(全國(guó)通用版)2022高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題八 生物技術(shù)實(shí)踐 考點(diǎn)3 植物有效成分的提取、DNA技術(shù)學(xué)案
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1、(全國(guó)通用版)2022高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題八 生物技術(shù)實(shí)踐 考點(diǎn)3 植物有效成分的提取、DNA技術(shù)學(xué)案 1.三種生物成分的提取方法、原理及步驟的比較 提取物質(zhì) 提取方法 提取原理 步驟 玫瑰精油 蒸餾法 利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來(lái) ①水蒸氣蒸餾; ②分離油層(加NaCl); ③除水過(guò)濾(加無(wú)水Na2SO4) 橘皮精油 壓榨法 通過(guò)機(jī)械加壓,壓榨出果皮中的芳香油 ①石灰水浸泡、漂洗; ②壓榨、過(guò)濾、靜置; ③再次過(guò)濾 胡蘿卜素 萃取法 使提取物溶解在有機(jī)溶劑中,蒸發(fā)后得到提取物 ①粉碎、干燥; ②萃取、過(guò)濾; ③濃縮 特別
2、提醒 (1)胡蘿卜素不溶于水,含水量影響胡蘿卜素的萃取效果。 (2)油脂類物質(zhì)不易揮發(fā),可選用萃取法從菌體中提取。 (3)萃取加熱時(shí)要加裝冷疑回流裝置,目的是防止加熱時(shí)有機(jī)溶劑揮發(fā)。 (4)β-胡蘿卜素在人體肝臟中可被氧化成兩分子的維生素A,因此可用于治療因缺乏維生素A引起的夜盲癥等。 2.把握物質(zhì)分離的5種方法 (1)分離油水混合物:分液法。 (2)除去固體物和殘?jiān)哼^(guò)濾法。 (3)除去液體中質(zhì)量較小的固體殘留物:離心法。 (4)除去芳香油中的殘留水分:加入無(wú)水硫酸鈉后過(guò)濾的方法。 (5)除去萃取液中的有機(jī)溶劑:蒸餾法。 3.明確冷凝管的2種用法 (1)冷凝收集油水混合
3、物:如玫瑰精油的提取。 (2)冷凝回流:如胡蘿卜素的提取。 4.DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)原理 (1)DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同,其中在物質(zhì)的量濃度為0.14 mol/L時(shí)最低。 (2)DNA不溶于酒精,但是細(xì)胞中的一些有機(jī)物如某些蛋白質(zhì)則溶于酒精,因此可以用酒精提純。 (3)DNA遇二苯胺(沸水浴)會(huì)被染成藍(lán)色,因此,二苯胺可用來(lái)鑒定DNA分子。 5.DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)流程 選取材料→破碎細(xì)胞,獲取含DNA的濾液→去除濾液中的雜質(zhì)→DNA的析出與鑒定。 1.(2017·全國(guó)Ⅲ,37)綠色植物甲含有物質(zhì)W,該物質(zhì)為無(wú)色針狀晶體,易溶于極性有機(jī)溶劑,難溶于
4、水,且受熱、受潮易分解。其提取流程為:植物甲→粉碎→加溶劑→振蕩→收集提取液→活性炭處理→過(guò)濾去除活性炭→蒸餾(含回收溶劑)→重結(jié)晶→成品?;卮鹣铝袉?wèn)題: (1)在提取物質(zhì)W時(shí),最好應(yīng)選用的一種原料是________(填“高溫烘干”“晾干”或“新鮮”)的植物甲,不宜選用其他兩種的原因是____________________________________ ________________________________________________________________________ ____________________________________________
5、____________________________。 (2)提取物質(zhì)W時(shí),振蕩的作用是_______________________________________________。 (3)活性炭具有很強(qiáng)的吸附能力,在提取過(guò)程中,用活性炭處理提取液的目的是________________________________________________________________________。 (4)現(xiàn)有丙酮(沸點(diǎn)56 ℃)、乙醇(沸點(diǎn)約78 ℃)兩種溶劑,在提取物質(zhì)W時(shí),應(yīng)選用丙酮作為提取劑,理由是______________________________________
6、__________________ ________________________________________________________________________。 (5)該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)是________________________________________ ______________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。 答案 (1)晾干 高溫烘干過(guò)程中,植物甲中的物質(zhì)W易被破壞;新鮮的植物甲含水量高,用于提取的極性有機(jī)溶劑會(huì)被水稀釋,進(jìn)而降低對(duì)物質(zhì)W的提取效果
