高考 一轮复习人教版 植物有效成分的提取及生物技术在其他方面的应用 学案doc.docx
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高考一轮复习人教版植物有效成分的提取及生物技术在其他方面的应用学案doc
2020届一轮复习人教版植物有效成分的提取及生物技术在其他方面的应用学案
【最新考纲】 1.从生物材料中提取某些特定的成分。
2.DNA的粗提取与鉴定。
3.蛋白质的提取和分离。
4.酶活力测定的一般原理和方法。
5.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。
考点一 植物有效成分的提取
见学生用书P199
1．玫瑰精油的提取
2．橘皮精油的提取
3．胡萝卜素的提取
诊断辨析
（1）植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨和萃取等，根据提取的芳香油的用途选择提取的方法。
（ × ）
（2）提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采收，因为此阶段的花含玫瑰精油最高。
（ × ）
（3）用柑橘和柠檬作为材料不适合用水中蒸馏的方法进行提取。
（ √ ）
（4）油水混合物中加入无水硫酸钠，有利于分离油层。
（ × ）
（5）蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解出来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油。
（ × ）
（6）原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取，不宜采用水中蒸馏法，宜采用压榨法。
（ √ ）
（7）萃取是利用了芳香油易溶于有机溶剂的特性进行提取的一种方法。
（ √ ）
（8）由于胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂中，所以可以采用萃取的方法进行提取。
（ √ ）
（9）影响萃取效率的因素除了萃取剂的性质和使用量之外，还有原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。
（ √ ）
（10）乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取。
（ × ）
（11）萃取的效率主要取决于萃取的温度和时间。
（ × ）
（12）新鲜的胡萝卜含水量高，干燥时可采用高温以节省时间。
（ × ）
热图解读
1．下图是提取植物有效成分的装置，据图分析：
（1）图示为何种装置？
（2）图中a、b哪一个是进水口，哪一个为出水口？
加热时为何常向液体中加入几片碎石或瓷片？
（3）玫瑰精油为什么适合用水中蒸馏进行提取？
提示
（1）图示为水蒸气蒸馏装置。
（2）图中a为出水口，b为进水口，这与蒸气流方向相反；加热时向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是“防暴沸”。
（3）因为玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，且不会导致原料焦糊和有效成分水解等，所以适合用水中蒸馏进行提取。
2.如图是提取植物有效成分的装置，据图分析：
（1）图示为何种装置？
（2）要想取得好的提取效果，应采取怎样的措施？
（3）上述装置设计中为什么要避免明火加热？
（4）为何常采用水浴加热？
在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是什么？
提示
（1）图示为萃取装置。
（2）必须保证原料颗粒小，萃取温度高，时间长。
（3）有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。
（4）采用水浴加热的原因：
有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。
在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发。
1．（2017·全国卷Ⅲ）绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。
其提取流程为：
植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏（含回收溶剂）→重结晶→成品。
回答下列问题：
（1）在提取物质W时，最好应选用的一种原料是________（填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”）的植物甲，不宜选用其他两种的原因是____________________________________________________________。
（2）提取物质W时，振荡的作用是_____________________________。
（3）活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是__________________________________________。
（4）现有丙酮（沸点56℃）、乙醇（沸点约78℃）两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是
____________________________________________________。
（5）该实验操作过程中应注意的事项是_________________________________________（答出两点即可）。
解析
（1）依据题干信息，物质W受热、受潮易分解，因此不宜选择高温烘干，而新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，故不应选用新鲜的植物甲。
（2）提取物质W时，振荡可以使原料和所加有机溶剂充分混匀。
（3）利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，从而得到较为纯净的物质W与有机溶剂的混合物。
（4）丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少。
（5）物质W容易受热分解，因此蒸馏操作适宜在较低的温度下进行，同时因实验中使用了有机溶剂，要注意防火。
答案
（1）晾干 高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被稀释，进而降低对物质W的提取效果
（2）使原料和溶剂充分混匀
（3）去除提取液中的色素
