2019-2020年高考生物一轮（回扣基础+核心突破+命题探究）11.45生物技术在其他方面的应用教学案 新人教版.doc

2019-2020年高考生物一轮（回扣基础+核心突破+命题探究）11.45生物技术在其他方面的应用教学案 新人教版考纲要求1.植物的组织培养。2.PCR技术的基本操作和应用。3.蛋白质的提取和分离。4.从生物材料中提取某些特定的成分。5.实验：DNA的粗提取与鉴定。考点一植物组织培养1植物组织培养的过程外植体愈伤组织幼苗移栽植物组织培养常用的培养基是MS培养基，一般需要添加生长素和细胞分裂素两种植物激素。2植物组织培养的实验操作(1)菊花的组织培养过程制备MS培养基(配制母液、配制培养基、灭菌)外植体消毒接种培养移栽栽培。(2)月季的花药培养过程过程：材料的选取材料的消毒接种和培养鉴定和筛选。影响花药培养的因素主要有材料的选择和培养基的组成。要挑选完全未开放的花蕾，确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。3影响植物组织培养的因素(1)菊花的组织培养，一般选择开花植株的茎上部新萌生的侧枝()(2)植物激素的浓度可影响细胞分化，但使用的先后顺序及比例不影响组织培养的过程()(3)pH、温度和光照等也影响植物组织培养()易错警示实验操作中易错的几个问题(1)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；月季的花药培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。(2)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。(3)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。1植物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题：(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)若要进行兰花无病毒植株的培育，首先选择兰花的_作为外植体。从外植体到无病毒植株试管苗，要人为控制细胞的_和_过程。(3)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加_、_等植物激素。欲有利于根的分化，植物激素的用量比例应为_。(4)不同植物的组织培养除需营养和激素外，_等外界条件也很重要。(5)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中使用化学药剂进行消毒的是_，采用灼烧方法进行灭菌的是_。(填序号)培养皿培养基实验操作的双手三角锥形瓶接种环花蕾答案(1)单核靠边完全未开放醋酸洋红焙花青铬矾蓝黑(2)茎尖分生组织脱分化(或去分化)再分化(3)生长素细胞分裂素(两空顺序可以颠倒)生长素多于细胞分裂素(4)pH、温度和光照(5)解析(1)早期的花药比后期的更容易培养成功。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。该时期的花药通常存在于完全未开放的花蕾中。(2)根尖、茎尖约00.1 mm区域中几乎不含病毒。病毒通过维管系统移动，而分生组织中不存在维管系统，且茎尖分生组织中，代谢活力高，竞争中病毒复制处于劣势。(3)生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化。当生长素含量多于细胞分裂素含量时，利于生根。(4)植物培养时，除需要营养、激素外，还需要适宜的温度、pH和光照等。(5)对实验器具进行灭菌处理，对实验过程中的具有生物活性的材料或用具进行消毒处理。1植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同 项目内容菊花的组织培养月季的花药培养理论依据植物细胞的全能性基本过程脱分化再分化外植体的细胞类型体细胞生殖细胞操作流程制备培养基外植体消毒接种培养移栽栽培选材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、植物激素、pH、温度、阳光等培养结果正常植株单倍体植株生殖方式无性生殖有性生殖可育性可育高度不育，秋水仙素处理后可育2植物激素与组织培养(1)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：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。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也分化同时使用分化频率提高用量比例不同，结果也不同3影响植物组织培养的因素(1)材料：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、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。(3)环境条件：pH、温度、光照等条件。如菊花的组织培养所需pH为5.8左右，温度为1822 ，光照条件为每日用日光灯照射12 h。考点二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。可选用鸡血细胞作材料。(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。2下图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序，请分析回答下列问题：(1)步骤一中，向鸡血细胞液中加入_并搅拌，可使鸡血细胞破裂。(2)步骤二中，过滤后收集含有DNA的_。(3)步骤三、四的操作原理是_；步骤四中，通过向溶液中加入_调节NaCl溶液的物质的量浓度至_mol/L时，DNA将会析出，过滤去除溶液中的杂质。(4)步骤七：向步骤六过滤后的_中加入等体积的冷却的_，静置23 min，溶液中会出现_色丝状物，这就是粗提取的DNA。(5)步骤七：DNA遇_试剂，沸水浴5 min，冷却后，溶液呈_色。答案(1)蒸馏水(2)滤液(3)DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质蒸馏水0.14(4)滤液酒精白(5)二苯胺蓝解析破碎红细胞应用蒸馏水，使之吸水涨破。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L的NaCl溶液中DNA溶解，在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA析出。可通过加入蒸馏水将2 mol/L的NaCl溶液稀释为0.14 mol/L的NaCl溶液。DNA不溶于冷酒精，遇二苯胺加热呈蓝色。