7、 (2)使原料和溶劑充分混勻 (3)去除提取液中的色素 (4)丙酮沸點(diǎn)低于乙醇,蒸餾時(shí)物質(zhì)W分解較少 (5)在溫度較低的情況下操作,防火 解析 (1)因高溫烘干過(guò)程中,植物甲中的物質(zhì)W易被破壞;新鮮的植物甲含水量高,用于提取的極性有機(jī)溶劑會(huì)被水稀釋,進(jìn)而降低對(duì)物質(zhì)W的提取效果。所以在提取物質(zhì)W時(shí),最好應(yīng)選用的原料是晾干的植物甲,而不選用高溫烘干或新鮮的植物甲。 (2)提取物質(zhì)W時(shí),振蕩的作用是使原料和溶劑充分混勻。 (3)活性炭具有很強(qiáng)的吸附能力,在提取過(guò)程中,用活性炭處理提取液的目的是去除提取液中的色素。 (4)丙酮(沸點(diǎn)56 ℃)、乙醇(沸點(diǎn)約78 ℃)兩種溶劑,由于丙酮沸點(diǎn)相對(duì)
8、較低,而溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)W分解,所以在提取物質(zhì)W時(shí),應(yīng)選用丙酮作提取劑。 (5)該實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)是在溫度較低的情況下操作,防火,控制處理的時(shí)間等。 方法技巧 (1)某種不知名物質(zhì)X或W提取選擇何種方法,要根據(jù)該物質(zhì)的特性進(jìn)行選擇。(2)如何處理X或W所對(duì)應(yīng)的植物材料甲或乙,要根據(jù)選擇提取的方法來(lái)處理。 2.回答下列有關(guān)植物有效成分提取的問(wèn)題: (1)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素時(shí),通常在萃取前要將胡蘿卜__________和干燥,以提高萃取效率;萃取加熱時(shí)需安裝冷凝回流裝置,其目的是防止________________;水蒸氣蒸餾法__________(填“適合”或“不適合”
9、)胡蘿卜素的提??;鑒定萃取物中是否含有胡蘿卜素時(shí),通??刹捎胈_______法,在鑒定的過(guò)程中需要用____________進(jìn)行比對(duì)。 (2)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時(shí),分離出的油層中加入無(wú)水硫酸鈉的作用是__________________,除去固體硫酸鈉的常用方法是__________。 (3)橘皮精油的有效成分在用水蒸氣蒸餾時(shí)會(huì)發(fā)生部分水解,使用水中蒸餾法又會(huì)產(chǎn)生原料焦糊的問(wèn)題,所以一般采用__________法。 答案 (1)粉碎 有機(jī)溶劑的揮發(fā) 不適合 紙層析 標(biāo)準(zhǔn)樣品 (2)除去少量的水 過(guò)濾 (3)壓榨 解析 (1)由于新鮮的胡蘿卜含有大量的水分,故萃取前要將胡蘿卜粉碎和
10、干燥以提高萃取效率。安裝冷凝回流裝置,其目的是防止有機(jī)溶劑的揮發(fā)。水蒸氣蒸餾法不適合胡蘿卜素的提取,因?yàn)樗魵庹麴s法適用于分離揮發(fā)性物質(zhì),而胡蘿卜素為非揮發(fā)性物質(zhì),不能隨水蒸氣蒸餾出。要鑒定萃取物中是否含有胡蘿卜素時(shí),通常采用紙層析法,在鑒定過(guò)程中需要用標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比對(duì)。 (2)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時(shí),在油水混合物中加入氯化鈉的作用是讓油層和水層分離。由于分離的油層中還會(huì)含有一定量的水分,一般加入無(wú)水硫酸鈉吸水,然后再過(guò)濾除去固體硫酸鈉即可。 (3)橘皮精油的有效成分在用水蒸氣蒸餾時(shí)會(huì)發(fā)生部分水解,使用水中蒸餾法又會(huì)產(chǎn)生原料焦糊問(wèn)題,所以一般采用壓榨法。 3.利用生物技術(shù)可以從生物材
11、料中提取一些特定的有效成分。回答以下相關(guān)問(wèn)題: (1)玫瑰精油化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,難溶于水,揮發(fā)性________(填“較強(qiáng)”或“較弱”),適宜采用水蒸氣蒸餾法進(jìn)行提取。經(jīng)上述方法提取后可收集到乳白色的乳濁液,應(yīng)向乳濁液中加入__________(填“NaCl”或“無(wú)水Na2SO4”)使其分層。 (2)提取橘皮精油的方法與玫瑰精油不同,其流程是采用__________浸泡→漂洗→__________→過(guò)濾→靜置→再次過(guò)濾→獲得橘皮精油。 (3)現(xiàn)有乙醇、乙醚和乙酸乙酯,沸點(diǎn)依次為78 ℃、35 ℃和77 ℃,應(yīng)選擇______________________作為溶劑從植物組織中萃取胡蘿卜素,理
