【生物】2020届一轮复习人教版生物技术在其他方面的应用学案

【生物】2020届一轮复习人教版生物技术在其他方面的应用学案

‎2020届 一轮复习 人教版 生物技术在其他方面的应用 学案 ‎【考纲要求】　1.植物组织中有效成分的提取。2.DNA的粗提取与鉴定。3.蛋白质的提取与分离。‎ ‎【学科素养】　1.科学思维—分析与综合：分析玫瑰精油、橘皮精油和胡萝卜素的提取原理及过程，分析DNA、蛋白质的性质、提取与鉴定的方法。2.科学探究—设计实验探究植物有效成分提取的条件。3.社会责任—关注人体健康，关注胡萝卜素缺乏引起的疾病，关注蛋白质的应用。‎ 知识点1　植物有效成分的提取 基础回顾 ‎1.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。‎ ‎2．制取橘皮精油的过程中，需先后进行两次过滤，则橘皮精油为(　　)‎ A．经过第一次过滤后的滤液 B．经过第一次、第二次过滤后的滤液 C．经过第二次过滤后的滤液 D．经过第一次过滤后静置处理的上清液和第二次过滤后的滤液 ‎[答案]　D ‎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。‎ 方法规律 ‎1.玫瑰精油的提取 ‎2.橘皮精油的提取 ‎3.胡萝卜素的提取 知识点2　DNA的粗提取与鉴定 基础回顾 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。‎ 方法规律 ‎1.实验原理 ‎2．实验流程 知识点3　血红蛋白的提取与分离 基础回顾 方法规律 ‎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2 mm)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 ‎0‎ ‎9.00‎ 金黄色葡萄球菌 ‎0‎ ‎7.67‎ 大肠杆菌 ‎0‎ ‎9.67‎ 白色念珠菌 ‎0‎ ‎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 ‎[典例精析]‎ ‎　(2018·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 ‎　(2018·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2 mol/L NaCl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2 mol/L NaCl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。‎ ‎[答案]　D 考什么 ‎(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 在理综卷中均为非选择题 学什么 ‎(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 ‎[知能拓展]‎ 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 ‎1．(2018·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2 mol/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2 mL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2 mol/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0.14 mol/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。分析回答：‎ ‎(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 ‎[典例精析]‎ ‎　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10‎ ‎ min，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。‎ ‎[答案]　D ‎　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 考什么 ‎(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 学什么 ‎(1)蛋白质分离的依据 ‎(2)凝胶色谱法和凝胶电泳法的原理 ‎[知能拓展]‎ ‎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 形成 阻力 决定运 动速率 电荷性质 ‎√‎ 电荷量 ‎ ‎ ‎√‎ ‎ √‎ 分子形状 ‎ √ ‎ ‎ √‎ 分子大小 ‎ √‎ ‎ √‎ ‎[角度训练]‎ ‎1．分离血红蛋白时，将搅拌好的混合液转移到离心管中，以2000 r/min的速度离心10 min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2000 r/min速度离心10 min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。‎ ‎[答案]　A ‎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异及分子大小等，可通过电泳分离蛋白质 C．