选修一1-4细胞培养技术和分子生物学技术

1、项目项目内容内容要要求求考点考点1.植物组织培养技术植物组织培养技术2.DNA和蛋白质技术和蛋白质技术3.植物有效成分的提植物有效成分的提取取重难点重难点植物组织培养技术和植物组织培养技术和DNA及蛋白质技术及蛋白质技术年份及考卷年份及考卷考点考点2008年宁夏卷年宁夏卷植物有效植物有效成分的提成分的提取取2009年山东、年山东、2006广广东东植物组织植物组织培养培养2009江苏、江苏、2005年广年广东高考题东高考题DNA和蛋和蛋白质技术白质技术l自主梳理自主梳理l1原理原理l(1)植物细胞全能性的概念：高度分化的植植物细胞全能性的概念：高度分化的植物细胞，仍然具有发育成完整植株的潜能。物

2、细胞，仍然具有发育成完整植株的潜能。l(2)高度分化的植物细胞全能性表达的条件高度分化的植物细胞全能性表达的条件l离体条件；离体条件；l无菌操作无菌操作(防止杂菌污染防止杂菌污染)；l适宜物质的诱导和调节适宜物质的诱导和调节(激素主要是生长激素主要是生长素、细胞分裂素等素、细胞分裂素等)；l种类齐全、比例适合的营养物质；种类齐全、比例适合的营养物质；l温度、酸碱度、光照等条件的控制。温度、酸碱度、光照等条件的控制。l2基本过程基本过程l3影响植物培养的因素影响植物培养的因素l(1)外植体的选取外植体的选取l不同植物的组织培养难度不同。不同植物的组织培养难度不同。l对于同一种植物材料，材料的年龄

3、，保对于同一种植物材料，材料的年龄，保存时间的长短等也会影响实验结果。生长旺存时间的长短等也会影响实验结果。生长旺盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再盛的嫩枝生理状况好，容易诱导脱分化和再分化。分化。l(2)培养基的配制培养基的配制(MS培养基培养基)l大量元素：大量元素：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S。l微量元素：微量元素：B、Mn、Cu、Zn、Fe、Mo、I、Co。l有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、有机物：甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。蔗糖等。lpH、温度、光照、温度、光照l不同的植物对各种条件的要求往往不同。不同的植物对各种条件的要求往往不同。菊花适宜条件：菊花适宜条

4、件：pH在在5.8左右；温度控制在左右；温度控制在1822；每日日光灯光照；每日日光灯光照12h。l1如图为科学家将胡萝卜韧皮部的细胞培如图为科学家将胡萝卜韧皮部的细胞培养形成胡萝卜植株的过程示意图养形成胡萝卜植株的过程示意图(注：胚状注：胚状体即等同于植物种子的胚的结构体即等同于植物种子的胚的结构)。l请据图完成下列问题：请据图完成下列问题：l(1)由细胞团形成胚状体要经过由细胞团形成胚状体要经过_过程。过程。l(2)这种培养方法在生物技术中称为这种培养方法在生物技术中称为_培养。培养。l(3)培养基中除了需要水分和有机营养物质培养基中除了需要水分和有机营养物质外，还需要加入外，还需要加入_

5、和和_。培。培养过程必要的外界条件是适宜的温度、养过程必要的外界条件是适宜的温度、_和和_等。等。l(4)由胡萝卜韧皮部细胞培养成完整的胡萝由胡萝卜韧皮部细胞培养成完整的胡萝卜植株证明了卜植株证明了_，l解析解析植物组织培养的理论基础是细胞的植物组织培养的理论基础是细胞的全能性；由细胞团发育成植物幼苗需经细胞全能性；由细胞团发育成植物幼苗需经细胞分裂和细胞分化两个过程；植物组织培养所分裂和细胞分化两个过程；植物组织培养所用的培养基中应含有植物生长发育所需的各用的培养基中应含有植物生长发育所需的各种营养物质，为诱导根或芽的分化还应加入种营养物质，为诱导根或芽的分化还应加入生长素、细胞分裂素两种植

