届 一轮复习人教版 生物技术在其他方面的应用 学案Word下载.docx

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3.胡萝卜素的提取

知识点2　DNA的粗提取与鉴定

下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作，请仔细观察并分析①～④操作的目的分别是什么？

①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质；

②是析出DNA，去除溶于酒精的杂质；

③是使DNA溶解在2_mol/L_NaCl溶液中；

④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14_mol/L，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。

1.实验原理

2．实验流程

知识点3　血红蛋白的提取与分离

1.人和其他哺乳动物的红细胞是提取血红蛋白的理想材料，因为哺乳动物的红细胞不含细胞核和各种细胞器，细胞内血红蛋白含量丰富。

2．归纳实验操作流程

归纳总结

[网络构建]

[要点强化]

1．胡萝卜素粗品鉴定过程中的四个易错点

（1）层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显；

（2）点样时点样圆点太大（直径大于2mm）导致最终无法辨认被提取的色素；

（3）将点好样的滤纸卷成圆筒时，滤纸两边不能相互接触；

（4）层析液不可没及样品原点。

2．增加植物有效成分提取量的关键措施：

用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油时应选择新鲜的植物材料（干燥后植物芳香油挥发）；

植物材料中的果胶、果蜡会影响压榨和出油率，压榨前通常采用石灰水浸泡的方法除去果胶、果蜡，以提高出油率。

3．蛋白质分离和纯化的常用方法为凝胶色谱法，纯度鉴定的常用方法为聚丙烯酰胺凝胶电泳法。

考点1　植物有效成分的提取

[典例精析]

　（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，因此不宜选用高温烘干的植物甲；

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，故不宜选用新鲜的植物甲。

（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）丙酮的沸点低于乙醇，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水稀释，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

　（2018·

湖北省高三五月冲刺）桉叶油的化学性质与玫瑰精油相似，其中含有的黄酮、熊果醇、精油等多种成分具有抑菌作用。

某生物兴趣小组提取了桉叶油，并对桉叶油的抑菌活性进行了研究，回答下列问题：

（1）提取桉叶油时应选择________（填“新鲜”或“烘干”）的桉树叶，原因是_____________________________________________。

（2）可采用水蒸气蒸馏法提取桉叶油，原因是桉叶油具有________________________的特点；

此法不适用于胡萝卜素的提取，原因是______________________________。

从蒸馏出的油水混合物中分离的油层还会含有一定的水分，需要添加______________除水。

（3）该小组采用抑菌圈法检测桉叶油的抑菌活性。

抑菌圈法是利用待测药物在琼脂平板中扩散使其周围的细菌生长受到抑制而形成透明圈（即抑菌圈），再根据抑菌圈大小判定待测药物抑菌效价的一种方法。

下表是该小组检测对照组和实验组对供试菌的抑菌作用（抑菌圈的大小/mm）得到的实验结果：

无菌水（对照组）

桉叶油（实验组）

枯草芽孢杆菌

9.00

金黄色葡萄球菌

7.67

大肠杆菌

9.67

白色念珠菌

9.33

对照组应________（填“接种”或“不接种”）细菌。

由表中数据可知，桉叶油对____________的抑菌效果最强。

[解析]　

（1）因新鲜桉树叶中桉叶油含量高，而且桉叶油易挥发，故提取桉叶油时应选择新鲜的桉树叶。

（2）桉叶油化学性质稳定、易挥发、难溶于水，故可采用水蒸气蒸馏法提取桉叶油；

由于胡萝卜素化学性质稳定、不易挥发、不溶于水，不能随水蒸气蒸馏出，易溶于某些有机溶剂，可以使用有机溶剂萃取；

从蒸馏出的油水混合物中分离的油层还会含有一定的水分，需要添加无水硫酸钠除水。

（3）据题意可知，该对照实验是检测桉叶油的抑菌活性，自变量是是否有桉叶油，故对照组也应接种细菌。

由表中数据可知，接种大肠杆菌的抑菌圈最大为9.67，故桉叶油对大肠杆菌的抑菌效果最强。

[答案]　

