生物生物技术实践 第3讲 生物技术在其他方面的应用 新人教版选修1

第第3讲生物技术在其他方面的应用讲生物技术在其他方面的应用 最新考纲最新考纲 1.从生物材料中提取某些特定的成分从生物材料中提取某些特定的成分2.实验：实验：DNA的粗提取与的粗提取与鉴定鉴定1DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定(1)DNA粗提取的原理：粗提取的原理：DNA在不同浓度的在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在溶液中的溶解度不同，在0.14 mol/L的的NaCl溶液中的溶解度最低。溶液中的溶解度最低。(2)DNA的鉴定：的鉴定：DNA在沸水浴的条件下，遇二苯胺会被染成蓝色。在沸水浴的条件下，遇二苯胺会被染成蓝色。2植物有效成分的提取植物有效成分的提取(1)植物芳香油的提取方法：压榨法、蒸馏法和萃取法等。植物芳香油的提取方法：压榨法、蒸馏法和萃取法等。(2)芳香油的性质：不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用有机溶剂作为提取芳香油的性质：不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。剂来提取芳香油。(3)胡萝卜素的性质：是橘黄色结晶，从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用亲脂胡萝卜素的性质：是橘黄色结晶，从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用亲脂(水水不溶不溶)性有机溶剂性有机溶剂(或有机溶剂或有机溶剂)作萃取剂。作萃取剂。(4)胡萝卜素的提取方法：萃取法。胡萝卜素的提取方法：萃取法。(5)胡萝卜素的鉴定：纸层析法，在鉴定过程中需要用标准样品对照。胡萝卜素的鉴定：纸层析法，在鉴定过程中需要用标准样品对照。课前导学课前导学提取玫瑰精油、橘皮精油和胡萝卜素的实验提取玫瑰精油、橘皮精油和胡萝卜素的实验知识点一植物有效成分的提取知识点一植物有效成分的提取水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法 Na2SO4 压榨法压榨法 石油醚石油醚乙醇纸乙醇纸 层析法层析法 小题通关小题通关 某同学设计的提取玫瑰精油的实验流程如图所示，据图分析不正确的是某同学设计的提取玫瑰精油的实验流程如图所示，据图分析不正确的是()A在在步中使用水气蒸馏更简便易行步中使用水气蒸馏更简便易行B在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片防止暴沸在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片防止暴沸C提取精油时，向混合物中加入提取精油时，向混合物中加入NaCl更利于油水分层更利于油水分层D加入无水加入无水Na2SO4，再用过滤法可除去分离的油层中的水分，再用过滤法可除去分离的油层中的水分【答案【答案】A【解析【解析】由于玫瑰精油难溶于水，易溶于有机溶剂，因此在由于玫瑰精油难溶于水，易溶于有机溶剂，因此在步中使用水中步中使用水中蒸馏更简便易行；在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片，目的是防止暴沸；蒸馏更简便易行；在操作时可向蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片，目的是防止暴沸；提取精油时，为了使油水分层更彻底，要向油水混合物中加入提取精油时，为了使油水分层更彻底，要向油水混合物中加入NaCl；分离的油层；分离的油层还含有一定的水分，需加入无水还含有一定的水分，需加入无水Na2SO4，再用过滤方法将其除去。，再用过滤方法将其除去。