12、由是_____________ ________________________________________________________________________。 若要對(duì)提取樣品進(jìn)行鑒定,可將該樣品與__________樣品的紙層析結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。 (4)炒胡蘿卜時(shí)要多加__________,以利于胡蘿卜素的溶解,從而更易被人體吸收。 答案 (1)較強(qiáng) NaCl (2)石灰水 壓榨 (3)乙酸乙酯 乙酸乙酯不溶于水,沸點(diǎn)較高且毒性較低 標(biāo)準(zhǔn) (4)食用油 解析 (1)玫瑰精油的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,揮發(fā)性較強(qiáng),難溶于水,易溶于有機(jī)溶劑,能隨水蒸氣一同蒸餾。水蒸氣蒸餾法是植物芳香
13、油提取的常用方法,其原理是利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來(lái),收集到乳白色的乳濁液,向乳濁液中加入NaCl,增加鹽濃度,就會(huì)出現(xiàn)明顯的分層。 (2)提取橘皮精油的流程是石灰水浸泡→漂洗→壓榨→過(guò)濾→靜置→再次過(guò)濾→獲得橘皮精油。 (3)提取胡蘿卜素的萃取劑應(yīng)該具有較高的溶點(diǎn),能充分溶解胡蘿卜素,不與水混溶,且毒性較低,所以應(yīng)選乙酸乙酯。鑒定時(shí),應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)樣品比對(duì)。 (4)胡蘿卜素易溶于有機(jī)溶劑,炒胡蘿卜時(shí)要多加食用油,以利于胡蘿卜素的溶解,從而更易被人體吸收。 4.下圖為“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的相關(guān)操作。 (1)圖中實(shí)驗(yàn)材料A可以是________等,研磨前加入的B應(yīng)
14、該是________________________________________________________________________。 (2)通過(guò)上述所示步驟得到濾液C后,再向?yàn)V液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是____________________,再過(guò)濾得到濾液D,向?yàn)V液D中加入蒸餾水的目的是________________________________________________________________________ ______________________________________________________________
15、__________。 (3)在“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)中,將含有一定雜質(zhì)的DNA絲狀物分別放入體積為 2 mL的4種溶液中,經(jīng)攪拌后過(guò)濾,獲得如表所示的4種濾液,含DNA最少的是濾液________。 1 研磨液 攪拌后過(guò)濾 濾液E 2 2 mol/L NaCl溶液 攪拌后過(guò)濾 濾液F 3 0.14 mol/L NaCl溶液 攪拌后過(guò)濾 濾液G 4 冷卻的95%的酒精溶液 攪拌后過(guò)濾 濾液H (4)DNA鑒定的原理是__________________________________________________ ______________
16、__________________________________________________________。 答案 (1)洋蔥(菜花等) 洗滌劑和食鹽 (2)使DNA溶解 使DNA(溶解度下降而沉淀)析出 (3)H (4)在沸水浴條件下,DNA與二苯胺反應(yīng)呈現(xiàn)藍(lán)色 5.根據(jù)植物芳香油提取的相關(guān)知識(shí),回答下列問(wèn)題: (1)玫瑰精油的提取可使用如圖所示裝置,這種方法叫__________法;蒸餾時(shí)收集的蒸餾液__________(填“是”或“不是”)純的玫瑰精油,而是______________________________。進(jìn)水口是圖中的________(填圖中的編號(hào))。
17、 (2)檸檬芳香油的提取常用__________法。 (3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時(shí),在油水混合物中加入氯化鈉的作用是__________,便于油水分離。分離出的油層中加入無(wú)水硫酸鈉的作用是__________,除去固體硫酸鈉的常用方法是__________。 答案 (1)水蒸氣蒸餾 不是 玫瑰精油和水的混合物?、邸?2)壓榨 (3)增加鹽溶液的濃度,擴(kuò)大油與水溶液的濃度差 吸收殘留的水分 過(guò)濾 解析 (1)分析題圖裝置可知,該圖是蒸餾裝置,用該裝置提取玫瑰精油的方法叫水蒸氣蒸餾法;錐形瓶中收集到的液體不是純凈的玫瑰精油,是玫瑰精油和水的混合物,圖中冷凝管中的水是由下到上流動(dòng)的,故進(jìn)水