根据蛋白质相对分子质量的大小，可通过凝胶色谱法分离蛋白质 D．根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法分离蛋白质 ‎[解析]　蛋白质分子不能透过半透膜，而溶液中的小分子物质则可以透过半透膜，因此可以将蛋白质和溶液中的小分子物质分离。‎ ‎[答案]　A ‎3．蛋白质是两种重要的生物大分子物质，它们在生物体的生命活动中发挥着重要的作用。红细胞含有大量血红蛋白，常用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行提取和分离血红蛋白。回答蛋白质提取和分离的有关问题：‎ ‎(1)血红蛋白的提取和分离一般可分四步：样品处理、________、________和纯度鉴定。‎ ‎(2)实验前取新鲜的血液，取血后一般要在采血容器中预先加入柠檬酸钠，加入柠檬酸钠的目的是__________________________。‎ ‎(3)通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，该方法的原理是相对分子质量较小的蛋白质扩散进入凝胶内部的通道，通过凝胶柱的路程________，移动速度________；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外移动，路程和移动速度刚好相反，相对分子质量不同的蛋白质分子因而得以分离。最后经________电泳进行纯度鉴定。‎ ‎[解析]　(1)蛋白质的提取一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。(2)为防止血液凝固，在采血容器中预先加入柠檬酸钠。(3)用凝胶色谱法分离蛋白质的原理是相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快，相对分子质量不同的蛋白质因此得以分离。判定蛋白质纯度，使用最多的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。‎ ‎[答案]　(1)粗分离　纯化 ‎(2)防止血液的凝固 ‎(3)较长　较慢　SDS—聚丙烯酰胺凝胶 ‎1．(2018·烟台模拟)如图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作，仔细观察并分析回答：‎ ‎(1)操作①和④都是加入蒸馏水，其目的相同吗？__________________________________________________________。‎ 简要说明：_____________________________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(2)操作②中加入酒精的目的是___________________________。‎ ‎(3)操作③中的黏稠物是经过________过滤获得的。加入2 mol/L NaCl的目的是______________________。‎ ‎[解析]　(1)操作①将蒸馏水加入鸡血细胞液中，目的是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质；操作④将蒸馏水加入含DNA的浓NaCl溶液中，目的是稀释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。因此二者目的不相同。(2)操作②将95%酒精溶液加入含DNA的浓NaCl溶液中，目的是析出DNA，去除其中溶于酒精的杂质。(3)操作③中的黏稠物是经过单层纱布过滤获得的。加入2 mol/L NaCl的目的是使DNA再次溶解。‎ ‎[答案]　(1)不相同　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0.14 mol/L，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质 ‎(2)析出DNA，去除其中溶于酒精的杂质 ‎(3)单层纱布　使DNA再次溶解 ‎2．现代生物已向两个方面发展，宏观研究的水平为生态系统水平，微观研究的水平为分子水平，对于分子的研究，其物质的提取和分离显得尤为重要。下面是物质提取和分离的相关问题，请回答：‎ ‎(一)DNA分子的提取和分离 ‎(1)在提取菜花细胞中的DNA时，采用的是研磨法，为什么不能像用鸡血那样，用蒸馏水使其破裂？___________________________‎ ‎_________________________________________________________。‎ ‎(2)在提取实验过程中用到两种浓度的NaCl溶液，说明其作用：‎ ‎①2 mol/L NaCl溶液：___________________________________；‎ ‎②0.14 mol/L NaCl溶液：________________________________。‎ ‎(3)在整个操作过程中，每100 mL血液中加入3 g柠檬酸钠的作用是：_________________________________________________。‎ ‎(4)鉴定DNA所用的试剂：________。‎ ‎(二)血红蛋白的提取和分离 ‎(1)在血红蛋白的提取和分离过程中：粗分离、纯化和纯度鉴定时，都会用到缓冲溶液，其作用是____________________。‎ ‎(2)在洗脱过程中，对洗脱液的流速要求稳定的目的是：‎ ‎_____________________________________________________。