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1、生物技术在其他方面的应用 导学案班级： 姓名： 日期：最新考纲1植物的组织培养 2蛋白质的提取和分离3PCR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3PCR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？看一看：植物组织培养与花药培养技术有何相同与不同？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？想一想：PCR与生物体内DNA复制有何区别？知识
2、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。【知识链接】一、植物组织培养的过程1菊花组织培养过程菊花组织脱分化,形成愈伤组织再分化,长出丛芽生根移栽,菊花植株。2月季的花药培养二、菊花茎与月季花药组织培养的比较菊花茎的组织培养月季花药组织培养理论依据植物细胞的全能性植物细胞的全能性材料选取未开花植株茎上部新萌生的侧枝完全未开放的花蕾光照状况每日用日光灯照射12 h开始不需要光照，幼小植株形成后需要光照操作流程制备MS培养基外植体消毒接种培养移栽栽培选材材料消毒接种和培养筛选和诱导移栽栽培选育影响因素选材、营养、激素、pH、温度、光照等基本过程脱分化、再分化三、植物激素在组
3、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：使用顺序实验结果先使用生长素，后使用细胞分裂素有利于细胞分裂，但细胞不分化先使用细胞分裂素，后使用生长素细胞既分裂又分化同时使用分化频率提高3.用量比例不同，结果也不同的比值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。2DNA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
4、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。【知识链接】一、多聚酶链式反应扩增DNA片段1细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)的比较细胞内DNA复制PCR不同点解旋解旋酶，边解旋边复制80100 高温解旋，双链完全分开酶解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶Taq DNA聚合酶引物RNADNA或RNA能量ATP不加温度体内温和条件高温子链合成一条链连续(先导链)，另一条链不连续，先合
5、成片段，再由DNA连接酶连接(滞后链)两条子链均连续合成相同点提供DNA模板 四种脱氧核苷酸作原料 子链延伸的方向都是从5端到3端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DN
6、A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。二、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.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。过程：取1 mL的血红蛋白溶液装入透
7、析袋中，将透析袋放入盛有300 mL的物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液中(pH为7.0)，透析12 h。目的图示： 注意：透析时间为12 h。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结果分析与评价项目分析血液样品的处理分层明显样品处理完成凝胶色谱柱的装填放一支与凝胶柱垂直的日光灯直接检查加入大分子有色物质如蓝色葡聚糖2 000或红色葡聚糖，若色带均匀、狭窄、平整装填成功血红蛋白的分离血红蛋白的红色区带均
8、匀、狭窄、平整，随洗脱液缓慢流出分离成功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。三、植物有效成分的提取1几种物质的提取方法、原理及步骤提取物质提取方法提取原理步骤血红蛋白凝胶色谱法、电泳法根据相对分子质量的大小；各种分子带电性质差异以及分子本身大小、形状的不同样品处理 粗提取纯化 纯度鉴定玫瑰精油水蒸气蒸馏法利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来水蒸气蒸馏分离油层除水、过滤橘皮精油压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油石
9、灰水浸泡、漂洗；压榨、过滤、静置；再次过滤胡萝卜素萃取法使提取物溶解在有机溶剂中，蒸发后得到提取物粉碎、干燥萃取、过滤浓缩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。2实验流程设计(1)玫瑰精油的提取实验流程鲜玫瑰花清水(14)水蒸气蒸馏油水混合物分离油层除水玫瑰油。(2)橘皮精油的提取实验流程石灰水浸泡橘皮漂洗压榨过滤静置再次过滤橘皮油。(3)胡萝卜素的提取实验流程胡萝卜粉碎干燥萃取过滤浓缩胡萝卜素。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
10、(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0.5 cm)，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。【例题1】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
11、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_。原料ATPDNA体内复制四种脱氧核苷酸需要PCR反应脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸不需要(5)假如PCR反应所用的引物含有放射性、模板不具有放射性，且引物不被切除，则经过n次循环，具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为_。解析(1)DNA具有双螺旋结构，复制时遵循碱基互补配对原则，所以打开氢键，DNA聚合酶方可在引物的引导下从引物3端开
12、始连接脱氧核苷酸。(2)PCR技术就是模拟细胞内DNA复制的一项技术，只不过该技术中双链的解旋与结合是通过温度来控制的，原因在于DNA具有热变性。(3)TaqDNA聚合酶具有耐高温的特性。(4)DNA无论是体内复制还是体外复制，子链合成过程中都要消耗能量，而PCR反应不加入ATP供能，且加入的原料也不是四种脱氧核苷酸，可见PCR所用原料在水解成相应脱氧核苷酸时，能释放出等同于ATP水解的能量。(5)DNA复制n次产生2n个DNA，共有2n1条脱氧核苷酸链，由于母链不具有放射性，所以具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为。答案(1)使DNA聚合酶能够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸解开双链(或打
13、开氢键)(2)DNA的热变性(3)TaqDNA聚合酶耐高温(4)所用原料水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量(5)【例题2】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【例题3】请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题。(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、_和_。(2)芳香油溶解性的特点是不溶于_，易溶于_
