專(zhuān)題三植物的組織培養(yǎng)技術(shù)及DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)

1、專(zhuān)題三 植物的組織培養(yǎng)技術(shù)及DNA和蛋白質(zhì)技術(shù)植物組織培養(yǎng)過(guò)程及應(yīng)用例1 乙醇等“綠色能源”的開(kāi)發(fā)備受關(guān)注。利用玉米秸稈等生產(chǎn)燃料酒精已成為大勢(shì)所趨。（1）植物組織培養(yǎng)可實(shí)現(xiàn)玉米等的大規(guī)?？焖俜敝?，圖解如下，由外植體通過(guò)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成完整植物，這項(xiàng)技術(shù)利用了 原理，通過(guò)組織培養(yǎng)技術(shù)進(jìn)行植物繁育，可以很好地保持親本的優(yōu)良性狀，原因是 。A、B分別代表 和 ，過(guò)程、分別表示 和 。 （2）在玉米組織培養(yǎng)過(guò)程中，有關(guān)說(shuō)法不正確的是 （ ）A.培育出的玉米植株個(gè)體都是純合子B.A細(xì)胞全能性最高C.從外植體到A的過(guò)程不需要光照D.從外植體到完整植株，細(xì)胞分裂都是有絲分裂（3）具有耐高糖和耐酸特性

2、的酵母菌是理想的酒精發(fā)酵菌種，對(duì)野生酵母菌進(jìn)行誘變后通過(guò)篩選可以得到具有這些特性的突變菌，誘變及篩選過(guò)程如下：步驟1：野生菌液體培養(yǎng)一段時(shí)間后接受紫外線照射誘變處理。步驟2：制備選擇培養(yǎng)基。在基本培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上，注意 和 ，加瓊脂后滅菌，制成固體平板。步驟3：將紫外線照射后的菌液稀釋涂布平板。步驟4：根據(jù) 篩選出突變菌。（4）上述步驟2、3和4的依據(jù)分別是 。（5）突變菌往往帶有一些特殊的基因。在獲得這些基因的過(guò)程中，PCR技術(shù)相當(dāng)重要。PCR擴(kuò)增反應(yīng)中加入引物和DNA聚合酶的作用分別是什么？答案 （1）植物細(xì)胞全能性 子代遺傳物質(zhì)與親代相同，不會(huì)像有性生殖一樣出現(xiàn)性狀分離 愈傷組織 胚狀體

3、脫分化再分化（2）A（3）添加高濃度蔗糖（或葡萄糖） 調(diào)低pH 是否能在選擇培養(yǎng)基上生長(zhǎng)（4）提供高糖和酸性環(huán)境；獲得單菌落；能生長(zhǎng)代表該菌落具有耐高糖和耐酸的特性（5）引物的作用是為DNA聚合酶發(fā)揮作用提供位點(diǎn)；DNA聚合酶的作用是從引物3端開(kāi)始催化DNA單鏈的延伸。蛋白質(zhì)的提取和分離例2 紅細(xì)胞含有大量血紅蛋白，紅細(xì)胞的機(jī)能主要是由血紅蛋白完成的，血紅蛋白的主要功能是攜帶O2或CO2，我們可以選用豬、牛、羊或其他脊椎動(dòng)物的血液進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，來(lái)提取和分離血紅蛋白，請(qǐng)回答下列有關(guān)問(wèn)題：（1）血紅蛋白提取和分離的程序可分為四步： 、 、 和 。（2）實(shí)驗(yàn)前取新鮮的血液，要切記在采血容器中預(yù)先加入檸檬

4、酸鈉，取血回來(lái)，馬上進(jìn)行離心，收集血紅蛋白溶液。加入檸檬酸鈉的目的是 。以上所述的過(guò)程即是樣品處理，它包括 、 、收集血紅蛋白溶液。（3）收集的血紅蛋白溶液在透析袋中可以經(jīng)過(guò)透析，這就是樣品的粗分離。透析的目的是 。透析的原理是 。（4）然后通過(guò)凝膠色譜法將樣品進(jìn)一步純化，最后經(jīng)SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳進(jìn)行純度鑒定。樣品純化的目的是 。血紅蛋白有什么特點(diǎn)？ 。這一特點(diǎn)對(duì)進(jìn)行蛋白質(zhì)的分離有什么意義？ 。答案 （1）樣品處理 粗分離 純化 純度鑒定（2）防止血液凝固 紅細(xì)胞的洗滌 血紅蛋白的釋放（3）去除相對(duì)分子質(zhì)量較小的雜質(zhì) 透析袋能使小分子自由進(jìn)出，而大分子則保留在袋內(nèi)（4）通過(guò)凝膠色譜法將

