【生物】2018届一轮复习人教版选修一生物技术在其他方面的应用学案

【生物】2018届一轮复习人教版选修一生物技术在其他方面的应用学案

‎　生物技术在其他方面的应用 ‎1.(10分)如图是“DNA的粗提取与鉴定”相关实验步骤，请据图分析回答：‎ ‎(1)鸡血细胞是进行该实验较好的实验材料，这是因为_____________________‎ ‎______________________________________________。从鸡血细胞中释放出核物质的处理方法是______________________________________________。‎ ‎(2)图a表示释放核物质后进行过滤的过程，过滤后取________进行下一步实验。‎ ‎(3)图b表示的相关操作过程中，加入2mol/L NaCl溶液的作用是_____________。‎ ‎(4)图c表示在滤液中加入冷却的95%的酒精溶液，其目的是________________‎ ‎______________________________________。‎ ‎【解题指南】需关注两个“作用”：‎ ‎(1)不同浓度NaCl溶液的作用：NaCl溶液浓度为0.14mol/L时，DNA析出，为2mol/L时DNA溶解。‎ ‎(2)冷却的95%的酒精溶液的作用：析出DNA。‎ ‎【解析】(1)根据DNA粗提取实验中材料选择的原则，鸡血细胞核的DNA含量丰富，材料易得(以及鸡血细胞极易吸水涨破)，因此鸡血细胞是进行该实验较好的实验材料。要从鸡血细胞中释放出核物质，需要向鸡血细胞液中加入蒸馏水，让红细胞吸水涨破，并搅拌加速红细胞的破裂。‎ ‎(2)图a表示释放核物质后进行过滤的过程，此时DNA溶解在滤液中，因此过滤后取滤液进行下一步实验。‎ ‎(3)根据DNA在2mol/L NaCl溶液中的溶解度较高，判断图b加入2mol/L NaCl溶液的作用是溶解DNA。‎ ‎(4)根据DNA不溶于酒精溶液而其他杂质可以溶于酒精溶液的特点，判断图c在滤液中加入冷却的95%的酒精溶液可以提取杂质更少的DNA(或去除脂溶性杂质)。‎ 答案：(1)鸡血细胞核的DNA含量丰富，材料易得(以及鸡血细胞极易吸水涨破)　向鸡血细胞液中加入蒸馏水，并搅拌　(2)滤液　(3)溶解DNA　(4)提取杂质更少的DNA(或去除脂溶性杂质)‎ ‎2.(16分)(2017·呼和浩特模拟)真核生物细胞内，大量DNA和蛋白质以及一些RNA等混杂在一起，难以分离。生物兴趣小组的同学为了获得纯度相对较高的DNA展开了实验探究。‎ 世纪金榜导学号77982857‎ ‎(1)分离各种物质的基本思路是根据DNA和其他物质理化性质的不同而采取一定的方法，如图是从各种物质之间________的差异角度开展研究：‎ a.取鸡血细胞悬液10mL，加蒸馏水20mL，同时用玻璃棒________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”)。过滤，取滤液，转移到塑料材质的大烧杯中。‎ b.沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液，用玻璃棒沿一个方向________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”)，同时不断收集析出的物质。如图是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的曲线，请据图分析：‎ c.如果只收集纤维蛋白，可采取的措施是______________________。‎ d.先用饱和度40%的硫酸铵溶液析出绝大部分纤维蛋白和大部分球蛋白，再在饱和度约为________的硫酸铵溶液中析出DNA(既保证DNA提取量较大又避免其他杂质过多)，与此同时析出的物质还有________。‎ ‎(2)如果要进一步去掉其他杂质，尽可能提高获得的DNA纯度，可采取的两种办法有：将DNA与球蛋白的混合物加入________中，收集再次析出物；用________处理溶有DNA与蛋白质的溶液。‎ ‎【解析】‎ ‎(1)分析曲线图可知，不同物质在不同浓度的硫酸铵溶液中析出的相对量有所差别，即分离各种物质的基本思路是根据DNA和其他物质之间溶解度的差异展开。加入蒸馏水使鸡血细胞破裂，为使细胞快速并充分破裂，应用玻璃棒快速搅拌；当物质开始析出后，为防止目的产物被破坏，故要轻轻搅拌。由题图可知，纤维蛋白在硫酸铵饱和度达到20%之前已经开始析出，随着硫酸铵饱和度增加，纤维蛋白的溶解度逐渐减小。在硫酸铵饱和度为30%时析出最快，且当硫酸铵饱和度超过30%后球蛋白也逐渐析出，因此如果只收集纤维蛋白，可以在硫酸铵饱和度达到30%之前收集析出物。在饱和度为40%的硫酸铵溶液中，纤维蛋白全部析出，部分球蛋白也析出，再用饱和度约为50%的硫酸铵可析出大量DNA和部分球蛋白。