【生物】2018届人教版一轮复习专题11-2植物组织培养技术及DNA和蛋白质技术学案

【生物】2018届人教版一轮复习专题11-2植物组织培养技术及DNA和蛋白质技术学案

‎1.植物的组织培养 ‎2．血红蛋白的提取与分离。‎ ‎3.从生物组织中提取某些特定成分。‎ ‎4.实验：DNA的粗提取与鉴定。‎ ‎ ‎ 一、菊花组织培养 ‎1．植物组织培养的过程和原理 ‎(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、细胞分裂素等。‎ ‎④无菌、适宜的外界条件。‎ ‎(3)过程 ‎2.菊花组织培养过程 ‎(1)影响植物组织培养的主要因素 ‎①选材：一般选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝。‎ ‎②营养供应 ‎(2)实验操作过程 制备MS固体培养基：配制好的培养基进行高压蒸汽灭菌 ‎　‎ 外植体消毒：→→→ ‎　‎ 接种：始终在酒精灯火焰旁进行，对接种工具要用火焰灼烧 灭菌。将菊花茎段插入培养基中时注意不要倒插 ‎　‎ 培养与移栽：在18～22 ℃的无菌箱中培养，得到试管苗后 进行移栽 ‎3．影响植物组织培养的主要因素 ‎(1)培养材料 ‎①不同的植物组织，培养的难易程度差别很大，容易进行无性繁殖的植物也容易进行组织培养。‎ ‎②同一种植物材料，材料的年龄、保存时间的长短对培养也有影响。幼龄、保存时间短的植物材料容易培养成功。‎ ‎(2)无菌条件 培养基上有细菌等微生物存在时，它们比植物细胞生长、繁殖得更快，而且它们会产生毒素，使培养的植物细胞很快中毒死亡，因此在培养过程中要求进行一系列的消毒、灭菌，并且要求无菌操作。‎ 二、月季的花药培养 ‎1．被子植物的花粉发育过程 ⇒四分体时期⇒单核期⇒双核期⇒花粉粒 ‎2．产生花粉植株的两条途径 ‎3．影响花药培养的因素 ‎(1)主要因素：材料的选择和培养基的组成。‎ ‎(2)月季花药培养一般选择单核期。‎ 三、DNA的粗提取与鉴定 ‎1．基本原理 ‎2．操作过程 材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织 破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞，加蒸馏水，用玻璃棒搅 拌，用纱布过滤，收集滤液 去除杂质：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质 DNA析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液 DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，‎ 沸水中加热5 min，溶液变成蓝色 易错警示！　(1)本实验不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟红细胞无细胞核。‎ ‎(2)实验中两次使用蒸馏水，第一次的目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA，第二次的目的是稀释NaCl溶液，使DNA从溶液中析出。‎ ‎(3)二苯胺试剂要现配现用，否则二苯胺会变成浅蓝色，影响鉴定效果。‎ 四、PCR技术的基本操作和应用 ‎1．PCR原理 DNA热变性原理，即：‎ ‎2．PCR反应过程 ‎(1)变性：当温度上升到90_℃以上时，双链DNA解旋为单链。‎ ‎(2)复性：温度下降到55_℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。‎ ‎(3)延伸：温度上升到‎72 ℃‎左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)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。‎ 五、血红蛋白的提取和分离 ‎1．方法及原理 方法 原理 凝胶色谱法 根据相对分子质量的大小分离蛋白质 电泳法 各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同 ‎2.血红蛋白的提取和分离过程 六、植物有效成分的提取 ‎1．植物芳香油的提取 ‎(1)提取玫瑰精油实验 ‎①方法：水蒸气蒸馏法。‎ ‎②实验流程 ‎(2)提取橘皮精油的实验 ‎①方法：一般用压榨法。‎ ‎②实验流程 石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤 ‎ 　　　　　　　　　　‎ ‎ 橘皮油←再次过滤←静置 ‎2．胡萝卜素的提取 ‎(1)胡萝卜素的性质：不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。‎ ‎(2)实验设计 ‎①方法：萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。‎ ‎②实验流程 胡萝卜→粉碎→干燥→萃取 ‎ 　　　　　　　　‎ ‎ 胡萝卜素←浓缩←过滤 ‎(3)鉴定方法：纸层析法。‎ 高频考点一　菊花的组织培养 例1.下列有关植物组织培养技术的叙述，正确的是(　　)‎ A.经脱分化和再分化过程形成的幼芽细胞不具有细胞全能性 B.在愈伤组织培养过程中加入聚乙二醇，可获得染色体加倍的细胞 C.利用纤维素酶和果胶酶去除外植体的细胞壁有利于脱分化的发生 D.培养基中生长素和细胞分裂素的比例将影响愈伤组织分化的方向 ‎【答案】D 于原生质体融合；生长素和细胞分裂素比例的不同将诱导愈伤组织向不同方向分化。