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1、(通用版)2022年高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題十一 生物技術(shù)實踐 考點32 植物有效成分的提取、DNA技術(shù)學(xué)案
1.植物芳香油三種提取方法的比較
提取方法
實驗原理
適用范圍
水蒸氣
蒸餾法
利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來,形成油水混合物,冷卻后,混合物又會重新分出油層和水層
適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性較強的芳香油
壓榨法
通過機械加壓,壓榨出果皮中的芳香油
適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料中芳香油的提取
有機溶劑萃取法
使芳香油溶解在有機溶劑中,蒸發(fā)溶劑后就可獲得芳香油
適用范圍廣,要求原料的顆粒要盡可能細小,能充分溶解在有機溶劑中
2、
2.實驗流程設(shè)計
(1)玫瑰精油提取的實驗流程
鮮玫瑰花+清水(1∶4)→水蒸氣蒸餾→油水混合物分離油層除水玫瑰油。
(2)橘皮精油提取的實驗流程
石灰水浸泡→漂洗→壓榨→過濾→靜置→再次過濾→橘皮油。
(3)提取胡蘿卜素的實驗流程
胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過濾→濃縮→胡蘿卜素。
3.DNA粗提取與鑒定實驗原理
(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時最低。
(2)DNA不溶于酒精,但是細胞中的一些有機物如某些蛋白質(zhì)則溶于酒精,因此可以用酒精提純。
(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)會被染成藍色,因此,二苯胺可用來鑒定D
3、NA分子。
4.DNA的粗提取與鑒定實驗流程
選取材料→破碎細胞,獲取含DNA的濾液→去除濾液中的雜質(zhì)→DNA的析出與鑒定。
題組一 植物有效成分的提取
1.胡蘿卜素是一種常用的食用色素,可分別從胡蘿卜或產(chǎn)生胡蘿卜素的酵母菌R細胞中提取獲得,流程如下:
(1)培養(yǎng)酵母菌的培養(yǎng)基中一般含有水、碳源、氮源、無機鹽等營養(yǎng)成分,不同的是制作固體培養(yǎng)基時加入了________________。要獲得大量的酵母菌R用于胡蘿卜素的提取,應(yīng)選擇________________培養(yǎng)基。
(2)篩選酵母菌R時,可采用稀釋涂布平板法接種,涂布前的操作是______________________
4、。在固體培養(yǎng)基中理想的菌落是由單個活細胞繁殖而來,原因是
________________________________________________________________________。
(3)圖中A過程表示__________,該過程宜采用_____________________________方式加熱。紙層析法可用于鑒定所提取的胡蘿卜素,鑒定過程中需用胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品作為________________________________________________________________________。
(4)經(jīng)一系列培養(yǎng)環(huán)境的優(yōu)化,酵母菌R產(chǎn)胡蘿卜素的
5、量有所提高。在此基礎(chǔ)上,要獲得產(chǎn)量更高的菌株,可采取的育種方法是__________________________。
答案 (1)瓊脂 液體 (2)將菌液進行一系列的梯度稀釋 菌類DNA、細胞周期及理化性質(zhì)都一樣,便于科學(xué)研究 (3)萃取 水浴 (實驗)對照 (4)誘導(dǎo)菌株突變再進行篩選
解析 (1) 制作固體培養(yǎng)基時,除了加入了水、碳源、氮源、無機鹽等營養(yǎng)成分外,還需加入凝固劑瓊脂。液體培養(yǎng)基可用于工業(yè)生產(chǎn),要獲得大量的酵母菌R用于胡蘿卜素的提取,應(yīng)選擇液體培養(yǎng)基。
(2)采用稀釋涂布平板法接種微生物時,涂布前的操作是將菌液進行一系列的梯度稀釋。由于菌類DNA、細胞周期及理化性質(zhì)都一
6、樣,便于科學(xué)研究,所以在固體培養(yǎng)基中理想的菌落是由單個活細胞繁殖而來。
