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  • 2021-05-13 发布

2020版高考生物二轮复习 专题十一 生物技术实践 考点32 植物有效成分的提取、DNA技术学案

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考点32 植物有效成分的提取、DNA技术 ‎1.植物芳香油三种提取方法的比较 提取方法 实验原理 适用范围 水蒸气 蒸馏法 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 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性较强的芳香油 压榨法 通过机械加压,压榨出果皮中的芳香油 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料中芳香油的提取 有机溶剂萃取法 使芳香油溶解在有机溶剂中,蒸发溶剂后就可获得芳香油 适用范围广,要求原料的颗粒要尽可能细小,能充分溶解在有机溶剂中 ‎2.实验流程设计 ‎(1)玫瑰精油提取的实验流程 鲜玫瑰花+清水(1∶4)→水蒸气蒸馏→油水混合物分离油层除水玫瑰油。‎ 6‎ ‎(2)橘皮精油提取的实验流程 石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮油。‎ ‎(3)提取胡萝卜素的实验流程 胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。‎ ‎3.DNA粗提取与鉴定实验原理 ‎(1)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,其中在物质的量浓度为0.14 mol/L时最低。‎ ‎(2)DNA不溶于酒精,但是细胞中的一些有机物如某些蛋白质则溶于酒精,因此可以用酒精提纯。‎ ‎(3)DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色,因此,二苯胺可用来鉴定DNA分子。‎ ‎4.DNA的粗提取与鉴定实验流程 选取材料→破碎细胞,获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。‎ 题组一 植物有效成分的提取 ‎1.胡萝卜素是一种常用的食用色素,可分别从胡萝卜或产生胡萝卜素的酵母菌R细胞中提取获得,流程如下:‎ ‎(1)培养酵母菌的培养基中一般含有水、碳源、氮源、无机盐等营养成分,不同的是制作固体培养基时加入了________________。要获得大量的酵母菌R用于胡萝卜素的提取,应选择________________培养基。‎ ‎(2)筛选酵母菌R时,可采用稀释涂布平板法接种,涂布前的操作是______________________。在固体培养基中理想的菌落是由单个活细胞繁殖而来,原因是 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)图中A过程表示__________,该过程宜采用_____________________________方式加热。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________________________________________________________________________。‎ 6‎ ‎(4)经一系列培养环境的优化,酵母菌R产胡萝卜素的量有所提高。在此基础上,要获得产量更高的菌株,可采取的育种方法是__________________________。‎ 答案 (1)琼脂 液体 (2)将菌液进行一系列的梯度稀释 菌类DNA、细胞周期及理化性质都一样,便于科学研究 (3)萃取 水浴 (实验)对照 (4)诱导菌株突变再进行筛选 解析 (1) 制作固体培养基时,除了加入了水、碳源、氮源、无机盐等营养成分外,还需加入凝固剂琼脂。液体培养基可用于工业生产,要获得大量的酵母菌R用于胡萝卜素的提取,应选择液体培养基。‎ ‎(2)采用稀释涂布平板法接种微生物时,涂布前的操作是将菌液进行一系列的梯度稀释。由于菌类DNA、细胞周期及理化性质都一样,便于科学研究,所以在固体培养基中理想的菌落是由单个活细胞繁殖而来。‎ ‎(3) 图中A过程表示萃取。因萃取剂为有机溶剂,易燃易爆,所以胡萝卜素的萃取过程应该避免明火加热,应采用水浴加热。采用纸层析法鉴定所提取的胡萝卜素的过程中,需用胡萝卜素标准样品作为(实验)对照。‎ ‎(4)要获得产量更高的酵母菌R菌株,可采取诱变育种的方法,即诱导菌株突变再进行筛选。‎ ‎2.青蒿素是一种无色针状晶体,易溶于有机溶剂,不溶于水,不易挥发,‎60 ℃‎以上易分解,主要从黄花蒿中提取。近年来又发现青蒿素具有较强的抗肿瘤作用,某科研小组按如下步骤进行了相关实验:‎ ‎①从黄花蒿中提取青蒿素;‎ ‎②将等量癌细胞分别接种到4组培养瓶中,适宜条件下培养24 h后除去上清液;‎ ‎③向4组培养瓶中分别加入等量含2、4、8、16 μmol·L-1青蒿素的培养液,适宜条件下继续培养;‎ ‎④72 h后统计并计算各组的细胞增殖抑制率。‎ 回答下列问题:‎ ‎(1)提取青蒿素时不宜使用水蒸气蒸馏法,原因是 ‎ ‎________________________________________________________________________;‎ 根据青蒿素__________________的特点,可采用有机溶剂萃取的方法,现有四氯化碳(沸点‎76.5 ℃‎)和乙醚(沸点‎34.5 ℃‎)两种溶剂,应选用________作为萃取剂,不选用另外一种的理由是________________________________________________________________________。‎ ‎(2)萃取青蒿素的过程应采用____________加热;加热时常在加热瓶口安装回流冷凝装置,目的是_______________________________________________________________________。‎ ‎(3)科研小组进行上述②~④步骤实验的目的是___________________________________‎ 6‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 步骤③中需要设置对照组,对照组的处理方法为 ‎________________________________________________________________________。