高中生物选修一《生物技术实践》导学案学生填空.docx
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高中生物选修一《生物技术实践》导学案学生填空
6.2 胡萝卜素的提取 导学案
山东省平度市第一中学 刘贵溪
〖学习要求〗
了解胡萝卜素的基础知识和提取原理;学会提取胡萝卜素的技术和纸层析的操作要求。
【预习指导】在课前时间通过阅读教材、同学交流和讨论,完成下列问题,并初步巩固。
一、基础知识
【活动1】阅读教材P77“课题背景”和“基础知识”两部分,讨论并回答下列问题:
1.β-胡萝卜素在人体内可以被氧化成维生素A,因而胡萝卜素具有预防夜盲症等疾病。
另外还可以用作食品、饮料、饲料的添加剂。
2.胡萝卜素是橘黄色晶体,不溶于水,微溶于乙醇,易溶于石油醚等有机溶剂。
3.提取天然胡萝卜素的方法有:
从植物(如胡萝卜)中提取;从养殖的岩藻(如海带、马尾藻、裙带菜等)中提取;利用微生物发酵(如产氢红杆菌、工程菌等)生产。
【思考1】在蒸馏法、压榨法和萃取法中,由于胡萝卜素的水溶性和挥发性差,因而不能用蒸馏法提取;由于胡萝卜素的熔点高,因而不能用压榨法提取;由于胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂,因而可用萃取法提取胡萝卜素。
二、实验设计
【活动2】阅读教材P78【资料一】和【资料二】,讨论并回答下列问题:
1.有机溶剂包括水溶性有机溶剂(如乙醇、丙酮等)和水不溶性有机溶剂(如石油醚、乙酸乙酯、苯、乙醚等)。
2.乙醇和丙酮不能(能、不能)用于胡萝卜素的萃取。
原因是萃取中乙醇和丙酮能与水混溶而影响萃取效果。
3.在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这五种有机溶剂中,由于石油醚的沸点最高,在加热萃取时不易挥发,所以最适宜用作萃取剂。
4.萃取效率的主要取决于萃取剂的性质和用量,其次还受到原料颗粒大小、紧密程度、含水量;温度、时间等条件的影响。
【思考2】从影响萃取效率的因素来看,应当如何控制萃取的过程条件?
用石油醚作为萃取剂,用量相对多一些;原料要粉粹、干燥;萃取温度高;萃取时间长。
【活动3】结合教材图6-6,阅读教材P78【资料三】,讨论并回答下列问题:
1.填写萃取法提取胡萝卜素的实验流程:
2.实验步骤:
①原料加工:
取500g新鲜胡萝卜,清水清洗、沥干、粉碎、烘干。
②原料装填:
将胡萝卜粉与200mL石油醚装入蒸馏瓶。
③加热萃取:
安装冷凝回流装置,沸水浴加热萃取30min。
④过滤:
待降温后,将萃取物进行过滤,除去固体物,得到萃取液。
⑤浓缩:
安装水蒸气蒸馏装置,加热萃取液,萃取剂挥发,得到胡萝卜素粗提物。
【思考3】在烘干过程中要注意什么问题?
温度不能太高、时间不能太长,以防止胡萝卜素分解。
三、粗提物的纯度鉴定
【活动4】结合教材图6-8、9,阅读教材P79“结果分析与评价”,讨论并回答下列问题:
1.胡萝卜素粗提物的纸层析鉴定
①制备滤纸条:
取18×30cm滤纸条,于距底端2cm处划基线,取ABCD四个点。
②点样:
用最细注射器针头分别吸取标准样品和提取样品在AD和BC点样,吹干。
③层析:
将滤纸卷成筒状并固定,放到盛有1cm深石油醚的密封容器中层析。
④观察:
取出滤纸条,使石油醚充分挥发后观察层析带。
2.纸层析过程中的注意事项:
滤纸条预先干燥处理,目的是有利于层析液的扩散;点样时应该快速细致、样点圆而细小,目的是有利于形成规整的色素斑点;滤纸筒的竖直边缘不能接触,以防止层析液沿着缝隙快速扩散;由于石油醚易挥发,因而层析容器要密封。
【思考4】“胡萝卜素的提取和鉴定实验”与“叶绿体中色素的提取和分离实验”相比较,相同点是都用到了萃取法和纸层析法;不同点是前者的萃取温度高、纸层析时与标准样品进行了对比实验。
【活动4】观看视频:
观看“胡萝卜素的提取”视频,体会并学会相关技术和方法。
〖课后学习〗
1.尝试提取植物芳香油。
2.基础训练册:
将基础知识整理到作业本上;完成该节训练题。
6.1 植物芳香油的提取 导学案
山东省平度市第一中学 刘贵溪
〖学习要求〗设计简易实验装置提取植物芳香油;了解提取植物芳香油的基本原理;
学会玫瑰精油和橘皮精油的提取技术。