（1）新鲜　桉叶油易挥发，新鲜桉树叶中桉叶油含量高

（2）化学性质稳定、易挥发、难溶于水　胡萝卜素不易挥发，不能随水蒸气蒸馏出　无水硫酸钠

（3）接种　大肠杆菌

考什么

（1）考查植物有效成分的提取的原理

（2）考查植物有效成分的提取的过程和操作技术

在理综卷中均为非选择题

学什么

（1）提取植物有效成分的三种常用方法的比较

（2）植物有效成分提取过程中的三个关键点

[知能拓展]

1．提取植物有效成分的三种常用方法的比较

2.植物有效成分提取过程中的三个关键点

（1）用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会影响芳香油的质量。

（2）能够利用蒸馏法提取的物质应该具有热稳定性，否则会发生植物有效成分的分解。

（3）萃取温度高有利于植物有效成分溶于有机溶剂，但是温度过高会影响植物有效成分的品质，因此萃取时应严格控制温度，适当延长萃取时间。

[角度训练]

角度1　植物芳香油的提取

1．（2018·

临沂模拟）下列是与芳香油提取相关的问题，分析回答：

（1）玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有______________________的性质。

蒸馏时收集的蒸馏液________（填“是”或“不是”）纯的玫瑰精油，原因是______________________。

（2）当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和________。

当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是______________________________

__________________________________________________________。

（3）如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是__________________________。

（4）密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是____________________________。

（5）某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。

提取精油时采摘花的最合适时间为________天左右。

[解析]　

（1）水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却后，混合物又会重新分出油层和水层。

玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定等性质，故适合用水蒸气蒸馏法提取，收集的蒸馏液为油水混合物。

（2）蒸馏时许多因素都会影响产品的品质，如蒸馏温度、时间等。

在一定范围内随着蒸馏时间的延长，精油的提取量会增加，但因原料量等条件一定，故超过一定时间后，提取量不再增加。

（3）蒸馏过程中要进行冷却，让混合物重新分出油层和水层。

若不冷却则会有部分玫瑰精油随水蒸气挥发而流失，使精油提取量下降。

（4）因玫瑰精油易挥发，故密封不严的瓶装玫瑰精油应存放在温度较低的地方，以减少玫瑰精油的挥发。

（5）提取精油时采摘花的最适时间为花中精油的相对含量最高的时间，即a天左右。

[答案]　

（1）易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物

（2）蒸馏温度　在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加

（3）下降　部分精油会随水蒸气挥发而流失

（4）较低　减少挥发

（5）a

角度2　胡萝卜素的提取与鉴定

2．（2015·

全国卷Ⅱ）回答与胡萝卜素有关的问题：

（1）胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是______________（填“α－胡萝卜素”“β－胡萝卜素”或“γ－胡萝卜素”），该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________。

胡萝卜素是________（填“挥发性”或“非挥发性”）物质。

（2）工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________（填“需要”或“不需要”）将新鲜的岩藻干燥。

（3）现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的______________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是__________________________________。

[解析]　本题考查胡萝卜素的提取。

（1）根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为α、β、γ三类，β－胡萝卜素是其中最主要的组成成分。

一分子β－胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子维生素A。

胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，如夜盲症等。

胡萝卜素的化学性质比较稳定，不溶于水，是非挥发性物质。

（2）萃取的效果受到含水量、温度等条件的影响，要保证好的萃取效果，需要将岩藻进行粉碎和干燥。

（3）萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂，乙酸乙酯为水不溶性有机溶剂，故选乙酸乙酯。

[答案]　