5、相對(duì)分子質(zhì)量大的雜質(zhì)蛋白除去血紅蛋白呈現(xiàn)紅色 在用凝膠色譜法分離時(shí)可以通過(guò)觀察顏色來(lái)判斷什么時(shí)期應(yīng)該收集洗脫液；這使血紅蛋白的分離過(guò)程非常直觀，大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作1.如圖所示，圖為植物組織培養(yǎng)流程圖，圖為植物組織培養(yǎng)過(guò)程的部分示意圖，請(qǐng)據(jù)圖回答：（1）植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理是 。（2）圖中外植體是指從植物 分離出來(lái)的。（3）圖中的和圖A中培養(yǎng)基上的培養(yǎng)物都是由無(wú)特定形態(tài)與功能的細(xì)胞組成，稱(chēng)為 。（4）圖中D培養(yǎng)物已經(jīng)形成幼體。請(qǐng)根據(jù)植物組織培養(yǎng)過(guò)程對(duì)圖重新排序： 。答案 （1）植物細(xì)胞的全能性（2）器官、組織、細(xì)胞、原生質(zhì)體 （3）愈傷組織 （4）BADC2.下圖表示在生物體外獲取DNA（或目

6、的基因）的兩種方式。圖一表示經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增獲取DNA的過(guò)程。PCR是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫(xiě)。PCR方法模仿體內(nèi)DNA的復(fù)制過(guò)程，首先使DNA變性（加熱至94），兩條鏈解開(kāi)為單鏈；然后冷卻（至55）使引物（DNA復(fù)制時(shí)所需的約20個(gè)核苷酸的短鏈）與單鏈相應(yīng)的堿基互補(bǔ)序列結(jié)合；再在熱穩(wěn)定DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）作用下進(jìn)行延伸（加熱至72），即以4種脫氧核苷酸為原料，在引物的引導(dǎo)下合成與模板互補(bǔ)的DNA新鏈。如果2條DNA單鏈各補(bǔ)上一條新鏈即成2個(gè)DNA分子。如此反復(fù)循環(huán)，DNA以指數(shù)形式擴(kuò)增。上述過(guò)程可以在PCR擴(kuò)增儀中自動(dòng)完成。圖二表示反轉(zhuǎn)錄形成DNA的過(guò)程。即以mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄

7、成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA。請(qǐng)據(jù)圖分析回答：（1）圖一中的DNA聚合酶的化學(xué)本質(zhì)是 ，它與人體內(nèi)的DNA聚合酶相比具有 特性。（2）圖一A中的DNA解旋過(guò)程在人體內(nèi)可由 催化完成。C過(guò)程復(fù)制方式的特點(diǎn)是 。（3）圖二E中的堿基互補(bǔ)配對(duì)方式與圖一C中的不同之處是 。假設(shè)圖一中的一個(gè)模板DNA分子中有800個(gè)堿基對(duì)，其中含有腺嘌呤600個(gè)，若通過(guò)PCR技術(shù)共消耗周?chē)h(huán)境中游離的胞嘧啶脫氧核苷酸6 200個(gè)，則該模板DNA在PCR擴(kuò)增儀中已經(jīng)復(fù)制了 次。答案 （1）蛋白質(zhì) 熱穩(wěn)定（或耐高溫） （2）解旋酶 半保留復(fù)制 （3）E中是UA，C中是TA 53.（2009年惠州模擬）

8、PCR（多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）技術(shù)是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定的DNA片段的核酸合成技術(shù)，下圖表示合成過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖分析回答：（1）A過(guò)程高溫使DNA變性解旋，對(duì)該過(guò)程的原理敘述，正確的是 A.該過(guò)程用到耐高溫的解旋酶破壞氫鍵 B.該過(guò)程用到限制酶破壞磷酸二酯鍵C.該過(guò)程不需要解旋酶的作用 D.該過(guò)程與人體細(xì)胞的過(guò)程完全相同（2）C過(guò)程要用到的酶是 。這種酶在高溫下仍保持活性，因此在PCR擴(kuò)增時(shí)可以 加入， （需要/不需要）再添加。PCR反應(yīng)除提供酶外，還需要滿足的基本條件有： 。（3）如果把模板DNA的兩條鏈用15N標(biāo)記，游離的脫氧核苷酸不做標(biāo)記，控制“94-55-72”溫度循環(huán)3次，則在形成的子代DN