（4）丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少
（5）在温度较低的情况下操作，防火
高考教材
本题以选修一P77植物有效成分的提取专题中“胡萝卜素的提取”为源，从知识内容上考查从生物材料中提取某些特定的成分，从目标要求上考查考生获取信息的能力，实验与探究能力
跟|题|变|式
2．玫瑰在人们生活中具有多种用途。
某同学进行玫瑰的组织培养和玫瑰精油的提取实验，请回答：
（1）在进行玫瑰组织培养时，可以选取生长旺盛的嫩枝作________，并要进行________处理。
（2）玫瑰组织培养接种操作前，用体积分数为70%的__________将工作台擦拭一遍。
接种后，还要经过________、________和栽培才能得到开花的玫瑰。
（3）某同学用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，简便易行的是________（填“水中”“水上”或“水气”）蒸馏的方法。
蒸馏过程中需要监控蒸气温度和时间，原因是________________________。
（4）对初步接收到的乳浊液进行如下处理：
玫瑰精油与水的混合物
分层
油层
无水玫瑰精油
较纯净的玫瑰精油
试剂A是________，装置B是________，试剂C________，其作用是___________________________________________________________。
答案
（1）外植体 消毒
（2）酒精 培养 移栽
（3）水中 如果温度太高，时间太短，产品质量就比较差
（4）NaCl 分液漏斗 无水Na2SO4 除去玫瑰精油中的水分
3．胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：
（1）筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用______________或平板划线法接种。
采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是_____________________________________________________________。
（2）培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供________和________。
（3）从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是_________________________________________________________。
（4）纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。
鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为________。
解析
（1）筛选纯化产胡萝卜素的酵母菌R时，可用平板划线法或稀释涂布平板法，接种时需先灼烧接种环，目的是去除上面附着的杂菌。
（2）微生物的生长需要碳源、氮源、水、无机盐等，蔗糖可提供碳源，硝酸盐可提供氮源。
（3）提取胡萝卜素时，干燥过程需要控制好温度和时间，防止胡萝卜素分解。
萃取过程中宜采用水浴方式加热，以防止温度过高。
过滤的目的是滤去不溶物。
（4）鉴定过程需要用胡萝卜素标准品作为对照。
答案
（1）稀释涂布平板法（或稀释混合平板法） 灭菌（或防止杂菌污染）
（2）碳源 氮源
（3）时间 水浴 滤去不溶物
（4）（实验）对照
整合提升
1．植物芳香油提取成功的关键点
（1）水蒸气蒸馏要适当延长蒸馏时间，温度不能太高。
（2）用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质。
（3）压榨时原料必须要浸透，使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，不堵塞筛眼，提高出油率。
2．影响萃取的因素
（1）主要因素：
萃取剂的性质和使用量。
（2）次要因素：
原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度、萃取的时间等。
总之，溶解越充分，效果就越好。
考点二 DNA的粗提取与鉴定
见学生用书P201
1．实验原理
（1）DNA与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同
溶解规律
2mol/LNaCl溶液
NaCl溶液0.14mol/L
DNA
溶解
析出
蛋白质
NaCl溶液物质的量浓度从2mol/L逐渐降低的过程中，溶解度逐渐增大
部分发生盐析沉淀
溶解
（2）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理可将DNA与蛋白质进一步分离。
（3）DNA与二苯胺沸水浴加热，呈蓝色。
2．操作流程
材料的选取：
选用DNA含量相对较高的生物组织
↓
破碎细胞（以鸡血为例）：
鸡血细胞→加蒸馏水→用玻璃棒搅拌→用纱布过滤→收集滤液
↓
去除杂质：
利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质
↓
DNA的析出：
将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液
↓
DNA的鉴定：
在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后将试管置于沸水中加热5min，溶液变成蓝色
诊断辨析
（1）进行DNA粗提取和鉴定实验时，加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨。
（ × ）
（2）洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度。
（ × ）
（3）将制备的含有DNA的滤液加入60～75℃的恒温水浴箱中保温10～15min，可以将DNA析出。
（ × ）
（4）本实验可以用哺乳动物的成熟红细胞作为实验材料。
（ × ）
（5）本实验中两次使用蒸馏水的目的不同。
（ √ ）
热图解读
下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作，请仔细观察并分析：
（1）操作①和④都是加入蒸馏水，其目的一样吗？
（2）操作②中加入酒精的目的是什么？
此时搅拌要注意什么？
（3）操作③中的黏稠物是如何获取的？
加入2mol/LNaCl的目的是什么？
提示
（1）不一样。
