高考生物一轮复习 专题4　生物技术在其他方面的应用课件 新人教版选修1.ppt

专题四生物技术在其他方面的应用 最新考纲1 植物的组织培养2 蛋白质的提取和分离3 pcr技术的基本操作和应用4 从生物材料中提取某些特定的成分考纲解读1 植物组织培养的基本过程及其在生产中的应用2 血红蛋白的提取和分离的实验原理和方法3 pcr技术与生物体内dna复制的区别4 初步学会用水蒸气蒸馏法和压榨法提取植物芳香油 知识点一植物的组织培养技术 比一比 ms培养基与微生物培养基有何主要不同 答案 微生物培养基以有机营养为主 ms培养基则需提供大量无机营养 包括植物生长必需的大量元素和微量元素 看一看 植物组织培养与花药培养技术有何相同与不同 答案 相同点 培养基配制方法 无菌技术及接种操作等基本相同 不同点 花药培养的选材非常重要 需要先选择时期适宜的花蕾 花药裂开后释放出的愈伤组织或胚状体也要及时更换培养基 花药培养对培养基配方的要求更为严格 知识点二蛋白质的提取和分离 pcr技术 思一思 用猪的血液与鸡的血液提取血红蛋白哪个效果更好 答案 用猪的血液 因为猪的红细胞无细胞核和细胞器 结构简单 血红蛋白含量丰富 便于提取血红蛋白 想一想 pcr与生物体内dna复制有何区别 答案 pcr不需要解旋酶 而生物体内dna复制时需要解旋酶 pcr需要耐热的dna聚合酶 而生物体内dna聚合酶在高温时会变性 pcr一般需经三十多次循环 而生物体内dna复制需要生物体自身的控制 知识点三植物有效成分的提取 议一议 水中蒸馏 水上蒸馏 水气蒸馏的区别 答案 1 这三种方法的基本原理相同 但原料放置位置不同 水中蒸馏 原料放在蒸馏容器的水中 水要完全浸没原料 水上蒸馏 容器中水的上方有筛板 原料放在筛板上 水量以沸腾时不浸湿原料为宜 水气蒸馏 蒸馏容器下方有一排气孔 连接外源水蒸气 上方有筛板 上面放原料 2 各自特点 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 看一看 胡萝卜素的最主要成分是什么 它有什么用途 答案 胡萝卜素中 胡萝卜素是最主要的成分 可以用来 治疗因缺乏维生素a而引起的疾病 优质食用色素 饲料 饮料 食品的添加剂 抗癌 治癌 菊花茎与月季花药组织培养的比较 1 引物是指能够与dna母链的一段碱基序列互补配对的一小段dna或rna 2 dna聚合酶只能特异地复制处于两个引物之间的dna序列 使这段固定长度的序列呈指数扩增 3 影响萃取的因素 1 主要因素 萃取剂的性质和使用量 2 次要因素 原料颗粒的大小 紧密程度 含水量 萃取的温度和时间等条件 4 萃取过程注意事项 1 由于有机溶剂都是易燃物 直接使用明火加热容易引起燃烧 爆炸 因此萃取过程中应避免使用明火加热 采用水浴加热 2 为防止加热时有机溶剂挥发 还要在加热瓶口安装回流冷凝装置 胡萝卜萃取装置 水蒸气蒸馏装置 一 植物组织培养的过程1 菊花组织培养过程 植物的组织培养技术 2 月季的花药培养二 影响植物组织培养的因素及成功的关键1 影响因素 1 内部因素 材料的选取 2 外部因素 营养成分的种类及配比 植物激素的用量及使用顺序 ph 温度 光照等 2 获得成功的关键 1 植物组织培养所利用的植物材料体积小 抗逆性差 对培养条件要求较高 2 培养材料一旦被微生物污染 就会导致实验失败 原因是微生物增殖快 生长迅速 消耗养分多 并产生代谢废物毒害培养材料 3 无菌技术主要包括对操作空间 实验用具 实验材料以及操作者的消毒灭菌 提醒一旦发现培养物被污染 特别是真菌性污染 一定不要打开培养瓶 应先将被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽灭菌锅内进行高压蒸汽灭菌 然后再打开培养瓶进行清理 三 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 四 实验操作中应注意的几个问题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 本部分内容与必修内容细胞分化有密切关系 是高考命题的热点 命题多考查植物组织培养基成分与作用 微型繁殖技术 脱病毒苗培养 名贵中药材工厂化生产等具体实例 复习中应多加关注 典例1 2011 江苏 下列有关植物组织培养的叙述 正确的是 a 愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞b 二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株c 用人工薄膜将胚状体 