【生物】2020届一轮复习人教版从生物材料中提取某些特定成分学案

【生物】2020届一轮复习人教版从生物材料中提取某些特定成分学案

‎2020届 一轮复习 人教版 从生物材料中提取某些特定成分 学案 ‎【考纲解读】‎ 最新考纲 细解考点 核心素养 ‎1.从生物材料中提取某些特定的成分 ‎2.实验:DNA的粗提取与鉴定 ‎3.蛋白质的提取和分离 ‎1.说出植物芳香油的提取原理、方法及流程 ‎2.说出胡萝卜素的提取原理、方法 ‎3.概述DNA的粗提取的原理、操作流程 ‎4.说出蛋白质提取和分离的原理、方法及操作流程 ‎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的提取与鉴定的方法;分析蛋白质的提取和分离方法 ‎2.科学探究——设计实验探究植物有效成分提取的条件等 ‎3.社会责任——关注人体健康,关注胡萝卜素缺乏引起的疾病等 考点一　植物有效成分的提取 ‎1.植物芳香油的提取 ‎(1)植物芳香油的主要化学成分是萜类化合物及其衍生物,特点是挥发性强,易溶于有机溶剂。‎ ‎(2)玫瑰精油的提取 ‎①方法:常用水蒸气蒸馏法。‎ ‎②原理:利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来。‎ 包括:水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏。‎ ‎③步骤:鲜玫瑰花+清水→水蒸气蒸馏→油水混合物分离油层除水玫瑰油。‎ ‎(3)橘皮精油的提取 ‎①方法:压榨法。‎ ‎②原理:通过机械加压,提取出果皮中的芳香油。‎ ‎③步骤:石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→‎ 橘皮油。‎ ‎2.胡萝卜素的提取 ‎(1)方法:萃取法,石油醚最适宜作萃取剂。‎ ‎(2)原理:使胡萝卜素溶解在有机溶剂中,蒸发溶剂获得胡萝卜素。‎ ‎(3)步骤:胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。‎ ‎(4)鉴定:纸层析法。‎ ‎【深挖教材】‎ 在石油醚、乙酸乙酯、乙磁、苯和四氯化碳这几种溶剂中,哪种最适宜用来提取胡萝卜素?乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗?说明理由。‎ 提示:在这五种溶剂中,石油醚的沸点最高,在加热萃取时不易挥发,所以石油醚最适宜用作萃取剂。胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮,但它们是水溶性有机溶剂,在萃取中能与水混溶而影响萃取效果,所以不能用它们作萃取剂。‎ ‎1.图1为水蒸气蒸馏的装置图,图2为萃取装置,据图回答以下有关 问题:‎ ‎(1)请指出图1中的两点错误。‎ 提示:错误1:蒸馏瓶中的液体量太多,应占烧瓶容积的 1/3～2/3。错误2:进水口和出水口装反,下方的是进水口,上方的是出水口。‎ ‎(2)玫瑰精油的提取适合于上述蒸馏方法吗?说明理由。(至少答两点)‎ 提示:适合。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(水蒸气)蒸馏法进行提取。‎ ‎(3)图2的安装及拆除顺序如何?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:安装顺序是由下而上,拆除时相反。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。‎ ‎2.回答下列有关“胡萝卜素提取”的问题。‎ ‎(1)图甲是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。该鉴定方法叫什么?图中⑤表示什么?实验过程中点样时应注意什么问题?‎ 提示:纸层析法　样品原点　快速细致并注意保持滤纸干燥。‎ ‎(2)在图乙中,分析A、B、C、D四点中,哪些属于提取样品的样点?‎ 提示:A、B、C、D四点中,标准样品点加在基线两侧,即其中A、D是标准样点,B、C是提取样品的样点。‎ 题型一　植物芳香油的提取原理、方法及流程等 ‎1.(2018·四川泸州模拟)古人曰:“崖柏养命,沉香续命。”沉香被称为植物钻石,是沉香树在遭到雷击、风折、虫害等伤害后,某些伤口由于感染真菌,真菌和树的汁液发生了化学反应所产生的物质。沉香精油是由沉香木经过水蒸气蒸馏法或萃取法提炼而成的,是沉香的精华所在,粗提取的操作大致流程见图甲,图乙是水蒸气蒸馏装置。‎ ‎(1)图甲所示方法中,橘皮精油的提取通常采用　　　　(填“方法一”“方法二”或“都不宜”)。 ‎ ‎(2)图乙装置中有一处明显错误是　　　　　　　　　　　　,从图乙分析,提取沉香精油所用的是水蒸气蒸馏法中的　　　　蒸馏,为了增加提取量,在水蒸气蒸馏中可　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)用水蒸气蒸馏法提取的精油会失去部分挥发性小的成分,萃取可弥补该缺陷。影响沉香精油萃取效率的因素很多,如方法二步骤①的操作、萃取温度和时间等,方法二中操作①和②分别是　　　　。 ‎ ‎(4)树种、微生物、土质里的矿物质种类等都影响沉香的气味和药效,有人想把沉香形成过程中的微生物分离出来,并根据菌落特征鉴定种类。