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1、第50课时 植物的组织培养技术及 DNA和蛋白质技术 考点一 植物的组织培养 1.实验操作流程 （1）配制培养基：加琼脂 溶化加蔗糖、各种 母液调pH分装。常用的植物组织培养基为MS 培养基，培养基配制好后要进行高压蒸汽灭菌。,高频考点突破,（2）外植体消毒：外植体通常先用体积分数为70%的酒精消毒，再用质量分数为0.1%的氯化汞溶液消毒，最后无菌水清洗。 （3）接种：要在超净工作台上并且要在酒精灯火焰 附近操作。 （4）培养。 （5）移栽。 （6）栽培。,2.菊花茎的组织培养和月季的花药培养比较 （1）相同点 理论基础：植物细胞的全能性。 基本过程：脱分化再分化试管苗。 影响因素：营养、激素
2、、pH、温度、光照等。 （2）不同点,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，该部分不仅分生能力强，而且无病毒侵染。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药进行培养，且在花蕾期，因为此时质地幼嫩，花瓣未开，微生物不易侵入，容易消毒。,提醒,剥离花药时，尽量不要损伤花药，同时还要彻底 去除花丝，防止对实验产生干扰。 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。 培养过程：在初期，菊花的组织培养需光照，月 季的花药培养不需光照，而在后期均需光照。,3.影响植物组织培养的因素 （1）材
3、料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。 （2）营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是 Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni、I、Co，有机 物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。 （3）激素：在培养基中需要添加生长素和细胞分裂素等植物激素，其浓度、使用的先后顺序、用量的比例等都影响结果。,激素使用的先后顺序及其用量比例对细胞分裂和分 化的影响如下表：,（4）环境条件：pH、温度、光等环境条件。如菊花 组培所需pH为5.8
4、，温度为1822，光照条件为每 日用日光灯照射12小时。,对位训练 1.植物细胞表现出全能性的必要条件是 （ ） A.导入其他植物细胞的基因 B.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内 C.用适当浓度的秋水仙素处理 D.脱离母体后，给予适宜的营养和外界条件,D,2.影响植物组织培养的因素包括 （ ） 培养基的配制 外植体的选取 激素的应 用 消毒温度、pH、光照 A. B. C. D.,A,考点二 DNA的粗提取与鉴定 1.原理、方法和目的,2.实验材料 （1）动物 （2）植物：新鲜菜花、蒜黄、菠菜等。 人和哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核, 也没有DNA，不适于作DNA提取的材料，但却是 提
5、取血红蛋白的理想材料。,鸡血红细胞、白细胞中都有细胞核， 含大量的DNA 既经济又易取,鸡血细胞 液的优点,提醒,3.实验步骤及注意事项 （1）步骤：提取血细胞核物质（蒸馏水涨破） 溶解（2 mol/L的NaCl）过滤（除杂质）析出 （滴蒸馏水，降NaCl浓度至0.14 mol/L）过滤 再溶解（2 mol/L的NaCl）过滤进一步提纯 （体积分数为95%的冷却酒精）鉴定。,（2）鉴定,（3）注意事项 制备鸡血细胞液时，要在取鸡血的同时加入柠檬 酸钠，静置后上层是血清，下层为所需要的血细胞。 两次加蒸馏水的目的不同。 鉴定DNA时需沸水浴加热。,对位训练 3.相对于细菌分离，而DNA分子的分离
