版高考生物一轮复习生物技术实践第三讲生物技术在其他方面的应用精选教案04292332.docx
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版高考生物一轮复习生物技术实践第三讲生物技术在其他方面的应用精选教案04292332
第三讲生物技术在其他方面的应用
[基础知识·系统化]
知识点一 DNA的粗提取与鉴定
1.实验原理
2.实验流程
知识点二 植物有效成分的提取
1.玫瑰精油的提取
2.橘皮精油的提取
3.胡萝卜素的提取
[基本技能·问题化]
1.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________________________________________________________________________,
②________________________________________________________________________,
③________________________________________________________________________,
④________________________________________________________________________。
提示:
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2mol/LNaCl溶液中;④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14mol/L,去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。
2.分析提取玫瑰精油的实验流程,回答下列问题
(1)填写图中序号代表的含义:
①为水蒸气蒸馏,②为NaCl,③为无水Na2SO4,④为过滤。
(2)图中加入②的目的是增大盐水的浓度,有利于玫瑰精油与水的分层;加入③的目的是吸收精油中残留的水分;④的目的是除去固体Na2SO4。
3.据胡萝卜素的纸层析结果示意图回答下列问题
(1)在A、B、C、D四点中,A和D是标准样品原点,B和C是提取样品原点。
(2)图中甲代表的物质是胡萝卜素,乙代表的物质是其他色素和杂质。
考点一DNA的粗提取与鉴定
1.(2014·江苏高考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是( )
A.酵母和菜花均可作为提取DNA的材料
B.DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水
C.向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物
D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热,冷却后变蓝
解析:
选C 含DNA的生物材料都可用来提取DNA,只是选用DNA含量高的生物组织,成功的可能性更大;DNA在2mol/LNaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大;向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,鸡血细胞会吸水破裂,但在蒸馏水中不会析出DNA;DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热,待冷却后溶液变蓝。
2.下面为“DNA的粗提取与鉴定”实验的一些重要操作示意图,据图回答下列有关该实验的问题:
(1)正确的操作顺序是______________________________。
(2)上图C、E步骤都加入蒸馏水,但其目的不同,分别是____________和__________________________________。
(3)图A步骤中所用酒精必须经过____________才能使用,该步骤的目的是______________________________。
(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA,可滴加____________试剂,沸水浴,如果出现________,则该丝状物的主要成分为DNA。
解析:
两次加入蒸馏水的作用:
第一次是使鸡血细胞吸水涨破,DNA从细胞中释放出来进入滤液;第二次是使溶解于物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液中的DNA析出,与杂质分离。
本题还涉及DNA的鉴定,DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用,被染成蓝色。
答案:
(1)C→B→E→D→A
(2)加速鸡血细胞的破裂 降低NaCl溶液的浓度,使DNA析出 (3)充分冷却 提取含杂质少的DNA (4)二苯胺 蓝色
[重难点拨]
DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、3、4”
(1)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溶液的浓度下降到0.14mol/L,使DNA析出。