他分别进行了扩大培养和分离鉴定操作,所用的培养基的物理特性分别是　　　　　　、　　　　　　　,在分离微生物时,可采用的接种方法有　 。 ‎ 解析:(1)提取橘皮精油的方法是压榨法,一般不采用蒸馏法,因为蒸馏法会导致原料焦糊或有效成分部分水解等问题。橘皮精油提取时可以采取萃取法,但不是最好的方法,因为橘皮精油在萃取后的浓缩过程中易随萃取剂一起蒸发。‎ ‎(2)冷凝器的水流方向应该下进上出。从图乙分析,提取沉香精油所用的是水蒸气蒸馏法中的水气蒸馏。当原料量等其他条件一定时,提取量随蒸馏时间的延长而增加。‎ ‎(3)萃取的一般步骤为粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩,由此可知方法二中操作①和②分别是粉碎、过滤。‎ ‎(4)对沉香形成过程中的微生进行扩大培养和分离时所用的选择培养基为液体培养基,在鉴别某种微生物时要在培养基中加入琼脂,即此时所用培养基为固体培养基。在分离微生物时,可采用的接种方法有平板划线法、稀释涂布平板法。‎ 答案:(1)都不宜　‎ ‎(2)冷凝器的水流方向是反的　水气　延长蒸馏时间　‎ ‎(3)粉碎、过滤　‎ ‎(4)液体　固体　平板划线法、稀释涂布平板法 ‎ 植物有效成分提取的三种方法比较 提取 方法 水蒸气蒸馏法 压榨法 有机溶剂 萃取法 适用 范围 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取 适用范围广,要求原料的颗粒尽可能细小,能充分浸泡在有机溶剂中 优 点 简单易行,便于分离 生产成本低,易保持原料原有的结构和功能 出油率高,易分离 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 分离较为困难,出油率相对较低 使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量 题型二　胡萝卜素的提取与鉴定 ‎2.(2015·全国Ⅱ卷)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)从胡萝卜中提取出的橘黄色物质包括多种结构类似物,统称为胡萝卜素,β胡萝卜素是最主要的组成成分;一分子的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的维生素A;维生素A缺乏会引起夜盲症、幼儿生长发育不良、干皮症等,其中人在弱光下视物不清的疾病称为夜盲症;胡萝卜素化学性质比较稳定,不具有挥发性。(2)含水量会影响萃取的效率,因此,用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时,需要将新鲜的岩藻干燥。(3)有机溶剂分为水溶性和水不溶性两种。萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点,能够充分溶解胡萝卜素,并且不与水混溶,而乙醇是水溶性有机溶剂,乙酸乙酯是水不溶性有机溶剂,因此应选择乙酸乙酯作为胡萝卜素的萃取剂。‎ 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 ‎ 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 考点二　DNA的粗提取与鉴定 ‎1.基本原理 ‎(1)DNA的粗提取:利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异,提取DNA,去除其他成分。‎ ‎(2)DNA与蛋白质在物理、化学性质方面的差异 比较项目 DNA 蛋白质 ‎2 mol/L NaCl溶液中 溶解 析出 ‎0.14 mol/L NaCl溶液中 析出 溶解 酒精溶液中 析出 溶解 蛋白酶 无影响 水解 高温 ‎80℃以 上变性 不能忍受 ‎60～80℃的 高温 ‎(3)DNA的鉴定:DNA+二苯胺蓝色。‎ ‎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,将试管在沸水中加热5 min,溶液变成蓝色 明确实验中三种重复操作的目的和作用 ‎(1)加2次蒸馏水 ‎①加到鸡血细胞液中,使血细胞吸水涨破。‎ ‎②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14 mol/L,使DNA析出。‎ ‎(2)用纱布过滤3次 ‎①过滤血细胞破裂液,得到含细胞核物质的滤液。‎ ‎②滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)。‎ ‎③过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液。‎ ‎(3)用NaCl溶液4次 ‎①用2 mol/L的NaCl溶液,过滤除去不溶的杂质。‎ ‎②用0.14 mol/L的NaCl溶液,析出DNA。‎ ‎③用2 mol/L的NaCl溶液,溶解滤取的DNA黏稠物。‎ ‎④用2 mol/L的NaCl溶液,溶解丝状物用于DNA的鉴定。‎ 题型　DNA的粗提取与鉴定的原理及操作流程 ‎　某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下:‎ 材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各 2份,每份10 g。