6、物激素，并保证生长素、细胞分裂素两种植物激素，并保证适宜的外界环境。适宜的外界环境。l答案答案(1)细胞分裂和细胞分化细胞分裂和细胞分化(2)组织组织(3)矿质元素生长调节类矿质元素生长调节类(激素激素)物质光照、物质光照、氧气无菌氧气无菌(4)植物细胞具有全能性植物细胞具有全能性l月季花药培养时的花粉粒最好是月季花药培养时的花粉粒最好是()lA四分体时期四分体时期B单核居单核居中期中期lC单核靠边期单核靠边期 D二核或三核花二核或三核花粉粒粉粒l答案答案Cl解析解析花粉发育过程中，只有某一个时期花粉发育过程中，只有某一个时期对离体刺激敏感。一般来说，在单核期细胞对离体刺激敏感。一般来说，在单

7、核期细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。功率最高。l自主梳理自主梳理l一、一、DNA的粗提取和鉴定的粗提取和鉴定l1基本原理基本原理l(1)DNA在不同浓度的在不同浓度的NaCl溶液中的溶解溶液中的溶解度不同，在度不同，在0.14 mol/L的的NaCl溶液中的溶溶液中的溶解度最低；解度最低；l(2)DNA不溶于酒精溶液；不溶于酒精溶液；l(3)DNA不被蛋白酶所水解；不被蛋白酶所水解；l(4)DNA可被二苯胺染成蓝色。可被二苯胺染成蓝色。 l2方法目的方法目的方法方法目的目的溶于溶于NaCl溶液中并稀释溶液中并稀释NaCl浓度为浓度为2m

8、ol/L时时，DNA溶解，而部分蛋白溶解，而部分蛋白质发生盐析而生成沉淀，质发生盐析而生成沉淀，通过过滤可除去部分蛋白通过过滤可除去部分蛋白质及不溶于质及不溶于NaCl溶液的溶液的杂质杂质当当NaCl溶液稀释至溶液稀释至0.14 mol/L时，时，DNA析出，过析出，过滤可除去溶于滤可除去溶于NaCl中的中的部分蛋白质和其他杂质部分蛋白质和其他杂质加入嫩肉粉加入嫩肉粉嫩肉粉中含木瓜蛋白酶，嫩肉粉中含木瓜蛋白酶，水解蛋白质水解蛋白质加入冷却酒精加入冷却酒精(95%)DNA析出，除去溶于酒精析出，除去溶于酒精的蛋白质的蛋白质l二、多聚酶链式反应扩增二、多聚酶链式反应扩增DNA片段片段l1细胞内细胞

9、内DNA复制与复制与PCR技术的比较技术的比较细胞内细胞内DNA复制复制PCR不不同同点点解解旋旋在解旋酶作用下在解旋酶作用下边解旋边复制边解旋边复制80100高温高温解旋，双链完全解旋，双链完全分开分开酶酶DNA解旋酶、解旋酶、DNA聚合酶聚合酶Taq DNA聚合酶聚合酶引引物物RNADNA或或RNA温温度度体内温和条件体内温和条件高温高温相相同同点点需提供需提供DNA复制的模板复制的模板四种脱氧核苷酸作原料四种脱氧核苷酸作原料子链延伸的方向都是从子链延伸的方向都是从5端到端到3端端l三、血红蛋白的提取和分离三、血红蛋白的提取和分离l1方法及原理方法及原理方法方法原理原理凝胶色凝胶色谱法谱法

10、根据相对分子质量的大小分离蛋根据相对分子质量的大小分离蛋白质白质电泳法电泳法各种分子带电性质的差异以及分各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同子本身大小、形状的不同l2.实验操作程序实验操作程序l(1)样品处理样品处理l红细胞的洗涤：除去血浆蛋白等杂质，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；有利于后续步骤的分离纯化；l血红蛋白的释放：使红细胞涨破，血红血红蛋白的释放：使红细胞涨破，血红蛋白释放出来；蛋白释放出来；l分离血红蛋白溶液：经过离心使血红蛋分离血红蛋白溶液：经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来，便于下一步对血红白和其他杂质分离开来，便于下一步对血红蛋白

11、的转化。蛋白的转化。l(2)粗分离粗分离透析：除去样品中分子量较透析：除去样品中分子量较小的杂质。小的杂质。l(3)纯化：一般采用凝胶色谱法对血红蛋白纯化：一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。进行分离和纯化。l(4)纯度鉴定：一般用纯度鉴定：一般用SDS聚丙烯酰胺凝聚丙烯酰胺凝胶电泳方法，来测定蛋白质的分子量，即对胶电泳方法，来测定蛋白质的分子量，即对血红蛋白进行纯度鉴定。血红蛋白进行纯度鉴定。l感悟拓展感悟拓展l1DNA的粗提取实验的粗提取实验l哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核，哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核，也没有也没有DNA，不适于作，不适于作DNA提取的材料，提取的材料，但却