6、和提取操作 要复杂的多。 （1）在DNA提取中两次用到蒸馏水，其目的分别是 。 （2）实验中能否以哺乳动物成熟的红细胞为实验材 料？为什么？ 。,使血细胞破裂，释放出DNA分子、稀释NaCl溶液， 使DNA分子析出,不能，哺乳动物成熟的红细胞中无DNA分子,考点三 PCR扩增技术与体内DNA复制 1.PCR的反应过程 （1）变性：当温度上升到90以上时，双链DNA 解旋为单链，如下图： （2）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，如下图：,（3）延伸：温度上升到72左右，溶液中的四种 脱氧核苷酸在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
7、下图：,2.PCR扩增技术和DNA复制的比较,对位训练 4.标准的PCR过程一般分为变性、复性、延伸三大 步，这三大步需要的温度依次是 （ ） A.92、50、72 B.72、50、92 C.50、92、72 D.80、50、72,A,5.引物的作用是 （ ） A.打开DNA双链 B.催化合成DNA子链 C.使DNA聚合酶能够从引物的3端开始复制 D.提供模板,C,考点四 血红蛋白的提取和分离 1.蛋白质分离的依据 蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所 带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他 分子的亲和力等，可以用来提取和分离不同种类的 蛋白质。,2.方法及原理 （1）凝胶色谱法
8、原理,提醒 凝胶色谱柱的直径大小不影响分离效果，但 直径过大造成洗脱液体积大，样品稀释度大；凝胶 色谱柱的高度与分离度有关。 （2）凝胶电泳法原理 凝胶电泳法的原理是不同蛋白质的带电性质、电量、 形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方 向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方 向和运动速度不同。如下表：,3.实验操作流程,样品的处理,红细胞洗涤离心去除血清 释放血红蛋白蒸馏水涨破 分离血红蛋白离心处理,粗分离透析（去除小分子杂质） 纯化凝胶色谱法进行分离和纯化 纯度鉴定SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法测 定相对分子量,提醒 红细胞洗涤过程中，洗涤三次后，上清液 仍有黄色，可增加洗涤次数，
9、否则无法除去血浆蛋 白；离心时转速要低，时间要短，否则白细胞等会 一同沉淀，达不到分离效果。 血红蛋白释放过程中，蒸馏水的作用是涨破红细 胞，甲苯的作用主要是溶解细胞膜。 为了加快干凝胶的膨胀，可将加入洗脱液的湿凝 胶用沸水浴加热，逐渐升温至接近沸腾，通常只需 12 h。这种方法不但节约时间，而且可以除去凝 胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。 滴加样品时，吸管管口要贴着管壁环绕移动， 防止破坏凝胶面。,对位训练 6.为了提取血红蛋白，从学校附近的屠宰场索取新 鲜的猪血，对猪血处理的正确操作是 （ ） A.要在采血容器中预先加入抗凝血剂柠檬酸钠 B.取血回来后，马上进行高速长时间离心 C.
10、将离心后的血细胞加入清水缓慢搅拌 D.重复洗涤直到上清液呈红色为止,A,7.洗涤红细胞时，离心所用方法为 （ ） A.低速长时间离心 B.低速短时间离心 C.高速长时间离心 D.高速短时间离心,B,思维误区警示 易错分析 对DNA和蛋白质提取与分离的原理不清楚 （1）DNA溶解度与NaCl浓度的关系 （2）两次蒸馏水的目的不同：第1次是使红细胞吸水涨破；第2次是降低NaCl浓度，析出DNA。,解题思路探究,（3）血红蛋白的分离方法及相关原理,1.（2008江苏卷，18）下列叙述中错误的是 ( ) A.改变NaCl溶液的浓度只能使DNA溶解而不能使其 析出 B.在沸水浴中，DNA遇二苯胺试剂会呈
11、现蓝色 C.用电泳法可分离带电性质、分子大小和形状不 同的蛋白质 D.用透析法可去除蛋白质样品中的小分子物质,纠正训练,解析 在不同浓度的氯化钠溶液中DNA的溶解度不 同，在0.14 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最小,DNA 析出,呈丝状物,过滤后存在于黏稠物中;在2 mol/L的 氯化钠溶液中溶解度最大，所以DNA呈溶解状态， 过滤后存在于滤液中。 答案 A,2.使用凝胶色谱法分离蛋白质实验中，相对分子质量不 同的蛋白质在凝胶中的行进过程，可表示为图中 （ ）,B,知识综合应用 重点提示 通过“植物组织培养及题干中信息的分析推 断”的考查，提升“鉴别选择试题给出的相关生 物信息，并能运用这
