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文档简介

专题3 5 6植物的组织培养技术 DNA和蛋白质技术 植物有效成分的提取 一 植物的组织培养技术1 菊花的组织培养 1 理论基础 植物细胞的 2 基本过程 3 实验操作步骤 制备MS培养基 外植体消毒 培养 栽培 全能性 接种 移栽 2 月季的花药培养 全能性 四分体时期 1 理论基础 花粉具有 2 花粉发育过程 单核期 双核期等阶段 3 产生花粉植株的两种途径 3 植物组织培养所用的培养基为固体培养基 二 DNA和蛋白质技术 0 14mol L 蓝色 杂质 1 DNA的粗提取与鉴定 1 实验原理 DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同 浓度为 时其溶解度最小 DNA不溶于酒精溶液 DNA与二苯胺在沸水浴中呈 2 实验步骤 选材 制备鸡血细胞液 破碎细胞 获取含DNA的滤液 去除滤液中的 DNA的析出与鉴定 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 分别与两条模板链结合的两种引物 耐热的DNA聚合酶 同时控制温度使DNA复制在 反复进行 2 PCR的反应过程 变性 延伸 3 血红蛋白的提取和分离 相对分子质量的 1 凝胶色谱法 也称分配色谱法 是根据 分离蛋白质的有效方法 相对分子质量较小的移动速度较慢 而相对分子质量较大的无法 移 动速度较快 进入凝胶内部 DNA模板 四种脱氧核苷酸 体外 复性 大小 2 缓冲溶液 能够抵制外界的 对溶液pH的影 响 维持pH基本不变 酸和碱 电场 3 电泳 带电粒子在 的作用下发生迁移的过程 4 实验操作 样品处理及粗分离 红细胞的洗涤 血红蛋白的释放 分离血红蛋白溶液 透析 凝胶色谱柱的装填 凝胶色谱柱操作 凝胶色谱柱的制作 样品的加入和洗脱 纯度鉴定 用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳 三 植物有效成分的提取 除水玫瑰油 判断正误 1 胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组 织 2 外植体消毒的原则是既杀死材料表面的微生物 又减少 消毒剂对细胞的伤害 3 愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞 4 二倍体植株的花粉经脱分化和再分化后可得到稳定遗传 的植株 5 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 答案 1 2 3 4 5 考点一 植物的组织培养 1 高度分化的植物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 2 影响植物组织培养的因素 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 3 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 及操作者的消毒或灭菌 4 植物激素在组织培养过程中的重要作用 1 使用顺序不同 结果不同 2 用量比值不同 生长素 细胞分裂素 结果也不同 比值高 利于根的分化 抑制芽的形成 比值低 利于芽的分化 抑制根的形成 比值适中 促进愈伤组织的形成 5 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 所用的消毒剂是体积分数为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 高考探究 考向 植物的组织培养 典例 下图是月季花药中未成熟花粉在适宜培养基上形成 完整植株的过程 下列叙述正确的是 A 表示脱分化而 表示再分化B 需要避光处理而 需要光照处理C 说明月季花粉细胞具有全能性D 过程仍在原培养基中进行 以促进其分化 解析 图中过程 表示脱分化 过程 表示再分化 过程 表示诱导 脱分化需要避光处理 即过程 需要避光 幼小植株形成后需要光照处理 即过程 需要光照处理 花粉经培养形成的愈伤组织不能继续在原培养基中培养 要适时更换培养基以便进一步分化成再生植株 答案 C 考点练透 1 2015年河南三模 请回答下列生物技术方面的问题 1 菌落是在固体培养基上由 繁殖而来的形态可见的子细胞群体 微生物接种的方法中最常用的是平板划线法和 法 2 菊花的组织培养的大致过程如下图所示 图中B C依次表示 过程 