9、A中含有15N標(biāo)記的DNA占 。（4）如果模板DNA分子共有a個(gè)堿基對(duì)，其中含有胞嘧啶m個(gè)，則該DNA復(fù)制10次，需要加入胸腺嘧啶脫氧核苷酸 個(gè)。（5）PCR中由堿基錯(cuò)配引起的變異屬于 。假設(shè)對(duì)一個(gè)DNA進(jìn)行擴(kuò)增，第一次循環(huán)時(shí)某一條模板鏈上發(fā)生堿基錯(cuò)配，則擴(kuò)增若干次后檢測(cè)所用DNA的擴(kuò)增片段，與原DNA相應(yīng)片段相同的占 。答案 （1）C （2）DNA聚合酶 一次 不需要 DNA模板，分別與兩條模板鏈相結(jié)合的兩種引物，四種脫氧核苷酸，同時(shí)通過(guò)控制溫度使DNA復(fù)制在體外反復(fù)進(jìn)行（3）25% （4）（210-1）（a-m） （5）基因突變 50%4.血紅蛋白是人和其他脊椎動(dòng)物紅細(xì)胞的主要組成成分，負(fù)

10、責(zé)血液中O2和部分CO2的運(yùn)輸。請(qǐng)根據(jù)血紅蛋白的提取和分離流程圖回答問(wèn)題。（1）將實(shí)驗(yàn)流程補(bǔ)充完整：A為 ，B為 。凝膠色譜法的基本原理是根據(jù) 而達(dá)到蛋白質(zhì)分離的有效方法。（2）洗滌紅細(xì)胞的目的是去除 ，洗滌次數(shù)過(guò)少，無(wú)法除去 ；離心速度過(guò)高和時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)使 一同沉淀。達(dá)不到分離的效果。洗滌干凈的標(biāo)志是 。釋放血紅蛋白的過(guò)程中起作用的是 。（3）在洗脫過(guò)程中加入物質(zhì)的量濃度為20 mmol/L的磷酸緩沖液（pH為7.0）的目的是 。如果紅色區(qū)帶 ，說(shuō)明色譜柱制作成功。答案 （1）血紅蛋白的釋放 樣品的加入和洗脫 相對(duì)分子質(zhì)量的大小 （2）雜蛋白（血漿蛋白） 血漿蛋白 白細(xì)胞和淋巴細(xì)胞 離心后的上

11、清液中沒(méi)有黃色 蒸餾水和甲苯 （3）準(zhǔn)確模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境，保持體外的pH和體內(nèi)的一致 均勻一致的移動(dòng)5.下圖為細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程示意圖，該過(guò)程在體外也可進(jìn)行，以獲得大量相同的DNA片段，該項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)之為PCR技術(shù)，又稱(chēng)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，請(qǐng)分析回答：（1）PCR過(guò)程與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比，主要有兩點(diǎn)不同： 、 。（2）PCR技術(shù)過(guò)程的三個(gè)步驟： 、 、 。（3）假設(shè)PCR過(guò)程中，只用一條DNA片段作為模板，請(qǐng)計(jì)算30次循環(huán)后，反應(yīng)物中大約有多少個(gè)這樣的DNA片段？ 。（4）PCR技術(shù)能在幾小時(shí)內(nèi)將極微量的DNA片段特異性地?cái)U(kuò)增上百萬(wàn)倍，從而解決了樣品中DNA含量低，難以分離的難題。試舉兩例，

12、說(shuō)明PCR技術(shù)的應(yīng)用。 。答案 （1）PCR過(guò)程的引物是一小段單鏈DNA或RNA，而細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制的引物是RNA PCR過(guò)程是高溫變性解旋，不需要解旋酶 （2）變性 復(fù)性 延伸 （3）230 （4）刑偵案件；親子鑒定；疑難疾病的診斷；基因序列分析等（任選兩例）6.（熱點(diǎn)預(yù)測(cè)）下圖是利用基因型為AaBb的某二倍體植物作為實(shí)驗(yàn)材料所做的一些實(shí)驗(yàn)示意圖，請(qǐng)分析回答：（1）在途徑1、2、3中過(guò)程所采用的生物學(xué)技術(shù)是 。（2）由途徑1形成的植物B的可能基因型為 ，植株B成熟時(shí)不可育的原因是 。（3）從到到的培育過(guò)程，需要調(diào)控的植物激素至少有 。（4）一般情況下，相同發(fā)育程度的植株C與植株E的性狀 。（