【预习指导】在课前时间通过阅读教材、同学交流和讨论,完成下列问题,并初步巩固。
一、基础知识
【活动1】阅读教材P72“基础知识”部分和栏旁资料,讨论并回答下列问题:
1.(记忆)天然香料的主要来源是动物和植物,另外还有微生物中的真菌。
2.(记忆)植物芳香油的特点是挥发性强,易溶于有机溶剂,成分复杂,以萜类化合物及其衍生物为主。
3.(记忆)植物芳香油的提取方法有蒸馏、压榨、萃取等,而具体采用哪种提取方法要根据植物原料的特点来决定。
4.(理解)水蒸气蒸馏法
原理:
水蒸气可将挥发性较强的芳香油携带出来形成油水混合物,冷却后水和油分层。
方法:
根据原料放置位置,水蒸气蒸馏法划分为水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏。
不足:
有些原料不适宜于水蒸气蒸馏,如柑橘、柠檬等易焦糊,有效成分容易水解。
5.(理解)萃取法:
原理:
芳香油易溶于有机溶剂,有机溶剂挥发后得到芳香油。
如石油醚、酒精、乙醚等。
方法:
原料浸泡在溶剂中→得到浸泡液→有机溶剂挥发→芳香油。
不足:
有机溶剂必须事先精制,除去其中的杂质,否则会影响芳香油的质量。
二、实验设计
【活动2】阅读教材P73“玫瑰精油的提取”和P75“提示
(一)”,讨论并回答下列问题:
1.(记忆)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。
2.(学会)填写并分析下列实验流程图:
①采集玫瑰花:
采集盛花期(5月中上旬)的玫瑰花,清水清洗沥干。
②装入蒸馏原料:
称取50g玫瑰花放入蒸馏瓶,添加200mL蒸馏水。
③安装蒸馏装置:
按照从左向右、自下到上的次序安装水蒸气蒸馏装置。
④加热蒸馏:
控制蒸馏时间和速度(1~2滴/秒),获得乳白色乳浊液。
特别注意蒸馏时间不能过短,温度不能过高。
⑤分离油层:
向乳浊液加入NaCl,目的是促进油水分层,然后利用分液漏斗分离出下(上、下)层的玫瑰油。
⑥除去水分:
向玫瑰油中加入无水硫酸钠,除去其中的水分,24h后过滤得到玫瑰精油。
【活动3】阅读教材P74“橘皮精油的提取”和P75“提示
(二)”,讨论并回答下列问题:
1.(记忆)橘皮精油的主要成分是柠檬烯,其有效成分在用水蒸气蒸馏法提取时容易发生部分水解,使用水中蒸馏法提取时原料容易焦糊,所以一般采用压榨法提取橘皮精油。
2.(学会)填写并分析下列实验流程图:
①橘皮预处理:
将新鲜橘皮用清水清洗、沥干。
②石灰水浸泡:
用7~8%石灰水浸泡橘皮24h,目的是防止压榨时滑脱,提高出油率,降低压榨液的黏稠度,过滤时不堵塞筛眼。
③清水漂洗:
浸泡好的橘皮用流水彻底漂洗干净、沥干。
④粉碎压榨:
将橘皮粉碎,加入小苏打和硫酸钠,目的是促进油和水的分离,然后用压榨机压榨,得到压榨液。
⑤过滤压榨液:
用布袋过滤,滤液再高速离心处理,分离出上(上、下)层的橘皮油。
⑥静置处理:
将橘皮油在5~10℃冰箱中静置5~7d,目的是使果蜡等杂质沉淀,用吸管吸出上层的澄清橘皮油。
⑦再次过滤:
将下层的橘皮油用滤纸过滤,目的是除去其中的水分和果蜡等杂质,将滤液与吸出的上层橘皮油合并,得到橘皮精油。
【活动4】观看视频:
观看“植物芳香油的提取”视频,体会并学会相关技术和方法。
〖课后学习〗
1.尝试提取植物芳香油。
2.基础训练册:
将基础知识整理到作业本上;完成该节训练题。
5.1 DNA的粗提取与鉴定 导学案
山东省平度市第一中学 刘贵溪
〖学习要求〗知道DNA的粗提取与鉴定的原理;掌握并能分析DNA粗提取的技术方法和要求;学会DNA分子的鉴定方法
【预习指导】在课前时间通过阅读教材、同学交流和讨论,完成下列问题,并初步巩固。
一、基础知识
【活动1】阅读教材P54“基础知识”,讨论并回答下列问题:
1.(记忆)提取生物大分子的基本思路是利用它们的理化性质的不同进行分离。
2.(记忆)DNA的溶解性特点:
DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同;DNA不溶于酒精而蛋白质溶于酒精。
【思考1】据图5-1分析:
DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度有何特点?
