高考人教版生物一轮选修1 第3讲 生物技术在其他方面的应用.docx
- 文档编号:23582266
- 上传时间:2023-05-18
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:112.02KB
高考人教版生物一轮选修1 第3讲 生物技术在其他方面的应用.docx
《高考人教版生物一轮选修1 第3讲 生物技术在其他方面的应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考人教版生物一轮选修1 第3讲 生物技术在其他方面的应用.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考人教版生物一轮选修1第3讲生物技术在其他方面的应用
第3讲 生物技术在其他方面的应用
[考纲展示] 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
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
玫瑰精油。
(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→橘皮精油。
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。
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:
图1 图2
(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上述蒸馏方法,请简述理由。
(至少答两点)
提示:
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.在石油醚、乙酸乙酯、乙醚、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?
为什么?
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.植物有效成分提取的三种方法的比较
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,要求原料的颗粒要尽可能细小,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
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.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
考法1 考查植物芳香油的提取原理、方法及流程等
1.薄荷油是世界三大香料之一,号称“亚洲之香”,广泛应用于医药、化工、食品等领域。
薄荷油中主要有效成分为薄荷醇。
如何提高薄荷油出油率和薄荷醇获得率是薄荷油提取工艺研究的主要内容之一。
某科研小组运用2种不同方法提取薄荷油,并用气相色谱测定薄荷醇含量,具体数据如下表。
方法编号
方法名称
薄荷油出油率%
薄荷醇含量%
1
水蒸气蒸馏法
1.15
78.31
2
萃取法
1.27
80.15
(1)科研小组研究实验中的因变量是_________________________。
(2)水蒸气蒸馏法提取薄荷油,是利用薄荷油具有________________性质,通过水蒸气把薄荷油携带处理,冷却后在油水混合物中加NaCl的作用是____________________________。
获取的薄荷油还需要加______________________进一步除水。
(3)萃取法提取薄荷油操作:
称取薄荷粉末20g,用600mL石油醚分3次在室温浸泡,每次用200mL溶剂,浸泡时间为3h/次,合并提取液,将滤液蒸去石油醚。
萃取法提取是利用薄荷油具有________性质,用室温浸泡而不用加热浸泡的原因是_____________________________
____________________________________________________________。
(4)萃取法提取薄荷油的出油率和薄荷醇含量都比水蒸气蒸馏法高。
在薄荷油的实际生产中,国内通常采用水蒸气蒸馏法进行生产,主要的原因可能是__________________________________________________
____________________________________________________________。
解析:
(1)分析表格数据可知本实验的因变量是薄荷油出油率和薄荷醇含量。
(2)植物有效成分的提取方法主要由提取物的性质和材料特点而定,由于薄荷油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定等性质,蒸馏时可以被水蒸气携带出来,所以常用水蒸气蒸馏法提取。
用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水混合物中加入氯化钠的作用是促进油水混合物分层,使油水分离。
分离出的油层中含有少量水分,可以加入无水硫酸钠吸去水分。
(3)薄荷油易溶于石油醚、酒精等有机溶剂,因此可用萃取法提取薄荷油。
薄荷油及石油醚易挥发,若采用加热浸泡,薄荷油及石油醚大量挥发,导致提取薄荷油的量减少。
(4)在薄荷油的现实生产中,通常采用水蒸气蒸馏法进行生产,因为萃取法使用了有机溶剂,容易造成溶剂残留。
另外水蒸气蒸馏法提取相对操作简单、成本低,因此在生产中应用较广。
答案:
(1)薄荷油出油率和薄荷醇含量
(2)易挥发、难溶于水、化学性质稳定等 促进油水混合物分层,使油水分离 无水硫酸钠 (3)易挥发 采用加热浸泡,薄荷油及石油醚大量挥发,最终导致薄荷油的出油率和薄荷醇的含量降低 (4)萃取法使用了有机溶剂,容易造成溶剂残留。
水蒸气蒸馏法提取相对操作简单、成本低,因此在生产中应用较广
2.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(其他合理答案也可以)
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
溶
解
性
2mol/LNaCl溶液中
溶解
析出
0.14mol/LNaCl溶液中
析出
溶解
酒精溶液中
析出
溶解
耐
蛋白酶
无影响
水解
受
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
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5min,溶液变成蓝色
如图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作,仔细观察并分析回答:
(1)操作①和④都是加入蒸馏水,其目的相同吗?