课前导学课前导学1实验原理实验原理(1)DNA与蛋白质在不同浓度的与蛋白质在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同溶液中溶解度不同知识点二知识点二DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定溶解溶解析出析出增大增大溶解溶解 酒精溶液酒精溶液蓝蓝 2操作流程操作流程【答案【答案】DNA蒸馏水不同浓蒸馏水不同浓度的度的NaCl溶液酒精二苯胺蓝溶液酒精二苯胺蓝 小题通关小题通关 下列有关下列有关“DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是实验的叙述，正确的是()A利用利用DNA溶于冷酒精，而蛋白质不溶于冷酒精的特点，可将溶于冷酒精，而蛋白质不溶于冷酒精的特点，可将DNA与蛋白与蛋白质分离质分离B利用高温能使蛋白质变性，却对利用高温能使蛋白质变性，却对DNA没有影响的特性，可将没有影响的特性，可将DNA与蛋白与蛋白质分离质分离C在溶有在溶有DNA的物质的量浓度为的物质的量浓度为2 mol/L的氯化钠溶液中缓缓加入蒸馏水，的氯化钠溶液中缓缓加入蒸馏水，轻轻搅拌后过滤，取滤液进行以后的实验轻轻搅拌后过滤，取滤液进行以后的实验D在在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将DNA与蛋白质与蛋白质分离分离【答案【答案】D【解析【解析】利用利用DNA不溶于冷酒精，而蛋白质溶于冷酒精的特点，可将不溶于冷酒精，而蛋白质溶于冷酒精的特点，可将DNA和和蛋白质分开；温度过高也会影响蛋白质分开；温度过高也会影响DNA的结构，如的结构，如90 时时DNA会变性；在物质的量会变性；在物质的量浓度为浓度为2 mol/L的氯化钠溶液中的氯化钠溶液中DNA溶解度最大，但加入蒸馏水后，溶解度最大，但加入蒸馏水后，DNA溶解度降溶解度降低，低，DNA析出，过滤后应取黏稠物进行以后的实验；蛋白酶能分解蛋白质，而不析出，过滤后应取黏稠物进行以后的实验；蛋白酶能分解蛋白质，而不能分解能分解DNA。1植物有效成分的提取的三种方法比较植物有效成分的提取的三种方法比较植物有效成分的提取植物有效成分的提取提取方法提取方法水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法压榨法压榨法有机溶剂萃取法有机溶剂萃取法实验原理实验原理利用水蒸气将挥发性利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携较强的植物芳香油携带出来带出来通过机械加压，压榨出通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油得芳香油方法步骤方法步骤水蒸气蒸馏；水蒸气蒸馏；分离油层；分离油层；除水过滤除水过滤石灰水浸泡、漂洗；石灰水浸泡、漂洗；压榨、过滤、静置；压榨、过滤、静置；再次过滤再次过滤粉碎、干燥；粉碎、干燥；萃取、过滤；萃取、过滤；浓缩浓缩提取方法提取方法水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法压榨法压榨法有机溶剂萃取法有机溶剂萃取法适用范围适用范围适用于提取玫瑰适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥油、薄荷油等挥发性强的芳香油发性强的芳香油适用于柑橘芳香油、适用于柑橘芳香油、柠檬芳香油等原料易柠檬芳香油等原料易焦糊芳香油的提取焦糊芳香油的提取适用范围广，要求原适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有小，能充分浸泡在有机溶剂中机溶剂中优点优点简单易行，便于简单易行，便于分离分离生产成本低，易保持生产成本低，易保持原料原有的结构和功原料原有的结构和功能能出油率高，易分离出油率高，易分离局限性局限性水中蒸馏会导致水中蒸馏会导致原料焦糊和有效原料焦糊和有效成分水解等问题成分水解等问题分离较为困难，出油分离较为困难，出油率相对较低率相对较低使用的有机溶剂处理使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的不当会影响芳香油的质量质量2提高植物有效成分提取率的关键措施提高植物有效成分提取率的关键措施(1)蒸馏法提取植物芳香油蒸馏法提取植物芳香油提取率主要取决于植物材料中芳香油的含量。提取率主要取决于植物材料中芳香油的含量。由于植物芳香油易挥发，因此用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油时应选择新由于植物芳香油易挥发，因此用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油时应选择新鲜的植物材料鲜的植物材料(干燥后植物芳香油挥发干燥后植物芳香油挥发)。(2)压榨法提取植物芳香油：植物材料中的果胶、果蜡会影响压榨和出油率，压榨法提取植物芳香油：植物材料中的果胶、果蜡会影响压榨和出油率，压榨前通常采用石灰水浸泡的方法除去果胶、果蜡，以提高出油率。压榨前通常采用石灰水浸泡的方法除去果胶、果蜡，以提高出油率。