高三生物二轮生物技术在其他方面的应用

高三生物二轮生物技术在其他方面的应用专题二生物技术在其他方面的应用[考纲要求]

1.酶在食品制造和洗涤等方面的应用(Ⅰ)。2.制备和应用固定化酶(Ⅰ)。3.PCR技术的基本操作和应用。4.蛋白质的提取和分离。5.从生物材料中提取某些特定的成分。6.实验：DNA的粗提取与鉴定。第2页,共57页，2024年2月25日，星期天水蒸气蒸馏法橘皮精油萃取法凝胶色谱法酒精二苯胺蓝色热变性复性第3页,共57页，2024年2月25日，星期天考点一

DNA和蛋白质技术1.(2015·广东卷，3)关于DNA的实验，叙述正确的是(

)A.用兔的成熟红细胞可提取DNAB.PCR的每个循环一般依次经过变性—延伸—复性三步C.DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物D.用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，细胞质呈红色第4页,共57页，2024年2月25日，星期天解析

DNA的粗提取和提纯，所用原料一般是鸡血或者菜花，不能使用哺乳动物成熟的红细胞，因为其中不含细胞核和细胞器，极难提取到DNA，故A不正确；PCR又称多聚酶链式反应，每个循环包括高温变性－低温复性－中温延伸三个步骤，而且顺序不能颠倒，所以B错误；在沸水浴的条件下，DNA与二苯胺反应呈现蓝色，因此，二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂，所以C正确；甲基绿染液只能染DNA成绿色，细胞核中含有大量DNA分子，故用甲基绿对人的口腔上皮细胞染色，细胞核呈绿色，用甲基绿无法对细胞质进行染色，D错误。答案

C第5页,共57页，2024年2月25日，星期天2.(2014·江苏单科，16)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，错误的是(

)A.酵母和菜花均可作为提取DNA的材料B.DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水C.向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝第6页,共57页，2024年2月25日，星期天解析理论上只要含DNA的生物材料都行，只是从操作难易程度上分，最好选择容易操作的，所以酵母和菜花可作为提取DNA的材料，A正确；DNA在2mol/LNaCl溶液和蒸馏水中都能溶解，只不过溶解度不同，B正确；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会破裂，DNA在蒸馏水中溶解度较大，不会析出，C错误；DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝，D正确。答案C第7页,共57页，2024年2月25日，星期天近年课标卷对本考点几乎未作专项考查，但在其他考题中会渗透考查一些简单内容如蛋白质分离技术，PCR技术等，备考时应做简单复习，尤其应“知其然”。第8页,共57页，2024年2月25日，星期天1.DNA的粗提取与鉴定0.14mol/L酒精二苯胺蓝第9页,共57页，2024年2月25日，星期天2.PCR反应过程90℃50℃碱基互补配对TaqDNA聚合酶第10页,共57页，2024年2月25日，星期天3.血红蛋白的提取和分离(1)样品处理与粗分离去除杂蛋白蒸馏水涨破血红蛋白血红蛋白透析小分子杂质第11页,共57页，2024年2月25日，星期天(2)纯化与纯度鉴定凝胶色谱法移动速度不同大SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳第12页,共57页，2024年2月25日，星期天(1)洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂(

)(2)猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核,提纯时杂蛋白较少(

)(3)血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测(

)(4)当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是由子链的5′端到3′端(

)(5)由于待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离(

)答案(1)√

(2)√

(3)√

(4)√

(5)√第13页,共57页，2024年2月25日，星期天1.如今人类已跨入了蛋白质时代，要想研究蛋白质及其应用，首先需要获得高纯度的蛋白质。请回答下列问题。血红蛋白的提取与分离(1)蛋白质的提取和分离一般分为四步：________、________、________和纯度鉴定。(2)如果要从红细胞中分离出血红蛋白，实验前取新鲜血液要在采血容器中预先加入柠檬酸钠，这样做的目的是________。(3)血红蛋白的提取又可以细分为：红细胞的洗涤、________、分离血红蛋白溶液和________。其中分离血红蛋白溶液时需要用到________(仪器)分离出下层红色透明液体。第14页,共57页，2024年2月25日，星期天(4)装填凝胶色谱柱时，要注意色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现有气泡必须重新装。这是因为_______________________________________________________________________________。(5)欲探究色谱柱的高度是否是影响蛋白质分离的因素，应把________作为自变量，把________________________作为无关变量，把________作为因变量。解析由(5)的实验目的容易确定色谱柱的高度变化为自变量，其他因素包括缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等为无关变量，大小不同的蛋白质分子的间距为因变量。第15页,共57页，2024年2月25日，星期天答案(1)样品处理粗分离纯化(2)防止血液凝固(3)血红蛋白的释放透析分液漏斗(4)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果(5)色谱柱的高度变化缓冲液的用量和pH、样品的用量、温度等因素大小不同的蛋白质分子的间距第16页,共57页，2024年2月25日，星期天2.血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，负责血液中O2或CO2的运输。请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答问题。(1)将实验流程补充完整依次是________、________。凝胶色谱法的基本原理是根据________________分离蛋白质的有效方法。(2)洗涤红细胞的目的是去除__________，洗涤干净的标志是____________________________________________________。第17页,共57页，2024年2月25日，星期天(3)分离血红蛋白时，由上到下第______层是血红蛋白水溶液。(4)下面是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品的加入示意图，正确的加样顺序是_____________________________________。(5)如果红色区带____________，说明色谱柱制作成功。第18页,共57页，2024年2月25日，星期天答案

