【生物】2021届 一轮复习 人教版 生物技术在其他方面的应用 作业

【生物】2021届 一轮复习 人教版 生物技术在其他方面的应用 作业

第28讲　生物技术在其他方面的应用 ‎1.2015年“青蒿素之母”屠呦呦获得了诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是从黄花蒿的茎叶中提取的无色针状晶体,易溶于有机溶剂,不溶于水,不易挥发。请回答以下问题:‎ ‎(1)从黄花蒿中提取青蒿素时,应采用　　　法,所选用的有机溶剂为　　　　　(填“乙醇”或“乙酸乙酯”),通常在提取前将黄花蒿茎叶进行粉碎和　　　　　,以提高萃取效率。提取过程中宜采用　　　加热以防止燃烧、爆炸,加热时瓶口要安装　　　　　装置,所得液体浓缩前应进行　　　　　　　。 ‎ ‎(2)黄花蒿精油是从黄花蒿的花蕾中提取的,其原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成油水混合的呈　　　　色的乳浊液,此时向乳浊液中加入氯化钠,就会出现明显的分层现象,可用分液漏斗将其分开,然后再加入　　　　　　　,得到纯精油。 ‎ ‎【解析】(1)由题意“青蒿素易溶于有机溶剂,不溶于水,不易挥发”可知,应采用萃取法从黄花蒿中提取青蒿素。乙醇是水溶性有机溶剂能与水混溶,影响萃取效果,所以乙醇不能用于青蒿素的萃取;乙酸乙酯不与水混溶,因此可用于青蒿素的萃取。通常在提取前将黄花蒿茎叶进行粉碎和干燥,以提高萃取效率。提取过程中宜采用水浴加热以防止燃烧、爆炸,加热时瓶口要安装冷凝回流装置,所得液体浓缩前应进行过滤。(2)黄花蒿精油是从黄花蒿的花蕾中提取的,其原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来,形成油水混合的呈乳白色的乳浊液,此时向乳浊液中加入氯化钠,就会出现明显的分层现象,可用分液漏斗将其分开,然后再加入无水硫酸钠吸水,得到纯精油。‎ ‎【答案】(1)萃取　乙酸乙酯　干燥　水浴　冷凝回流(回流冷凝或冷凝)　过滤　(2)乳白　无水硫酸钠 ‎2.为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果,将一种无酶洗衣粉分成3等份,进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶,丙组不加酶,在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍,其他实验条件均相同,下表为实验记录。请回答下列问题。‎ 水温/ ℃‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ 组别 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 清除血渍 时间/min ‎67‎ ‎66‎ ‎88‎ ‎52‎ ‎51‎ ‎83‎ ‎36‎ ‎34‎ ‎77‎ ‎11‎ ‎12‎ ‎68‎ ‎9‎ ‎11‎ ‎67‎ 清除油渍 时间/min ‎93‎ ‎78‎ ‎95‎ ‎87‎ ‎63‎ ‎91‎ ‎82‎ ‎46‎ ‎85‎ ‎75‎ ‎27‎ ‎77‎ ‎69‎ ‎8‎ ‎68‎ ‎(1)提高洗衣粉去污能力的方法有　　　　。甲组在洗衣粉中加入了　　　　。乙组在洗衣粉中加入了　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)甲、乙组洗涤效果的差异,说明酶的作用具有　　　　　　　。 ‎ ‎(3)如果甲、乙、丙3组均在水温为80 ℃时洗涤同一种污渍,请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。‎ ‎ ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的,遇水后包裹层很快溶解,释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由。　　　 ‎ ‎ ‎ ‎　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)由表格数据可知,提高洗衣粉去污能力的方法有加酶和适当提高温度。甲组去除血渍所用的时间相对较短,而血渍的主要成分是蛋白质,说明甲组洗衣粉中加入了蛋白酶;‎ 乙组去除血渍和油渍的时间都相对较短,说明乙组洗衣粉中加入了蛋白酶和脂肪酶。(2)甲、乙组洗涤效果的差异,主要原因是其中酶种类不同,说明酶具有专一性。(3)酶的作用条件温和,高温(80 ℃)使酶变性失活,因此3组之间洗涤效果没有差异。(4)由于加酶洗衣粉中的酶未固定在不溶于水的载体上,也不能重复利用,所以没有利用酶的固定化技术。‎ ‎【答案】(1)加酶和适当提高温度　蛋白酶　蛋白酶和脂肪酶　(2)专一性　(3)3组洗涤效果没有差异;因为高温使酶失活　(4)未运用酶的固定化技术;因为酶未固定在不溶于水的载体上,也不能重复利用 ‎3.小球藻是一种单细胞绿藻,能进行高效的光合作用,可以有效除去污水中的N、P等。其繁殖能力(生长量)在一定程度上可以反映藻细胞消耗N、P等的能力。科研人员对此进行了相关研究,结果如下图。请回答下列问题:‎ ‎(1)图1说明固定化小球藻生长周期比游离小球藻　　　　,使用固定化小球藻处理污水的好处是　　　　　　　。 ‎ ‎(2)固定化小球藻的常用方法是　　　　。根据图2判断,固定化小球藻最适的海藻酸钠溶液浓度为　　　　,固定形成的凝胶珠颜色是　　　　。若海藻酸钠浓度过高,细胞生长量反而降低,原因是形成的凝胶珠网格过于致密,导致　。 ‎ ‎(3)据图3可知,制备的凝胶珠直径为　　　　较适宜。凝胶珠直径过大,不利于小球藻获得充足的　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)图1中固定化小球藻的生长量达到最大值需要较长时间,说明固定化小球藻生长周期比游离小球藻长。使用固定化小球藻处理污水的好处是便于从污水中分离,防止二次污染(或可以重复利用)。(2)小球藻个体较大,固定化的常用方法是包埋法。图2中,海藻酸钠溶液浓度为1.5%时,细胞生长量最大,说明此浓度为固定小球藻的最适浓度,‎ 固定形成的凝胶珠颜色是绿色。若海藻酸钠浓度过高,形成的凝胶珠网格过于致密,培养液中的底物和藻细胞产生的代谢废物不易进出凝胶珠,导致生长量降低。(3)图3中,制备的凝胶珠直径为0.3 mm时,细胞生长量最大。凝胶珠直径过大,不利于小球藻获得充足的光照和营养物质。‎ ‎【答案】(1)长　便于从污水中分离,防止二次污染(或可以重复利用)　(2)包埋法　1.5%　绿色　培养液中的底物和藻细胞产生的代谢废物不易进出凝胶珠　(3)0.3 mm　光照和营养物质 ‎4.工业生产果汁时,常常利用果胶酶除去果肉细胞的细胞壁以提高出汁率。为研究温度对果胶酶活性的影响,某学生设计了如下图所示的实验:‎ ‎①将果胶酶与苹果泥分装于不同的试管,在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图中A);‎ ‎②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合,再次在10 ℃水浴中恒温处理10 min(如图中B);‎ ‎③将步骤②处理后的混合物过滤,收集滤液,测量果汁量(如图中C);‎ ‎④在不同温度条件下重复以上实验步骤,并记录果汁量,结果如下表:‎ 温度/ ℃‎ ‎10‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎50‎ ‎60‎ ‎70‎ ‎80‎ 果汁量/mL ‎8‎ ‎13‎ ‎15‎ ‎25‎ ‎15‎ ‎12‎ ‎11‎ ‎10‎ 根据上述实验,请分析并回答下列问题:‎ ‎(1)果胶酶能除去细胞壁,是因为果胶酶可以促进细胞壁中　　　的水解。 ‎ ‎(2)实验步骤①的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)实验步骤中有用玻璃棒搅拌的操作,其目的是使　　　　　,以减少实验误差。 ‎ ‎(4)实验结果表明,在上述8组实验中,当温度为　　　　时果汁量最多,此时果胶酶的活性　　　　。当温度再升高时,果汁量降低,说明　。 ‎ ‎(5)能不能确定该温度就是果胶酶的最适温度?如果不能,请设计出进一步探究果胶酶的最适温度的实验方案。　。 ‎ ‎【解析】(1)酶具有专一性,果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解。(2)实验步骤①的目的是使果胶酶与苹果泥处于同一温度条件下,避免温度变化对实验结果的影响。(3)实验步骤中玻璃棒搅拌的操作,其目的是使酶和底物充分接触,以减少实验误差。(4)实验结果表明,在上述8组实验中,当温度为40 ℃时果汁量最多,此时果胶酶的活性在各实验组中最强。当温度再升高时,果汁量降低,说明酶的活性降低。(5)该实验不能确定40 ℃就是果胶酶的最适温度,可以在30~40 ℃及40~50 ℃进一步缩小温度梯度,重复上述实验,直至找到最适温度为止。‎ ‎【答案】(1)果胶　(2)使果胶酶与苹果泥处于同一温度条件下　(3)酶和反应物(果胶)充分地接触　(4)40 ℃　相对最强　温度升高,降低了酶的活性　(5)不能。在30~40 ℃及40~50 ℃进一步缩小温度梯度,重复上述实验,直至找到最适温度为止 ‎5.为了对柑橘综合利用,某研究人员做了以下实验。请回答以下问题:‎ ‎(1)橘皮精油呈　　　　色,主要成分是　　　　。本实验用到的植物芳香油提取方法为　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)若要计算提取精油的出油率,需要称量　　　　的质量。对比发现方法1的出油率稍低,但是发现其香气、色泽更接近于鲜橘,原因是方法2会使　　　　　　　　　　,所以通常先采用方法1提取,并将方法1之后的残渣用方法2进一步提取。 ‎ ‎(3)通常使用方法1时,可以提前使用　　　　浸泡。浸泡的时间通常是　　　　以上。 ‎ ‎(4)使用方法2提取时发现,柑橘皮的破碎度越高,即颗粒越小,出油率越高,原因是 ‎ ‎　。 ‎ ‎【答案】(1)无　柠檬烯　蒸馏法和压榨法　(2)果皮　橘皮精油发生部分水解　(3)石灰水　10 h　(4)颗粒越小,果皮总面积越大,与溶剂接触面积越大,则越易渗出精油 ‎6.植物组织中存在许多有机物,不同有机物的提取和鉴定方法不尽相同。根据所学知识,回答下列问题:‎ ‎(1)植物芳香油具有的共同特点是　　　　、　　　　。 ‎ ‎(2)提取玫瑰精油和橘皮精油的过程中都要用到的一种化学试剂是　　　　　　　。 ‎ ‎(3)从橘皮中提取橘皮精油时,为提高出油率,需要将橘皮干燥,并用　　　　浸泡;为探究浸泡时间对出油率的影响,应设置　　　　　作为空白对照。 ‎ ‎(4)胡萝卜素为　　　　色结晶,提取胡萝卜素所用的萃取剂应该具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　,能充分溶解胡萝卜素的特点。 ‎ ‎【解析】本题主要考查从生物材料中提取某种特定的成分,对于此类试题,需要注意的细节较多,如实验的原理、实验采用的试剂及试剂的作用、实验采用的方法等,需要在平时的学习过程中注意积累。(1)植物芳香油具有的共同特点是挥发性强、易溶于有机溶剂。(2)提取玫瑰精油和橘皮精油过程中都要用到的一种化学试剂是Na2SO4。(3)从橘皮中提取橘皮精油时,为提高出油率,需要将橘皮干燥,并用石灰水浸泡,防止橘皮压榨时滑脱,为探究浸泡时间对出油率的影响,则浸泡时间为自变量,因此需设置未经浸泡的样品作为空白对照。(4)胡萝卜素为橘黄色结晶,萃取胡萝卜素的萃取剂应该具有较高的沸点而且不与水混溶,能充分溶解胡萝卜素的特点。‎ ‎【答案】(1)挥发性强　易溶于有机溶剂　(2)Na2SO4　(3)石灰水　未经浸泡的样品　(4)橘黄　较高的沸点而且不与水混溶 ‎7.