(3)影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施影响因素影响因素解决措施解决措施萃取剂的性质萃取剂的性质用水不溶性有机溶剂用水不溶性有机溶剂原料的颗粒大小、紧密程度原料的颗粒大小、紧密程度粉碎粉碎材料的含水量材料的含水量干燥干燥萃取温度萃取温度探索最佳萃取温度，严格控制温度探索最佳萃取温度，严格控制温度萃取时间萃取时间适当延长萃取时间适当延长萃取时间植物有效成分的提取方法易错点植物有效成分的提取方法易错点(1)植物有效成分的提取方法不同：根据不同的植物精油的性质，选择合适的植物有效成分的提取方法不同：根据不同的植物精油的性质，选择合适的方法进行提取。方法进行提取。用蒸馏法提取的物质应具有热稳定性，否则会导致植物有效成分的分解。用蒸馏法提取的物质应具有热稳定性，否则会导致植物有效成分的分解。不适于蒸馏法的可以考虑压榨法，但是需要原料中植物芳香油的含量较不适于蒸馏法的可以考虑压榨法，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。大，否则不易压榨出来。(2)用萃取法提取植物有效成分应注意的问题用萃取法提取植物有效成分应注意的问题萃取温度和时间都会影响萃取的效果，萃取效率与萃取温度呈正相关，通萃取温度和时间都会影响萃取的效果，萃取效率与萃取温度呈正相关，通常采用加热的方法提高萃取效率。常采用加热的方法提高萃取效率。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，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。适当延长萃取时间。1(2018年四川成都毕业班摸底测试年四川成都毕业班摸底测试)某同学根据所学知识设计了利用鲜茉莉某同学根据所学知识设计了利用鲜茉莉花提取茉莉精油的实验流程。请回答问题：花提取茉莉精油的实验流程。请回答问题：考查植物有效成分的特性及提取方法考查植物有效成分的特性及提取方法(1)植物芳香油的提取方法有蒸馏法、植物芳香油的提取方法有蒸馏法、_和和_等，具体采用哪种等，具体采用哪种方法要根据植物原料的特点来决定。水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方方法要根据植物原料的特点来决定。水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，它的原理是法，它的原理是_。(2)图中图中A过程表示过程表示_。促进。促进B过程的进行时，通常向油水混合物过程的进行时，通常向油水混合物中加入中加入_。通过。通过B过程获得的提取物还会含有一定的水分，一般可以加入一过程获得的提取物还会含有一定的水分，一般可以加入一些些_吸水。吸水。(3)橘皮精油主要储藏在橘皮部分，提取橘皮精油一般不采用水中蒸馏法，原橘皮精油主要储藏在橘皮部分，提取橘皮精油一般不采用水中蒸馏法，原因是因是_。提取橘皮精油一般采用。提取橘皮精油一般采用_法，使用法，使用该方法时，为了提高出油率，可将柑橘皮干燥去水后，再用该方法时，为了提高出油率，可将柑橘皮干燥去水后，再用_浸泡。浸泡。【答案【答案】(1)压榨法萃取法利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出压榨法萃取法利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来形成油水混合物，冷却后混合物又会重新分出油层和水层来形成油水混合物，冷却后混合物又会重新分出油层和水层(2)水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏NaCl无水无水Na2SO4 (3)会产生原料焦糊和有效成分水解等问题压榨石灰水会产生原料焦糊和有效成分水解等问题压榨石灰水【解析【解析】植物芳香油的提取方法有蒸馏法、压榨法和萃取法等，其中水蒸气植物芳香油的提取方法有蒸馏法、压榨法和萃取法等，其中水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，它的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，它的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来形成油水混合物，冷却后混合物又会重新分出油层和水层。物芳香油携带出来形成油水混合物，冷却后混合物又会重新分出油层和水层。(2)根据以上分析可知，图中根据以上分析可知，图中A过程表示水蒸气蒸馏，过程表示水蒸气蒸馏，B过程为分离油层的过程。