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文档介绍
【生物】2019届一轮复习人教版第10单元第3讲生物技术在其他方面的应用考点
第3讲 生物技术在其他方面的应用 考纲要求 全国卷五年考情 1.从生物材料中提取某些特定的成分 2017·卷ⅢT37,2015·卷ⅠT39,2015·卷ⅠT39 2.DNA的粗提取与鉴定 无考题 考点一| 植物芳香油和胡萝卜素的提取 (对应学生用书第241页) [识记—基础梳理] 1.玫瑰精油的提取步骤及注意事项 (1)鲜玫瑰花瓣与清水→质量比为1∶4 (2)水蒸气蒸馏 (3)油水混合物 (4)分离油层→分液时不要将水放干,否则会损失部分玫瑰精油 (5)除水→静置过夜 (6)过滤→除去固体Na2SO4 (7)玫瑰油 2.橘皮精油的提取步骤及注意事项 (1)石灰水浸泡→分解果胶,破坏细胞结构,压榨时不会滑脱,提高出油率,过滤时不会堵塞筛眼 (2)漂洗→洗去石灰水 (3)压榨→ (4)过滤→ (5)静置→5~10 ℃下静置5~7天,使杂质沉淀 (6)再次过滤→ (7)橘皮油→包括滤液与吸出的上层橘油 3.胡萝卜素的提取与鉴定 (1)胡萝卜素的性质:胡萝卜素是橘黄色结晶,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。 (2)实验步骤及注意事项: 粉碎→原料的颗粒大小和紧密程度影响萃取效率 干燥→原料的含水量影响萃取效率 萃取→ 过滤→过滤萃取液,除去不溶固体物质 浓缩:对萃取液进行浓缩,以挥发掉有机溶剂 胡萝卜素 (3)胡萝卜素的鉴定 ①鉴定方法:纸层析法。 ②鉴定原理:不同色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上的扩散速度不同,通过比较提取样品和标准样品层析的结果,可以判断提取样品的纯度。 ③实验步骤: 量做基线:在18 cm×30 cm滤纸下端距底边2 cm处做一 基线,在基线上取A、B、C、D四点 对照点样:A、D点点标准样品,B、C点点提取样品 干燥层析:吹干滤纸上的溶剂,放入色谱容器中层析 对比观察:对比观察萃取样品与标准样品的异同 ④结果分析(如下图): a为β胡萝卜素,b为其他色素。 [理解—深化探究] 1.植物芳香油提取方法的比较 提取 水蒸气蒸馏法 压榨法 有机溶剂萃取法 方法 实验 原理 利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来 通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油 使芳香油溶解在有机溶剂中,蒸发溶剂后就可获得芳香油 提取 方法 水蒸气蒸馏法 压榨法 有机溶剂萃取法 方法 步骤 ①水蒸气蒸馏 ②分离油层 ③除水过滤 ①石灰水浸泡、漂洗 ②压榨、过滤、静置 ③再次过滤 ①粉碎、干燥 ②萃取、过滤 ③浓缩 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,要求原料的颗粒要尽可能细小,能充分浸泡在有机溶液中 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 局限性 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 2.胡萝卜素层析过程中的注意事项 (1)点样的斑点直径不能太大,点样要快速、细致。 (2)卷纸时注意滤纸的两边不能相互接触,以免溶剂沿滤纸两边的移动加快,溶剂前沿不齐,影响结果。 (3)如用吹风机吹干,温度不宜过高,否则斑点会变黄。 (4)纸层析过程不能让层析液淹没点样,否则实验失败。 [运用—考向对练] 考向1 芳香油的提取与分离 1.(2018·昆明市高三检测)回答下列玫瑰精油提取中的有关问题。 (1)用于提取精油的玫瑰花一般在花开的盛期采收,原因是______________。 (2)可用萃取法提取玫瑰精油,依据是______________。要使有机溶剂不与水混溶,最好选用________(填“乙酸乙酯”或“乙醇”)作为萃取剂。 (3)也可用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油,依据是________________________。蒸馏获得乳化液后需加入________,促进油水分层。 (4)用传统的水蒸气蒸馏法,玫瑰精油出油率较低。科研人员在适宜条件下用不同的辅助方法探究最优提取方法,结果如下表。 不同处理 无辅助方法 超声波、微波 酶 高压脉冲电场 出油率(%) 0.0802 0.0930 0.0900 0.1050 蒸馏时间(h) 4 2.5 3 2 该实验的自变量是______________,据实验结果,水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油的最优辅助方法为_____________________,依据是_________________。 [解析] (1)玫瑰花开的盛期,花朵中含油量最高,最适合提取玫瑰精油。 (2)玫瑰精油难溶于水,易溶于有机溶剂,所以一般用萃取法提取玫瑰精油;乙醇可以溶于水,所以要使有机溶剂不与水混溶,最好选用乙酸乙酯作为萃取剂。 (3)玫瑰精油的化学性质稳定,难溶于水,能随水蒸气一同蒸馏,所以也可以用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油;蒸馏获得乳化液后需加入NaCl,以促进油水分层。 (4)根据表格分析,该实验的自变量是不同的辅助方法,因变量是出油率和时间;根据实验结果分析,高压脉冲电场辅助提取方法下,出油率最高,用的时间最短,说明该方法最好。 [答案] (1)此阶段花朵含油量最高 (2)玫瑰精油难溶于水,易溶于有机溶剂 乙酸乙酯 (3)玫瑰精油的化学性质稳定,难溶于水,能随水蒸气一同蒸馏 NaCl (4)不同的辅助方法 高压脉冲电场辅助提取 高压脉冲电场辅助提取玫瑰精油出油率较高,达到最高出油率的蒸馏时间较短 薄荷叶富含维生素、蛋白质和薄荷油,具有疏散风热、清利咽喉、消炎镇痛的作用。请回答下列问题: (1)植物芳香油的提取方法有蒸馏法、压榨法和___________等。提取薄荷油可以用水蒸气蒸馏法,该方法能利用水蒸气将____________的薄荷油携带出来。 (2)在提取薄荷油的过程中,向得到的油水混合物中加入NaCl后,薄荷油将分布于液体的____________(填“上层”或“下层”),然后用____________将这两层分开。分离得到的薄荷油油层中含有一定量的水分,可用____________吸水。 [解析] (1)植物芳香油的提取方法有蒸馏法、压榨法和萃取法等。薄荷油具有挥发性强的特点,可用水蒸气蒸馏法提取。(2)在提取薄荷油的过程中,向得到的油水混合物中加入NaCl后薄荷油将分布在上层。可用分液漏斗将两层分开。用无水Na2SO4将薄荷油中的水除去。 [答案] (1)萃取法 挥发性较强 (2)上层 分液漏斗 无水Na2SO4 考向2 胡萝卜素的提取与分离 2.(2017·江西省南昌市二模)请回答下列有关胡萝卜素提取的问题: (1)从植物中提取胡萝卜素常用的方法是________,所用溶剂具有____________________________________________________的特点。 (2)萃取前,要将胡萝卜进行粉碎和干燥,新鲜的胡萝卜干燥处理时要注意控制________。 (3)因为有机溶剂易燃,萃取时应采用________方式加热。为了防止加热时有机溶剂挥发,还要在加热瓶口安装________装置,而萃取液可进一步用蒸馏装置进行________处理。 (4)鉴定胡萝卜素粗品的方法是________。在18 cm×30 cm滤纸下端距底边2 cm处做一基线,在基线上取A、B、C、D四点,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________样品和提取样品,在A、D和B、C点上点样。点样液挥发干后,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进行层析。 [解析] (1)从植物中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法,用于萃取胡萝卜素的萃取剂应具有较高的沸点,能够充分溶解胡萝卜素,且不与水混溶的特点。(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分,在干燥处理时要注意控制温度和时间,温 度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。(3)萃取剂为有机溶剂,有机溶剂易燃,因此萃取时应采用水浴方式加热。