‎ ‎(2)为进一步提高获得的DNA纯度，可将DNA与球蛋白的混合物加入冷却的酒精中，由于DNA不溶于酒精，而球蛋白可溶于酒精，因此收集再次析出物即可获得更高纯度的DNA；另外，还可用嫩肉粉(木瓜蛋白酶)处理溶有DNA与球蛋白的溶液，由于酶具有专一性，此时蛋白质杂质可以被酶水解，进而分离出纯度较高的DNA。‎ 答案：(1)溶解度　快速搅拌　轻轻搅拌　在硫酸铵浓度达到30%之前收集析出物　50% 球蛋白 ‎(2)冷却的酒精　嫩肉粉(木瓜蛋白酶)‎ ‎3.(12分)(2017·西安模拟)由于薄荷精油化学性质稳定，不溶于水，有人设计了一套实验室提取薄荷精油的方案如下：‎ 世纪金榜导学号77982858‎ A.将蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上塞好带温度计的橡皮塞。‎ B.连接好冷凝管，把冷凝管固定在铁架台上，将冷凝管进水口橡皮管的另一端与水龙头相连，将和出水口相接的橡皮管的另一端放在水槽中。‎ C.把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的高度，放好石棉网。‎ D.向蒸馏烧瓶中放入几片碎瓷片，再用漏斗向烧瓶中加入原料，塞好带温度计的橡皮塞，把接液管连接在冷凝管的末端，并伸入接收装置(如锥形瓶)中。‎ E.检查气密性。‎ ‎(1)薄荷精油可用__________________提取油水混合物，再经________过程即可得到较纯净的薄荷精油。‎ ‎(2)上述实验正确的操作顺序是__________。‎ ‎(3)冷凝管里水流的方向与水蒸气的流向______________。‎ ‎(4)温度计水银球应放在__________________(填位置)，以测量______________的温度。‎ ‎(5)在蒸馏烧瓶中加入几片碎瓷片，目的是________________________。‎ ‎【解析】(1)根据题干信息：薄荷精油化学性质稳定，不溶于水，确定选取水蒸气蒸馏法提取；薄荷精油和水不互溶，所以再经分液过程即可得到较纯净的薄荷精油。‎ ‎(2)实验的操作顺序是：先组装仪器(按组装仪器的顺序从下到上，从左到右)，然后检验装置的气密性，最后添加物品。因此，上述实验正确的操作顺序是C、A、B、E、D。‎ ‎(3)冷凝管里水流的方向与蒸气的流向相反，否则不能使冷却水充满冷凝管，不能充分冷凝。‎ ‎(4)温度计水银球应放在蒸馏烧瓶支管下沿，以测量蒸气的温度。‎ ‎(5)为防止烧瓶内液体受热不均匀而局部突然沸腾(爆沸)冲出烧瓶，需要在烧瓶内加入几块碎瓷片，目的是防止爆沸。‎ 答案：(1)水蒸气蒸馏法　分液 ‎(2)C、A、B、E、D ‎(3)相反　(4)蒸馏烧瓶支管下沿　蒸气 ‎(5)防止爆沸 ‎【延伸探究】‎ 如果冷凝管里水流的方向与水蒸气的流向相同，会对实验造成怎样的影响？‎ 提示：若冷凝管里水流的方向与水蒸气的流向相同，不利于冷却水的循环，同时，还会使冷凝管上下温度差过大，可能导致装置爆裂。‎ ‎4.(12分)下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：　‎ 世纪金榜导学号77982859‎ ‎(1)当蒸馏烧瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和____________。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是__________________________。‎ ‎(2)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是_________‎ ‎________________________________。‎ ‎(3)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是__________________________________。‎ ‎(4)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如下图所示。提取精油时采摘花的最适时间为______天左右。‎ ‎(5)从薄荷叶中提取薄荷精油时______(填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是____________________________________。‎ ‎【解析】(1)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和蒸馏温度，当原料量等其他条件一定时，一定时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加。