1DNA与蛋白质在NaCl溶液中溶解度比较2 mol/L NaCl溶液0.14 mol/L NaCl溶液溶解规律DNA溶解析出蛋白质部分发生盐析沉淀溶解NaCl溶液从2 mol/L降低过程中，溶解度逐渐增大2DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较试剂浓度用途原理(“”为实验的主要原理)NaCl溶液2 mol/L溶解DNADNA在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，溶解度在2 mol/L时最大、在0.14 mol/L时最小0.14 mol/L析出DNA2 mol/L鉴定时的溶剂酒精95%(体积分数)除去杂质以提纯DNADNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物质可以溶于酒精二苯胺鉴定剂DNA遇二苯胺(沸水浴)会变蓝色柠檬酸钠0.03 g/mL抗凝剂除去血液中的钙离子，防止血液凝固3DNA粗提取实验材料和方法的选择(1)不同生物的组织中DNA含量不同在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。(2)材料不同所采用的提取方法不同植物组织：取材研磨过滤沉淀。鸡血：制备鸡血细胞液提取核DNA溶解细胞核内DNA析出并滤取DNADNA再溶解提取较纯净的DNA。考点三PCR技术的基本操作和应用1PCR原理DNA热变性原理，即：2PCR反应过程(1)变性：当温度上升到90_以上时，双链DNA解聚为单链。(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。易错警示(1)DNA分子复制的人工控制解开螺旋：在80100 时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。恢复螺旋：在50 左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构，称为复性。复制条件：缓冲液、DNA模板、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶和两种引物。反应场所：PCR仪。(2)PCR技术中的引物：含义：引物是一小段单链DNA或RNA分子。作用：为DNA聚合酶提供合成的3端起点。种类：扩增一个DNA分子需要2种引物。数目：引物数目等于新合成的DNA子链数目。与DNA母链的关系：两种引物分别与DNA母链的3端通过碱基互补配对结合。3多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题：(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将_的末端称为5端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的_开始延伸DNA链。(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到_，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫_。(3)PCR的每次循环可以分为_三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有_个这样的DNA片段。(4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。(5)简述PCR技术的主要应用。_。答案(1)磷酸基团3端(2)耐高温的Taq DNA聚合酶选择培养基(3)变性、复性和延伸32(4)如图所示(5)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(要求3项以上)解析(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3羟基上，与DNA母链结合的引物就提供这个羟基。(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA复制时两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为2532个。(4)新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链不带有引物。(5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以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。1细胞内DNA复制与PCR技术的比较细胞内DNA复制PCR不同点解旋在DNA解旋酶作用下，边解旋边复制80100 高温解旋，双链完全分开酶DNA解旋酶、DNA聚合酶Taq DNA聚合酶引物RNADNA或RNA温度体内温和条件高温相同点需提供DNA复制的模板四种脱氧核苷酸为原料子链延伸的方向都是从5端到3端2PCR的反应过程(1)变性：当温度上升到90 以上时，双链DNA解聚为单链，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，如下图：考点四血红蛋白的提取和分离1血红蛋白的提取和分离原理及方法(1)原理：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，可以用来分离不同种类的蛋白质。(2)分离方法凝胶色谱法：也称做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。常用的电泳法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。2血红蛋白的提取和分离过程样品处理：红细胞的洗涤血红蛋白的释放分离血红蛋白溶液纯化：用凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质3判断正误(1)利用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量小的先洗脱出来()(2)在电泳过程中，蛋白质分子的移动速度，与分子本身的大小和形状无关，而与所带电荷的差异有关()(3)在SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电泳迁移率完全取决于分子的大小()易错警示“血红蛋白的提取和分离实验”中的注意事项(1)红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；要低速、短时离心，否则会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。(2)凝胶的预处理：用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。(3)色谱柱的装填：装填时尽量紧密，减小颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。(4)色谱柱成功的标志：红色区带均匀一致地移动。4红细胞中含有大量的血红蛋白，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验来提取和分离血红蛋白。下列对血红蛋白提取和分离的叙述，错误的是()A血红蛋白提取和分离一般按照样品处理粗分离纯化纯度鉴定的顺序进行B纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液C粗分离中透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质D可经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定答案B解析蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。