填名称 添加的关键激素是 该实验操作成功的关键是 所以要对外植体 超净工作台等消毒 对培养基 或培养器具 等灭菌 3 随着环境污染的加剧和石油危机出现 越来越多的国家使用乙醇作为代替燃料 生产中玉米和麦草的秸秆可以用来生产燃料乙醇 已知秸秆的主要成分是纤维素 人们首先利用纤维素分解菌将纤维素分解 纤维素分解菌多分布在富含 的土壤中 从土壤中筛选纤维素分解菌需要配制 培养基并加入特殊染料 当形成菌落以后可以根据菌落周围是否产生 来筛选纤维素分解菌 这种筛选纤维素分解菌的方法是 法 解析 1 菌落是在固体培养基上由单个细胞繁殖而来的形态可见的子细胞群体 微生物接种的方法中最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法 2 图中B C依次表示脱分化 再分化过程 添加的关键激素是细胞分裂素 生长素 该实验操作成功的关键是无菌操作 3 纤维素分解菌多分布在富含纤维素的土壤 从土壤中筛选纤维素分解菌需要配制鉴别培养基 刚果红可以和纤维素结合形成红色复合物 纤维素分解菌将纤维素分解以后 红色复合物消失 形成透明圈 答案 1 单个细胞 稀释涂布平板 细胞分裂素 生长素 无菌操作 或无 2 脱分化 再分化菌技术 3 纤维素 鉴别 透明圈 刚果红染色 考点二DNA的粗提取与鉴定1 实验流程 续表 续表 2 实验关键 1 取材不能用哺乳动物的血细胞 原因是其成熟红细胞无 细胞核 2 获取DNA时要向鸡血细胞液中加入足量的蒸馏水 以 便使细胞膜和核膜破裂 把核内物质释放出来 3 实验中有6次搅拌 除最后一次搅拌外 前5次搅拌均要朝一个方向 并且在析出DNA DNA再溶解和提取DNA中 各步骤搅拌都要轻缓 玻璃棒不要直插烧杯底部 防止DNA分子断裂 4 两次加蒸馏水的目的 第一次加蒸馏水是为了使血细胞吸水膨胀破裂 注 植物 细胞是用洗涤剂溶解细胞膜 第二次加蒸馏水是为了稀释NaCl溶液 析出DNA 5 用纱布过滤3次的目的 过滤血细胞破裂液 提取细胞核物质 滤液 滤取0 14mol L 1NaCl溶液中析出的DNA 黏稠物 过滤溶有DNA的2mol L 1NaCl溶液 滤液 6 用NaCl溶液4次的目的 加2mol L 1NaCl溶液 溶解提取的细胞核物质 加蒸馏水 0 14mol L 1NaCl溶液使DNA析出 加2mol L 1NaCl溶液 溶解滤取的DNA黏稠物 用2mol L 1NaCl溶液 溶解丝状物用于鉴定DNA 7 DNA易吸附在玻璃容器上 所以实验中最好使用塑料烧 杯 试管 容器 以减少DNA的损失 3 去除滤液中的杂质的其他方案 1 方案一 用嫩肉粉 蛋白酶 它能水解蛋白质 但对DNA 没有影响 2 方案二 加热至60 75 大多数蛋白质不能忍受 60 75 的高温而变性 但DNA不变性 高考探究 考向 DNA的粗提取与鉴定 典例 2014年湖北模拟节选 请回答下列有关细胞和分子生物学技术的问题 导学号57130093 1 DNA粗提取的实验原理是 DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同 在 mol L的NaCl溶液中的最低 鉴定DNA所用的试剂是 沸水浴加热呈 色 实验中使用酒精的目的是 实验过程中两次用到蒸馏水 第一次目的是使成熟的鸡血红细胞涨破释放出DNA 第二次目的是 2 PCR技术的中文全称是 在操作过程中需要添加引物 它的化学本质是 反应过程中控制不同温度的意义是不同的 90 以上时 双链DNA解聚为单链 50 左右时 引物与两条单链DNA结合 72 左右时延伸 TaqDNA聚合酶有最大活性 使DNA新链沿着 方向延伸 解析 1 DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同 在0 14mol L的NaCl溶液中的最低 DNA遇二苯胺 沸水浴 会呈现蓝色 因此 二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂 DNA不溶于酒精溶液 但是细胞中的蛋白质等某些物质则可以溶于酒精溶液 利用酒精可以除去溶于酒精的蛋白质等物质获取较纯净的DNA 实验过程中两次用到蒸馏水 第二次加蒸馏水的目的是稀释NaCl溶液的浓度 使DNA析出 2 PCR技术的中文全称是多聚酶链式反应 引物的本质是DNA或RNA 反应过程中控制不同温度的意义是不同的 90 以上时DNA变性形成单链 50 左右时 单链DNA与引物结合 叫复性 72 左右时延伸 DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖 5 3 的方向合成互补链 答案 1 0 14 二苯胺 蓝 除去溶于酒精的蛋白质 稀 释NaCl溶液 2 多聚酶链式反应 DNA或RNA 变性 复性 5 端 向3 端 考点练透 2 自1973年博耶和科恩成功地使外源基因在原核细胞中表达开始 基因工程正式问世了 人们对DNA的关注也越来越多 分析并回答下列问题 导学号57130094 1 从生物组织中提取DNA时 若要获取含有DNA的滤液 需破碎细胞 若为鸡的成熟红细胞 可以加入一定量的蒸馏水 原因是细胞 而涨破 若为植物细胞可以加入一定量的洗涤剂 2 利用DNA和RNA 蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异 可以将它们分离 如DNA的溶解度在NaCl溶液浓度为 时最小 可以使DNA与其他杂质初步分离 3 为了纯化提取的DNA 可以用95 的酒精去除滤液中的杂质 其原理是DNA不溶于酒精溶液 但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液 可以推测溶于酒精中的物质可能有 4 一般DNA的鉴定试剂为 沸水浴后溶液中有 DNA则颜色为 解析 1 常采用吸水膨胀的方法使动物细胞涨破 2 当NaCl溶液浓度为0 14mol L时 DNA溶解度最低 3 DNA不溶于酒精 而蛋白质 脂质等杂质溶于酒精 4 DNA在沸水浴条件下与二苯胺反应呈蓝色 答案 1 吸水膨胀 2 0 14mol L 3 蛋白质 脂质 4 二苯胺 蓝色 考点三 蛋白质的提取和分离 以血红蛋白的提取和分离 为例 PCR反应的过程及结果1 蛋白质的提取和分离 1 样品处理 红细胞的洗涤 目的是去除杂蛋白 分离时采用低速短时间离心 直至上清液不再呈现黄色 表明红细胞已洗涤干净 血红蛋白的释放 在蒸馏水和甲苯 溶解细胞膜 的作用下 红细胞破裂 释放出血红蛋白 2 粗分离 分离血红蛋白溶液 将搅拌好的混合溶液离心后 将试管中的液体用滤纸过滤 除去脂溶性沉淀层 于分液漏斗中静置片刻后 分出下层的红色透明液体 透析 取1mL的血红蛋白溶液装入透析袋中 将透析袋放入盛有300mL的物质的量浓度为20mmol L的磷酸缓冲液中 透析12h 去除样品中相对分子质量较小的杂质 3 纯化 利用凝胶色谱柱可对血红蛋白进行纯化 凝胶色 谱法分离蛋白质的原理 见下表 4 纯度鉴定 使用最多的是SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳 可 测定蛋白质的相对分子质量 DNA与血红蛋白的提取和分离过程的比较 2 PCR反应的过程及结果 1 过程 变性 当温度上升到90 以上时 双链DNA解聚为单链 复性 温度下降到50 左右 两种引物通过碱基互补配对 与两条单链DNA结合 延伸 温度上升到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 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 3 细胞内DNA复制与PCR技术的比较 高考探究 考向 蛋白质的提取和分离 PCR反应的过程及结果 典例 2015年江西一模 下面是某研究小组开展的 猪血浆某白蛋白的提取及分子量测定 研究 请协助完成有关问题 材料仪器 新鲜猪血 低速冷冻离心机 透析袋 电泳仪等 化学试剂 pH为7 4的缓冲液 柠檬酸钠 奈氏试剂 与盐水等 实验步骤 1 样品获取 向新鲜猪血中加入 静置一 段时间后取上层 2 盐析法粗提蛋白质 向血浆中加入一定体积的饱和 NH4 2SO4溶液 使 NH4 2SO4的浓度达到50 充分混合后静置 离心 取沉淀物 向沉淀物中加入适量生理盐水使之溶解 再向其中加入一定体积的饱和 NH4 2SO4溶液 使 NH4 2SO4的浓度达到33 充分混合后静置 离心 取沉淀物 剂检测透析液中NH4的量 利用缓冲液做透析液的目的是 重复步骤 2 3次 最后用生理盐水将沉淀溶解即得粗提品 盐析粗提 血浆某白蛋白 的主要原理是 重复步骤 的主要目的是 3 透析除盐 将粗提品装入透析袋 以pH为7 4的缓冲液做透析液 每隔4h更换一次透析液 每次更换前利用奈氏试 检测中 若观察到透析液 时 即可终止透析 4 凝胶色谱法分离 透析后的样品经凝胶柱洗脱 获得纯 净血浆某白蛋白样品 5 分子量测定 化学物质SDS能使蛋白质变性 解聚成单条肽链 在聚丙烯酰胺凝胶电泳中加入一定量的SDS 电泳迁移率完全取决于肽链的分子大小 上图为本实验中用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳鉴定血浆某白蛋白的结果 