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600分考点700分考法A版2019版高考生物总复习第十七章生物技术在其他方面的应用课件

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第十七章      生物技术在其他方面的应用

  考点44   DNA、血红蛋白的提取
  考点45   植物有效成分的提取
考点44  DNA、血红蛋白的提取
应试基础必备
高考考法突破
 考法1    有关DNA和蛋白质的提取和分离
应试基础必备
DNA和蛋白质分离提取的比较
提取物
       提取方法           提取原理                    步骤
  质
                                     溶解在2 mol/L的NaCl溶液中
              在不同浓度的NaCl溶液中溶         →加水稀释至     0.14 mol/L的
 DNA    盐析法   解度不同;DNA不溶于酒精,NaCl溶液使DNA析出,过滤
                  但蛋白质溶于酒精           →用2 mol/L NaCl溶液溶解并
                                     过滤→加入冷酒精析出
      凝胶色谱
 血红            根据相对分子质量的大小;          样品处理→粗提取→纯化→
      法、电泳
 蛋白            各种分子带电性质差异            纯度鉴定
      法
 高考考法突破
 考法1      有关DNA和蛋白质的提取和分离
  1.DNA的粗提取和鉴定
(1)DNA提取实验操作分析
  ①  4次过滤的比较

            第一次过滤           第二次过滤           第三次过滤           第四次过滤
                                          溶于0.14 mol/L
  滤液中     含DNA的核物质             DNA                            DNA
                                          NaCl溶液的杂质
          细胞膜、核膜         不溶于2 mol/L NaCl                 不溶于2 mol/L 
  纱布上                                          DNA
          等残片            溶液的杂质                           NaCl溶液的杂质
  过滤前
              蒸馏水            NaCl溶液           蒸馏水            NaCl溶液
   加入
                                          去除溶于       0.14 去除不溶于2 
  过滤的     去除细胞膜、         去除不溶于2 mol/L 
                                          mol/L NaCl 溶液  mol/L
   目的                        溶液的杂质
          核膜等杂质          NaCl             的杂质             NaCl溶液的杂质
 ②2次加蒸馏水的作用
 a.加入鸡血细胞液中,使血细胞吸水涨破;
 b.加入含DNA的2mol/L NaCl溶液中,使其稀释,从而析出DNA。
 ③3次使用纱布的作用
 a.过滤血细胞破裂液,提取细胞核物质(DNA在滤液中);
 b.过滤0.14mol/L NaCl溶液,滤出DNA(DNA在黏稠物中);
 c.过滤溶有DNA的2mol/L NaCl溶液(DNA在滤液中)。
 ④3次使用    NaCl溶液的作用
 a.2mol/L NaCl溶液,溶解DNA,去除不溶于该溶液的杂质;
 b.0.14mol/L NaCl溶液,使DNA析出;
 c.2mol/L NaCl溶液,溶解滤出的DNA黏稠物。

(2)DNA的鉴定:DNA在沸水浴条件下,遇二苯胺会变蓝色。
  2.血红蛋白的提取和分离方法
 (1)常用的蛋白质分离方法
 ①凝胶色谱法(根据香港对分子质量大小分离蛋白质)

                       相对分子质量大                     相对分子质量小
                  排阻在凝胶颗粒外面,迅速
     凝胶内部                                    进入凝胶颗粒内部,被滞留
                            通过
     运动方式                 垂直向下               垂直向下和无规则扩散运动
     运动路程                   较短                          较长
     洗脱次序                  先流出                         后流出

【注意】a.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。
b.加快干凝胶膨胀的方法:可将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热,逐渐升温至接近沸腾,
通常只需1~2 h。这种方法不但节约时间,而且可以除去凝胶中可能带有的微生物,排出
胶粒内的空气。
②电泳法(带电粒子在电场作用下发生迁移)
a.在一定pH下,一些生物大分子(如多肽、核酸等)可解离的基
团会带上正电或负电,在电场的作用下,这些带电分子会向着
与其所带电荷相反的电极移动。
b.由于分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大
小、形状不同,使带电分子产生不同的迁移速率,从而实现样品
中各种分子的分离。判断纯化的蛋白质是否达到要求使用最多
的是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法。
(2)蛋白质提取过程中需注意的问题
①红细胞的洗涤与离心要求:红细胞洗涤过程中,洗涤三次后,
上清液仍有黄色,可增加洗涤次数,否则无法除去血浆蛋白;离
心时转速要低,时间要短,否则白细胞等会一同沉淀,达不到分
离效果。
②蒸馏水和甲苯的作用:血红蛋白释放过程中,蒸馏水的作用是
涨破红细胞,甲苯的作用主要是溶解细胞膜。
例  [江苏生物2015·25,3分]图1、2分别为“DNA的粗提取与
鉴定”实验中部分操作步骤示意图,下列叙述正确的是(多
选)     )