12、是提取血红蛋白的理想材料。但却是提取血红蛋白的理想材料。实验过实验过程中两次用于蒸馏水，第一次目的是使成熟程中两次用于蒸馏水，第一次目的是使成熟的鸡血红细胞涨破释放出的鸡血红细胞涨破释放出DNA，第二次目，第二次目的是稀释的是稀释NaCl溶液。溶液。l2PCR技术反应过程中控制不同温度的技术反应过程中控制不同温度的意义意义l(1)90以上时变性，双链以上时变性，双链DNA解聚为单解聚为单链；链；l(2)50左右时复制，引物与两条单链左右时复制，引物与两条单链DNA结合；结合；l(3)72左右时延伸，左右时延伸，Taq DNA聚合酶有聚合酶有最大活性，使最大活性，使DNA新链由新链由5端向端向3

13、端延伸。端延伸。l2一个由一个由32P标记的标记的DNA分子，放在未标分子，放在未标记的环境中培养，复制记的环境中培养，复制5次后标记的次后标记的DNA分分子占子占DNA分子总数的分子总数的()lA1/10B1/16lC1/25 D1/32l解析解析一个一个DNA分子分子n次复制后产生的次复制后产生的DNA数目为数目为2n，而，而DNA复制是半保留复制，复制是半保留复制，其特点是：新形成的其特点是：新形成的DNA双链一条是来自双链一条是来自亲代的亲代的DNA分子的母链，另一条是新形成分子的母链，另一条是新形成的子链。这样最初由的子链。这样最初由32P标记的标记的DNA分子复分子复制后，其标记的

14、两条链就分别进入两个子代制后，其标记的两条链就分别进入两个子代DNA分子中，即两个子代分子中，即两个子代DNA分子被标记分子被标记了。然而由于是在未标记的环境中培养，不了。然而由于是在未标记的环境中培养，不论多少次复制，只有最初标记过的两条链存论多少次复制，只有最初标记过的两条链存在的两个在的两个DNA分子中含分子中含32P，这样经，这样经n次复次复制，标记的制，标记的DNA分子占分子占2/2n，即，即1/2n1，所，所以本题应选以本题应选B。l答案答案Bl在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷在血红蛋白的整个提取过程中，不断用磷酸缓冲液处理的目的是酸缓冲液处理的目的是()lA防止血红蛋白被防止

15、血红蛋白被O2氧化氧化lB血红蛋白是一种碱性物质，需要酸中血红蛋白是一种碱性物质，需要酸中和和lC磷酸缓冲液会加速血红蛋白的提取过磷酸缓冲液会加速血红蛋白的提取过程程lD让血红蛋白处在稳定的让血红蛋白处在稳定的pH范围内，维范围内，维持其结构和功能持其结构和功能l答案答案Dl解析解析利用磷酸缓冲液模拟细胞内的利用磷酸缓冲液模拟细胞内的pH环环境，保证血红蛋白的正常结构和功能，便于境，保证血红蛋白的正常结构和功能，便于分离观察分离观察(红色红色)和科学研究和科学研究(活性活性)。l自主梳理自主梳理l3玫瑰精油被称为玫瑰精油被称为“液体黄金液体黄金”，其提取，其提取方法可用方法可用()lA只能用水

16、蒸气蒸馏法只能用水蒸气蒸馏法lB可用蒸馏法和压榨法可用蒸馏法和压榨法lC可用蒸馏法和萃取法可用蒸馏法和萃取法lD可用压榨法和萃取法可用压榨法和萃取法l解析解析用玫瑰花提取精油，根据玫瑰花的用玫瑰花提取精油，根据玫瑰花的干湿情况可采用不同的提取方法，鲜玫瑰花干湿情况可采用不同的提取方法，鲜玫瑰花可采用水蒸气蒸馏法，干玫瑰花可使用有机可采用水蒸气蒸馏法，干玫瑰花可使用有机溶剂萃取法，一般不采用压榨法。溶剂萃取法，一般不采用压榨法。l答案答案Cl胡萝卜粗品鉴定过程中，判断标准样品点胡萝卜粗品鉴定过程中，判断标准样品点与萃取样品点的依据是与萃取样品点的依据是()lA颜色不一样颜色不一样lB大小不一样大