(2)用纱布过滤3次:
①过滤鸡血细胞破裂液,得到含细胞核物质的滤液;
②滤取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物);
③过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液。
(3)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。
考点二植物有效成分的提取
命题点
(一) 植物芳香油的提取
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
[重难点拨]
植物有效成分提取方法归纳
提取方法
方法步骤
适用范围
水蒸气蒸馏
水蒸气蒸馏→分离油层→除水过滤
适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
压榨
石灰水浸泡→漂洗→压榨、过滤、静置→再次过滤
适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取
有机溶剂萃取
粉碎、干燥→萃取、过滤→浓缩
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剂中
命题点
(二) 胡萝卜素的提取
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:
(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类,其中最主要的是β胡萝卜素,β胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A,维生素A缺乏会导致夜盲症。
胡萝卜素是非挥发性物质。
(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法,萃取前需要对材料进行干燥处理,以提高萃取的效率。
(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶,如乙酸乙酯。
乙醇是水溶性有机溶剂,因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果,所以不用它作萃取剂。
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(其他合理答案也可)
[重难点拨]
影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施
影响因素
解决措施
萃取剂的性质
用水不溶性有机溶剂
原料的颗粒大小、紧密程度
粉碎
材料的含水量
干燥
萃取温度
探索最佳萃取温度,严格控制温度
萃取时间
适当延长萃取时间
[真题集训——验能力]
1.(2015·广东高考)关于DNA的实验,叙述正确的是( )
A.用兔的成熟红细胞可提取DNA
B.PCR的每个循环一般依次经过变性—延伸—复性三步
C.DNA溶液与二苯胺试剂混合,沸水浴后生成蓝色产物
D.用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色,细胞核呈绿色,细胞质呈红色
解析:
选C 兔属于哺乳动物,其成熟的红细胞中无细胞核,不适合作为提取DNA的材料。
PCR技术的每个循环一般依次经过变性—复性—延伸三步。
DNA溶液在沸水浴条件下,遇二苯胺呈蓝色。
用甲基绿吡罗红混合染色剂对细胞进行染色时,细胞核(含DNA)呈绿色,细胞质(含RNA)呈红色,仅用甲基绿无法对细胞质进行染色。
2.(2013·江苏高考)某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验,操作错误的是( )
A.加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨
B.用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA
C.加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌
D.加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热
解析:
选A 加入洗涤剂后研磨动作要轻缓、柔和,否则会产生许多泡沫,不利于后续步骤的操作;蛋白酶能够分解蛋白质,因此能起到纯化DNA的目的;加入酒精后用玻璃棒搅拌时,动作要轻缓,以免引起DNA分子的断裂,导致DNA分子不能形成絮状沉淀;DNA可与二苯胺试剂在沸水浴条件下作用显蓝色。
3.(2014·山东高考节选)玉米是重要的粮食作物,经深加工可生产酒精、玉米胚芽油和果糖等。
流程如下:
(1)玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可被酵母菌利用发酵生产酒精。
培养酵母菌时,该水解产物为酵母菌的生长提供________。
发酵过程中检测酵母菌数量可采用______________法或稀释涂布平板法计数。
(2)玉米胚芽油不易挥发,宜选用________法或______法从玉米胚芽中提取。
解析:
(1)纤维素的水解产物是葡萄糖,可为酵母菌提供碳源。