（1）β－胡萝卜素　维生素A　夜盲症　非挥发性

（2）需要

（3）乙酸乙酯　萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂

考点2　DNA的粗提取与鉴定

北京卷）以下高中生物学实验中，操作不正确的是（　　）

A．在制作果酒的实验中，将葡萄汁液装满整个发酵装置

B．鉴定DNA时，将粗提产物与二苯胺混合后进行沸水浴

C．用苏丹Ⅲ染液染色，观察花生子叶细胞中的脂肪滴（颗粒）

D．用龙胆紫染液染色，观察洋葱根尖分生区细胞中的染色体

[解析]　在制作果酒的实验中，葡萄汁液不能装满发酵装置，要留出1/3的空间，A错误；

在DNA鉴定实验中，DNA遇二苯胺（沸水浴）会染成蓝色，B正确；

用苏丹Ⅲ染液可以把花生子叶细胞中的脂肪颗粒染成橘黄色，C正确；

用龙胆紫染液能将细胞中的染色体染成深紫色，在洋葱根尖分生区细胞中能清晰地观察到，D正确。

[答案]　A

江苏卷）关于还原糖、蛋白质和DNA的鉴定实验，下列叙述正确的是（　　）

A．在甘蔗茎的组织样液中加入双缩脲试剂，温水浴后液体由蓝色变成砖红色

B．在大豆种子匀浆液中加入斐林试剂，液体由蓝色变成紫色

C．提取DNA时，在切碎的洋葱中加入适量洗涤剂和食盐，充分研磨，过滤并弃去滤液

D．将DNA粗提物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂，沸水浴后液体由无色变成蓝色

[解析]　甘蔗茎的组织样液富含蔗糖，而蔗糖属于非还原糖，且不能用双缩脲试剂检测，A错误；

大豆种子中富含蛋白质，先后加入双缩脲试剂A液再加入双缩脲试剂B液摇匀后，液体由蓝色变为紫色，B错误；

提取DNA时，在切碎的洋葱中加入适量的洗涤剂和食盐，充分研磨，过滤并弃去滤纸上的粘稠物，留下滤液，C错误；

将DNA粗提物溶解在2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂并水浴加热，溶液由无色变为蓝色，D正确。

（1）考查DNA的粗提取与鉴定的原理

（2）考查DNA的粗提取与鉴定过程和操作技术

（1）DNA的粗提取与鉴定实验材料的选择

（2）DNA的粗提取与鉴定关键点

总结DNA的粗提取与鉴定中的三个要点——“2、3、4”

[角度训练]

角度1　DNA的粗提取

南昌模拟）如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。

分析回答：

（1）图中实验材料A可以是____________等，研磨前加入的B应该是________________。

（2）通过上述所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是_________________________________________，

再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是____________________________________________________________

（3）在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2mL的4种溶液中，经搅拌后过滤，获得如表所示的4种滤液，含DNA最少的是滤液________。

[解析]　

（1）用洋葱、菜花等破碎细胞时，加入一定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以溶解细胞膜，有利于DNA的释放，食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。

（2）在含有DNA的滤液中，加入2mol/L的NaCl溶液，可以使DNA溶解而杂质析出；

在滤液D中加入蒸馏水，当NaCl溶液浓度为0.14mol/L时，DNA溶解度最小而析出，除去可溶性杂质。

（3）在滤液E中，只是除去了部分杂质，则含DNA较多；

在滤液F中，除去了较多的蛋白质等，则含DNA最多；

在滤液G中，因DNA析出，则含DNA较少；

在滤液H中，因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精溶液，则含DNA最少。

[答案]　

（1）洋葱（菜花）　洗涤剂和食盐

（2）使DNA溶解　使DNA（溶解度下降而沉淀）析出，除去可溶性杂质

（3）H

角度2　DNA的鉴定

2．（2018·

武汉模拟）“DNA的粗提取与鉴定”实验中，A、B、C、D、E五个小组除表中所列处理方法不同外，其他操作步骤均相同且正确，但实验结果却不同。

（1）实验材料选择错误的组别是________，其原因是____________________________________________________________

（2）实验步骤（不包括实验材料）均正确，但得不到DNA的组别是________。

（3）沸水浴中试管颜色变蓝的组别是________；

蓝色较淡的是________，其原因是__________________________________________

（4）B组实验不成功的最主要原因是________________________

[解析]　