剪碎后分成两组,一组置于20 ℃,另一组置于-20 ℃条件下,保存24 h。‎ DNA粗提取:‎ 第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入15 mL研磨液,充分研磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。‎ 第二步:先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液,再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。‎ 第三步:取6支试管,分别加入等量的2 mol/L的NaCl溶液溶解上述絮状物。‎ DNA检测:在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂。混合均匀后,置于沸水中加热5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如表:‎ 材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄 ‎20 ℃‎ ‎++‎ ‎+‎ ‎+++‎ ‎-20 ℃‎ ‎+++‎ ‎++‎ ‎++++‎ 注:“+”越多表示蓝色越深。‎ 分析上述实验过程,回答下列问题:‎ ‎(1)该探究性实验课题名称是 　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少　 。 ‎ ‎(3)根据实验结果,得出结论并分析。‎ ‎①结论1:与20 ℃相比,相同实验材料在-20 ℃条件下保存,DNA的提取量较多。‎ 结论2: 　 。 ‎ ‎②针对结论1,请提出合理的解释: 　 。 ‎ 解析:从题目实验步骤看出,该实验的课题是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响,在第二步中,为了防止DNA断裂,要缓缓地搅拌;从表中结果看出,由于低温抑制了相关酶的活性,DNA降解慢,使得相同材料在低温保存下的DNA提取量大;在相同条件下,蒜黄蓝色最深,说明相同条件下从蒜黄中提取的DNA量最大。‎ 答案:(1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响　(2)DNA断裂　(3)①等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,从蒜黄提取的DNA量最多　②低温抑制了相关酶的活性,DNA降解速 度慢 考点三　蛋白质的提取和分离 ‎1.方法及原理 方法 原理 凝胶色谱法 根据相对分子质量的大小分离蛋白质 电泳法 各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同 ‎2.实验操作程序 样品处理:红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红 蛋白溶液 ‎↓‎ 粗分离:用透析法除去样品中相对分子质量较小的杂质 ‎↓‎ 纯化:用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化 ‎↓‎ 纯度鉴定:用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质 的相对分子质量,即对血红蛋白进行纯度鉴定 ‎【深挖教材】 ‎ 凝胶色谱法和电泳法能将蛋白质分离的依据有什么不同?‎ 提示:凝胶色谱法分离分子是依据相对分子质量大小,利用凝胶色谱柱使大分子优先洗脱出来,而小分子后洗脱出来。电泳法分离分子则是依据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度,从而实现在电场中将各种分子 分离。‎ ‎1.红细胞含有大量血红蛋白,红细胞的机能主要是由血红蛋白完成的,血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2,我们可以选用猪、牛、羊等动物的血液进行实验,来提取和分离血红蛋白,请回答下列问题:‎ ‎(1)血红蛋白提取和分离的程序可分为哪几步?‎ 提示:样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定四步。‎ ‎(2)实验前取新鲜的血液,切记要在采血容器中预先加入柠檬酸钠,取血回来,马上进行离心,分离血红蛋白溶液。①加入柠檬酸钠的目的是什么?‎ 提示:防止血液的凝固。‎ ‎②以上所述的过程即是样品处理,它包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。‎ ‎(3)收集的血红蛋白溶液在透析袋中可以经过透析,这就是样品的粗分离。‎ ‎①透析的目的是什么?②透析的原理是什么?‎ 提示:①除去相对分子质量较小的杂质。②透析袋能使小分子物质自由进出,而大分子物质被保留在袋内。‎ ‎(4)纯度鉴定时最常用的方法是什么?‎ 提示:SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。‎ 题型一　蛋白质提取与分离的原理与方法 ‎1.