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

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

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