(1)血红蛋白的释放凝胶色谱柱的装填相对分子质量的大小

(2)杂蛋白(或血浆蛋白)离心后的上清液中没有黄色(3)三(4)④①②③

(5)均匀一致地移动第19页,共57页，2024年2月25日，星期天关注血红蛋白提取中2个易错点(1)红细胞洗涤过程中，洗涤三次后，上清液仍有黄色，可增加洗涤次数，否则无法除去血浆蛋白；离心时转速要低，时间要短，否则白细胞等会一同沉淀，达不到分离效果。(2)血红蛋白释放过程中，蒸馏水的作用是涨破红细胞，甲苯的作用主要是溶解细胞膜。第20页,共57页，2024年2月25日，星期天1.如图为菜花DNA的粗提取与鉴定的实验流程图。据图回答下列问题：DNA粗提取及PCR技术第21页,共57页，2024年2月25日，星期天(1)选择菜花作为提取DNA的实验材料的原因是____________。(2)研磨前，向研钵中加入石英砂的目的是________，加入的物质a是________。(3)研磨液过滤后，应向滤液中加入2mol/L的NaCl溶液，目的是___________；也可以向滤液中加入嫩肉粉，目的是___________。(4)鉴定DNA所用的化学试剂为________，鉴定实验中，A、B两支试管属于对照组的是________，对照组试管中加入的物质有________。答案(1)菜花中的DNA含量相对较高(2)使研磨充分洗涤剂和食盐(3)溶解DNA，析出不溶的杂质分解蛋白质(4)二苯胺A

NaCl溶液和二苯胺试剂第22页,共57页，2024年2月25日，星期天2.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外扩增DNA片段的技术，可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。回答以下问题。(1)细胞内DNA复制过程中，引物的作用是________________，而且DNA复制的前提是________。(2)PCR利用了________原理，可通过控制温度来控制DNA分子双链的解旋与结合。(3)PCR技术用到的酶是______________，与细胞内DNA复制时发挥相同作用的酶相比，区别在于________。第23页,共57页，2024年2月25日，星期天(4)下面表格是DNA体内复制与PCR反应的部分比较结果。通过比较分析，请推导出PCR反应合成DNA子链时能量来源于____________________________。

原料ATPDNA体内复制四种脱氧核苷酸需要PCR反应脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸、脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸不需要答案(1)使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸解开双链(或打开氢键)

(2)DNA的热变性(3)TaqDNA聚合酶耐高温(4)所用原料水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量第24页,共57页，2024年2月25日，星期天3.(2015·辽宁大连质检)PCR技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程，请据图分析回答：(1)A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，正确的是(

)A.该过程用耐高温的解旋酶破坏氢键B.该过程用限制酶破坏磷酸二酯键C.该过程不需要解旋酶的作用D.该过程与人体细胞的过程完全相同第25页,共57页，2024年2月25日，星期天(2)C过程要用到的酶是________，这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时可以加入________次，______(需要、不需要)再添加。PCR反应除提供酶外，还需要满足的基本条件有________________________________。(3)如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“95℃～55℃～72℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占________。第26页,共57页，2024年2月25日，星期天解析在熟知细胞内DNA复制过程和PCR过程异同点的前提下，会运用DNA复制的有关原理是解答本题的关键。(1)高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链，因此A过程不需要解旋酶的参与。(2)C过程为PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升至72℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在TaqDNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。TaqDNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可。(3)PCR技术遵循半保留复制的特点。经过3次循环，共产生23个DNA分子，其中有2个DNA分子含有15N标记。第27页,共57页，2024年2月25日，星期天答案(1)C