‎ ‎(三)不同的化学物质，其理化特性不同，提取方法也有所差异，如胡萝卜素不溶于水，易溶于________，因此可以用________方法进行提取。‎ ‎[解析]　(一)(1)DNA分子提取中理想的材料为富含DNA的细胞，动物中鸡血细胞核，放入蒸馏水中会使细胞涨破释放出DNA，而植物细胞含有细胞壁不能因吸水而涨破。(2)实验过程中两次用到NaCl溶液，初次为2 mol/L的NaCl溶液，用于溶解DNA，而0.14 mol/L的NaCl溶液会使DNA析出。(3)为了防止凝血现象的发生应加入柠檬酸钠。(4)鉴定DNA所用的试剂为二苯胺试剂。‎ ‎(二)(1)为保持蛋白质的生理活性，防止变性从而用缓冲液保持pH的恒定。(2)洗脱液的液速变化过快，导致分离纯化不充分。‎ ‎(三)胡萝卜素的化学性质比较稳定，不溶于水，易溶于有机溶剂。因此可以用有机溶剂作萃取剂，以萃取的方法来提取。‎ ‎[答案]　(一)(1)植物细胞具有细胞壁，不会吸水涨破，只有通过研磨，才能释放出DNA ‎(2)①溶解DNA分子，过滤并除去不溶于NaCl溶液的杂质 ‎②使DNA分子析出，过滤并除去溶于NaCl溶液中的杂质 ‎(3)防止出现凝血 ‎(4)二苯胺试剂 ‎(二)(1)维持血红蛋白环境中pH的稳定 ‎(2)维持洗脱液加在色谱柱上的压力稳定 ‎(三)有机溶剂　有机溶剂萃取 课后跟踪训练(三十九) 生物技术在其他方面的应用 ‎1．(2018·合肥模拟)许多植物含有天然芳香油，如柠檬精油、玫瑰精油、薄荷油等。下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：‎ ‎(1)柠檬精油是一种广谱性的杀虫剂，提取柠檬精油常见的原料是柠檬花与柠檬果皮，柠檬精油的提取适宜采用压榨法，此方法的步骤如图。‎ ‎①加入A物质的目的是__________________________，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率。‎ ‎②C过程的目的是_____________________________________。‎ ‎(2)玫瑰精油称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，适合采用________法提取。提取时玫瑰花瓣与清水的质量比一般为________，将玫瑰花瓣和清水蒸馏后收集得到的产物是________。‎ ‎(3)薄荷油是挥发性物质，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)A物质是石灰水，压榨法提取柠檬精油时需要先将柠檬果皮用石灰水浸泡，目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率。C过程是用普通布袋过滤糊状压出液，是为了除去固体物和残渣。(2)玫瑰精油的提取方法主要是水蒸气蒸馏法，提取玫瑰精油时，玫瑰花瓣和清水的质量比是1∶4，将玫瑰花瓣与清水经水蒸气蒸馏后收集得到的是油水混合物。(3)薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，能随水蒸气一同蒸馏，故提取薄荷油时也能采用水蒸气蒸馏法。‎ ‎[答案]　(1)①破坏细胞结构　②除去固体物和残渣 ‎(2)水蒸气蒸馏　1∶4　油水混合物 ‎(3)能　薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似 ‎2．(2018·唐山二模)生物组织中存在多种有机物，不同的有机物其提取与鉴定方法不同。根据所学知识，回答下列问题。‎ ‎(1)采用蒸馏法提取玫瑰精油时，向初步提取的乳化液中加入________，作用是_______________________________________。‎ ‎(2)采用压榨法提取橘皮精油时，提取之前需用________浸泡，以提高出油率。为了使橘皮油易于与水分离，还要分别加入相当于橘皮质量0.25%的________和5%的________，并调节pH至7～8。‎ ‎(3)采用萃取法从胡萝卜中提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、萃取、________、________。干燥时，要注意控制________，否则会引起胡萝卜素的分解；萃取的效率主要取决于萃取剂的________，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响；在对提取的胡萝卜素粗品通过纸层析法进行鉴定时应与________作对照。‎ ‎[解析]　(1)采用蒸馏法提取玫瑰精油时，由于氯化钠能增加盐的浓度，有利于油水分层，应向初步提取的乳化液中加入氯化钠。(2)采用压榨法提取橘皮精油时，提取之前需用石灰水浸泡，以提高出油率。为了使橘皮精油易于与水分离，还要分别加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4‎ ‎，并调节pH至7～8。(3)采用萃取法从胡萝卜中提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩。干燥时要注意控制温度和时间，否则会引起胡萝卜素的分解；萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响；在对提取的胡萝卜素粗品通过纸层析法进行鉴定时应与标准样品作对照。‎ ‎[答案]　(1)氯化钠　增加盐的浓度，有利于油水分层 ‎(2)石灰水　NaHCO3　Na2SO4‎ ‎(3)过滤　浓缩　温度和时间　性质和使用量　标准样品 ‎3．