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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