为了防止加热时有机溶剂挥发,还要在加热瓶口安装回流冷凝装置,而萃取液可直接使用蒸馏装置进行浓缩处理。(4)鉴定胡萝卜素粗品的方法是纸层析法。在18 cm×30 cm滤纸下端距底边2 cm处做一基线,在基线上取A、B、C、D四点,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,在A、D和B、C点上点样。点样液挥发干后,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进行层析。 [答案] (1)萃取法 较高的沸点,能充分溶解胡萝卜素,且不与水混溶 (2)温度和时间 (3)水浴加热 回流冷凝(冷凝管) 浓缩 (4)纸层析法 标准 [技法总结]物质分离的方法及植物有效成分的提取方法 1.物质分离的方法: (1)分离油水混合物可以采用分液的方法。 (2)除去压榨液中的固体物和残渣通常采用过滤的方法。 (3)除去液体中质量较小的固体残留物通常采用离心的方法。 (4)除去芳香油中的残留水分常采用加入无水硫酸钠后过滤的方法。 (5)除去不易挥发的植物有效成分中的有机溶剂常采用蒸馏法。 2.依据植物有效成分的特性选择提取方法: (1)提取挥发性强的植物芳香油:蒸馏法。 (2)提取易溶于有机溶剂的植物有效成分:萃取法。 (3)提取原料中含量高的植物有效成分:压榨法。 3.鉴定胡萝卜素常采取纸层析法。 胡萝卜素是一种常用的食用色素,在保护视力方面具有重要功效。从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取胡萝卜素的流程图如下,请据图回答: (1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时,从功能上看,所用培养基为____________培养基。 (2)在培养酵母菌R时,培养基中的蔗糖和硝酸盐可提供____________等营养。 (3)从胡萝卜中提取胡萝卜素,干燥时应控制好____________,以防止胡萝卜素分解;萃取时一般不直接用酒精灯加热而用水浴加热,因为____________。在萃取液浓缩前需要进行____________。 (4)用纸层析法鉴定提取的胡萝卜素时需用____________作为对照。 (5)某同学通过植物组织培养获得无病毒高产胡萝卜植株,在操作时不慎污染了培养基。欲确定培养基上的微生物中是否含有纤维素分解菌,可将它们放在含____________染料且以____________为唯一碳源的培养基中培养鉴别。 [解析] 本题考查微生物的分离和培养、植物有效成分的提取等有关知识。(2)蔗糖含有C、H、O三种元素,可提供碳源,硝酸盐可以提供氮源。(3)干燥处理时要控制好时间和温度,防止胡萝卜素分解,萃取剂易燃易爆,因此萃取时一般不用酒精灯加热,浓缩之前要进行过滤。(4)用纸层析法进行鉴定时,要用胡萝卜素标准样品进行对照实验。(5)由于刚果红能与纤维素形成红色复合物,因此可以用来鉴定纤维素分解菌的存在,培养基中以纤维素为唯一碳源,可以让能分解纤维素的细菌生长。 [答案] (1)选择 (2)碳源和氮源 (3)时间和温度 萃取剂易燃易爆 过滤 (4)胡萝卜素标准样品 (5)刚果红 纤维素 考点二| DNA的粗提取与鉴定 (对应学生用书第243页) [识记—基础梳理] 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 溶 解 性 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 耐 受 蛋白酶 无影响 水解 性 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.实验流程 [理解—深化探究] 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4次NaCl溶液 (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DNA。 (4)用2 mol/L的NaCl溶液,溶解丝状物用于DNA的鉴定。 [运用—考向对练] 考向 考查DNA的粗提取与鉴定的原理及操作流程等 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,结果如下表: 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 真题验收| 感悟高考 淬炼考能 (对应学生用书第244页) 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)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,因此,原料应选用晾干的植物甲。 (2)提取物质W时,振荡的作用是使粉碎的颗粒与有机溶剂充分混匀,从而使物质W充分溶解于极性有机溶剂中。 (3)绿色植物甲中含有色素,色素也能溶于有机溶剂,用活性炭处理提取液的目的是去除提取液中的色素,以增加成品的纯度。 (4)与乙醇相比,丙酮的沸点较低,而物质W受热易分解,故应选用丙酮作为提取剂,蒸馏时物质W分解较少。 (5)在该实验操作过程中应注意的事项是在温度较低的情况下操作,防火,控制处理的时间等。 [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 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(其他合理答案也给分) 3.(2017·海南高考)绿藻A是某种单细胞绿藻,能够合成物质W。某小组为探究氮营养缺乏对绿藻A增殖及物质W累计的影响,将等量的绿藻A分别接种在氮营养缺乏(实验组)和氮营养正常(对照组)的两瓶培养液中,并在适宜温度和一定光强下培养。定时取样并检测细胞浓度和物质W的含量,结果如图。 (1)从图甲可知,在氮营养正常培养液的瓶中,绿藻A的种群增长曲线呈________型。 (2)综合图甲和图乙的信息可知,在生产上,若要用少量的绿藻A获得尽可能多的物质W,可以采取的措施是 _______________________________________________________________。 (3)若物质W是类胡萝卜素,根据类胡萝卜素不易挥发和易溶于有机溶剂的特点,应选择的提取方法是________。用纸层析法可以将类胡萝卜素与叶绿素分开,纸层析法分离的原理是_____________________________________ ________________________________________________________________。 (4)在以上研究的基础上,某人拟设计实验进一步研究氮营养缺乏程度对物质W积累的影响,则该实验的自变量是________________。 (5)与在光照条件下相比,若要使绿藻A在黑暗条件下增殖,需要为其提供________(填“葡萄糖”或“纤维素”)作为营养物质,原因是__________。 [解析] (1)由甲图可知,在氮营养正常培养液的瓶中,绿藻A的种群增长曲线呈“S”型。(2)由甲图可知,正常氮营养液中绿藻增殖速度较缺氮营养液中绿藻增殖速度快;由乙图可知,正常氮营养液中物质W的含量较缺氮营养液中物质W含量低。因此,综合图甲和图乙的信息可知,在生产上,若要用少 量的绿藻A获得尽可能多的物质W,可以采取的措施是先将少量绿藻放在氮营养正常的培养液培养,等到细胞浓度最高时集中收集,再放在氮营养缺乏的培养液继续培养。 (3)类胡萝卜素不易挥发和易溶于有机溶剂,因此提取胡萝卜素应该选择萃取法。用纸层析法可以将类胡萝卜素与叶绿素分开,纸层析法分离的原理是:类胡萝卜素和叶绿素在层析液(有机溶剂)中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上的扩散速度快,反之则慢,从而将它们分离。 (4)该实验的目的是进一步研究氮营养缺乏程度对物质W积累的影响,则该实验的自变量是培养基中的氮营养浓度。 (5)在黑暗下,绿藻不能进行光合作用合成糖类(有机物),需要吸收葡萄糖为营养物质,而纤维素不能被绿藻吸收利用。因此,与在光照条件下相比,若要使绿藻A在黑暗条件下增殖,需要为其提供葡萄糖作为营养物质。 [答案] (1)“S” (2)先将少量绿藻放在氮营养正常的培养液培养,等到细胞浓度最高时集中收集,再放在氮营养缺乏的培养液继续培养 (3)萃取 类胡萝卜素和叶绿素在层析液(有机溶剂)中的溶解度不同,溶解度高的随层析液在滤纸条上的扩散速度快,反之则慢,从而将它们分离 (4)培养基中的氮营养浓度 (5)葡萄糖 在黑暗下,绿藻不能进行光合作用合成糖类(有机物),需要吸收葡萄糖作为营养物质,而纤维素不能被绿藻吸收利用查看更多