17、小不一样lC形状不一样形状不一样lD层析后的色素点数不一样层析后的色素点数不一样l答案答案Dl解析解析标准样品为单一色素，层析后只有标准样品为单一色素，层析后只有单一样点，而萃取样品不纯，含有多种色素，单一样点，而萃取样品不纯，含有多种色素，会有多个色素点。会有多个色素点。l命题热点命题热点1关于实验考查关于实验考查l【例【例1】关于关于DNA的粗提取与鉴定实验的粗提取与鉴定实验材料的选择，也经过了多次实验效果的比较，材料的选择，也经过了多次实验效果的比较，最终选择鸡血作实验材料。请据图回答问题。最终选择鸡血作实验材料。请据图回答问题。l(1)鸡血细胞中红细胞鸡血细胞中红细胞_，家鸡属，家鸡属

18、于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中_细胞数目较多，可以提供丰富的细胞数目较多，可以提供丰富的_。l(2)实验前由老师选取血细胞液供同学们作实验前由老师选取血细胞液供同学们作实验材料，而不用鸡全血，主要原因是实验材料，而不用鸡全血，主要原因是_。l(3)在牧区采集牛、羊和马血比较方便，若在牧区采集牛、羊和马血比较方便，若用这些材料按实验要求完成实验步骤后，结用这些材料按实验要求完成实验步骤后，结果是果是_。l这是因为这些动物和人类一样这是因为这些动物和人类一样_，但若改用动物肝脏作实验材料，实验结果明但若改用动物肝脏作实验材料，实验结果明显。这是因为显。这是因为_l

19、(4)若选用动物肝脏作实验材料，在提取之若选用动物肝脏作实验材料，在提取之前，最好增加前，最好增加_程序，使组织、细程序，使组织、细胞更易分离。胞更易分离。 l答案答案(1)含细胞核红含细胞核红DNAl(2)鸡血细胞中鸡血细胞中DNA相对含量高相对含量高l(3)很难提取到很难提取到DNA成熟的红细胞中无细成熟的红细胞中无细胞核肝细胞中有细胞核胞核肝细胞中有细胞核(4)研磨研磨l解析解析(1)鸡血细胞中含有成形的完整的细鸡血细胞中含有成形的完整的细胞核，而且红细胞数量比较多，因而胞核，而且红细胞数量比较多，因而DNA含量也丰富。含量也丰富。(2)鸡的全血包括血浆和血细鸡的全血包括血浆和血细胞，血

20、浆中无胞，血浆中无DNA，全血中除去血浆后即，全血中除去血浆后即是浓缩的血细胞液，是浓缩的血细胞液，DNA的相对含量提高的相对含量提高了。了。(3)哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核，哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核，仅靠白细胞和淋巴细胞在实验中很难提取到仅靠白细胞和淋巴细胞在实验中很难提取到DNA，但肝细胞含有细胞核，并且肝组织，但肝细胞含有细胞核，并且肝组织易破坏，有利于易破坏，有利于DNA的提取；的提取；(4)若使肝组若使肝组织分离，将肝组织剪碎、研磨是一种简便易织分离，将肝组织剪碎、研磨是一种简便易行的方法。行的方法。l1(2009山东，山东，34)人参是一种名贵中药人参是一种名贵中药材，其

21、有效成分主要是人参皂苷。利用细胞材，其有效成分主要是人参皂苷。利用细胞培养技术生产人参皂苷的大致流程如下：培养技术生产人参皂苷的大致流程如下：l请回答：请回答：l(1)配制诱导愈伤组织的固体培养配制诱导愈伤组织的固体培养_。l接种前，要对人参根进行接种前，要对人参根进行_。l(2)用于离体培养的根切块，叫做用于离体培养的根切块，叫做_。培养几天后发现少数培养基。培养几天后发现少数培养基被污染，若是有颜色的绒毛状菌落，属于被污染，若是有颜色的绒毛状菌落，属于_污染；若是有光泽的黏污染；若是有光泽的黏液状菌落，属于液状菌落，属于_污染。污染。l(3)用少量用少量_酶处理愈伤组织，酶处理愈伤组织，获得单细胞或小细胞团，在液体培养基中进获得单细胞或小细胞团，在液体培养基中进行悬浮培养，可有效提高人参皂苷合成量。行悬浮培养，可有效提高人参皂苷合成量。l(4)人参皂苷易溶于水溶性人参皂苷易溶于水溶