‎ 答案 (1)青蒿素不易挥发,不能随水蒸气蒸馏出来(或水蒸气蒸馏法适用于蒸馏挥发性物质,而青蒿素不易挥发) 易溶于有机溶剂 乙醚 青蒿素在‎60 ℃‎以上易分解,应选择低沸点的萃取剂 (2)水浴 防止有机溶剂挥发 (3)探究青蒿素的浓度与细胞增殖抑制率的关系 在另一培养瓶中加入等量的不含青蒿素的培养液,适宜条件下继续培养 解析 (1)青蒿素不易挥发,不能随水蒸气蒸馏出来(或水蒸气蒸馏法适用于蒸馏挥发性物质,而青蒿素不易挥发),所以提取青蒿素时不宜使用水蒸气蒸馏法;根据青蒿素易溶于有机溶剂的特点,可采用有机溶剂萃取的方法;根据题意可知,青蒿素在‎60 ℃‎以上易分解,因此应选择低沸点的乙醚作为萃取剂。‎ ‎(2)由于有机溶剂易燃,所以萃取青蒿素的过程应采用水浴加热;为防止有机溶剂挥发,加热时可在加热瓶口安装回流冷凝装置。‎ ‎(3))上述②~④步骤实验的目的是探究青蒿素的浓度与细胞增殖抑制率的关系;步骤③中缺少空白对照组,需要设置一组加入等量的不含青蒿素的培养液,在适宜条件下培养作为对照组,以排除细胞自身原因的死亡。‎ 题组二 DNA技术 ‎3.某同学用洋葱进行DNA粗提取和鉴定实验,下列操作错误的是(  )‎ A.加入洗涤剂后用力进行快速、充分的研磨 B.用蛋白酶纯化过滤后的研磨液中的DNA C.加入酒精后用玻璃棒轻缓搅拌 D.加二苯胺试剂摇匀后沸水浴加热 答案 A 解析 破碎植物细胞时,加入洗涤剂后,动作要轻缓、柔和,否则容易产生大量的泡沫,不利于后续步骤的操作,A错误。‎ ‎4.某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动,具体步骤如下。‎ 材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份,每份‎10 g。剪碎后分成两组,一组置于‎20 ℃‎、另一组置于-‎20 ℃‎条件下保存24 h。‎ DNA粗提取:第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入15 mL研磨液,充分研磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。‎ 6‎ 第二步:先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液,再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。‎ 第三步:取6支试管,分别加入等量的质量浓度为2 mol·L-1 NaCl溶液溶解上述絮状物。‎ DNA检测:在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂,混合均匀后,置于沸水浴中加热5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果(如表)。‎ 材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄 ‎20 ℃‎ ‎++‎ ‎+‎ ‎+++‎ ‎-‎‎20 ℃‎ ‎+++‎ ‎++‎ ‎++++‎ 注:“+”越多表示颜色越深。‎ 分析上述实验过程,回答下面的问题:‎ ‎(1)该探究性实验的课题名称是:_____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少__________。‎ ‎(3)表中的颜色为______色,颜色的深浅代表了____________________。‎ ‎(4)DNA检测时需在沸水浴中加热的目的是________________________________,同时说明DNA对高温有较强的______________。‎ ‎(5)根据实验结果,得出结论并分析。‎ ‎①结论1:与‎20 ℃‎相比,相同实验材料在-‎20 ℃‎条件下保存,DNA的提取量较多。‎ 结论2:________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎②针对结论1,请提出合理的解释:__________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(6)氯仿密度大于水,能使蛋白质变性沉淀,与水和DNA均不相溶,且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度,依据氯仿的特性,在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是:________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________,‎ 然后用体积分数为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温度对DNA提取量的影响 6‎ ‎(2)DNA断裂 ‎(3)蓝 DNA含量的多少 ‎(4)加速颜色反应 耐受性 ‎(5)①等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,从蒜黄中提取的DNA量最多 ②低温抑制了相关酶的活性,DNA降解速度较慢 ‎(6)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合,静置一段时间,吸取上清液 解析 (1)由表格可知,该实验的自变量是不同材料和不同保存温度,因此该探究性实验课题的名称是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。‎ ‎(2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少DNA断裂。‎ ‎(3)在沸水浴的条件下,DNA遇二苯胺会被染成蓝色。因此,表中的颜色应该为蓝色,颜色的深浅代表DNA含量的多少。‎ ‎(4)DNA检测时需在沸水浴中加热的目的是加速颜色反应,同时说明DNA对高温有较强的耐受性。‎ ‎(5)①根据实验结果可知:等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,从蒜黄中提取的DNA量最多。‎ ‎②因为低温抑制了相关酶的活性,使DNA降解速度减慢,所以与‎20 ℃‎相比,相同实验材料在-‎20 ℃‎条件下保存,DNA的提取量较多。‎ ‎(6)氯仿密度大于水,能使蛋白质变性沉淀,与水和DNA均不相溶,且对DNA影响极小,所以为了进一步提高DNA纯度,可将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合,静置一段时间,吸取上清液,然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。‎ 6‎