胡萝卜素可以维持眼睛和皮肤的健康,改善夜盲症、皮肤粗糙的状况,有助于身体免受自由基的伤害。请根据其提取过程及胡萝卜素的性质,回答下列问题。‎ ‎(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是　　　　　法。不采用蒸馏法的原因是　 ‎ ‎　。 ‎ ‎(2)以下为提取胡萝卜素的实验流程:胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素,其中B过程叫　　　　。从胡萝卜中提取胡萝卜素时,常用　　　　作为溶剂。在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中,应严格将温度及时间控制在一定范围,原因是　 ‎ ‎　。 ‎ ‎(3)下图甲为提取胡萝卜素的装置示意图,请指出图中一处错误并改正:　。 ‎ ‎　(4)上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。在图乙的胡萝卜素的纸层析结果示意图中,A、B、C、D四点中,属于提取样品的样点是　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)提取胡萝卜素常用萃取法,而不能使用蒸馏法,是因为胡萝卜素挥发性较差,不能随水蒸气蒸馏出来。(2)干燥后应是萃取,而B应是浓缩。提取胡萝卜素常用不溶于水的有机溶剂,如石油醚。在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中,应严格将温度和时间控制在一定范围,原因是温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。(3)‎ 甲图中萃取过程不能使用明火加热,容易引起爆炸,应改为水浴加热。(4)乙表示纸层析法进行胡萝卜素的鉴定,A和D都只有一个点,是标准样品,而B和C含有其他色素带,是提取样品。‎ ‎【答案】(1)萃取　胡萝卜素挥发性较差,不能随水蒸气蒸馏出来　(2)浓缩　石油醚(不溶于水的有机溶剂)　温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解　(3)错误在于使用明火加热,应该采用水浴加热　(4)纸层析　B和C ‎8.漆树种子中的油脂(不溶于水,易溶于脂溶性溶剂)可开发为食用油或转化为生物柴油。目前常用溶剂法萃取漆树种子油脂,其过程为:漆树种子→粉碎→加溶剂→水浴加热→溶剂不断回流提取→蒸发溶剂→收集油脂。回答下列问题:‎ ‎(1)漆树种子中的油脂通常可用　　　　　　进行染色。 ‎ ‎(2)对漆树种子油脂进行萃取时,为不影响油脂的提取效果和品质,应使用　　　　　(填“自然晾干”“高温烘干”或“新鲜”)的漆树种子。粉碎漆树种子的目的是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)利用不同溶剂进行萃取时,对油脂的萃取得率和某些重要理化性质的影响不同,实验结果如下表。‎ 萃取得率 酸值 过氧化值 丙酮 ‎23.72%‎ ‎8.26‎ ‎9.82‎ 石油醚 ‎26.35%‎ ‎7.96‎ ‎5.73‎ 乙醚 ‎25.30%‎ ‎8.12‎ ‎5.83‎ 正己烷 ‎26.17%‎ ‎7.98‎ ‎6.13‎ 混合溶剂 ‎28.73%‎ ‎8.31‎ ‎7.53‎ 注:萃取得率(%)=×100%;酸值高,说明油脂品质差;过氧化物是油脂变质过程中的中间产物,其含量常用过氧化值来表示 实验结果表明,　　　　　　作为萃取溶剂较为合理,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)萃取过程中,影响萃取的因素除漆树种子和溶剂外,还有　。 ‎ ‎(写出两点即可)‎ ‎【答案】(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液　(2)自然晾干　便于和溶剂充分接触,提高萃取产量　(3)石油醚　萃取得率较高,可得到较多的油脂,酸值和过氧化值最小,油脂品质较高 ‎(4)萃取温度(水浴温度)、萃取时间等 ‎9.