教育资料第35讲 生物技术在其他方面的应用学习精品文档格式.docx
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干燥
过滤
胡萝卜素
（6）胡萝卜素的鉴定:
法。
1.植物芳香油提取方法的比较
提取
方法
蒸馏法
压榨法
萃取法
实验
原理
利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来
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
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
易错提醒 用萃取法提取植物有效成分应注意的问题
（1）萃取温度和时间都会影响萃取的效果,萃取效率在一定范围内,与萃取温度呈正相关,通常采用加热的方法提高萃取效率。
（2）萃取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。
2.胡萝卜素提取中需要注意的问题
（1）层析时注意选择干净的滤纸,为了防止操作时对滤纸的污染,应尽量避免用手直接接触滤纸,可以戴手套进行操作。
（2）点样时注意应快速细致,点样斑点不能太大（直径应小于0.5cm）。
（3）将点好样的滤纸卷成筒状,卷纸时注意滤纸两边不能相互接触,以免因毛细现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快,溶剂前沿不齐,影响结果。
1.[2019·
贵州安顺模拟]许多植物芳香油的提取在原理和程序上是相同的,请结合玫瑰精油的提取,设计一个提取茉莉精油的过程。
（1）原料选择:
。
（2）提取方法的选择及原因:
（3）实验流程:
茉莉花+蒸馏水
A
油水混合物
C
初提取精油
除水
茉莉精油
①向蒸馏器中加入原料时,茉莉花与清水的质量比大约为 。
②A表示 过程,B表示 过程,C表示 ,通过C提取出的初提取精油,可能还混有一定的水分,所以要向提取液加入D 除水,放置过夜,再过滤除去固体物质,即可得到茉莉精油。
2.[2019·
湖北襄阳一调]胡萝卜素可以维持眼睛和皮肤的健康,改善夜盲症、皮肤粗糙的状况,有助于身体免疫受自由基的伤害。
请根据胡萝卜素的提取过程及其性质,回答下列问题。
（1）从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是 法。
不采用蒸馏法的原因是 。
（2）以下为提取胡萝卜素的实验流程:
胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素,其中B过程叫 。
从胡萝卜中提取胡萝卜素时,常用 作溶剂。
在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中,应严格将温度和时间控制在一定范围,原因是 。
（3）如图11-35-3中甲为提取胡萝卜素的装置示意图,请指出图中一处错误并改正:
。
图11-35-3
（4）如图11-35-3中乙是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。
该鉴定方法的名称是 法。
在图乙的胡萝卜素的鉴定结果示意图中,A、B、C、D四点中,属于提取样品的样点是 。
归纳提升 胡萝卜素萃取的影响因素及解决方法
影响因素
解决方法
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
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 蛋白质的提取与分离
1.样品处理与粗分离
图11-35-4
2.纯化与纯度鉴定
图11-35-5
1.凝胶色谱法
（1）概念:
根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。
（2）原理
①凝胶
②分离过程
蛋白质类型
进入凝胶内
部的程度
路程
移动速度
相对分子质量较小
容易
较长
较慢
相对分子质量较大
无法进入
较短
较快
2.电泳法
指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
（2）原理:
在一定的pH下,多肽、核酸等生物大分子的可解离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。
（3）作用过程
各种
分子
不同的迁
移速度
各种分子
的分离
（4）类型:
常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。
测定蛋白质分子量时通常使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。
[2019·
广东汕头期中]随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成,人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。
对蛋白质进行研究时,首先要获得纯度较高的蛋白质。
如图11-35-6是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中,准备从猪的血液中初步提取血红蛋白而设计的“血红蛋白提取、分离流程图”:
实验准备:
配制缓
冲液血细胞悬液→样品处理:
洗涤、
破碎、离心等→蛋白质粗分离→
透析→纯化、纯度鉴定:
凝胶色谱法、电泳等
图11-35-6
请回答下列有关问题:
（1）样品处理中红细胞的洗涤要用 反复冲洗、离心。
向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH=7.0的缓冲液并充分搅拌,可以破碎红细胞,破碎细胞的原理是 。
（2）血红蛋白粗分离阶段,透析的目的是 ,若要尽快达到理想的透析效果,可以 （写出一种方法）。
（3）血红蛋白的纯化是通过 法将相对分子质量大的杂质蛋白除去。
（4）电泳利用了待分离样品中各种分子的 等的差异,而产生不同迁移速度,实现各种分子的分离。
图11-35-7
（5）一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳,观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图11-35-7所示。
由图可知携带者有 种血红蛋白,从分子遗传学的角度做出的解释是 。
考点三 酶的应用
1.果胶酶在果汁生产中的作用
（1）果胶
①作用:
以及胞间层的主要组成成分之一;
在果汁加工中,会影响 并使果汁混浊。
②成分:
由 聚合而成的一种高分子化合物。
③特点:
不溶于水。
（2）果胶酶
①成分:
是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和 等。
②作用:
果胶
可溶性的 。
（3）酶的活性与影响酶活性的因素
①概念:
指酶催化一定 的能力。
②表示方法:
用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的 来表示。
③酶反应速度的表示方法:
用单位时间内、单位体积中 或 来表示。
（4）影响酶活性的因素:
、 和酶的抑制剂等。
2.加酶洗衣粉在洗涤中的作用
（1）加酶洗衣粉:
指含 的洗衣粉。
（2）酶制剂的种类与洗涤原理
种类
洗涤原理
洗涤的物质种类
蛋白酶
蛋白质→ 或氨基酸
血渍、奶渍等
脂肪酶
脂肪→
食品的油渍、人体皮脂、口红等
淀粉酶
淀粉→
来自面条等的污垢
酶
使纤维的结构变得蓬松
棉纺品的表面浮毛
3.固定化酶和固定化细胞
（1）固定化酶
①形成:
将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种 上,使之成为 的制剂。
②特性:
与游离酶相比, 好,与底物和产物容易分离,易于控制,能反复多次使用;
便于 ,有利于自动化生产。
（2）固定技术
利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
②方法（连线）
（3）适用对象
一般来讲,酶更适合采用 和物理吸附法固定化,而细胞多采用 固定化,这是因为体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小的酶则易从包埋材料中漏出。
1.酶活性与酶促反应速率的区别与联系
酶活性是指酶催化化学反应的能力。
通常以测出的酶促反应的速率来衡量,但是酶促反应的速率并不等于酶活性。
如过氧化氢酶活性为零时（不起催化作用）,过氧化氢的分解速率并不为零。
（1）影响酶活性的因素
影响酶活性的因素主要有温度、pH、酶的抑制剂（能抑制酶活性的物质）和酶激活剂（能提高酶活性的物质）等。
注意酶浓度不会影响酶活性,它是影响酶促反应速率的因素之一。
（2）影响酶促反应速率的因素
影响酶促反应速率的因素有温度、pH、酶的抑制剂和酶激活剂、酶浓度、底物浓度等。
其中温度、pH、酶的抑制剂和酶激活剂是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。
底物浓度和酶的浓度通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率,并不影响酶的活性。
2.固定化酶与固定化细胞的比较
固定化酶
固定化细胞
固定酶的
一种
一系列
适用方法
化学结合法、物理吸附法
包埋法
（续表）
酶既可与反应物结合,又可与产物分离,固定在载体上的酶可反复利用
成本低、操作容易
缺点
一种酶只能催化一种或一类化学反应
可能导致反应效率下降
实例
固定化葡萄糖异构酶
固定化酵母细胞
1.在工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率,为了研究温度对果胶酶活性的影响,某同学设计了如下实验:
图11-35-8
Ⅰ.将果胶酶与苹果泥分装于不同试管,在10℃水浴中恒温处理10分钟（如图11-35-8中A）。
Ⅱ.将果胶酶与苹果泥混合,再次在10℃水浴中恒温处理10分钟（如图11-35-8中B）。
Ⅲ.将步骤Ⅱ处理后的混合物过滤,收集滤液,测果汁量（如图11-35-8中C）。
Ⅳ.在不同温度条件下重复以上实验步骤,并记录果汁量,结果如下表:
温度（℃）
10
20
30
40
50
60
70
果汁量（mL）
8
13
15
25
12
11
根据上述实验,请分析回答下列问题:
（1）果胶酶能破除细胞壁,是因为果胶酶可以促进细胞壁中 的水解。
（2）实验结果表明,当温度为 时果汁量最多,此时果胶酶的活性在所设的温度条件下 。
（3）题中的步骤Ⅰ能否省略?
,原因是
（4）为什么此实验可以通过测量滤出的果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低?
（5）上表中产生果汁量最多的温度 （填“是”或“不一定是”）果胶酶的最适温度。
如何更精确地探究果胶酶的最适温度?