(3) 圖中A過程表示萃取。因萃取劑為有機溶劑,易燃易爆,所以胡蘿卜素的萃取過程應(yīng)該避免明火加熱,應(yīng)采用水浴加熱。采用紙層析法鑒定所提取的胡蘿卜素的過程中,需用胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)樣品作為(實驗)對照。
(4)要獲得產(chǎn)量更高的酵母菌R菌株,可采取誘變育種的方法,即誘導(dǎo)菌株突變再進行篩選。
2.青蒿素是一種無色針狀晶體,易溶于有機溶劑,不溶于水,不易揮發(fā),60 ℃以上易分解,主要從黃花蒿中提取。近年來又發(fā)現(xiàn)青蒿素具有較強的抗腫瘤作用,某科研小組按如下步驟進行了相關(guān)實驗:
①從黃花蒿中提取青蒿素;
②將等量癌細胞分別接種到4
7、組培養(yǎng)瓶中,適宜條件下培養(yǎng)24 h后除去上清液;
③向4組培養(yǎng)瓶中分別加入等量含2、4、8、16 μmol·L-1青蒿素的培養(yǎng)液,適宜條件下繼續(xù)培養(yǎng);
④72 h后統(tǒng)計并計算各組的細胞增殖抑制率。
回答下列問題:
(1)提取青蒿素時不宜使用水蒸氣蒸餾法,原因是
________________________________________________________________________;
根據(jù)青蒿素__________________的特點,可采用有機溶劑萃取的方法,現(xiàn)有四氯化碳(沸點76.5
8、℃)和乙醚(沸點34.5 ℃)兩種溶劑,應(yīng)選用________作為萃取劑,不選用另外一種的理由是________________________________________________________________________。
(2)萃取青蒿素的過程應(yīng)采用____________加熱;加熱時常在加熱瓶口安裝回流冷凝裝置,目的是_______________________________________________________________________。
(3)科研小組進行上述②~④步驟實驗的目的是_______________________________
9、____
________________________________________________________________________。
步驟③中需要設(shè)置對照組,對照組的處理方法為
________________________________________________________________________。
答案 (1)青蒿素不易揮發(fā),不能隨水蒸氣蒸餾出來(或水蒸氣蒸餾法適用于蒸餾揮發(fā)性物質(zhì),而青蒿素不易揮發(fā)) 易溶于有機溶劑 乙醚 青蒿素在60 ℃以上易分解,應(yīng)選擇低沸點的萃取劑 (2)水浴 防止有機溶劑揮發(fā) (3)探究青蒿素的濃度與細胞增殖抑
10、制率的關(guān)系 在另一培養(yǎng)瓶中加入等量的不含青蒿素的培養(yǎng)液,適宜條件下繼續(xù)培養(yǎng)
解析 (1)青蒿素不易揮發(fā),不能隨水蒸氣蒸餾出來(或水蒸氣蒸餾法適用于蒸餾揮發(fā)性物質(zhì),而青蒿素不易揮發(fā)),所以提取青蒿素時不宜使用水蒸氣蒸餾法;根據(jù)青蒿素易溶于有機溶劑的特點,可采用有機溶劑萃取的方法;根據(jù)題意可知,青蒿素在60 ℃以上易分解,因此應(yīng)選擇低沸點的乙醚作為萃取劑。
(2)由于有機溶劑易燃,所以萃取青蒿素的過程應(yīng)采用水浴加熱;為防止有機溶劑揮發(fā),加熱時可在加熱瓶口安裝回流冷凝裝置。
(3))上述②~④步驟實驗的目的是探究青蒿素的濃度與細胞增殖抑制率的關(guān)系;步驟③中缺少空白對照組,需要設(shè)置一組加入等量的
11、不含青蒿素的培養(yǎng)液,在適宜條件下培養(yǎng)作為對照組,以排除細胞自身原因的死亡。
題組二 DNA技術(shù)
3.某同學(xué)用洋蔥進行DNA粗提取和鑒定實驗,下列操作錯誤的是( )
A.加入洗滌劑后用力進行快速、充分的研磨
B.用蛋白酶純化過濾后的研磨液中的DNA
C.加入酒精后用玻璃棒輕緩攪拌
D.加二苯胺試劑搖勻后沸水浴加熱
答案 A
解析 破碎植物細胞時,加入洗滌劑后,動作要輕緩、柔和,否則容易產(chǎn)生大量的泡沫,不利于后續(xù)步驟的操作,A錯誤。
4.某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)探究活動,具體步驟如下。
材料處理:稱取新鮮的花菜、辣椒和蒜黃各2份,每份10 g。剪碎后分成兩組,一組
12、置于20 ℃、另一組置于-20 ℃條件下保存24 h。
