高三生物大一轮总复习第39讲生物技术在其他方面的应用.docx

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高三生物大一轮总复习第39讲生物技术在其他方面的应用

考点一　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：

2．主要步骤及注意事项

3．DNA粗提取与鉴定实验中的重复操作及主要目的

1．用鸡血作为DNA粗提取的实验材料，是经过多次实验结果的比较，最终才选定的。

请回答：

（1）最终选择鸡血作为实验材料，是因为家鸡属于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中________细胞数目较多，且这类细胞具有________，可以提供丰富的DNA。

（2）实验前可以通过________或________两种方法使鸡血细胞沉淀于试管底部，以便除去血清。

（3）若改用哺乳动物的肝脏作为DNA粗提取的实验材料是否可行？

若可行，应对材料做怎样的处理，使其核物质释放出来？

_________________________________________________________。

【解析】　由于哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，而白细胞的数量又少，所以一般不用其血液作为提取DNA的材料，而鸡血中的红细胞数目较多且有细胞核，可以提供丰富的DNA，所以可以用来做DNA粗提取的实验材料。

如用哺乳动物的肝脏来做实验，要先将肝脏切碎、研磨，再加入蒸馏水使细胞吸水涨破，将DNA释放出来。

【答案】　

（1）红　细胞核　

（2）离心　静置　（3）可行。

先将肝脏切碎、研磨，然后加入蒸馏水

2．在“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，对DNA进行鉴定时，做如下操作：

（1）根据下图，完成表格空白处的实验内容。

（2）对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？

_____________________________________________________。

（3）在沸水浴中加热的目的是________________，同时说明DNA对高温有较强的____________。

（4）A试管在实验中的作用是________。

（5）B试管中溶液颜色的变化程度主要与____________有关。

【解析】　

（1）（4）主要考查DNA分子的鉴定。

A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。

（2）（3）（5）强调反应条件是沸水浴加热5分钟，加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。

【答案】　

（1）实验现象：

A.溶液不变蓝色　B．溶液变蓝色

实验结论：

DNA在沸水浴的条件下遇二苯胺会变成蓝色

（2）溶液的颜色基本不变（不呈浅蓝色）

（3）加快颜色反应速度　耐受性

（4）对照　（5）DNA（丝状物）的多少

考点二　植物有效成分的提取

1．植物芳香油的来源和提取方法

（1）植物芳香油的来源和性质

①天然香料的来源：

动物和植物。

②特点：

具有很强的挥发性。

③成分：

主要包括萜类化合物及其衍生物。

④玫瑰精油的性质：

化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂。

⑤橘皮精油：

主要成分是柠檬烯，无色透明，具有诱人的橘香味。

（2）植物芳香油的提取方法

（3）玫瑰精油的提取步骤及注意事项：

（4）橘皮精油的提取步骤及注意事项

2．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

（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

④结果分析（如下图）：

a为β胡萝卜素，b为其他色素。

【误区警示】

植物有效成分提取过程中的注意事项

（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）不适于蒸馏法的植物芳香油可以用压榨法提取，但是需要原料中植物芳香油的含量较大，否则不易压榨出来。

（4）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。

3．（2019·新课标全国卷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】　本题主要考查了植物有效成分提取的方法和原理。

（1）由题意知，物质W难溶于水，且受热、受潮易分解，所以若高温烘干植物甲，其中的物质W易被破坏；而新鲜的植物甲含水量高，粉碎后出水较多，会稀释用于提取的极性有机溶剂，进而降低对物质W的提取效果，所以不宜选用高温烘干的植物甲或新鲜的植物甲。

（2）提取物质W时，加溶剂后振荡的目的是使原料和溶剂充分混匀。

（3）物质W为无色针状晶体，提取过程中利用活性炭的吸附能力可以去除绿色植物甲溶解在提取液中的色素。

（4）由于丙酮的沸点低于乙醇，所以选用丙酮作为提取剂蒸馏时所需的温度较低，可减少物质W的受热分解。

（5）该实验操作除需要严格遵守操作流程，注意实验安全（如防火）外，还应结合提取物W受热易分解的特点，在温度较低的情况下操作。

【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

4．（2019·吉林模拟）近几年我国柑橘大丰收，提取橘皮精油是提高其经济价值的重要途径。

请分析回答提取过程的有关问题：

（1）提取橘皮精油，常采用________法而不用蒸馏法，原因是______________________。

（2）提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮____________，并用石灰水浸泡，石灰水的作用是_____________________________

_________________________________________________________。

（3）参照手动压榨原理示意图，设计压榨方案时要考虑容器____________。

为了使橘皮油易于与水分离，常加入__________________，并调节pH至________。

（4）得到压榨液后，用普通布袋过滤除去固体物和残渣，然后________进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将________分离出来。