在促过程为分离油层的过程。在促进油层分离时，常向油水混合物中加入进油层分离时，常向油水混合物中加入 NaCl，以吸收水分，提高茉莉精油的纯，以吸收水分，提高茉莉精油的纯度；获得的提取物还会含有一定的水分，一般可以加入一些无水度；获得的提取物还会含有一定的水分，一般可以加入一些无水Na2SO4 吸水。吸水。(3)由于水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题，所以提取橘皮精油，常用由于水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题，所以提取橘皮精油，常用压榨法而不用蒸馏法。为了提高出油率，可将柑橘皮干燥去水后，再用石灰水浸压榨法而不用蒸馏法。为了提高出油率，可将柑橘皮干燥去水后，再用石灰水浸泡。泡。2请回答下列有关请回答下列有关“胡萝卜素提取胡萝卜素提取”的问题。的问题。(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是_法。以下为提取胡萝卜素法。以下为提取胡萝卜素的实验流程：胡萝卜的实验流程：胡萝卜粉碎粉碎干燥干燥A过滤过滤B胡萝卜素。其中，胡萝卜素。其中，A过程叫过程叫_，B过程叫过程叫_。(2)在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将_和和_控制在一控制在一定范围内。定范围内。(3)图甲为提取胡萝卜素的装置示意图，请指出图中的一处错误并改正：图甲为提取胡萝卜素的装置示意图，请指出图中的一处错误并改正：_。(4)图乙是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。该鉴定方法的名称是图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。法。图乙中图乙中为为_，实验过程中点样时应注意，实验过程中点样时应注意_。(5)在图乙的胡萝卜素的结果示意图中，在图乙的胡萝卜素的结果示意图中，A、B、C、D四点中，属于提取样品四点中，属于提取样品的样点是的样点是_。【答案【答案】(1)萃取萃取浓缩萃取萃取浓缩(2)温度时间温度时间(3)应避免明火加热，而应采用水浴加热应避免明火加热，而应采用水浴加热(4)纸层析样品原点快速细致并注意保持滤纸干燥纸层析样品原点快速细致并注意保持滤纸干燥(5)B和和C【解析【解析】(1)根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，一般用萃取法提取胡萝卜根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点，一般用萃取法提取胡萝卜素。素。(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在干燥时要注意控制温度和时间，温度太新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在干燥时要注意控制温度和时间，温度太高、时间太长会导致胡萝卜素分解。高、时间太长会导致胡萝卜素分解。1DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较DNA的粗提取和鉴定的粗提取和鉴定试剂试剂浓度浓度用途用途原理原理(“”为实验的主要原理为实验的主要原理)NaCl溶液溶液2 mol/L溶解溶解DNADNA在在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，溶解度在度的变化而改变，溶解度在2 mol/L/L时最时最大、在大、在0.14 mol/0.14 mol/L时最小时最小0.14 mol/L析出析出DNA2 mol/L鉴定时的溶剂鉴定时的溶剂酒精酒精95%(体积体积分数分数)除去杂质以提除去杂质以提纯纯DNADNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物不溶于酒精，但是细胞中的某些物质可溶于酒精质可溶于酒精二苯胺二苯胺鉴定剂鉴定剂DNA遇二苯胺遇二苯胺(沸水浴沸水浴)会变蓝色会变蓝色柠檬柠檬酸钠酸钠0.03 g/mL抗凝剂抗凝剂除去血液中的钙离子，防止血液凝固除去血液中的钙离子，防止血液凝固2DNA的粗提取与鉴定实验中的的粗提取与鉴定实验中的“2、3、4”加蒸馏水加蒸馏水2次次加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；加到含加到含DNA的的2 