发酵过程中可用显微镜直接计数法对酵母菌进行计数。
(2)玉米胚芽油不易挥发,不能利用蒸馏法提取,可利用萃取法或压榨法提取。
答案:
(1)碳源 显微镜直接计数
(2)压榨 萃取
[课下检测——查缺漏]
一、基础题点练
1.下列是提取植物芳香油时所选取的原料及提取方法的对应关系,其中错误的是( )
选项
原料
提取精油的名称
提取方法
A
玫瑰花
玫瑰精油
压榨法
B
橘皮
橘皮精油
压榨法
C
茉莉花
茉莉油
蒸馏法
D
薄荷叶
薄荷油
蒸馏法
解析:
选A 蒸馏法一般适用于提取玫瑰精油、薄荷油、茉莉油等芳香油;压榨法一般适用于橘皮精油、柠檬芳香油等的提取。
2.在植物有效成分的提取过程中,常用萃取法、蒸馏法和压榨法,下列关于这三种方法的叙述错误的是( )
A.蒸馏法和萃取法都需要水浴加热
B.压榨法适用于易焦糊原料的提取,如柑橘、柠檬等
C.萃取法适用范围较广,一般来说,原料颗粒小、萃取温度高、时间长,萃取效果好
D.蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
解析:
选A 蒸馏法适用于提取挥发性强的芳香油,其操作过程中不需要水浴加热,萃取法需要水浴加热。
压榨法适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。
萃取法适用范围广,要求原料的颗粒要尽可能细小,能充分浸泡在有机溶剂中。
3.胡萝卜素可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病,下图是提取胡萝卜素的实验流程示意图,相关说法正确的是( )
A.图中干燥处理时的温度越高、时间越长越利于胡萝卜素提取
B.图中甲过程表示萃取,此过程用到的有机溶剂具有较低的沸点
C.图中乙过程表示浓缩,浓缩之前进行过滤的目的是除去萃取液中的不溶物
D.只能从植物中提取天然β胡萝卜素
解析:
选C 新鲜胡萝卜素含大量水分,提取时应干燥,但要控制干燥时间和温度,若温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。
图中甲是萃取,所用萃取剂应具有较高的沸点,并能充分溶解胡萝卜素。
工业生产上,β胡萝卜素的提取方法主要有三种:
一是从植物中提取,二是从岩藻中获得,三是利用微生物的发酵生产。
4.在DNA粗提取与鉴定实验中,将第三次过滤获得的纱布上含有的DNA的黏稠物(含有较多杂质)分别处理如下:
序号
操作过程
①
放入2mol/L的NaCl溶液,搅拌后过滤
②
再加0.14mol/L的NaCl溶液,搅拌后过滤
③
再加入冷却的、同体积的95%酒精溶液,用玻璃棒沿一个方向搅拌,卷起丝状物
上述操作过程正确的是( )
A.①② B.①②③
C.①③D.②③
解析:
选C 第三次过滤后在纱布上的是粗提取的DNA样品,此样品还含有杂质,因此将其溶于2mol/L的NaCl溶液中,再进行过滤,以除去不溶于2mol/L的NaCl溶液的杂质。
然后向滤液中加入同体积的、冷却的95%酒精即可析出DNA,最后挑出DNA进行鉴定。
5.某同学设计的提取玫瑰精油的实验流程如图所示,据图分析错误的是( )
→
→
→
→
→
A.在第二步中使用水气蒸馏更简便易行
B.在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片防止暴沸
C.提取精油时,向混合物中加入NaCl更利于油水分层
D.加入无水Na2SO4,再用过滤法可除去分离的油层中的水分
解析:
选A 由于玫瑰精油难溶于水,易溶于有机溶剂,因此在第二步中使用水中蒸馏更简便易行;在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片,目的是防止暴沸;提取精油时,为了促进油水分层,要向油水混合物中加入NaCl;分离的油层还含有一定的水分,需加入无水Na2SO4,再用过滤方法将其除去。
二、高考题型练
6.植物芳香油具有抗菌、促进细胞新陈代谢及细胞再生功能,而某些芳香油能调节人体的生理及心理活动。
请回答下列问题:
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有________、________和________。
(2)玫瑰精油被称为“液体黄金”,多用于制造高级香水等化妆品。
提取出的玫瑰精油不含有任何添加剂或化学原料,主要是通过________法提取。
蒸馏时收集的蒸馏液不是纯玫瑰精油,原因是______________________________________________________________。
(3)用压榨法提取柚皮精油,得到的糊状液体可通过______除去其中的固体杂质。
(4)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。
常用________法鉴定所提取的胡萝卜素。
解析:
(1)蒸馏法、萃取法、压榨法是常用的提取植物芳香油的方法。
(2)玫瑰精油的化学性质稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,可通过水蒸气蒸馏法提取;蒸馏法提取玫瑰精油的过程中玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来,所收集的蒸馏液不是纯玫瑰精油而是油水混合物,要得到较纯的玫瑰精油还需将玫瑰油和水分开。