13、填“相同”、“不相同”或“不一定相同”）（5）從植株A到植株C的過(guò)程屬于 ，從植株A到植株D的過(guò)程屬于 。（均填生殖方式）（6）在相同條件和相同發(fā)育程度的情況下，植株D的表現(xiàn)型與植株A相同的可能性為 。答案 （1）植物組織培養(yǎng) （2）AB、Ab、aB、ab 減數(shù)分裂時(shí)因無(wú)同源染色體，因而無(wú)法進(jìn)行正常聯(lián)會(huì)，故不能形成正常的生殖細(xì)胞 （3）細(xì)胞分裂素與生長(zhǎng)素 （4）相同（5）營(yíng)養(yǎng)生殖（無(wú)性生殖） 有性生殖 （6）9/167.凝膠色譜技術(shù)是六十年代初發(fā)展起來(lái)的一種快速而又簡(jiǎn)單的分離技術(shù)，由于設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，不需要有機(jī)溶劑，對(duì)高分子物質(zhì)有很高的分離效果，目前已經(jīng)被生物化學(xué)、分子生物學(xué)、生物工程學(xué)、

14、分子免疫學(xué)以及醫(yī)學(xué)等有關(guān)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，不但應(yīng)用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究，而且已經(jīng)大規(guī)模地用于工業(yè)生產(chǎn)。據(jù)圖回答問(wèn)題：（1）a、b均為蛋白質(zhì)分子，其中先從層析柱中洗脫出來(lái)的是 ，原因是 。（2）自己制作凝膠色譜柱時(shí)，在色譜柱底部d位置相當(dāng)于多孔板的結(jié)構(gòu)可由 替代。（3）裝填凝膠色譜柱時(shí)，色譜柱內(nèi)不能有氣泡存在，原因是 。（4）若選用SephadexG-100，則“G”表示 ， 100表示 。（5）洗脫用的液體應(yīng)盡量與浸泡凝膠所用的液體 （填“相同”或“不同”），洗脫時(shí)，對(duì)洗脫液的流速要求是 。答案 （1）a a相對(duì)分子質(zhì)量大，無(wú)法進(jìn)入凝膠內(nèi)部的通道，只能在凝膠外部移動(dòng)，路程較短，移動(dòng)速度較快（2）尼龍網(wǎng)和

15、尼龍紗（3）氣泡會(huì)攪亂洗脫液中蛋白質(zhì)的洗脫次序，降低分離效果（4）凝膠的交聯(lián)程度、膨脹程度及分離范圍 凝膠得水值，即每克凝膠膨脹時(shí)吸水100g（5）相同 保持穩(wěn)定8.（熱點(diǎn)預(yù)測(cè)）PCR技術(shù)有效地解決了因?yàn)闃悠分蠨NA含量太低而難以對(duì)樣品進(jìn)行研究的問(wèn)題，而被廣泛應(yīng)用，此過(guò)程需要一種TaqDNA聚合酶。請(qǐng)回答有關(guān)問(wèn)題：（1）體內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程中用解旋酶打開(kāi)雙鏈DNA，而PCR技術(shù)中應(yīng)用 。（2）TaqDNA聚合酶是從水生耐熱細(xì)菌Taq中分離的。為什么Taq細(xì)菌能從熱泉中被篩選出來(lái)呢？ 。TaqDNA聚合酶的功能是 。TaqDNA聚合酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)，可用 法和 法進(jìn)行分離。（3）從土壤中分離分解尿素的細(xì)菌時(shí)，應(yīng)采取的措施是 ，原因是 。（4）相對(duì)于細(xì)菌分離，而DNA分子的分離和提取操作要復(fù)雜的多。在DNA提取中兩次用到蒸餾水，其目的分別是： 、 。實(shí)驗(yàn)中能否以哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞為實(shí)驗(yàn)材料？為什么？ 。（5）與體內(nèi)DNA復(fù)制相比較，PCR反應(yīng)