愈伤组织等分别包装可制成人工种子d 植物耐盐突变体可通过添加适量nacl的培养基培养筛选而获得 解析愈伤组织细胞是一团排列疏松而无规则 高度液泡化的呈无定形状态的 具分生能力的薄壁细胞 不具有特定的结构和功能 二倍体的花粉中只含一个染色体组 将其培养得到的个体为单倍体 高度不育 而用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传 人工种子中包裹的是经再分化形成的胚状体 不定芽等 不可以是愈伤组织 用特定的选择培养基可筛选出所需要的突变体类型 答案d 训练1 下列关于植物组织培养的叙述中 错误的是 a 培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压b 培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化c 离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织d 同一株绿色开花植物不同部分的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 解析绿色开花植物的细胞有两种 体细胞和生殖细胞 这两种细胞所含的核型 基因 是不同的 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因可能不相同 答案d 1 细胞内dna复制与体外dna扩增 pcr技术 的比较 多聚酶链式反应扩增dna片段 2 pcr反应的过程及结果 1 pcr反应过程 变性 当温度上升到90 以上时 双链dna解聚为单链 如图 复性 系统温度下降至50 左右时 两种引物通过碱基互补配对与两条单链dna结合 如下图 延伸 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dna聚合酶的作用下 根据碱基互补配对原则合成新的dna链 如下图 2 结果 pcr一般要经历三十多次循环 每次循环都包括变性 复性 延伸三步 两引物之间的固定长度的dna序列呈指数扩增 提醒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 本知识点高考未曾单独考 往往与基因工程等内容综合起来考查 复习中不容忽视 典例2 多聚酶链式反应 pcr 是一种体外迅速扩增dna片段的技术 pcr过程一般经历30多次下述循环 95 条件下使模板dna变性 解链 55 条件下复性 引物与dna模板链结合 72 条件下引物链延伸 形成新的脱氧核苷酸链 下列有关pcr过程的叙述 不正确的是 a 变性过程中破坏的是dna分子内碱基对之间的氢键 也可利用解旋酶实现b 复性过程中引物与dna模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的c 延伸过程中需要dna聚合酶 atp 4种核糖核苷酸d pcr与细胞内dna复制相比 其所需要酶的最适温度较高 解析pcr一般要经历30多次循环 每次循环可以分为变性 复性和延伸三步 从第二轮循环开始 上一次循环的产物也作为模板参与反应 并且由引物 延伸而成的dna单链会与引物 结合 进行dna的延伸 dna变性 90 95 双链dna模板在热作用下 氢键断裂 形成单链dna 复性 55 65 系统温度降低 引物与dna模板结合 形成局部双链 延伸 70 75 在taq酶 在72 左右活性最高 的作用下 以dntp 三磷酸脱氧核糖核苷酸的缩写 为原料 从引物的5 端向3 端延伸 合成与模板链互补的dna链 答案c 训练2 多聚酶链式反应 pcr 是一种体外扩增dna片段的技术 可用于遗传疾病的诊断 刑侦破案 古生物学 基因克隆和dna序列测定等方面 回答以下问题 1 细胞内dna复制过程中 引物的作用是 而且dna复制的前提是 2 pcr利用了 原理 可通过控制温度来控制双链的解旋与结合 3 pcr技术用到的酶是 与细胞内dna复制时发挥相同作用的酶相比区别在于 4 下面表格是dna体内复制与pcr反应的部分比较结果 通过比较分析 请推导出pcr反应合成dna子链时能量来源于 血红蛋白的提取和分离 2 实验操作程序 1 样品处理 红细胞的洗涤 除去血浆蛋白等杂质 有利于后续步骤的分离纯化 血红蛋白的释放 使红细胞破裂 血红蛋白释放出来 分离血红蛋白溶液 经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来 便于下一步对血红蛋白的纯化 2 粗分离 原理 透析袋能使小分子自由出入 而将大分子保留在袋内 