18、口為③。 (2)檸檬芳香油主要貯存在檸檬皮部分,用水中蒸餾法提取檸檬芳香油時(shí)容易導(dǎo)致原料焦糊,水蒸氣蒸餾還會(huì)導(dǎo)致檸檬芳香油的有效成分部分分解,因此不適宜用蒸餾法,通常采用壓榨法。 (3)用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油時(shí),在油水混合物中加入氯化鈉的作用是可以增加鹽溶液的濃度,擴(kuò)大油與水溶液的濃度差,便于油水分離。分離出的油層中加入無(wú)水硫酸鈉的作用是吸收薄荷油中殘留的水分,除去固體硫酸鈉的常用方法是過(guò)濾。 6.胡蘿卜素可用于治療因缺乏維生素A而引起的各種疾病,還是常用的食品色素,還具有使癌變細(xì)胞恢復(fù)為正常細(xì)胞的作用。如圖是提取胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)流程示意圖,請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題: →→→→→→ (1)
19、除了可以從植物中提取天然胡蘿卜素外,還可以從養(yǎng)殖的巖藻中獲得或者利用__________生產(chǎn)。 (2)新鮮的胡蘿卜含有大量的水分,在胡蘿卜素的提取過(guò)程中,要對(duì)新鮮的胡蘿卜進(jìn)行__________處理,但要注意控制__________和時(shí)間,這是因?yàn)開(kāi)______________________ ________________________________________________________________________。 (3)圖中A過(guò)程表示________,此過(guò)程用到的有機(jī)溶劑應(yīng)該具有較高的________,能夠充分________胡蘿卜素,并且不與水混溶。 (4)
20、圖中B過(guò)程表示__________,濃縮之前進(jìn)行過(guò)濾的目的是__________________________。 答案 (1)微生物的發(fā)酵 (2)干燥 溫度 溫度太高、干燥時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致胡蘿卜素分解 (3)萃取 沸點(diǎn) 溶解 (4)濃縮 除去萃取液中的不溶物 解析 (1)天然胡蘿卜素除取自植物外,還可以從養(yǎng)殖的巖藻中獲得或利用微生物的發(fā)酵生產(chǎn)。(2)進(jìn)行有機(jī)溶劑萃取時(shí)應(yīng)對(duì)原料進(jìn)行干燥處理。(3)圖中A為萃取,該過(guò)程所用到的有機(jī)溶劑應(yīng)具有較高的沸點(diǎn),能充分溶解胡蘿卜素,且不與水混溶。(4)圖中B為濃縮,在濃縮前應(yīng)進(jìn)行過(guò)濾以除去萃取液中的不溶物。 7.實(shí)驗(yàn)中對(duì)DNA進(jìn)行鑒定時(shí),做如下操作:
21、 試管 序號(hào) A B 1 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 2 不加 加入提取的DNA絲狀物并攪拌 3 加4 mL二苯胺,混勻 加4 mL二苯胺,混勻 4 沸水浴5分鐘 沸水浴5分鐘 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (1)根據(jù)上圖,完成表格空白處的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 (2)對(duì)于B試管,完成1、2、3的操作后溶液顏色如何? ________________________________________________________________________。 (3)在沸水浴中加熱的目的是_
22、_____________________________________________, 同時(shí)說(shuō)明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的__________。 (4)A試管在實(shí)驗(yàn)中的作用是__________。 (5)B試管中溶液顏色的變化程度主要與________________________________有關(guān)。 答案 (1)溶液不變藍(lán)色 溶液逐漸變藍(lán)色 DNA在沸水浴的情況下遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色 (2)溶液顏色基本不變 (3)加快顏色反應(yīng)速度 耐受性 (4)對(duì)照 (5)加入試管中的DNA(絲狀物)的多少 解析 A、B兩試管形成對(duì)照,B試管中含DNA絲狀物,A試管中不含,起對(duì)照作用,其他條件均完全相同。本實(shí)驗(yàn)強(qiáng)調(diào)反應(yīng)條件是沸水浴加熱5 min,這樣可加快顏色反應(yīng)的速度,觀察對(duì)比兩試管的顏色時(shí)要等到冷卻以后。
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