简要说明。
提示:
不相同;①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质;④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14mol/L,去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。
(2)操作②中加入酒精的目的是什么?
提示:
析出DNA,去除其中溶于酒精的杂质。
(3)操作③中的黏稠物是经过粗纱布过滤获得的。
加入2mol/LNaCl的目的是什么?
提示:
使DNA再次溶解。
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2mol/L的NaCl溶液中,使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14mol/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0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)。
(3)过滤溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液。
3.用4次NaCl溶液
(1)用2mol/L的NaCl溶液,过滤除去不溶的杂质。
(2)用0.14mol/L的NaCl溶液,析出DNA。
(3)用2mol/L的NaCl溶液,溶解DNA。
(4)用2mol/L的NaCl溶液,溶解丝状物用于DNA的鉴定。
考法 考查DNA的粗提取与鉴定的原理及操作流程等
如图是南通某中学生物兴趣小组进行的DNA粗提取实验,其中SDS(一种表面活性剂)除了能瓦解细胞膜和核膜,还能与脂质和蛋白质结合。
当SDS遇到钾离子时,钾离子可以置换SDS中的钠离子,产生不溶于水的PDS沉淀。
请回答下列问题:
(1)实验中,向剪碎的猪肝中加入食盐的主要作用是________。
将猪肝匀浆放入65℃水浴锅中水浴10min以除去部分杂质的主要实验原理是___________________________________________________________
_____________________________________________________________
____________________________________________________________。
(2)方法一的步骤①中加入洗涤剂的作用是____________________。
方法三的步骤③中,离心后应取________。
(3)方法一、二获得的絮状物均带黄色,从DNA在细胞中的存在形式分析,杂质分子最可能是________,可用________试剂鉴定。
(4)要比较三种方法获得的絮状物中DNA含量,请写出实验思路:
______________________________________________________________
____________________________________________________________。
解析:
(1)DNA粗提取的原理主要有DNA分子在0.14mol/LNaCl溶液中溶解度最低而蛋白质等杂质在此浓度中溶解度比较大;蛋白质在高于60°C溶液中容易变性、沉淀,而DNA能耐受较高的温度;DNA不溶于酒精而蛋白质等物质可溶。
(2)根据题意,SDS与K+发生转换反应,产生PDS沉淀,因此可以通过沉淀、离心,去除实验中加入的SDS,在离心后取含有DNA的上清液。
(3)DNA在真核细胞中主要存在细胞核内,与蛋白质结合形成染色体,因此,与DNA分子结合较牢的杂质最主要的是蛋白质。
蛋白质可用双缩脲试剂进行鉴定。
(4)由于DNA遇二苯胺在水浴加热条件下发生反应,出现蓝色,并且蓝色深浅与DNA含量呈正相关,因此实验中可以通过将等量的三种絮状物溶解、加二苯胺试剂并水浴加热、比较蓝色深浅,实现三种絮状物中DNA含量的比较。
答案:
(1)溶解DNA 蛋白质在65℃高温下会变性而DNA能耐受这一温度
(2)瓦解细胞膜和核膜 上清液 (3)蛋白质 双缩脲 (4)分别取等量的三种絮状物,并用等量的2mol/LNaCl溶液溶解;再向各试管中加入等量的二苯胺试剂并水浴加热;比较三支试管中蓝色的深浅
真题体验|感悟高考 淬炼考能
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.(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S型。
(2)由图甲可知,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;由图乙可知,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)在黑暗条件下,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
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高考人教版生物一轮选修1 第3讲 生物技术在其他方面的应用 高考 人教版 生物 一轮 选修 生物技术 其他 方面 应用