根据电泳结果 某同学得出 提取的血浆某白蛋白有两条肽链 的结论 这种说法可靠吗 理由是 解析 1 样品获取 向新鲜猪血中加入 适量的 柠檬酸钠以防止血液凝固 静置一段时间后取上层血浆 2 盐析法粗提蛋白质 分析实验步骤可知 盐析粗提 血浆某白蛋白 的主要原理是该血浆白蛋白在50 和33 的 NH4 2SO4溶液中溶解度低 重复步骤 的主要目的是除去更多的杂蛋白 3 利用缓冲液做透析液的目的是维持pH的相对稳定 防止pH变化对蛋白质结构造成破坏 检测中 若观察到透析液不出现黄色或红棕色沉淀时 说明小分子血浆蛋白已去除干净 即可终止透析 5 这种说法不可靠 由图可知 只能得出提取的血浆某白蛋白含有两种大小不同的肽链 而不一定是只有两条 答案 1 适量的 柠檬酸钠 血浆 2 该血浆白蛋白在50 和33 的 NH4 2SO4溶液中溶解度 低 除去更多的杂蛋白 3 防止pH变化对蛋白质结构造成破坏 不出现黄色或红 棕色沉淀 5 不可靠 只能得出提取的血浆某白蛋白含有两种大小不同的肽链 不一定是两条 考点练透 3 RT PCR是将RNA逆转录 RT 和cDNA的聚合酶链式 扩增反应相结合的技术 具体过程如下图所示 1 过程 需要加入缓冲液 原料 和引物A等 2 过程 首先要将反应体系的温度升高到95 其目的是 该反应体系中所用的TaqDNA聚合酶至少应能耐受 3 过程 拟对单链cDNA进行n次循环的扩增 理论上至 少需要 个引物B 4 利用RT PCR技术获取的目的基因 填 能 或 不能 在物种之间交流 该技术还可用于对某些微量RNA病毒的检测 可提高检测的灵敏度 原因是 5 RT PCR过程中主要借助对 的控制 影响酶的活性 从而使得化学反应有序高效地进行 答案 1 RNA提取物 逆转录酶 2 让逆转录酶变性失活 使mRNA cDNA杂合双链解开 答 95 对一点即可 3 2n 1 4 能 增加了待测RNA逆转录产生的DNA的数量 或浓 度 便于检测 5 温度 考点四 植物有效成分的提取 1 植物有效成分提取的三种方法的比较 续表 1 水蒸气蒸馏法要适当延长蒸馏时间 温度不能太高 2 压榨法必须在常温条件下进行 否则会影响产物的产量和质量 压榨时原料必须要浸透 这样压榨时不会滑脱 出油率高 不堵塞筛眼 使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构 分解果胶 防止橘皮压榨时滑脱 提高出油率 高考探究 考向 植物有效成分的提取方法和过程 典例 2015年新课标卷 回答与胡萝卜素有关的问题 1 胡萝卜含有的胡萝卜素中 最主要的是 填 胡萝卜素 胡萝卜素 或 胡萝卜素 该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子 后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症 该疾病称为 胡萝卜素是 填 挥发性 或 非挥发性 物质 2 工业生产上 用养殖的盐藻作为原料提取胡萝卜素时 填 需要 或 不需要 将鲜活的盐藻干燥 3 现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂 应选用其中的 作为胡萝卜素的萃取剂 不选用另外一种的理由是 维生素A夜盲症 非挥发性 答案 1 胡萝卜素 2 需要 3 乙酸乙酯 萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶 而 乙醇为水溶性有机溶剂 考点练透 4 2016年长春质检 玫瑰在人们生活中具有多种用途 某同学进行玫瑰的组织培养和玫瑰精油的提取实验 请回答 导学号57130095 1 在进行玫瑰组织培养时 可以选取生长旺盛的嫩枝作 并要进行 处理 2 玫瑰组织培养接种操作前 用体积分数为70 的 将工作台擦拭一遍 接种后 还要经过 和栽培才能得到开花的玫瑰 3 某同学用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油 简便易行的是 填 水中 水上 或 水气 蒸馏的方法 蒸馏过程中需要监控蒸汽温度和时间 原因是 4 收集的乳浊液水油分层 需向其中加入 要除去分液得到的油层中的水分 需向其中加入无水 解析 1 植物组织培养时 应选取生长旺盛的嫩枝作外植体 并对外植体进行消毒处理 2 在接种操作前要用体积分数为70 的酒精擦拭工作台 接种完成后还要经过培养 移栽和栽培等过程 3 用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油时 