2.为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果,将一种无酶洗衣粉分成3等份,进行3组实验。
甲、乙组在洗衣粉中分别加入一种酶,丙组不加酶,在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍（血渍含有蛋白质成分,油渍含有动物的脂肪成分）,其他实验条件均相同,下表为实验记录。
水温/℃
组别
甲
乙
丙
清除血渍
时间/min
67
66
88
52
51
83
36
34
77
68
9
清除油渍
93
78
95
87
63
91
82
46
85
75
27
69
请回答下列问题:
（1）从实验中可以看出,提高洗衣粉去污能力的方法有 和 ,甲组在洗衣粉中加入了 ,乙组在洗衣粉中加入了 。
（2）实验记录中酶的最适宜温度为 ℃。
（3）甲、乙组洗涤效果的差异,说明酶的作用具有 。
（4）如果甲、乙和丙3组均在水温为90℃时洗涤同一种污渍,请比较这3组洗涤效果之间的差异:
,并说明理由:
。
3.图11-35-9表示制备固定化酵母细胞的过程,请据图回答:
（1）在缺水状态下,微生物处于休眠状态。
活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复 状态。
活化前应选择足够大的容器,因为酵母细胞活化时 。
图11-35-9
（2）影响此实验成败的关键步骤是 ,此步的操作应采用 。
（3）观察形成的凝胶珠颜色和形状:
形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,说明 。
（4）本实验所用的固定化技术是 ,而制备固定化酶则不宜用此方法,原因是 。
（5）该实验中CaCl2溶液的作用是 。
归纳提升
（1）细胞的固定化要在严格无菌条件下进行;
对制备的海藻酸钠溶液、CaCl2溶液以及注射器等器材进行严格灭菌。
（2）溶化海藻酸钠时采用小火或间断加热法,防止海藻酸钠焦糊。
（3）海藻酸钠溶液浓度过高,将很难形成凝胶珠;
浓度过低,凝胶珠所包埋的酵母细胞数量少。
历年真题明考向
江苏卷]下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述,正确的是（ ）
A.活化酵母时,将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状
B.配制CaCl2溶液时,需要边小火加热边搅拌
C.将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时,凝胶珠成形后应即刻取出
D.海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色,过低时凝胶珠易呈蝌蚪状
江苏卷]为了探究一种新型碱性纤维素酶的去污效能,研究性学习小组进行了相关实验,结果如图11-35-10所示。
由图中实验结果能直接得出的结论是（ ）
图11-35-10
A.碱性纤维素酶对污布类型2的去污力最强
B.不同类型洗衣粉影响碱性纤维素酶的去污力
C.碱性纤维素酶对污布类型2、3的去污力不同
D.加大酶用量可以显著提高洗衣粉的去污力
3.[2019·
江苏卷]固定化单宁酶应用于茶饮料加工,可消除其中的苦涩味。
下列有关叙述正确的是（ ）
A.在单宁酶纯化时可采用透析法去除杂蛋白
B.化学结合法比吸附法对单宁酶活性影响更小
C.温度、pH和重金属离子都可能影响固定化单宁酶活性
D.酶的高效性决定固定化单宁酶不会降解茶饮料中的有益成分
4.[2019·
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）。
5.[2019·
海南卷]回答下列问题:
（1）蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图11-35-11所示。
通常,用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时,不应该使用开水,原因是 。
若要去除衣服上的血渍,应选择含有 （填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”）的碱性洗衣粉,理由是 。
图11-35-11
（2）某同学为了洗去衣服上的油渍,洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶,该同学的做法 （填“合理”或“不合理”）,理由是 。
（3）已知溶液的pH可以影响酶的活性,请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中 （填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”）等基团的解离状态。
6.[2019·
江苏卷]为了探索海藻酸钠固定化对绿球藻生长的影响,以及固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,科研人员用筛选到的一株绿球藻进行实验,流程及结果如图11-35-12所示。
图11-35-12
（1）实验中的海藻酸钠作用是 ,CaCl2的作用是 。
（2）为洗去凝胶球上残余的CaCl2和其他污染物,并保持绿球藻活性,宜采用 洗涤。
图甲中1.0%海藻酸钠组培养24h后,移去凝胶球,溶液呈绿色,原因是 。
（3）为探索固定化藻对含Zn2+污水的净化作用,应选用浓度为 海藻酸钠制备凝胶球。
（4）图乙中空白凝胶球组Zn2+浓度下降的原因是 。
结合图甲、乙分析,固定化藻的实验组24~48h间Zn2+浓度下降速度较快的主要原因是 ;
72~96h间Zn2+浓度下降速度较慢的原因有 。
考点一
【知识梳理】
1.
（1）挥发性 有机
（2）蒸馏 萃取
（3）水蒸气蒸馏 水蒸气 水气蒸馏 水蒸气蒸馏 NaCl 无水Na2SO4
（4）压榨法 机械加压 压榨 静置
2.
（1）萃取
（2）胡萝卜素 （3）萃取剂的性质
（4）水浴 明火 回流冷凝
（5）粉碎 萃取 浓缩 （6）纸层析
【题组训练】
1.
