2 当蒸馏瓶中的水和原料量一定时 蒸馏过程中 影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和 当原料量等其他条件一定时 提取量随蒸馏时间的变化趋势是 3 如果蒸馏过程中不进行冷却 则精油提取量会 原因是 4 用萃取法提取玫瑰精油时 采用的溶剂是 原理是 5 某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示 提取精油时采摘花的最合适时间为天左右 6 从薄荷叶中提取薄荷油时 填 能 或 不能 采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法 理由是 解析 1 玫瑰精油难溶于水 易溶于有机溶剂 化学性质稳定 故采用水蒸气蒸馏法和萃取法提取 应选用鲜的玫瑰花 因为干燥时玫瑰精油会挥发 2 当蒸馏瓶中的水和原料量一定时 蒸馏过程中 影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和蒸馏温度 当原料量等其他条件一定时 提取量随蒸馏时间的变化趋势是 一定时间内随蒸馏时间的延长而增加 一定时间后提取量不再增加 3 蒸馏时玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来 如果不进行冷却 部分精油会随水蒸气挥发而流失 4 玫瑰精油易溶于有机溶剂 因此萃取时所选用的溶剂必须是有机溶剂 如酒精或石油醚 乙醚 戊烷等 5 根据图示可以确定提取精油时采摘花的最合适时间为a天左右 此时精油相对含量最高 6 薄荷油与玫瑰精油化学性质相似 同样可以采用水蒸气蒸馏法提取 答案 1 难溶于水 易溶于有机溶剂 化学性质稳定鲜 2 蒸馏温度在一定时间内提取量随提取时间的延长而增加 一定时间后提取量不再增加 3 下降部分精油会随水蒸气挥发而流失 4 酒精或石油醚 乙醚 戊烷等玫瑰精油易溶于有机溶剂 5 a 6 能薄荷油与玫瑰精油化学性质相似 互动探究 1 蒸馏时收集的蒸馏液是否是纯的玫瑰精油 提示 不是 玫瑰精油将和水蒸气一同蒸馏出来 故不是纯的玫瑰精油 2 怎样保存密封不严的瓶装玫瑰精油 提示 玫瑰精油易挥发 应保存在温度较低的地方 1 2012 新课标全国卷 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 解题指南 讲评本题时 需要明确 1 植物培养基营养成分的组成 2 对照实验中自变量与因变量的判断方法 3 生长素含量与细胞分裂素含量的比值对植物组织分化为根和芽的影响 解析 1 根据植物的需求量 组成生物体的元素可以分为大量元素和微量元素 6 ba属于细胞分裂素类生长调节剂 2 根据实验目的和实验步骤中的数据 可以得出iaa的浓度是自变量 菊花再生丛芽外植体的比率和外植体上的丛芽平均数是因变量 由表中数据可以看出iaa的浓度范围是0 0 5mg l 1 3 再生丛芽的外植体数乘以外植体上丛芽平均数即为丛芽总数 诱导丛芽总数最少的培养基是1号培养基 4 当生长素用量与细胞分裂素用量的比值较高时 容易诱导试管苗生根 所以培养基中一般加入iaa 而不加入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 1 3 1 4 6 ba 2 某生物兴趣小组在 蛋白质的提取和分离 实验中 准备从猪的血液中初步提取血红蛋白 设计的 血红蛋白提取 分离流程图 如下 请回答下列有关问题 1 样品处理中红细胞的洗涤要用反复冲洗 离心 向红细胞悬液中加入一定量的低浓度ph 7 0的缓冲液并充分搅拌 可以破碎红细胞 破碎细胞的原理是 2 血红蛋白粗分离阶段 透析的目的是 若要尽快达到理想的透析效果 可以 写出一种方法 3 电泳利用了待分离样品中各种分子的等的差异 而产生不同迁移速度 实现各种分子的分离 4 一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳 观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图所示 由图可知携带者有种血红蛋白 从分子遗传学的角度作出的解释是 解析 1 洗涤红细胞所用的溶液是生理盐水 根据渗透作用原理 将红细胞置于低渗溶液中 红细胞会吸水涨破 释放出血红蛋白 2 血红蛋白粗分离阶段 透析的目的是除去样品中的小分子杂质 可通过增加缓冲液的量或及时更换缓冲液等方法缩短透析时间 能尽快达到理想的透析效果 3 由于各种分子带电性质以及分子大小 形状等的差异 在电泳过程中产生了不同的迁移速度 实现各种分子的分离 4 根据图示可知 镰刀型细胞贫血症的携带者含有两种血红蛋白 原因是携带者具有 控制血红蛋白的 一对等位基因 分别控制合成两种不同的蛋白质 答案 1 生理盐水渗透原理 当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时 细胞吸水涨破 2 除去小分子杂质增加缓冲液的量或及时更换缓冲液 3 带电性质以及分子大小 形状 4 2携带者具有 控制血红蛋白的 一对等位基因 可以控制合成两种不同的蛋白质 3 能力挑战题 2013 信阳模拟 胡萝卜素分为 三类 它广泛存在于植物各组织器官中 请结合从胡萝卜中提取胡萝卜素的流程示意图回答下面的问题 胡萝卜 粉碎 干燥 萃取 过滤 浓缩 胡萝卜素 1 胡萝卜素易溶于 对提取胡萝卜素的溶剂的要求有三点 一要具有较 高 或 低 的沸点 二要能够充分溶解胡萝卜素 三要 2 流程中对胡萝卜粉碎的意义是 干燥的意义是 3 如图1是某同学设计的纸层析法鉴定胡萝卜素粗品的实验装置图 图2是胡萝卜素层析结果示意图 请结合图解回答 图1装置的一个明显错误是 在实验时 一位同学把样品原点浸入到了溶剂内 结果他没有得到图2所示的结果 原因是 在滤纸上点样时要求用最细的注射器点样 并要在每次点样后用吹风机吹干 其目的是 点样时 标准样品应点在图2中的处 解析 1 胡萝卜素易溶于有机溶剂 萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点 能够充分溶解胡萝卜素 并且不与水混溶 2 原料颗粒越小 与溶剂接触越充分 越有利于胡萝卜素的充