(3)采用压榨法提取芳香油时获得的糊状液体,可先用普通布袋过滤除去固体残渣。
(4)胡萝卜素不是很稳定,温度过高、干燥时间过长会导致其分解,所以在提取胡萝卜素时,干燥过程应控制好温度和时间以防止胡萝卜素分解;萃取剂一般属于易燃、易爆物,所以萃取过程中宜采用水浴方式加热以防止温度过高;常用纸层析法鉴定所提取的胡萝卜素。
答案:
(1)蒸馏法 萃取法 压榨法
(2)水蒸气蒸馏 玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来,所得到的是油水混合物 (3)过滤 (4)时间 水浴 纸层析
7.下列是与芳香油提取相关的问题,请回答:
(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________d左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时________(填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法,理由是_________________________________________________________
________________________。
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ad左右。
(6)因薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似:
易挥发、难溶于水等,故也可用与玫瑰精油相同的方法提取。
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
(6)能 薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
8.(2017·洛阳三模)某校高中生物兴趣小组开展了针对洛阳牡丹产品开发的课题研究。
下面是他们课题研究的几个方向。
请分析回答:
(1)牡丹花精油的提取过程:
鲜牡丹花+清水→________→油水混合物→________→除水→牡丹花精油。
要提高精油的品质,在操作中需要通过控制温度来实现____________的目的。
(2)牡丹籽油的提取:
牡丹籽中含油率在20%~30%之间,不易挥发,可以采取________和________的方法进行提取。
(3)根据胡萝卜素______________的特点,常采用萃取的方法来提取。
操作时,要采用沸点高的萃取剂,目的是________________。
解析:
(1)牡丹花精油的提取过程:
鲜牡丹花+清水→水蒸气蒸馏→油水混合物→分离油层→除水→牡丹花精油。
要提高精油的品质,在操作中需要通过控制温度来实现延长蒸馏时间的目的。
(2)牡丹籽中含油率在20%~30%之间,牡丹籽油不易挥发,可以采取压榨和萃取的方法进行提取。
(3)胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂,所以一般采用萃取的方法来提取;操作时,要采用沸点高的萃取剂,目的是充分溶解胡萝卜素,并不与水混溶。
答案:
(1)水蒸气蒸馏 分离油层 延长蒸馏时间
(2)压榨 萃取 (3)易溶于石油醚等有机溶剂 充分溶解胡萝卜素,并不与水混溶
9.(2017·衡阳二模)已知青蒿素为无色针状晶体,易溶于有机溶剂,不易挥发;而玫瑰精油化学性质稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,易挥发。
根据生物相关知识,回答下列问题:
(1)从黄花蒿中提取青蒿素时,应采用萃取法,理由是____________________________________;并且通常在提取前将黄花蒿茎叶进行________和干燥,以提高效率;干燥过程应控制好____________和时间,以防止青蒿素分解。
(2)提取过程中宜采用水浴加热以防止燃烧、爆炸;所得液体浓缩前需进行________。
(3)玫瑰精油化学性质稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,简便易行的提取方法是水蒸气蒸馏中的__________法,在提取过程中分别加入NaCl(目的是__________________)、Na2SO4;要提高玫瑰精油的产品质量,应采用的措施是____________________。
解析:
(1)青蒿素为非挥发性物质,不能随水蒸气蒸馏出,但易溶于有机溶剂,所以从黄花蒿中提取青蒿素时,应采用萃取法;为提高效率,在用萃取法提取青蒿素前,通常将黄花蒿茎叶进行粉碎和干燥处理;干燥过程应控制好温度和时间,以防止青蒿素分解。
(2)提取过程中所得的液体浓缩前需进行过滤。
(3)玫瑰精油化学性质稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,常用水蒸气蒸馏中的水中蒸馏法提取;为增加水的比重,使油水分层,可在提取过程中加入NaCl;要提高玫瑰精油的产品质量,应严格控制蒸馏温度,延长蒸馏时间。
答案:
(1)青蒿素为非挥发性物质,不能随水蒸气蒸馏出,但易溶于有机溶剂 粉碎 温度
(2)过滤 (3)水中蒸馏 增加水的比重,使油水分层 (严格
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