最简便易行的是水中蒸馏的方法 在蒸馏过程中 如果蒸馏温度太高 时间太短 产品品质就较差 因此要控制好蒸馏温度和时间 4 向收集的乳浊液中加入NaCl 可以增加水层的密度 利于油水分层 向分离出的油层中加入无水Na2SO4可以除去油层中的水分 答案 1 外植体 消毒 2 酒精 培养 移栽 3 水中 如果温度太高 时间太短 产品质量就比较差 4 NaClNa2SO4 外植体 愈伤组织 长出丛芽 生根 1 下面是植物组织培养过程示意图 请回答有关问题 移栽成活 1 外植体若是菊花茎段组织 则在配制MS固体培养基时 填 必须 或 不必 添加植物激素 2 外植体若是月季的花药 则图中的 过程 填 需要 或 不需要 光照 而经 过程培养出的植物一般称为 植株 3 外植体若是菊花的根尖组织 则在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是 这个过程体现了植物细胞具有 4 植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分 化的关键性激素 在植物组织培养过程中 若先使用细胞分裂素 后使用生长素 实验结果是细胞 当同时使用这两种激素时 生长素用量与细胞分裂素用量的比值 填 高 低 或 适中 时 促进愈伤组织的形成 解析 1 由于菊花茎段的组织培养比较容易 因此不必添加植物激素 2 月季的花药培养初期不需要光照 幼小植株形成后才需要光照 花药离体培养得到的植株为单倍体植株 也称花粉植株 3 植物组织培养获得的植株是正常的植株 无论外植体取自植物的何种组织器官 因为这些细胞均具有全能性 所以利用菊花的根尖组织在正常环境下培养成的新菊花植株叶片的颜色是绿色的 4 植物激素中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂和分化的关键性激素 在植物组织培养过程中 若先使用细胞分裂素 后使用生长素 则细胞既分裂也分化 当同时使用这两种激素时 生长素用量与细胞分裂素用量的比值适中时 促进愈伤组织的形成 答案 1 不必 2 不需要 单倍体 花粉 3 绿色 全能性 4 既分裂也分化 适中 2 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 导学号57130096 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 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 该探究性实验课题名称是 2 第二步中 缓缓地 搅拌 这是为了减少 3 根据实验结果 得出结论并分析 结论1 与20 相比 相同实验材料在 20 条件下保 存 DNA的提取量较多 结论2 针对结论1 请提出合理的解释 4 氯仿密度大于水 能使蛋白质变性沉淀 与水和DNA均不相溶 且对DNA影响极小 为了进一步提高DNA纯度 依据氯仿的特性 在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是 然后用体积分数为95 的冷酒精溶液使DNA析出 解析 1 从表格可以看出 该实验有两个自变量 材料和保存温度 所以该探究性实验课题名称为探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响 低温抑制了相关酶的活性 DNA降解速度慢 提取的DNA较多 2 第二步中用玻璃棒搅拌的目的是获取DNA絮状物 所以若速度快 易造成DNA断裂 3 本实验的结论可从两个方面来考虑 相同材料在不同温度下的结论 不同材料在相同温度下的结论 4 氯仿能使蛋白质变性 而对DNA影响极小 所以可将第三步获得的溶液与氯仿混合 又因为氯仿密度大于水 所以蛋白质沉淀位于溶液下部 DNA位于上清液中 答案 1 探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的 影响 2 DNA断裂 3 等质量的不同实验材料 在相同的保存温度下 从蒜 黄提取的DNA量最多 低温抑制了相关酶的活性 DNA降解速度慢 4 将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合 静置一段 时间 吸取上清液 3 红细胞中含有大量的血红蛋白 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

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