此时，橘皮油中含有少量的水和果蜡，需在5～10℃下静置5～7天，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分过滤，________合并，成为最终的橘皮精油。

【解析】　

（1）橘皮精油主要存在于橘皮中，由于橘皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏过程中会发生部分水解，同时水中蒸馏会导致原料焦糊的问题，因此一般采用压榨法提取橘皮精油。

（2）提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮去水干燥，然后用石灰水浸泡，石灰水的作用是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。

（3）设计压榨方案时要考虑容器能够承受的压力范围，压榨过程中常加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并将pH调至7～8，作用是促进橘皮油和水分离。

（4）得到压榨液后，用普通布袋过滤除去固体物和残渣，对滤液进行离心进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮油分离出来，然后在5～10℃下静置5～7天，使果蜡等杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分过滤，滤液与吸出的上层橘油合并，成为最终的橘皮精油。

【答案】　

（1）压榨　橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，水中蒸馏会导致原料焦糊等问题

（2）干燥去水　破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率

（3）能够承受的压力范围　相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4　7～8

（4）离心　上层橘皮油　滤液与吸出的上层橘油

[构建知识网络]

[必背答题语句]

1．水蒸气蒸馏法只适用于具有挥发性的，能随水蒸气蒸馏而不被破坏，与水不发生反应，且难溶或不溶于水的成分的提取。

2．压榨橘皮时使用石灰水充分浸泡原料的目的是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。

3．影响萃取的主要因素是萃取剂的性质和使用量。

练真题[感悟高考　展示规律]

1．（2019·新课标全国卷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）胡萝卜素中最主要的组成成分是β胡萝卜素，β胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，后者缺乏会引起夜盲症。

胡萝卜素是非挥发性物质。

（2）用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时要进行干燥处理，以利于萃取。

（3）萃取胡萝卜素的有机溶剂应该能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，乙醇属于水溶性有机溶剂。

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（其他合理答案也可）

2．（2019·山东理综）玉米是重要的粮食作物，经深加工可生产酒精、玉米胚芽油和果糖等。

流程如下：

（1）玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可被酵母菌利用发酵生产酒精。

培养酵母菌时，该水解产物为酵母菌的生长提供__________。

发酵过程中检测酵母菌数量可采用________法或稀释涂布平板法计数。

（2）玉米胚芽油不易挥发，宜选用________法或________法从玉米胚芽中提取。

（3）玉米淀粉经酶解形成的葡萄糖可在葡萄糖异构酶的作用下转化成果糖。

利用________技术可使葡萄糖异构酶重复利用，从而降低生产成本。

（4）利用PCR技术扩增葡萄糖异构酶基因时，需用耐高温的________催化。

PCR一般要经历三十次以上的循环，每次循环包括变性、________和________三步。

解析：

（1）纤维素的水解产物可为酵母菌的生长提供碳源；发酵过程中对酵母菌计数的方法有显微镜直接计数法或稀释涂布平板法。

（2）由于玉米胚芽油不易挥发，所以可采用压榨法或萃取法进行提取。

（3）利用固定化酶技术可使葡萄糖异构酶重复利用。

（4）PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶催化子链的合成；PCR的每次循环均包括变性、复性、延伸三步。

答案：

（1）碳源　显微镜直接计数　

（2）压榨　萃取（注：

两空可颠倒）　（3）固定化酶　（4）（Taq）DNA聚合酶　（低温）复性（或退火）　（中温）延伸

3．（2019·山东理综）胡萝卜素是一种常用的食用色素，可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：

（1）筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用________或平板划线法接种。

采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是__________________________________________________________。

（2）培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝盐酸可分别为酵母菌R的生长提供________和________。

（3）从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是_________________________________________________________。

（4）纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素，鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为________。

解析：

（1）微生物分离和培养中常用的接种方法是稀释涂布平板法和平板划线法。

微生物培养需要无菌操作，其中对接种环需进行灼烧灭菌处理。

（2）蔗糖和硝酸盐可分别为微生物的生长提供碳源和氮源。

（3）从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程中若温度过高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解；萃取过程应避免明火加热，宜采用水浴方式加热，以防止温度过高；萃取液在浓缩之前，还要进行过滤，以除去萃取液中的不溶物。

（4）利用纸层析法鉴定所提取的胡萝卜素时，需用胡萝卜标准样品作对照，对比分析标准样品和萃取样品出现的层析带。

答案：

（1）稀释涂布平板法（或稀释混合平板法）　灭菌（或防止杂菌污染）

（2）碳源　氮源

（3）时间　水浴　滤去不溶物

（4）（实验）对照