在0.14mol/L时溶解度最小;
要使DNA溶解,需要使用什么浓度?
较高浓度,可使DNA溶解;
要使DNA析出,又需要使用什么浓度?
0.14mol/L可使DNA析出。
【思考2】利用DNA不溶于酒精的原理,可以达到将DNA和蛋白质进一步分离目的。
3.(记忆)DNA的耐受性特点:
蛋白酶能分解蛋白质而不能分解DNA;在60~80℃时蛋白质变性沉淀而DNA分子不变性。
洗涤剂能与蛋白质结合瓦解细胞膜而不破坏DNA分子。
4.(记忆)DNA的鉴定原理
当鉴定提取出的物质是否是DNA时,需要使用二苯胺(甲基绿)进行鉴定。
在沸水浴条件下,该试剂与DNA反应,呈现(浅)蓝色。
二、实验设计
【活动2】阅读教材P55“实验设计”,讨论并回答下列问题:
1.(记忆)实验材料的选取:
选取材料时应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。
【思考3】你认为教材提供的材料中哺乳动物的血液不适合提取DNA。
2.(记忆)破碎细胞,获取含DNA的滤液:
鸡血:
向鸡血细胞液中加入一定量蒸馏水并玻棒搅拌,用纱布过滤后,收集滤液。
洋葱:
向研钵中加入一定量洗涤剂和食盐,搅拌研磨,用纱布过滤后,收集滤液。
【思考4】在以上实验中,蒸馏水的作用是使血细胞大量吸水而胀裂,洗涤剂的作用是瓦解细胞膜,食盐的作用是溶解DNA物质。
3.(学会)去除滤液中的杂质:
方案一:
30mL滤液→加NaCl使DNA溶解→过滤得滤液→加蒸馏水使DNA析出→过滤得过滤物→放到2mol/LNaCl溶液中溶解→DNA-NaCl溶解液
方案二:
30mL滤液→加嫩肉粉(木瓜蛋白酶)→静置10分钟→得DNA滤液
方案三:
30mL滤液→60~67℃处理→过滤得DNA滤液
【思考5】以上三个方案的原理分别是什么?
方案一原理:
DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同;
方案二原理:
蛋白酶分解蛋白质,不分解DNA;
方案三原理:
DNA耐高温而蛋白质不耐高温。
【思考6】方案一中:
“加NaCl使DNA溶解→过滤得滤液”的目的是除去不溶(可溶、不溶)于NaCl溶液中的细胞杂质;“加蒸馏水使DNA析出→过滤得过滤物”的目的是除去可溶(可溶、不溶)于NaCl溶液中的细胞杂质。
4.(记忆)DNA的析出:
DNA滤液与等体积冷却酒精混合,静置一段时间后析出的白色丝状物就是DNA。
5.(记忆)DNA的鉴定:
取2支洁净的试管,编号甲、乙,各加入等量的2mol/LNaCl溶液。
甲中放入少量白色丝状物,使之溶解。
在甲、乙试管中各加4mL二苯胺,混合均匀。
沸水浴5min,观察颜色变化,甲试管呈现蓝色。
三、操作提示
【活动3】(记忆)阅读教材P56“操作提示”和P57“课题延伸”,关注下列注意事项:
1.在鸡血中加入柠檬酸钠防止凝固;鸡血静置或离心后除去血浆,以提高细胞悬液浓度。
2.实验中使用塑料烧杯和尼龙布,以免DNA被吸附。
3.玻棒沿同一方向缓慢搅拌(细胞破裂时快速搅拌),玻棒不要碰到烧杯壁。
4.二苯胺试剂要现用现配。
5.为提高DNA纯度,实验中通常使用的洗涤剂有CTAB、SDS等。
【活动4】观看视频:
观看“DNA的粗提取与鉴定”视频,体会并学会相关技术方法。
〖课后学习〗
1.尝试从植物组织中提取DNA分子。
2.基础训练册:
将基础知识整理到作业本上;完成该节训练题。
5.2 多聚酶链式反应扩增DNA片段 导学案
山东省平度市第一中学 刘贵溪
〖学习要求〗
尝试PCR技术的基本操作,体验PCR技术的分子生物学实验方法;理解PCR技术的原理;讨论PCR技术的应用
【预习指导】在课前时间通过阅读教材、同学交流和讨论,完成下列问题,并初步巩固。
一、基础知识