姜黄素是传统药食两用植物——姜黄根茎中的活性物质,微溶于水,可溶于乙醇、丙酮和氯仿等。姜黄素具有抗肿瘤活性,临床应用十分广泛。‎ ‎(1)根据姜黄素　　　　　　　　的特点,可采用有机溶剂萃取的方法,萃取剂要注意其　　　　　和使用量,以提高萃取效率。 ‎ ‎(2)姜黄素存在于细胞中,用萃取剂浸泡提取前,先要对姜黄根茎进行　　　　　和干燥处理,这样有助于　　　　　的破裂,溶剂也容易进入细胞内部直接溶解溶质。萃取液在浓缩之前,还要进行　　　　　　　,除去萃取液中的不溶物。 ‎ ‎(3)姜黄的主要有效成分为姜黄素、去甲氧基姜黄素和去二甲氧基姜黄素,用层析法能分离这三种成分。其中位于滤纸最上层的不一定为含量最多的姜黄素,判断理由是滤纸上各成分的位置不同是因为它们在　　　　　　中的溶解度不同,溶解度最大的扩散速度　　　　　,才位于最上层,而含量最多不一定　　　　　　最大,所以姜黄素不一定在最上层。 ‎ ‎【解析】(1)根据题干信息分析,姜黄素微溶于水,可溶于乙醇、丙酮和氯仿等,可以采用有机溶剂萃取法进行提取;萃取法提取姜黄素时,为了提高萃取效率,要注意萃取剂的性质和用量。(2)萃取法提取姜黄素的主要步骤是:粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩,所以萃取前要先进行粉碎和干燥处理,‎ 这样有助于细胞膜破裂和溶剂进入细胞内部直接溶解溶质。萃取液在浓缩之前进行过滤的目的是除去萃取液中的不溶物。(3)不同的色素在层析液中溶解度不同,故随层析液扩散的速度也不同,溶解度最大的,扩散速度最快,位于滤纸条的最上端。已知姜黄素的含量最大,但是溶解度不一定最大,所以不一定位于滤纸条的最上端。‎ ‎【答案】(1)易溶于有机溶剂　性质　(2)粉碎　细胞膜　过滤　(3)层析液　最快　溶解度 ‎10.柠檬油是植物芳香油中的一种,它是一种广谱性的杀虫剂,可杀死蚊子、苍蝇、蟑螂和臭虫等传染疾病的害虫,以及危害粮食、蔬菜的常见害虫,包括幼虫、蛹等,被称为绿色杀虫剂。提取柠檬油的操作步骤如图。‎ 请根据实验流程图回答下列问题:‎ ‎(1)新鲜的柠檬果皮中含有大量的　　　　　　　和水分,如果直接压榨,出油率较低。 ‎ ‎(2)压榨是机械加压过程,要求既要将原料压紧,防止原料滑脱,又要将　　　　　挤压出来。 ‎ ‎(3)A是　　　　　　　　,目的是破坏细胞结构,分解果胶,防止压榨时果皮滑脱,提高　　　　　　　。B过程一般加入相当于柠檬果皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠,其目的是使　。 ‎ ‎(4)C过程为　　　　　　　　,目的是除去固体物和残渣。 ‎ ‎(5)柠檬油是食品、化妆品和香水配料的优质原料,具有很高的经济价值,提取柠檬油不采取水中蒸馏的原因是水中蒸馏会导致　　　　　　　　　　　　　　　,故柠檬油的提取适宜采用　　　　法。 ‎ ‎【解析】(1)新鲜的柠檬果皮中含有大量的果蜡、果胶和水分,如果直接压榨,出油率较低。(2)压榨法是通过机械压力将材料中的芳香油挤压出来的方法,压榨时既要将原料压紧、防止原料滑脱,又要将芳香油充分挤压出来。(3)分析题图可知,A是石灰水,用石灰水浸泡的目的是破坏细胞结构,分解果胶,防止压榨时果皮滑脱,提高出油率。B过程是压榨,为了便于柠檬油易与水分离,一般加入相当于柠檬果皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠,并将pH调至7~8。(4)C过程是过滤,目的是除去固体物和残渣。(5)柠檬油主要存在于柠檬果皮中,采用水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题,因此适宜采用压榨法进行提取。‎ ‎【答案】(1)果蜡、果胶　(2)油分　(3)石灰水　出油率　柠檬油易与水分离　(4)过滤　(5)原料焦糊和有效成分水解　压榨