学案55 植物组织培养技术及 DNA和蛋白质技术
考纲要求 1.植物组织培养技术的应用。2.DNA的粗提取与鉴定。
一、植物组织培养
1．脱分化：由________的植物组织或细胞产生______的过程。
2．愈伤组织：细胞排列________而无规则，是一种____________的呈____________的________。
3．再分化：脱分化产生的____________继续培养，重新分化出________和________等器官的过程。
4．植物组织培养的理论基础：植物细胞的________。
脱分化再分化
5．基本过程：离体的植物组织――→____________――→________→________→移栽成活
二、DNA的粗提取与鉴定
1．提取原理：(1)利用DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的________中溶解度不同进行分离。在2 mol/L的该溶液中________溶解而________析出，在0.14 mol/L溶液中________溶解而________析出。(2)DNA不溶于酒
精，而________等杂质分子溶于酒精。
2．鉴定原理：在沸水浴条件下，DNA遇________试剂会被染成________。 三、多聚酶链式反应扩增DNA片段
1．PCR技术的原理：利用了________原理。通过控制________来控制DNA双链的解聚和结合。
2．PCR反应的条件：一定的________，DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种________，四种__________，耐热的________，同时控制______使DNA复制在体外反复进行。
想一想 细胞内DNA复制与细胞外DNA复制必需的酶是什么酶？ 四、血红蛋白的提取和分离
1．分离方法——________法和电泳法。
2．纯度鉴定——一般用____________________方法对血红蛋白进行纯度鉴定。
探究点一 植物的组织培养
1．填表比较花粉植株的产生与植物茎的组织培养 菊花茎的组织培养 月季的花药培养 理论依据 细胞的______ 基本过程 脱分化、再分化 影响因素 选材、营养、____、pH、温度、光照等 材料选取 未开花植株的茎上部新萌生的侧枝 通常选择完全未开放的____ 开始____光照，幼小植株形成后____光照状况 每日用日光灯照 12h 光照 制备MS固体培养基→______消毒→接选材→材料消毒→接种和培养→____操作流程 种→____→移栽→栽培 和诱导→移栽→栽培选育 结果 ____植株 ______植株
1
2.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，其作用及特点如下表，请补充完整。 激素使用 实验结果 先生长素后细胞分裂素 有利于细胞____ 使 用 先细胞分裂素后生长素 细胞____________ 顺 生长素与细胞分裂素 分化频率____ 序 同时使用 生长素用 该比值高时 利于______的分化，抑制______的形成 量与细胞 该比值低时 利于____的分化，抑制____的形成 分裂素用 该比值适中时 促进________的生长 量的比例 思维拓展 1．实验操作中应注意的几个问题：(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。(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，月季花药的培养不需光照，而在后期均需光照。
2．花药培养过程中，确定花粉的发育时期可进行镜检，镜检前染色处理，染色方法有醋酸洋红法和焙花青—铬矾法两种，后者能将花粉细胞染成蓝黑色。
探究示例1 下列关于植物组织培养的叙述，错误的是( ) A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化 C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 听课记录：
探究点二 DNA的粗提取与鉴定
1．简述DNA粗提取与鉴定的基本原理。
2．完成该实验的实验步骤与鉴定图表： (1)步骤：提取血细胞核物质(______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______ mol/L)→过滤→再溶解(______ mol/L的NaCl)→过滤→进一步提纯(体积分数为________的冷却酒精)→鉴定。
(2)鉴定 比较 加入物质 结果 图示 实 溶液 丝状物 验 逐渐 (DNA) 组 ___ 均加入：①____ mL二苯胺试剂 对 ②________ mol/L NaCl溶液5 mL ____ 照 —— ____ 组 思维拓展 1．本实验用鸡血细胞作实验材料，不能用哺乳动物的成熟红细胞，原因是哺乳动物的成熟红细胞内无细胞核，但它可以作为血红蛋白提取和制备细胞膜的理想材料。
2．实验过程中两次用到蒸馏水，第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA，第二次目的是稀释NaCl溶液，使DNA从溶液中析出。
3．预冷的酒精溶液具有以下优点：(1)抑制核酸水解酶活性，防止DNA被降解。(2)降低
2
分子运动；易于形成沉淀析出。(3)低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。
探究示例2 (2011·江苏卷，19)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是( )
A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L，滤去析出物 B．调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质 C．将丝状物溶解在2 mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色 D．用菜花替代允鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同 听课记录：
探究点三 PCR扩增技术 1．简述PCR原理。
2．补充完整PCR的反应过程
(1)________：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：
(2)________：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)________：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A，T，C，G)在________________的作用下，根据________________原则合成新的DNA链，如下图：
思维拓展
1．DNA复制需要引物的原因：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。
2．PCR结果：(1)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。(2)两引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。
3．细胞内DNA复制与PCR技术的比较 细胞内DNA复制 PCR 不 解旋 在解旋酶的作用下边解旋边复制 80℃～100℃高温解旋，双链完全分开 同 酶 DNA解旋酶、DNA聚合酶 TaqDNA聚合酶 点 引物 RNA DNA或RNA 温度 体内温和条件 高温 相 同 ①需提供DNA复制的模板；②四种脱氧核苷酸作原料；③子链延伸的方向都是从5′端到3′端 点 探究示例3 近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。
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(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开________键，称为________，细胞中是在________的作用下使此键断裂的。
(2)当温度降低时，引物与模板______端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2个DNA分子，此过程中原料是________，遵循的原则是______________。
(3)PCR技术的必要条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的________和________。
(4)下图为某一次循环的产物，请据图回答问题。
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可分为________、________、________三个步骤。
②DNA的羟基(—OH)末端称为________，图中所示的羟基端为________。(填字母) ③以引物为标记，可判断出此产物最早为第________次循环的产物。 探究点四 血红蛋白的提取与分离
掌握血红蛋白的提取与分离操作，完成下列填空： 1．方法和原理 方法 原理 __________ 根据相对分子质量的大小分离蛋白质 ______ 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.实验操作流程 ——离心去除血清→释放血??
样品的处理?红蛋白—— →分离血红蛋白
??——
↓
粗分离——透析(去除小分子杂质) ↓
______——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 思维拓展
1．凝胶色谱操作：包括凝胶色谱柱制作、凝胶色谱柱的装填、样品的加入和洗脱。注意事项如下：
(1)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，通常只需1～2 h，还可除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。(2)在色谱柱中填凝胶的时候要
尽量紧密，以降低凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。在凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种情况，凝胶色谱柱需要重新装填。(3)滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，不要破坏凝胶面。
2．检测血红蛋白的分离是否成功的方法：如果凝胶色谱柱装填得很成功、分离操作也正确的话，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关。
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