凝胶色谱技术是六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离技术,由于设备简单、操作方便,不需要有机溶剂,对高分子物质有很高的分离效果,目前已经被生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等有关领域广泛应用,不但应用于科学实验研究,而且已经大规模地用于工业生产。据图回答问题:‎ ‎(1)a、b均为蛋白质分子,其中先从色谱柱中洗脱出来的是　　　　　,原因是　 　 。 ‎ ‎(2)自己制作凝胶色谱柱时,在色谱柱底部d位置相当于多孔板的结构可由　　　　　　　　　替代。 ‎ ‎(3)装填凝胶色谱柱时,色谱柱内不能有气泡存在,原因是 　　。 ‎ ‎(4)若选用SephadexG-100,则“G”表示　　　　　　　　　　,100表示　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(5)洗脱用的液体应尽量与浸泡凝胶所用的液体　　　　(填“相同”或“不同”),洗脱时,对洗脱液的流速要求是　　　　　　　　。 ‎ 解析:(1)用凝胶色谱法分离各种大分子物质时,大分子物质先洗脱出来,然后是小分子物质。大分子物质由于直径较大,不易进入凝胶颗粒的微孔,而只能分布于颗粒之间,所以向下移动的速度较快。小分子物质除了可在凝胶颗粒间隙中扩散外,还可以进入凝胶颗粒的微孔中,即进入另一凝胶颗粒,在向下移动的过程中,从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒,如此不断地进入和扩散,小分子物质的下移速度落后于大分子物质,从而落后于大分子物质洗脱出来。(2)自己制作凝胶色谱柱时,在色谱柱底部d位置,相当于多孔板的结构可由尼龙网和尼龙纱替代。(3)在色谱柱中填凝胶时要尽量紧密,以降低凝胶颗粒之间的空隙。一是在装填凝胶柱时,不得有气泡存在,因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序,降低分离效果;二是凝胶色谱操作过程中,不能发生洗脱液流干,露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种情况,凝胶色谱柱需要重新装填。‎ 答案:(1)a　a相对分子质量大,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 ‎(2)尼龙网和尼龙纱 ‎(3)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的冼脱次序,降低分离效果 ‎(4)凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围　凝胶吸水值,即每克凝胶膨胀时吸水100 g ‎(5)相同　保持稳定 题型二　蛋白质提取和分离的操作流程 ‎2.下图甲、乙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。‎ ‎(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。‎ ‎(4)用乙装置分离血红蛋白时,待　　　　　　　　　　时,用试管收集流出液,每5 mL收集一管,连续收集。  ‎ ‎(5)血红蛋白提取和分离的过程可分为四步:样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。其中样品处理包括　　　　　　　　、　　　　　　、分离血红蛋白溶液。 ‎ 解析:(1)血红蛋白的功能是运输氧气和二氧化碳。(2)、(3)甲图表示透析过程,可去除样品中相对分子质量较小的杂质,该过程中需将装有血红蛋白溶液的透析袋放入磷酸缓冲液中。乙装置表示的是凝胶色谱法分离蛋白质的过程,是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。C为缓冲溶液,作用是洗脱血红蛋白。(4)用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,说明血红蛋白被洗脱出来,此时用试管收集流出液。(5)血红蛋白提取和分离过程中,样品处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液。‎ 答案:(1)运输　(2)(磷酸)缓冲液　 洗脱血红蛋白 ‎(3)透析(粗分离)　去除样品中相对分子质量较小的杂质　凝胶色谱法　相对分子质量的大小 ‎(4)红色的蛋白质接近色谱柱底端 ‎(5)红细胞的洗涤　血红蛋白的释放 ‎ ‎【构建知识网络】‎ ‎【记忆核心要点】‎ ‎1.五种方法 ‎(1)玫瑰精油的提取一般用水蒸气蒸馏法。鲜玫瑰花+清水 (1∶4)→水蒸气蒸馏→油水混合物分离油层除水玫瑰油。‎ ‎ (2)橘皮精油的提取一般用压榨法。石灰水浸泡→漂洗→压榨→ 过滤→静置→再次过滤→橘皮油。‎ ‎(3)胡萝卜素不溶于水,易溶于石油醚等有机溶剂,可用萃取法提取。提取胡萝卜素的流程:胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。‎ ‎(4)蛋白质分离的两种方法:凝胶色谱法和电泳法。‎ ‎2.一个鉴定 对提取的胡萝卜素可通过纸层析法鉴定。‎ ‎3.一个原理 DNA在NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的改变而改变,在物质的量浓度为0.14 mol/L时,溶解度最小。‎