（1）在花开的盛花期采摘茉莉花
（2）采用水蒸气蒸馏法。
原因有①茉莉精油的化学性质稳定,难溶于水而易溶于有机溶剂,与水共沸时会随水蒸气蒸馏出来,便于提取;
②水蒸气蒸馏法设备简单、成本低、易于操作
（3）①1∶4 ②水蒸气蒸馏 冷凝 分离油层 无水硫酸钠
[解析]
（1）在盛花期采摘茉莉花的原因是此时茉莉花内芳香油含量高。
（2）茉莉精油的特点是不溶于水,易溶于有机溶剂,因此,适宜用水蒸气蒸馏法和萃取法提取;
但前者具有设备简单、成本低、操作简单等优点,因此常采用水蒸气蒸馏法。
（3）在提取过程中,加入清水、食盐和无水硫酸钠可以使芳香油被逐步分离并纯化。
2.
（1）萃取 胡萝卜素挥发性较差,不能随水蒸气蒸馏出来
（2）浓缩 石油醚（或水不溶性有机溶剂） 温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解
（3）错误在于使用明火加热,应该采用水浴加热
（4）纸层析 B和C
[解析]
（1）提取胡萝卜素常用萃取的方法,而不能使用蒸馏法是因为胡萝卜素挥发性较差,不能随水蒸气蒸馏出来。
（2）干燥后应是萃取,而B应是浓缩。
提取胡萝卜素常用水不溶性有机溶剂,如石油醚。
在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中,应将温度和时间严格控制在一定范围,原因是温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。
（3）题图甲中萃取过程不能使用明火加热,容易引起爆炸,应改为水浴加热。
（4）题图乙是用纸层析法进行鉴定,A和D都只有一个点是标准样品,而B和C含有其他色素带,说明是提取样品。
考点二
1.去除杂蛋白 蒸馏水涨破 血红蛋白 透析 小分子杂质
2.凝胶色谱法 移动速度不同 大
（1）生理盐水 渗透作用
（2）除去小分子杂质 增加缓冲液的量（或及时更换缓冲液）
（3）凝胶色谱
（4）带电性质以及分子大小、形状
（5）2 携带者具有一对等位基因,可以控制合成两种不同的蛋白质
[解析]
（1）样品处理中红细胞的洗涤要用生理盐水反复冲洗、离心。
向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH=7.0的缓冲液并充分搅拌,可以破碎红细胞,破碎细胞的原理是渗透作用（当外界溶液浓度低于动物细胞内液浓度时,细胞吸水涨破）。
（2）血红蛋白粗分离阶段,透析的目的是除去小分子杂质。
（4）电泳利用了待分离样品中各种分子的带电性质以及分子大小、形状等的差异,而产生不同的迁移速度,实现各种分子的分离。
（5）由题图可知携带者有2种血红蛋白,因为携带者具有（控制血红蛋白的）一对等位基因,可以控制合成两种不同的蛋白质。
考点三
1.
（1）①植物细胞壁 出汁率 ②半乳糖醛酸
（2）①果胶酯酶 ②果胶 半乳糖醛酸
（3）①化学反应 ②反应速度 ③反应物的减少量 产物的增加量 ④温度 pH
2.
（1）酶制剂
（2）小分子肽 甘油和脂肪酸 麦芽糖、葡萄糖 纤维素
3.
（1）①介质 不溶于水而又有酶活性 ②稳定性 运输和贮存
（2）②A-b-Ⅰ B-a-Ⅱ C-c-Ⅲ
（3）化学结合法 包埋法
1.
（1）果胶
（2）40℃ 最高
（3）不能 步骤Ⅰ保证了果胶酶和苹果泥混合前处于相同温度,避免混合时温度不同对实验结果的影响
（4）单位时间内得到的果汁越多,说明此反应速度越快,即酶的活性越高,反之,则酶的活性越低
（5）不一定是 在产生果汁最多的温度附近设置更小的温度梯度（如5℃、1℃等）进一步实验
[解析]
（1）果胶酶能够把果胶分解成可溶性的半乳糖醛酸。
（2）根据题中表格可知,40℃时果汁量最多,则此温度时酶活性在所设的温度条件下最高。
（3）题中的步骤Ⅰ不能省略,因为该步骤保证了果胶酶和苹果泥混合前处于相同温度,避免混合时温度不同对实验结果的影响。
（4）果胶酶将果胶分解为小分子物质,这些物质可以通过滤纸,单位时间内得到的苹果汁体积越大,表明果胶酶活性越高。
（5）由于本实验温度梯度较大,因此题表中产生果汁量最多的温度不一定是果胶酶的最适温度。
要更精确地探究果胶酶的最适温度,应在产生果汁最多的温度附近设置更小的温度梯度（如5℃、1℃等）进一步实验。
2.
（1）加入各种酶 适宜水温 蛋白酶 脂肪酶
（2）50 （3）专一性
（4）效果都不好 在90℃高温条件下酶的活性丧失,因此去污能力不强,与没有
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