z学x科x网k ‎【变式探究】为了探究6BA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6BA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。‎ 培养基编号 浓度/mg·L－1[来源:学&科&网][来源:学#科#网]‎ m/%‎ n/个[]‎ ‎6BA IAA ‎1‎ ‎0.5‎ ‎0‎ ‎76.7‎ ‎3.1‎ ‎2‎ ‎0.1‎ ‎77.4‎ ‎6.1‎ ‎3‎ ‎0.2‎ ‎66.7‎ ‎5.3‎ ‎4‎ ‎0.5‎ ‎60.0‎ ‎5.0‎ 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，6BA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“6BA”或“IAA”)。‎ ‎【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)6BA ‎【解析】按照植物的需求量，在培养基中加入的无机盐可分为大量元素和微量元素。6BA是细胞分裂素类生长调节剂，由于该实验探究的是6BA和IAA对菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响，而6BA的浓度在各实验组中相同，因此实验的自变量是IAA浓度，取值范围是0～0.5mg·L－1，因变量是再生丛芽外植体的比率及再生丛芽外植体上的丛芽平均数，即表中的m和n ‎。再生外植体数乘以外植体上的丛芽平均数即为丛芽总数，计算可知诱导丛芽总数最少的是1号培养基。在植物组织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化，细胞分裂素主要促进细胞分裂和分化出不定芽，因此为了诱导生根，培养基中一般不加6BA(细胞分裂素类生长调节剂)而加入IAA(生长素类生长调节剂)。z学x科x网k 高频考点二　月季的花药培养 例2.如图是花药培养产生花粉植株的两种途径，下列相关判断错误的是(　　)‎ A.图中的a是愈伤组织 B.①和②过程的实质相同 C.选择的花药在花粉发育过程中越早越好 D.整个培养过程中的细胞增殖方式只有有丝分裂 ‎【答案】C ‎【变式探究】如图表示被子植物花粉的发育过程，据图完成下列问题。‎ ‎(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)图中所示的植物的基因型为AaBb(两对基因遵循自由组合定律遗传)，则①的基因型为________，②的基因型可能为__________________。‎ ‎(3)⑦、⑧所指的结构依次是______________________、__________________；两者的基因型是否相同？__________________。‎ ‎【答案】(1)单核(靠边)　完全未开放　醋酸洋红　焙花青－铬矾　蓝黑 ‎(2)AaBb　Ab或aB或AB或ab ‎(3)花粉管细胞核　生殖细胞核　相同 以两者的基因型相同。z学x科x网k 高频考点三　植物芳香油提取方法的比较 例3.某同学设计的提取玫瑰精油的实验流程如图所示，据图分析不正确的是(　　)‎ ‎①　　　②　　　③　　　④　　⑤　　⑥‎ →→→→→ A.在②步中使用水气蒸馏更简便易行 B.在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片防止暴沸 C.提取精油时，向混合物中加入NaCl更利于油水分层 D.加入无水Na2SO4，再用过滤法可除去分离的油层中的水分 ‎【答案】A ‎【解析】由于玫瑰精油难溶于水，易溶于有机溶剂，因此在②步中使用水中蒸馏更简便易行；在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片，目的是防止暴沸；提取精油时，为了促进油水分层，要向油水混合物中加入NaCl；分离的油层还含有一定的水分，需加入无水Na2SO4，再用过滤方法将其除去。‎ ‎【变式探究】某植物园中种植的有菊花、玫瑰等花卉，还有葡萄、橘子等水果，其中玫瑰、橘子都可以作为植物芳香油提取的原料。请回答下列问题：‎ ‎(1)植物芳香油的提取方法有________、压榨和________等。具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。‎ ‎(2)玫瑰精油适合用__________________提取，其理由是玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定的特点。蒸馏时收集的蒸馏液不是纯的玫瑰精油，而是__________________。经冷凝管冷却后，混合物又会重新分出________层和水层。如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会减少，原因是________________________________。‎ ‎(3)橘皮精油的提取原料是橘皮，但橘皮易焦糊，宜采用________法提取橘皮精油，其中将橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，其目的是__________________________________________。