‎ ‎(2)蒸馏时玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，如果不进行冷却，部分精油会随水蒸气的蒸发而流失。‎ ‎(3)玫瑰精油易挥发，应保存在温度较低的地方。‎ ‎(4)采摘花的最适时间是精油含量最高时，由图可知，a天左右时精油含量最高，因此采摘花的最适时间为a天左右。‎ ‎(5)薄荷精油与玫瑰精油化学性质相似，同样可以采用水蒸气蒸馏法提取。‎ 答案：(1)蒸馏温度　一定时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加 ‎(2)下降　部分精油会随水蒸气蒸发而流失 ‎(3)较低　减少挥发(或防止挥发)‎ ‎(4)a ‎(5)能　薄荷精油与玫瑰精油化学性质相似 ‎5.(12分)(2017·包头模拟)利用生物技术可以从生物材料中提取一些特定的有效成分。回答以下相关问题：‎ ‎(1)玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，挥发性________(填“较强”或“较弱”)，适宜采用水蒸气蒸馏法进行提取。经上述方法提取后可收集到乳白色的乳浊液，应向乳浊液加入__________(填“NaCl”或“无水Na2SO4”)使其分层。‎ ‎(2)提取橘皮精油的方法与玫瑰精油不同，其流程是采用________浸泡→漂洗→________→过滤→静置→再次过滤→获得橘皮精油。‎ ‎(3)炒胡萝卜时要多加__________，以利于胡萝卜素的溶解从而更易被人体吸收。‎ ‎【解析】(1)玫瑰精油的化学性质稳定，挥发性较强，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏出来。水蒸气蒸馏法是植物芳香油提取的常用方法，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，收集到乳白色的乳浊液，向乳浊液中加入NaCl，增加盐的浓度，就会出现明显的分层。‎ ‎(2)提取橘皮精油的流程是石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→获得橘皮精油。‎ ‎(3)胡萝卜素易溶于有机溶剂，炒胡萝卜时要多加食用油，以利于胡萝卜素的溶解从而更易被人体吸收。‎ 答案：(1)较强　NaCl　(2)石灰水　压榨 ‎(3)食用油 ‎6.(10分)(2017·重庆模拟)图1是玫瑰精油的提取流程图，图2是胡萝卜素的提取流程图。请据图回答下列问题：　‎ ‎ 世纪金榜导学号77982860‎ ‎(1)图1中加入的③指的是________。‎ ‎(2)图2中胡萝卜素的提取方法是________法，甲过程用到的有机溶剂具有较________(填“高”或“低”)的沸点，乙表示浓缩，浓缩之前要过滤，其目的是________。在提取胡萝卜素的装置中还要加回流冷凝装置，目的是________。‎ ‎(3)植物有效成分的提取除了图1和图2所示的方法外，还有________，如橘皮精油就适合用该方法提取。‎ ‎【解析】(1)图1中的③为无水Na2SO4，其作用是吸收残留的水分。‎ ‎(2)胡萝卜素的提取方法是萃取法，所用的萃取剂要有较高的沸点，图2中的乙过程表示浓缩，浓缩之前进行过滤的目的是除去萃取液中的不溶物。提取胡萝 卜素时，为了防止加热时有机溶剂挥发，需要在加热瓶口安装冷凝回流装置。‎ ‎(3)植物有效成分的提取方法有水蒸气蒸馏法、萃取法和压榨法，图1和图2所用的方法分别是水蒸气蒸馏法和萃取法，橘皮精油适合用压榨法提取。‎ 答案：(1)无水Na2SO4　‎ ‎(2)萃取　高　除去萃取液中的不溶物　防止有机溶剂挥发 ‎(3)压榨法 ‎7.(14分)(能力挑战题)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：称取新鲜的菜花、辣椒和蒜黄各2份，每份10g。剪碎后分成两组，一组置于20℃，另一组置于-20℃条件下，保存24h。‎ DNA粗提取：‎ 第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。‎ 第二步：先向6只小烧杯中分别注入10mL滤液，再加入20mL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2mol/L的NaCl溶液溶解上述絮状物。‎ DNA检测：在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂。混合均匀后，置于沸水中加热5min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如下表：‎ 材料保存温度 菜花 辣椒 蒜黄 ‎20℃‎ ‎++‎ ‎+‎ ‎+++‎ ‎-20℃‎ ‎+++‎ ‎++‎ ‎++++‎ ‎ (注：“+”越多表示蓝色越深)‎ 分析上述实验过程，回答下列问题：‎ ‎(1)该探究性实验课题名称是___________________________________________‎ ‎_______________________________________________________________。‎ ‎(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少___________________________。‎ ‎(3)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：_______________________________________‎ ‎_____________________________________________________________。‎ ‎(4)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。‎ ‎【解析】本题考查DNA粗提取技术的原理、操作过程及分析、判断能力，从题目实验步骤看出，该实验的课题是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。在第二步中，为了防止DNA断裂，要缓缓地搅拌；从表中结果看出，相同材料在低温保存下的DNA提取量大，这是由于低温抑制了相关酶的活性，DNA降解慢；在相同条件下，蒜黄组蓝色最深，说明相同条件下从蒜黄中提取的DNA量最大；由于氯仿密度比水大，可使蛋白质变性沉淀，而与水、DNA不相溶，这样可将第三步获得的溶液与等量的氯仿混合，静置一段时间，吸取上清液。‎ 答案：(1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响 ‎(2)DNA断裂 ‎(3)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降解速度慢 ‎(4)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 ‎8.(14分)(能力挑战题)下图1是在发酵罐内利用三孢布拉氏霉发酵生产β-胡萝卜素过程中，菌体生物量及β-胡萝卜素产量随时间变化曲线图。图2是样品层析结果及与β-胡萝卜素标准样品的比对。分析回答下列问题：‎ ‎(1)发酵罐内三孢布拉氏霉培养基按物理形态分应为____________，玉米粉和豆饼为微生物的生长分别主要提供____________。在接入菌种前，应对培养基进行____________，以避免杂菌污染。‎ ‎(2)图1中，菌体的最快增长出现在第______h，菌体的生物量到达最大值后下降，其原因是____________________________，为保证连续的生产，应采取的措施是__________________________________________。‎ ‎(3)实验表明，石油醚的提取效果远好于丙酮和酒精，原因是________________‎ ‎________________________________________。‎ ‎(4)将萃取的胡萝卜素样品与β-胡萝卜素标准样品层析后进行比对，结果如图2。从图中分析可知，色带______为β-胡萝卜素，其余两色带中的物质在层析液中的溶解度比胡萝卜素______。‎ ‎【解析】‎ ‎(1)液体培养基有利于微生物发酵，且易进行自动化管理，因此发酵罐内三孢布拉氏霉培养基按物理形态分应为液体培养基，玉米粉和豆饼的主要成分分别是淀粉和蛋白质，为微生物的生长分别主要提供碳源和氮源。在接入菌种前，应对培养基进行高压蒸汽灭菌，以避免杂菌污染。‎ ‎(2)图1中，菌体的最快增长出现在第100h，菌体的生物量到达最大值后下降，其原因是营养物质缺乏，有害代谢产物积累，为保证连续的生产，应连续加入新的培养液，同时排出代谢产物。‎ ‎(3)石油醚为水不溶性有机溶剂，萃取效果好于丙酮和酒精。‎ ‎(4)从图中分析可知，色带Ⅰ为β-胡萝卜素，其余两色带中的物质在滤纸上的扩散速度比β-胡萝卜素慢，因此在层析液中的溶解度比胡萝卜素小。‎ 答案：(1)液体培养基　碳源和氮源　高压蒸汽灭菌　(2)100　营养物质缺乏，有害代谢产物积累　连续加入新的培养液，同时排出代谢产物 ‎(3)石油醚为水不溶性有机溶剂 ‎(4)Ⅰ　小 ‎【知识总结】影响萃取的因素及解决方法 影响因素 解决方法 萃取剂的性质 选择沸点高、水不溶性、无毒的有机溶剂 萃取剂的使用量 实验探究最适用量 原料颗粒的大小、紧密程度 将胡萝卜粉碎处理 含水量 将粉碎的胡萝卜干燥处理 萃取温度 适当提高萃取温度 萃取时间 延长萃取时间