(2019·广西名校期末)如图是“DNA粗提取与鉴定”的相关实验步骤，请据图分析回答：‎ ‎(1)鸡血细胞是进行该实验较好的实验材料，这是因为____________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________，‎ 从鸡血细胞中释放出核物质的处理方法是向鸡血细胞中加入________，并________。如果选用植物细胞，需要选用洗涤剂________。‎ ‎(2)图a表示释放核物质后进行过滤的过程，过滤后取________进行下一步实验。‎ ‎(3)图b表示的相关操作过程中，加入2 mol/L NaCl溶液的作用是___________________________________________________。‎ ‎(4)图c表示在滤液中加入冷却的________，进一步提取含杂质更少的DNA。‎ ‎(5)实验室提取高纯度的DNA时，通常采用________、SDS、吐温等化学试剂。‎ ‎[解析]　(1)根据DNA粗提取实验中材料选择的原则，鸡血细胞核的DNA含量丰富，材料易得(鸡血细胞极易吸水涨破)，是进行该实验较好的实验材料。要从鸡血细胞中释放出核物质，需要向鸡血细胞中加入蒸馏水，让红细胞吸水涨破，并搅拌加速红细胞的破裂。如果选用植物细胞，需要先用洗涤剂溶解细胞膜。(2)图a表示释放核物质后进行过滤的过程，此时DNA溶解在氯化钠溶液中，因此过滤后取滤液进行下一步实验。(3)图b加入2 mol/L NaCl溶液的作用是溶解DNA分子。(4)图c表示在滤液中加入冷却的95%的酒精，由于DNA不溶于酒精，而其他杂质可以溶于酒精，所以可以提取含杂质更少的DNA(或去除脂溶性杂质)。(5)实验室提取高纯度的DNA时，通常采用CTAB、SDS、吐温等化学试剂。‎ ‎[答案]　(1)鸡血细胞易吸水涨破，核DNA含量丰富　蒸馏水　搅拌　溶解细胞膜 ‎(2)滤液 ‎(3)溶解DNA分子 ‎(4)95%的酒精 ‎(5)CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)‎ ‎4．(2018·太原模拟)如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验中的有关操作示意图，据图回答下列问题：‎ ‎(1)正确的操作顺序是________________。‎ ‎(2)图中C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是_____________________和__________________________________。‎ ‎(3)图中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]　(1)DNA的粗提取步骤：向鸡血细胞液中加入蒸馏水，使细胞破裂；用单层纱布过滤，收集滤液；在滤液中加入NaCl，使NaCl溶液物质的量浓度为2 mol/L，过滤除去不溶的杂质；向滤液中加入蒸馏水，使NaCl溶液物质的量浓度降至0.14 mol/L，析出DNA；用玻璃棒搅拌，DNA就缠绕在玻璃棒上；将DNA溶解到浓NaCl溶液中过滤，加入与滤液等体积的冷酒精溶液，析出DNA。故正确顺序是C→B→E→D→A。(2)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2‎ ‎ mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。(3)提取含杂质较少的DNA时，所用酒精溶液必须经过充分冷却才能使用，否则DNA的溶解度会增大。(4)DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用变成蓝色。‎ ‎[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 ‎5．红细胞含有大量的血红蛋白，红细胞的机能主要由血红蛋白完成，血红蛋白的主要功能是携带氧气或二氧化碳，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液来提取和分离血红蛋白，请回答下列有关问题：‎ ‎(1)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。‎ ‎①加入柠檬酸钠的目的是________________________________。‎ ‎②以上所述的过程为样品处理，它包括________、________、收集血红蛋白溶液。‎ ‎(2)收集的血红蛋白溶液可以在透析袋中透析，这就是样品的粗分离。‎ ‎①透析的目的是_____________________________________。‎ ‎②透析的原理是_______________________________________。‎ ‎(3)通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。‎ ‎①样品纯化的方法是__________________________________。‎ ‎②加入SDS可以使蛋白质在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的迁移率完全取决于________________。‎ ‎[答案]　(1)①防止血液凝固　②红细胞的洗涤　血红蛋白的释放　(2)①去除分子质量较小的杂质　②透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内　(3)①凝胶色谱法　②分子的大小