‎ ‎【答案】(1)蒸馏　萃取 ‎(2)水蒸气蒸馏法　油水混合物　油　部分玫瑰精油会随水蒸气挥发而流失 ‎(3)压榨　防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率 其目的是防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。z学x科x网k 高频考点四　胡萝卜素提取实验的操作分析 例4.作为萃取胡萝卜素的有机溶剂，哪一项不符合实验要求(　　)‎ A.能充分溶解色素 B.与水混溶 C.对人无毒 D.易与产品分离 ‎【答案】B ‎【解析】作为萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。此外，还需要考虑萃取效率、对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否能从产品中完全除去、会不会影响产品质量等问题。‎ ‎【变式探究】请回答下列有关“胡萝卜素提取”的问题。‎ ‎(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是________法。以下为提取胡萝卜素的实验流程：胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素。其中，A过程叫__________，B过程叫________。‎ ‎(2)在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将________和________控制在一定范围内。‎ ‎(3)图甲为提取胡萝卜素的装置示意图，请指出图中一处错误并改正：________________。‎ ‎(4)图乙是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。该鉴定方法的名称是________法。图乙中⑤为________，实验过程中点样时应注意______________________________________________。‎ ‎(5)在图乙的胡萝卜素的结果示意图中，A、B、C、D四点中，属于提取样品的样点是 ‎________________。‎ ‎【答案】(1)萃取　萃取　浓缩　(2)温度　时间 ‎(3)应避免明火加热，而采用水浴加热 ‎(4)纸层析　样品原点　快速细致并注意保持滤纸干燥 ‎(5)B和C ‎【解析】(1)根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，一般用萃取法提取。(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在干燥时要注意控制温度和时间，温度太高、时间太长会导致胡萝卜素分解。z学x科x网k 高频考点五　DNA的粗提取与鉴定过程分析 例5.“DNA的粗提取与鉴定”实验中，操作正确的是(　　)‎ A.取制备好的鸡血细胞液5～10mL注入烧杯中，迅速加入物质的量浓度为0.14mol/L的NaCl溶液20mL，同时用玻璃棒沿同一方向快速搅拌5min，可使血细胞破裂，释放出DNA B.整个DNA提取过程中，两次加蒸馏水的目的都是为了降低溶液中NaCl的浓度，使DNA分子的溶解度达到最低，析出DNA分子 C.整个DNA提取操作中，两次加入2mol/L的NaCl溶液，目的都是使DNA尽可能多地溶解在NaCl溶液中 D.DNA鉴定操作中，只要向溶有DNA的NaCl溶液中加入4mL的二苯胺试剂，即可出现蓝色 ‎【答案】C ‎【变式探究】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‎10 g剪碎后分成两组，一组置于‎20 ℃‎、另一组置于－‎20 ℃‎条件下保存24 h。‎ DNA粗提取：‎ 第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL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10 mL滤液，再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地沿一个方向搅拌，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2 mol/L NaCl溶液溶解上述絮状物。‎ DNA检测：在上述试管中各加人4 mL二苯胺试剂，混合均匀后，置于沸水中加热5 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如表。‎ 材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄 ‎20 ℃‎ ‎＋＋‎ ‎＋‎ ‎＋＋＋‎ ‎－‎‎20 ℃‎ ‎＋＋＋‎ ‎＋＋‎ ‎＋＋＋＋‎ 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”搅拌，这是为了减少________。‎ ‎(3)根据实验结果，得出结论并分析。‎ ‎①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：________________。‎ ‎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。‎ 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)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多　②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