①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质；④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14mol·L－1，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。
（2）②中加入酒精的目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的杂质，这时候搅拌要沿一个方向，轻缓地进行。
（3）黏稠物是经过单层纱布过滤获得的；加入2mol·L－1NaCl的目的是使DNA再次溶解。
考向 DNA的粗提取与鉴定过程分析
1．在DNA的粗提取实验过程中，对DNA提取量影响较小的是（ ）
A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等核物质
B．搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动
C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多
D．要用冷酒精沉淀DNA，甚至可将混合液再放入冰箱中冷却
解析 A项的做法是为了充分释放出核中的DNA分子，使进入滤液中的DNA尽量地多；C项是让DNA充分沉淀，保证DNA的量；D项的道理同C项；而B项的操作并不能使DNA增多或减少。
答案 B
2．实验中对DNA进行鉴定时，做如下操作：
试管
序号
A
B
1
加2mol/L的NaCl溶液5mL
加2mol/L的NaCl溶液5mL
2
不加
加入提取的DNA丝状物并搅拌
3
加4mL二苯胺，混匀
加4mL二苯胺，混匀
4
沸水浴5分钟
沸水浴5分钟
实验现象
实验结论
（1）根据右图，完成表格空白处的实验内容。
（2）对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何变化？
________________________________________________________________________。
（3）在沸水浴中加热的目的是____________，同时说明DNA对高温有较强的________。
（4）A试管在实验中的作用是__________________。
（5）B试管中溶液颜色的变化程度主要与_________________________有关。
解析 A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。
本实验强调反应条件是沸水浴加热5min，这样可加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。
答案
（1）溶液不变蓝色 溶液逐渐变蓝色 DNA在沸水浴的情况下遇二苯胺会被染成蓝色
（2）溶液颜色基本不变
（3）加快颜色反应速度 耐受性
（4）对照 （5）加入试管中的DNA（丝状物）的多少
整合提升
DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”
加蒸馏水2次
①加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；②加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度稀释到0.14mol/L，使DNA析出
用纱布过滤4次
①过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；②过滤用2mol/L的NaCl充分溶解的DNA，滤去溶液中的杂质；③滤取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA（黏稠物）；④过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液
用NaCl溶液4次
①加2mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；②用0.14mol/L的NaCl溶液使DNA析出；③用2mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；④用2mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA
考点三 酶的应用
见学生用书P202
1．酶在果汁生产、洗涤等方面的应用
（1）果胶酶在果汁生产中的作用
①果胶
a．果胶的成分与存在：
果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物，不溶于水。
b．果胶与果汁加工：
果胶影响出汁率，使果汁浑浊。
②果胶酶
a．成分：
果胶酶并不是特指某一种酶，而是分解果胶的一类酶的总称。
b．作用：
将果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸，使出汁率提高，也使浑浊的果汁变得澄清。
③果胶酶的应用
a．水果加工业：
水果中的果胶经果胶酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于压榨；在葡萄酒酿造中加入果胶酶能起到澄清作用，还可促使葡萄汁中的酒石酸发生沉淀；果胶酶可用于橘子脱囊衣，制造果粉和低糖果冻。
b．饲料工业：
果胶酶与纤维素酶、半纤维素酶等配合，可降解植物细胞壁中的果胶和纤维素，促使淀粉、脂质、维生素和蛋白质等释放出来，从而提高了饲料的营养价值；果胶酶可降低饲料的黏度，促进饲料在动物消化道内的消化吸收。
（2）加酶洗衣粉在洗涤中的应用
①加酶洗衣粉：
指含酶制剂的洗衣粉。
②酶制剂的种类与洗涤原理
种类
洗涤原理
洗涤的污渍种类
蛋白酶
蛋白质→小分子肽或氨基酸
血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶
脂肪→甘油和脂肪酸
食品的油渍、人体皮脂、口红
淀粉酶
淀粉→麦芽糖、葡萄糖
来自面条等的污垢
纤维素酶
使纤维的结构变得蓬松
棉纺品的表面浮毛
2.固定化酶和固定化细胞
（1）概念：
利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
（2）方法及适用对象
一般来讲，酶更适合用化学结合和物理吸附法固定化，而细胞多采用包埋法固定化，这是因为个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶则易从包埋材料中漏出。
1．下列说法不正确的是（ ）
A．在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的
B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低
D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题