12、些信息，结合所学知识解决 相关生物学问题”的能力。,典例分析 （2009上海卷，36）回答下列有关植物组织培养 的问题。 （1）用于植物组织培养的植物材料称为 。 （2）组织培养中的细胞，从分化状态转变为未分 化状态的过程称为 。,（3）在再分化阶段所用培养基中，含有植物激素X和植物激素Y。逐渐改变培养基中这两种植物激素的浓度比，未分化细胞群的变化情况如下图所示。据图指出两种激素的不同浓度比与形成芽、根、愈伤组织的关系：,当植物激素X与植物激素Y的浓度比等于1时, ； ； 。 （4）若植物激素Y是生长素，在植物组织培养中 其主要作用是 ； 则植物激素X的名称是 。 （5）生产上用试管苗保留植物
13、的优良性状，其原 因是 。,解析 （1）植物组织培养时所取材料称为外植体。（2）让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特 有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程，称为 脱分化。（3）据图可得当激素X与激素Y的浓度比 为1时，未分化的细胞群形成愈伤组织；当激素X与 激素Y的浓度比大于1时，未分化的细胞群分化形成 芽；当激素X与激素Y的浓度比小于1时，未分化的 细胞群分化形成根。（4）生长素的作用是促进细 胞生长、分裂和分化；激素X能促进细胞分裂，是 细胞分裂素。（5）试管苗为无性繁殖系，能够保 持亲本的一切性状，不发生性状分离。,答案 （1）外植体 （2）去分化（脱分化） （3）未分化细胞群经分裂
14、形成愈伤组织 当植 物激素X与植物激素Y的浓度比大于1时，未分化细 胞群分化形成芽 当植物激素X与植物激素Y的浓 度比小于1时，未分化细胞群分化形成根 （4）促进细胞的生长（伸长）、分裂和分化 细胞 分裂素 （5）组织培养形成试管苗的过程属于无性生殖，后 代不发生性状分离,定时检测 组题说明 特别推荐 识图析图综合应用题3；流程图解读 及知识拓展应用1、2、8。,1.（2009山东理综，34）人参是一种名贵中药 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：,请回答： （1）配制诱导愈伤组织的固体培养基,分装后要进行 。接种前，要对人参根进行 。 （2）用于离体培
15、养的根切块，叫做 。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 污染；若是有光泽的黏液状 菌落，属于 污染。 （3）用少量 酶处理愈伤组织，获取单细 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。 （4）人参皂苷易溶于水溶性（亲水性）有机溶液， 从培养物干粉中提取人参皂苷宜选用 方法， 操作时应采用 加热。,解析 (1)灭菌是指用强烈的物理或化学的方法，杀 死物体内外的一切微生物，包括芽孢和孢子。消毒 指使用较为温和的物理或化学方法仅杀死物体表面 或内部一部分对人体有害的微生物。在组织培养过 程中要防止杂菌的污染，需要对固体培养基进行灭 菌，对人参
16、根进行消毒。 （2）用于离体培养的离体的植物组织或器官（根切 块）称为外植体。单个或少数微生物细胞生长繁殖 后，会形成以母细胞为中心的一堆肉眼可见、有一 定形态构造的子细胞集团，这就是菌落。我们可以 根据菌落的特征判断微生物的种类。霉菌的菌落较 大，肉眼可见许多毛状物，呈棕色、青色等，细菌 菌落常表现为湿润、黏稠，有光泽。,（3）果胶酶能够分解果胶，瓦解植物的细胞壁和胞间层，使愈伤组织分离。 （4）人参皂苷溶于水溶性有机溶剂，可以用萃取法从培养物干粉中提取。萃取时要采用水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，用明火加热容易引起燃烧、爆炸。 答案 （1）灭菌 消毒 （2）外植体 真菌（霉菌）细菌 （3）果胶 （4）萃取(浸取) 水浴,2.下图是月季花药离体培养产生花粉植