提取和分离血红蛋白时，首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品处理；再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去，即样品纯化，纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液，而不是用生理盐水；最后经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。1常用的蛋白质分离方法(1)凝胶色谱法蛋白质项目相对分子质量大相对分子质量小凝胶内部不能进入能进入运动方式垂直向下垂直向下和无规则扩散运动经过路程较短较长洗脱次序先流出后流出(2)电泳法原理在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后带上正电或负电。在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。由于待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。2分离DNA、PCR技术、分离蛋白质的比较分离DNAPCR技术分离蛋白质实验原理DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，且不溶于冷酒精利用DNA热变性原理体外扩增DNA依据相对分子质量的大小不同来分离蛋白质实验过程选取材料破碎细胞释放DNA除杂DNA析出与鉴定变性复性延伸样品处理凝胶色谱操作实验结果获得较纯净的DNA获得大量DNA相对分子质量不同的蛋白质得以分离实验意义为DNA研究打下基础解决了DNA研究中材料不足的问题为蛋白质的研究和利用提供了原材料3比较琼脂糖凝胶电泳和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(1)从载体上看，利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳，利用SDS聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。(2)从依据上看，利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶电泳，仅利用了分子大小的是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。(3)从优点上看，琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需处理，电泳图谱清晰，分辨率高，重复性好；SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了净电荷对迁移率的影响，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。考点五植物有效成分的提取1植物芳香油的提取(1)提取玫瑰精油实验方法：水蒸气蒸馏法。实验流程(2)提取橘皮精油的实验方法：一般用压榨法。实验流程2胡萝卜素的提取(1)胡萝卜素性质：不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。(2)实验设计方法：萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。实验流程(3)鉴定方法：纸层析法。易错警示胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点(1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显：为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。(2)点样时点样圆点太大(直径大于2 mm)，导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素：点样圆点的直径应为2 mm。(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触：以避免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。(4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败：层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。(5)没设置标准样品作对照：层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的胡萝卜素作对比予以确认。5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难溶于_，易溶于_，因此可用_作为提取剂来提取芳香油。(3)橘子果实含有芳香油，通常可用_作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是_。(4)对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是_。(5)得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的_层，原因是_。加入氯化钠的作用是_。(6)从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，其作用是_。答案(1)蒸馏法萃取法(2)水有机溶剂有机溶剂(3)橘子皮芳香油含量较高(4)过滤(5)上油层的密度比水层小增加水层密度，使油和水分层(6)吸收芳香油中残留的水分解析植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法和萃取法。一般采用新鲜的橘子皮来提取芳香油，因为新鲜的橘子皮芳香油含量较高。除去液体中的固体常用的方法是过滤。芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。加入氯化钠会增加水层密度，使油和水分层。无水硫酸钠可以吸收芳香油中残留的水分。植物芳香油提取方法的比较提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法实验原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油方法步骤水蒸气蒸馏分离油层除水过滤石灰水浸泡、漂洗；压榨、过滤、静置；再次过滤粉碎、干燥萃取、过滤浓缩适用范围适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中优点简单易行，便于分离生产成本低，易保持原料原有的结构和功能出油率高，易分离局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题分离较为困难，出油率相对较低使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量