mol/L/L的的NaClNaCl溶液中，使溶液中，使NaClNaCl溶液的浓度下降到溶液的浓度下降到0.14 0.14 mol/mol/L，使，使DNA析出析出用纱布过滤用纱布过滤3次次过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；滤取滤取0.14 mol/L/L的的NaClNaCl溶液中析出的溶液中析出的DNA(DNA(黏稠物黏稠物) )；过滤溶有过滤溶有DNADNA的的2 mol/2 mol/L的的NaCl溶液溶液用用NaCl溶液溶液4次次加加2 mol/L/L的的NaClNaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；溶液，溶解提取的细胞核物质；稀释稀释NaClNaCl溶液浓度至溶液浓度至0.14 mol/0.14 mol/L，使，使DNA析出；析出；用用2 mol/L/L的的NaClNaCl溶液，溶解滤取的溶液，溶解滤取的DNADNA黏稠物；黏稠物；用用2 mol/2 mol/L的的NaCl溶溶液，溶解丝状物用于鉴定液，溶解丝状物用于鉴定DNADNA粗提取与鉴定实验的易错点粗提取与鉴定实验的易错点本实验不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟红细胞本实验不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟红细胞无细胞核。可选用鸡血细胞作实验材料。无细胞核。可选用鸡血细胞作实验材料。如图为如图为“DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定”实验的相关操作。实验的相关操作。考查考查DNA的粗提取和鉴定的粗提取和鉴定(1)图中实验材料图中实验材料A可以是可以是_等，研磨前加入的等，研磨前加入的B应该是应该是_。(2)通过上述所示步骤得到滤液通过上述所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入后，再向滤液中加入2 mol/L的的NaCl溶液的目溶液的目的是的是_，再过滤得到滤液，再过滤得到滤液D，向滤液，向滤液D中加入蒸馏水的目的是中加入蒸馏水的目的是_。(3)在该实验中，将含有一定杂质的在该实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为丝状物分别放入体积为2 mL的的4种溶种溶液中，经搅拌后过滤，获得如下表所示的液中，经搅拌后过滤，获得如下表所示的4种滤液，其中含种滤液，其中含DNA最少的是滤液最少的是滤液_。(4)DNA鉴定的原理是鉴定的原理是_。1B液中液中搅拌研磨后过滤搅拌研磨后过滤滤液滤液E22 mol/L的的NaCl溶液中溶液中搅拌后过滤搅拌后过滤滤液滤液F30.14 mol/L的的NaCl溶液中溶液中搅拌后过滤搅拌后过滤滤液滤液G4冷却的冷却的95%的酒精溶液中的酒精溶液中搅拌后过滤搅拌后过滤滤液滤液H【答案【答案】(1)洋葱洋葱(菜花菜花)洗涤剂和食盐洗涤剂和食盐(2)使使DNA溶解使溶解使DNA(溶解度下降而沉淀溶解度下降而沉淀)析出析出(3)H(4)在沸水浴条件下，在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色遇二苯胺会被染成蓝色【解析【解析】选用洋葱、菜花等植物材料提取选用洋葱、菜花等植物材料提取DNA时，要在切碎的材料中加入一时，要在切碎的材料中加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨；定的洗涤剂和食盐，进行充分的搅拌和研磨；DNA在在2 mol/L/L的的NaClNaCl溶液中的溶解溶液中的溶解度较高，而在度较高，而在0.14 mol/0.14 mol/L的的NaCl溶液中的溶解度最小。向滤液中加入溶液中的溶解度最小。向滤液中加入2 mol/L的的NaCl溶液可以使溶液可以使DNA溶解，过滤除去不溶的杂质。向滤液中加入蒸馏水可降低溶解，过滤除去不溶的杂质。向滤液中加入蒸馏水可降低NaCl溶液的浓度，使溶液的浓度，使DNA析出，除去溶解在低盐溶液中的杂质；析出，除去溶解在低盐溶液中的杂质；DNA不溶于冷酒不溶于冷酒精，可利用这一原理进一步提纯精，可利用这一原理进一步提纯DNA；鉴定；鉴定DNA的原理是在沸水浴的条件下，的原理是在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。遇二苯胺会被染成蓝色。