透析可以除去样品中相对分子质量较小的杂质 注意 透析时间为12h 透析袋是用硝酸纤维素制成 小分子可自由进出 而大分子保留在袋内 3 纯化 一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化 4 纯度鉴定 一般用sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳方法 来测定蛋白质的分子量 即对血红蛋白进行纯度鉴定 3 结果分析与评价 分层明显 样品处理完成 提醒 用凝胶色谱法分离和纯化蛋白质 滴加样品时 吸管管口贴着管壁环绕移动加样 同时注意不要破坏凝胶面 在蛋白质分离过程中 应仔细观察红色区带在洗脱过程中的移动情况 如果红色区带均匀一致地移动 说明色谱柱制作成功 本考点高考命题较少涉及 为冷考点 复习时还应熟悉血红蛋白提取和分离的程序和原理 典例3 2011 广东理综 24 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 故d不正确 答案d 训练3 如图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置 请回答下列问题 1 血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分 其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有 功能 2 甲装置中 b是血红蛋白溶液 则a是 乙装置中 c溶液的作用是 3 甲装置用于 目的是 用乙装置分离蛋白质的方法叫 是根据 分离蛋白质的有效方法 4 用乙装置分离血红蛋白时 待 时 用试管收集流出液 每5ml收集一管 连续收集 解析本题易出错的地方有 2 小题中a是磷酸缓冲溶液 c也是磷酸缓冲溶液 它的作用一是保持血红蛋白的结构不被破坏 再一个是洗脱血红蛋白 这是常常出错的地方 透析是粗分离蛋白质的方法 透析后得到的蛋白质还要进行纯化和纯度鉴定 在鉴定纯度时常用sds 聚丙烯酰胺凝胶电泳法 正确思路应为 血红蛋白在氧分压高的地方与氧结合 在氧分压低的地方与氧分离 起到运输氧的作用 图甲表示的是透析过程 将装有血红蛋白溶液的透析袋放入盛有300ml的物质的量浓度为20mmol l的磷酸缓冲液中 ph为7 0 透析的目的是去除样品中分子质量较小的杂质 图乙表示用凝胶色谱柱洗脱血红蛋白的操作示意图 凝胶实际上是一些微小的多孔球体 小球体内部有许多贯穿的通道 相对分子质量较大的蛋白质不能进入凝胶内部的通道 只能在凝胶外部移动 通过的路程较短 移动速度较快 相对分子质量较小的蛋白质比较容易进入凝胶内部的通道 通过的路程较长 移动速度较慢 因此 样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出 相对分子质量中等的分子后流出 相对分子质量最小的分子最后流出 从而使相对分子质量不同的各种分子得以分离 因此相对分子质量不同的蛋白质分子可以获得分离 这种分离血红蛋白的方法叫凝胶色谱法 样品的加入和洗脱的大致过程是 调整缓冲液面 滴加透析样品 样品渗入凝胶床 洗脱 收集 c溶液是磷酸缓冲液 其作用是洗脱血红蛋白 待红色的蛋白质接近色谱柱底端时开始收集流出液 答案 1 运输 2 磷酸缓冲液洗脱血红蛋白 3 透析 粗分离 去除样品中分子质量较小的杂质凝胶色谱法相对分子质量的大小 4 红色的蛋白质接近色谱柱底端 训练4 下列关于血红蛋白分离中样品处理及粗分离的描述 错误的是 a 红细胞洗涤 此操作的目的是去除红细胞内的杂蛋白b 血红蛋白释放 此操作需要将洗涤好的红细胞放入蒸馏水中c 分离血红蛋白溶液 离心后红色透明液体是血红蛋白的水溶液d 透析 此操作的目的是去除分子量较小的杂质解析红细胞洗涤的目的是去除血浆中的蛋白质 答案a 植物有效成分的提取 提醒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 提醒水中蒸馏对于柑橘和柠檬等原料不适用 因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解 3 用层析法鉴定时应注意的问题 1 选择干净的滤纸 为防止操作时滤纸的污染 应尽量避免用手直接接触滤纸 可以戴手套进行操作 2 点样时应注意点样斑点不能太大 直径应小于0 5cm 如果用吹风机吹干 温度不宜过高 否则斑点会变黄 3 将点好样的滤纸卷成筒状 卷纸时注意滤纸两边不能互相接触 以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快 