A.图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同
B.图1中完成过滤之后保留滤液
C.图2中完成过滤之后弃去滤液
D.在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质
【解析】图1中加入蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破,释放
其中的核物质,图2中加入蒸馏水的目的是降低NaCl的浓度,使
DNA的溶解度降低析出,A错误;由于DNA溶于水,所以图1中
完成过滤后DNA存在于滤液中,需保留滤液,B正确;图2中
DNA析出,则过滤后弃去滤液,保留黏稠物,C正确;在图1鸡
血细胞液中加入少许嫩肉粉,其中的木瓜蛋白酶能够分解DNA
中的杂质蛋白,有利于去除杂质,D正确。
 【答案】BCD
考点45   生物材料中有效成分的提取

 应试基础必备
 高考考法突破
 考法3     结合实例考查植物芳香油的提取
  考法4      胡萝卜素的提取
应试基础必备
1.植物芳香油的提取
(1)植物芳香油的来源和特点
①来源:天然香料主要来源是动物和植物。动物香料主要来源
于麝、灵猫、海狸和抹香鲸等,植物香料来源广泛,可以从50
多个科的植物中提取。提取的植物芳香油具有很强的挥发性,
组成也较复杂,主要包括萜类化合物及其衍生物。
②特点:植物芳香油挥发性强,易溶于有机溶剂。
(2)植物芳香油的提取方法:蒸馏法、压榨法和萃取法
等。具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。
(3)实验设计

①玫瑰精油的提取

a.玫瑰精油的化学性质: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。

b.实验流程:鲜玫瑰花+水→水蒸气蒸馏→油水混合物(加入NaCl)

→分离油层(加入无水Na2SO4)→除水(过滤)→玫瑰油。
c.分析:加入NaCl的作用是增加水层密度,使油和水分层。加入

Na2SO4的作用是吸收油层中的水分,纯化玫瑰精油;用过滤的方

法除去玫瑰精油中的固体Na2SO4 。
②橘皮精油的提取(一般采用压榨法)

a.橘皮精油的主要成分是柠檬烯,主要贮藏在橘皮部分。

b.实验流程:石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤

→橘皮油。

c.分析:石灰水浸泡的目的是防止橘皮在压榨时滑脱,提高出油

率。
2.胡萝卜素的提取

(1)胡萝卜素的性质和提取方法
①胡萝卜素的性质:橘黄色结晶,化学性质比较稳定,不溶于水,微溶于乙
醇,易溶于石油醚等有机溶剂。胡萝卜等蔬菜是提取天然β-胡萝卜素的原料。
②提取方法:工业上获取天然β-胡萝卜素的途径主要有三种:一是从植物中
提取;二是从大面积养殖的岩藻中获得;三是利用微生物的发酵生产。
(2)实验流程:胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。
(3)影响萃取的因素:主要取决于萃取剂的性质和使用量,同时还受到原
料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。一般
来说,原料颗粒小,萃取温度高,时间长,需要提取的有机物就能充分溶解,
萃取效果就好。
(4)鉴定方法:纸层析法。
  高考考法突破
  考法2      结合实例考查植物芳香油的提取
 1.植物有效成分提取方法的比较
  提取
            水蒸气蒸馏法                  压榨法               有机溶剂萃取法
  方法
        利用水蒸气将挥发性较
  实验                         通过机械加压,压榨出          使芳香油溶解在有机溶剂中,
        强的植物芳香油携带出
  原理                         果皮中的芳香油             蒸发溶剂获得芳香油
        来
                             石灰水浸泡、漂洗→压
  方法    水蒸气蒸馏→分离油层                               粉碎、干燥→萃取、过滤→
                             榨、过滤、静置→再次
  步骤    →除水过滤                                    浓缩
                             过滤
        适用于提取玫瑰油、薄                               适用范围广,要求原料的颗
  适用                         适用于柑橘、柠檬等易
        荷油等挥发性强的芳香                               粒要尽可能细小,能充分浸
  范围                         焦糊原料的提取
        油                                        泡在有机溶剂中
                             生产成本低,易保持原
  优点     简单易行,便于分离                                   出油率高,易分离
                             料原有的结构和功能
        水中蒸馏会导致原料焦
                             分离较为困难,出油率          使用的有机溶剂处理不当会
 局限性    糊和有效成分水解等问
                             相对较低                影响芳香油的质量
        题
2.水蒸气蒸馏三种常用方法的比较