解析 纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题：
一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高，容易发生沉淀。
可以用果汁澄清度与果汁产量的多少确认果胶酶活性的高低。
答案 C
2．生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁量。
回答下列相关问题：
（1）某同学用三种来源的果胶酶进行三组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶酶活性的平均值并进行比较。
这一实验的目的是___________________________。
（2）现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：
取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0℃、5℃、10℃、40℃下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量平均值。
该实验温度设置的不足之处有________________和____________________。
（3）某同学取5组试管（A～E）分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。
将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。
通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。
本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计________（填“能”或“不能”）达到目的，其原因是__________________________。
解析
（1）利用不同来源的果胶酶处理果泥，检测各组出汁量，据此可以比较不同来源的果胶酶的活性大小。
（2）探究果胶酶的最适温度时，一般在20～70℃范围内，每隔5℃进行梯度设计。
显然题中温度设置过低，温度梯度设置不均。
（3）本实验的目的是检测不同量的同种果胶酶下的出汁量的差异，为保证单一变量，A～E组都应加入等量缓冲溶液。
答案
（1）比较不同来源果胶酶的活性
（2）温度范围设置不合理 温度梯度设置不合理
（3）不能 未加入缓冲液
整合提升
直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
项目
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
酶的种类
一种或几种
一种
一系列酶
制作方法
/
化学结合法固定化、物理吸附法固定化
包埋法固定化
是否需要营养物质
否
否
是
催化反应
单一或多种
单一
一系列（或多种）
反应底物
各种物质（大、小分子）
各种物质（大、小分子）
小分子物质
缺点
①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量
不利于催化一系列的酶促反应
反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
优点
催化效率高、耗能低、低污染
①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以重复利用
成本低，操作容易，能催化一系列反应
考点四 血红蛋白的提取和分离
见学生用书P203
1．蛋白质分离的原理
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，可以来提取和分离不同种类的蛋白质。
2．血红蛋白的提取和分离过程
（1）样品处理。
（2）粗分离：
采用透析的方法，除去样品中相对分子质量较小的杂质。
（3）纯化与纯度鉴定
（多选）如图是用除去DNA的滤液进行血红蛋白的提取和分离实验的装置，下列有关叙述不正确的是（ ）
A．首先用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较大的杂质
B．图乙装置的试管中收集到的液体中最先出现的是相对分子质量较小的蛋白质
C．用图乙装置分离血红蛋白时，待红色的蛋白质接近色谱柱底端时，用试管收集流出液，每管收集5mL，连续收集
D．图丙装置中电泳法分离提纯血红蛋白的原理是血红蛋白带有一定量的电荷，在电场的作用下向一极移动
解析 用图甲装置对滤液进行处理，其目的是去除相对分子质量较小的杂质。
图乙装置表示通过凝胶色谱法分离蛋白质的过程。
蛋白质的相对分子质量较大，被排阻在凝胶颗粒的外面，在颗粒之间迅速通过。
答案 AB
整合提升
“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，减少颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。
4．色谱柱成功的标记：
红色区带均匀一致地移动。
微平台·通关必备
【答题术语】
1．水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性的，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反应，且难溶或不溶于水的成分的提取。
2．压榨橘皮时使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。
3．影响萃取的主要因素是萃取剂的性质和使用量。
4．DNA的溶解性：
DNA在0.14mol/LNaCl溶液中的溶解度最小；DNA不溶于酒精溶液，而某些蛋白质则溶于酒精溶液，据此也可使DNA和蛋白质分离。
DNA在沸水浴的条件下，遇二苯胺会被染成蓝色。
【误区警示】
纸层析操作时的易错点
1．层析时注意选择干燥的滤纸，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．点样时应注意点样斑点不能太大（直径应小于0.5cm），如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。
3．将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能相互接触，以免因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．是否提取到胡萝卜素，通过与标准样品中的β 胡萝卜素作对比予以确认。
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