使溶剂前沿不齐 影响结果 本部分内容 部分省份高考不作要求 复习中多关注考试说明 典例4 2011 海南 许多植物含有天然香料 如薄荷叶中含有薄荷油 现用薄荷叶提取薄荷油 回答下列问题 1 薄荷油是挥发性物质 提取薄荷油时应选用 鲜 干 薄荷叶作原料 其原因是 2 用萃取法提取薄荷油时 采用的溶剂是 原理是 3 用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时 在油水混合物中加入氯化钠的作用是 常用于分离油层和水层的器皿是 分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是 除去固体硫酸钠的常用方法是 解析本题考查植物芳香油的提取 同时考查识记和理解能力及解决实际问题的能力 2 用萃取法提取薄荷油时 采用的溶剂是酒精 利用的原理是芳香油易溶于有机溶剂 3 用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时 在油水混合物中加入氯化钠 可以使薄荷油与水出现明显的分层 然后用分液漏斗将这两层分开 在分离出的油层中加入无水硫酸钠 可以将其中的水分去除 放置过夜 再通过过滤除去固体硫酸钠 就可以得到薄荷油 答案 1 鲜薄荷油是挥发性物质 鲜薄荷叶才含薄荷油 2 酒精薄荷油易溶于有机溶剂酒精中 3 使油水混合物分层分液漏斗除水过滤法 训练5 生物组织中有机物的提取方法有很多种 例如 凝胶色谱法 电泳法 蒸馏法 压榨法和萃取法等 不同的有机物提取的方法各有不同 1 玫瑰精油称为 液体黄金 是世界香料工业不可取代的原料 提取出的玫瑰精油要求不含有任何添加剂或化学原料 其提取方法主要是 2 杏仁油富含矿物质和维生素 是一种质地轻柔 高渗透性的保湿剂 主要通过 法提取 3 萃取胡萝卜素前 要将胡萝卜彻底粉碎的主要目的是 4 血红蛋白的提取方法可以采用 该方法主要是利用血红蛋白的哪一特性将它与其他物质分开的 解析 1 玫瑰精油不能含有任何化学原料 所以不能用萃取法 而其又具有挥发性较强等特点 适于水蒸气蒸馏法 2 杏仁油的提取原料为种子 一般用于食用应采用压榨法 3 萃取法的萃取效率在原料相同时决定于萃取剂的性质和使用量 还有接触面积 4 血红蛋白分子大小与成熟红细胞中其他成分相差较大 答案 1 水蒸气蒸馏法 2 压榨 3 使原料颗粒变小 加大萃取效率 4 凝胶色谱法相对分子质量的大小 1 2010 浙江理综 6 将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中 在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后 应出现的现象是 解析植物组织培养过程中 由外植体脱分化形成愈伤组织需要一定量的生长素和细胞分裂素 愈伤组织再分化形成根 芽的过程也需要一定浓度的生长素和细胞分裂素 且生长素和细胞分裂素的不同配比对形成根 芽的影响不同 本题中的无根幼苗本身就能够产生一定量的生长素和细胞分裂素 能够促使基部细胞脱分化 再分化出根来 所以会出现b项现象 答案b 2 2010 全国新课标 37 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 蒸馏时收集的蒸馏液 是 不是 纯的玫瑰精油 原因是 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 密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度 的地方 目的是 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 能 不能 采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法 理由是 解析 1 由玫瑰精油的化学性质稳定 耐一定程度高温 易挥发 水蒸气可以将精油携带出来 难溶于水 冷却后油水会重新分层 所以玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取 2 当水和原料量一定时 影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和蒸馏温度 在一定的时间内随着蒸馏时间的延长提取量不断增加 一定时间后不再增加 如果蒸馏温度过高 提取量也会减少 3 如果蒸馏过程中不进行冷却 部分精油会随水蒸气挥发 则精油提取量会下降 4 玫瑰精油具有挥发性 瓶装精油时若密封不严 需要低温保存 以减少挥发 5 分