（1）

（2）人的血浆中没有细胞结构，人成熟的红细胞没有细胞核，在这些材料中不能得到DNA或得到的DNA很少，所以C组人血浆中没有DNA。

（3）冷却的酒精溶液中DNA的溶解度最低，而A组中为25℃的酒精溶液。

（4）菜花细胞外有细胞壁起保护作用，在蒸馏水中不会破裂，所以不能得到DNA。

[答案]　

（1）C、D　人的血浆中没有细胞结构，人成熟的红细胞中没有细胞核，选用这些材料得不到DNA或得到的DNA很少

（2）C

（3）A、E　A　冷却的酒精溶液中DNA的溶解度最低，而该组使用的是25℃的酒精溶液

（4）菜花细胞在蒸馏水中不能被破坏，得不到DNA（应采用研磨的方法）

考点3　蛋白质的提取与分离

　以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是（　　）

A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂

B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少

C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测

D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢

[解析]　D项考查凝胶色谱法分离蛋白质的原理，相对分子质量越大的通过凝胶色谱柱的速度越快，故D错误。

A正确，洗涤的目的是去除杂蛋白以利于后续步骤的分离纯化，加入的是生理盐水，缓慢搅拌10min，低速短时间离心，重复洗涤三次，直至上清液不再呈现黄色，表明红细胞已洗涤干净。

B正确，哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核与众多的细胞器，提纯时杂蛋白较少。

C正确，血红蛋白是有色蛋白，因此在凝胶色谱法分离过程中可以通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液（如果操作都正确，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），这使得血红蛋白的分离过程非常直观，简化了操作。

　下图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请回答下列问题：

（1）血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有________功能。

我们通常选用猪、牛、羊等动物的血液，进行实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液。

其中加入柠檬酸钠的目的是______________________。

（2）甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是________；

乙装置中，C溶液的作用是______________________。

（3）甲装置用于________，目的是________________________。

用乙装置分离蛋白质的方法叫________，是根据________分离蛋白质的有效方法。

在操作中加样（下图）的正确顺序是________。

（4）最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行____________。

[解析]　血红蛋白的提取与分离过程中，在使红细胞破裂释放出血红蛋白后，先进行透析去除小分子杂质，然后再利用凝胶色谱法利用分子大小的差异对血红蛋白分子进行分离。

[答案]　

（1）运输　防止血液凝固

（2）磷酸缓冲液　洗脱血红蛋白

（3）透析（粗分离）　去除样品中分子量较小的杂质　凝胶色谱法　相对分子质量的大小　④①②③

（4）纯度鉴定

（1）蛋白质提取与分离的原理与操作

（2）蛋白质纯化的原理与操作

主要以非选择题呈现

（1）蛋白质分离的依据

（2）凝胶色谱法和凝胶电泳法的原理

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）凝胶色谱法原理

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：

决定运

动方向

形成

库仑力

阻力

动速率

电荷性质

√

电荷量

√

分子形状

√

分子大小

1．分离血红蛋白时，将搅拌好的混合液转移到离心管中，以2000r/min的速度离心10min后，可以明显看到试管中的溶液分为4层。

下列描述中，正确的是（　　）

A．第1层为无色透明的甲苯层

B．第2层为红色透明层，含血红蛋白

C．第4层为白色薄层固体，是脂溶性沉淀物

D．第3层为暗红色沉淀物，含破裂的细胞

[解析]　采集的血样先经处理分离出红细胞，然后在蒸馏水和甲苯的作用下，使红细胞破裂释放出血红蛋白。

分离血红蛋白时，将搅拌好的混合液转移到离心管中，以2000r/min速度离心10min后，可以明显看到试管中的溶液分为4层：

第1层为无色透明的甲苯层；

第2层为白色薄层固体，是脂溶性物质的沉淀层；

第3层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液；

第4层是杂质的暗红色沉淀物。

将试管中的液体用滤纸过滤，除去脂溶性杂质沉淀层，于分液漏斗静置片刻后，分出下层的红色透明液体即血红蛋白水溶液。

2．蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。

下列有关叙述不正确的是（　　）

A．根据蛋白质分子不能透过半透膜的特性，可将样品中各种不同的蛋白质分离

B．根据蛋白质所带电荷性质的差