(1)相同点:基本原理相同。
(2)不同点:原料位置不同。
①水中蒸馏:原料放于蒸馏容器的水中,水完全浸没原料。
②水上蒸馏:容器中水的上方有筛板,原料置于筛板上,水量以
沸腾时不浸湿原料为宜。
③水气蒸馏:蒸馏容器下方有一排气孔,连接外源水蒸气,上方
有筛板,上面放原料。三种方法中,水中蒸馏设备简单,成本低,
易操作,而水上蒸馏和水气蒸馏时间短,出油率高。
3.提取植物芳香油的注意事项

(1)提取玫瑰精油时玫瑰花瓣与清水的质量比为1∶4。
(2)用于提取玫瑰精油的玫瑰花的采收时间:要在花开的盛期采
收,此时花朵含油量最高。
(3)蒸馏时影响玫瑰精油的因素:蒸馏温度太高、时间太短,产
品品质就比较差。如果要提高品质,就需要延长蒸馏的时间。
(4)除去液体中的固体杂质常用的方法是过滤
4.比较玫瑰精油、橘皮精油和胡萝卜素的性质、提取方法、原理

               性质          提取方法               原理
                                   利用水蒸气将挥发性较强的植
        化学性质稳定,难溶于
  玫瑰                        水蒸气    物芳香油携带出来,形成油水
        水,易溶于有机溶剂,
  精油                         蒸馏    混合物,冷却后混合物又会重
        能随水蒸气一同蒸馏
                                   新分出油层和水层
  橘皮    无色透明,具有橘香味,                利用机械压力把材料中的油分
                             压榨
  精油    主要成分是柠檬烯                   挤出来
        橘黄色结晶,化学性质                 将粉碎、干燥的植物原料用有
  胡萝    比较稳定,不溶于水,                 机溶剂浸泡,使胡萝卜素溶解
                             萃取
  卜素    微溶于乙醇,易溶于石                 在有机溶剂中,再蒸发出有机
        油醚等有机溶剂                    溶剂,即可获得产品
例 [经典高考题]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____天左右。


(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、蒸馏时间等。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
其他条件一定,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)据图可知,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。
(6)因薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似,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    薄荷油和玫瑰精油的化学性质相似
高考考法突破
考法3      胡萝卜素的提取
 1.胡萝卜素的萃取
(1)萃取剂的种类:常用的如乙醇和丙酮属于水溶性萃取剂。
(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素的注意事项
①干燥过程应控制好温度和时间,以防止胡萝卜素分解。
②萃取过程中宜采用水浴加热方式,以防止温度过高。
③萃取液浓缩前需进行过滤,其目的是滤去不溶物。
2.胡萝卜素的鉴定
纸层析法鉴定胡萝卜素的步骤:
(1)制作层析滤纸:在18 cm×30 cm滤纸下端距底边2 cm处做
一条基线,在基线上取A、B、C、D 四点。
(2)点样:用最细的注射器针头分别吸取0.1~0.4 mL溶解在
石油醚中的标准样品和提取样品,分别在A、D和B、C点上点
样。点样应该快速细致,在基线上形成直径为2 mm左右的圆点。
(3)层析:等滤纸上的点样液自然挥发干后,将滤纸卷成圆筒
状,置于装有1 cm深的石油醚的密封玻璃瓶中。等各种色素完
全分开后,取出滤纸,让石油醚自然挥发。
(4)观察:与标准样品的胡萝卜素层析带相比较,观察提取效
果。如图所示,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。


(5)研磨时试剂的选择:为了研磨充分要添加石英砂;由于β-

胡萝卜素较耐酸,研磨时不需要添加CaCO3。
例  [课标全国Ⅲ理综2017·37,15分]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)提取物质W时应该选择晾干的植物甲,原因是物质W
受热、受潮易分解,而新鲜的植株含水量很高,影响萃取效率。
(2)提取时振荡的目的是使原料与溶剂充分接触,加快W的溶解。
(3)活性炭有很强的吸附能力,所以用活性炭处理提取液可以去除
提取液中的色素并吸附杂质。
(4)提取物质W时,应该用丙酮作为提取剂,原因是物质W易溶于
极性有机溶剂,难溶于水,而丙酮沸点低于乙醇,蒸馏时物质W分
解较少。
(5)结合物质W的特点分析可知,操作过程要在温度较低的情况下
进行,干燥时温度不能过高,时间不能过长(因为物质W受热、受
潮易分解),提取时要用有机溶剂丙酮,有机溶剂沸点低且易燃,
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
敬请期待下一章!
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