DNA粗提?。旱谝徊剑簩⑸鲜霾牧戏謩e放入研缽中,各加入15 mL研磨液,充分研磨。用兩層紗布過濾,取濾液備用。
第二步:先向6只小燒杯中分別注入10 mL濾液,再加入20 mL體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒緩緩地向一個方向攪拌,使絮狀物纏繞在玻璃棒上。
第三步:取6支試管,分別加入等量的質(zhì)量濃度為2 mol·L-1 NaCl溶液溶解上述絮狀物。
DNA檢測:在上述試管中各加入4 mL二苯胺試劑,混合均勻后,置于沸水浴中加熱5 min,待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺,結(jié)果(如表)。
材料保存溫度
花菜
辣椒
蒜黃
13、
20 ℃
++
+
+++
-20 ℃
+++
++
++++
注:“+”越多表示顏色越深。
分析上述實驗過程,回答下面的問題:
(1)該探究性實驗的課題名稱是:_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)第二步中“緩緩地”攪拌,這是為了減少__________。
(3)表中的顏色為______色,顏色的深淺代表了____________________。
(
14、4)DNA檢測時需在沸水浴中加熱的目的是________________________________,同時說明DNA對高溫有較強的______________。
(5)根據(jù)實驗結(jié)果,得出結(jié)論并分析。
①結(jié)論1:與20 ℃相比,相同實驗材料在-20 ℃條件下保存,DNA的提取量較多。
結(jié)論2:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15、②針對結(jié)論1,請?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲_________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)氯仿密度大于水,能使蛋白質(zhì)變性沉淀,與水和DNA均不相溶,且對DNA影響極小。為了進一步提高DNA純度,依據(jù)氯仿的特性,在DNA粗提取第三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是:________________________________________________________________________
_____
16、___________________________________________________________________,
然后用體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。
答案 (1)探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響
(2)DNA斷裂
(3)藍 DNA含量的多少
(4)加速顏色反應(yīng) 耐受性
(5)①等質(zhì)量的不同實驗材料,在相同的保存溫度下,從蒜黃中提取的DNA量最多?、诘蜏匾种屏讼嚓P(guān)酶的活性,DNA降解速度較慢
(6)將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合,靜置一段時間,吸取上清液
解析 (1)由表格可知,該實驗的自變量是不同材料和不同保存溫度,因
17、此該探究性實驗課題的名稱是探究不同材料和不同保存溫度對DNA提取量的影響。
(2)第二步中“緩緩地”攪拌,這是為了減少DNA斷裂。
(3)在沸水浴的條件下,DNA遇二苯胺會被染成藍色。因此,表中的顏色應(yīng)該為藍色,顏色的深淺代表DNA含量的多少。
(4)DNA檢測時需在沸水浴中加熱的目的是加速顏色反應(yīng),同時說明DNA對高溫有較強的耐受性。
(5)①根據(jù)實驗結(jié)果可知:等質(zhì)量的不同實驗材料,在相同的保存溫度下,從蒜黃中提取的DNA量最多。
②因為低溫抑制了相關(guān)酶的活性,使DNA降解速度減慢,所以與20 ℃相比,相同實驗材料在-20 ℃條件下保存,DNA的提取量較多。
(6)氯仿密度大于水,能使蛋白質(zhì)變性沉淀,與水和DNA均不相溶,且對DNA影響極小,所以為了進一步提高DNA純度,可將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合,靜置一段時間,吸取上清液,然后用體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。