(2)TaqDNA聚合酶一不需要DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物、四种脱氧核苷酸，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行(3)25%第28页,共57页，2024年2月25日，星期天1.与细胞内DNA复制相比，PCR技术特点场所——不是细胞内而是体外反应缓冲液解旋——不需解旋酶，而是在高温(95℃)下解旋过程——不是边解旋边复制，而是完全解开并经历变性→复性→延伸过程结果——不是形成2个完整DNA分子，而是短时间内形成大量DNA片段(位于两引物之间的部分)第29页,共57页，2024年2月25日，星期天2.关注DNA粗提取实验中四种试剂的5种作用(2)酒精(95%)——除去杂质，提纯DNA(3)二苯胺——DNA鉴定剂(沸水浴、呈蓝色)(4)柠檬酸钠——抗凝剂，防止血液凝固第30页,共57页，2024年2月25日，星期天考点二植物芳香油的提取1.(2015·课标卷Ⅱ，39)回答与胡萝卜素有关的问题：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中，最主要的是________(填“α－胡萝卜素”“β－胡萝卜素”或“γ－胡萝卜素”)，该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子________，后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症，该疾病称为________，胡萝卜素是________(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。(2)工业生产上，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，________(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。第31页,共57页，2024年2月25日，星期天(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂，应选用其中的________作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是________________。答案(1)β－胡萝卜素维生素A夜盲症非挥发性(2)需要(3)乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇属于水溶性有机溶剂，影响萃取效果(其他答案合理也可)第32页,共57页，2024年2月25日，星期天2.(2010·全国新课标，37)下列是与芳香油提取相关的问题，请回答。(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有________________的性质。蒸馏时收集的蒸馏液________(是、不是)纯的玫瑰精油，原因是___________________________。(2)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________。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_________________。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会_____________，原因是______________________________。第33页,共57页，2024年2月25日，星期天(4)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_________________________________________。(5)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图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为______d左右。(6)从薄荷叶中提取薄荷油时________(能、不能)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是______________________________。第34页,共57页，2024年2月25日，星期天解析(5)分析图示可知，在该植物花的蓓蕾期与开放期之间(即a时期)精油含量最高。(6)由于薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，易挥发、难溶于水、化学性质稳定，故可以用水蒸气蒸馏法提取。答案(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定不是玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物(2)蒸馏温度在一定的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(3)下降部分精油会随水蒸气挥发而流失(4)较低减少挥发(或防止挥发)

(5)a

(6)能薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似第35页,共57页，2024年2月25日，星期天本考点在教材中占篇幅很小，作为一个相对独立的课题呈现，但近年高考却多有涉及，主要考查点集中于针对不同材料的植物芳香油提取技术、方法，尤其对胡萝卜素提取、分离考查更多，备考时宜将各类提取技术方法作横向对比。第36页,共57页，2024年2月25日，星期天1.依据植物有效成分的特性选择提取方法(1)提取挥发性强的植物芳香油：______法，如__________(从橘皮精油、玫瑰精油、胡萝卜素中选)。(2)提取易溶于有机溶剂的植物有效成分：____________法，如_______________(从橘皮精油、玫瑰精油、胡萝卜素中选)。(3)提取原料中含量高的植物有效成分：_____________法，如______________(从橘皮精油、玫瑰精油、胡萝卜素中选)。蒸馏玫瑰精油萃取胡萝卜素压榨橘皮精油第37页,共57页，2024年2月25日，星期天2.植物芳香油提取实验流程设计(1)玫瑰精油提取的实验流程(2)橘皮精油提取的实验流程石灰水浸泡橘皮→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。第38页,共57页，2024年2月25日，星期天(1)提取胡萝卜素时，若用酒精代替石油醚萃取将会导致胡萝卜素提取率降低(2016·四川卷，3C)(

)(2)蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油(

)(3)原料易焦糊和有效成分易水解的植物芳香油的提取，不宜采用水中蒸馏法，宜采用压榨法或萃取法(

)(4)提炼玫瑰精油的玫瑰花应在花开的初期采取，因为此阶段的花含玫瑰精油最高(

)(5)油水混合物中加入无水硫酸钠，有利于分离油层(

)(6)乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取(

)第39页,共57页，2024年2月25日，星期天(7)萃取的效率主要取决于萃取时的温度和时间(

)答案(1)√

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×提示(2)蒸馏法的原理是用水蒸气将易挥发的芳香油携带出来。(4)提炼玫瑰精油易在花盛开时采取。(5)加入无水硫酸钠是为了“除水”。(6)乙醇不宜用于胡萝卜素提取。(7)萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量。第40页,共57页，2024年2月25日，星期天1.(2011·海南)许多植物含有天然香料，如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。植物有效成分的提取回答下列问题。(1)薄荷油是挥发性物质。提取薄荷油时应选用________(鲜、干)薄荷叶作原料，其原因是____________________________。(2)用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是________，原理是________________。第41页,共57页，2024年2月25日，星期天(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是________。常用于分离油层和水层的器皿是________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是________，除去固体硫酸钠的常用方法是________。答案(1)鲜薄荷油是挥发性物质，鲜薄荷叶才含薄荷油(2)酒精薄荷油易溶于有机溶剂酒精中(3)使油水混合物分层分液漏斗除水过滤法第42页,共57页，2024年2月25日，星期天2.(2016·湖南长郡中学模拟)近几年我国柑橘大丰收，提取橘皮精油是提高其经济价值的重要途径。请分析回答提取过程的有关问题：(1)提取橘皮精油，常采用________法而不用蒸馏法，原因是_____________________________________________________。(2)提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮________，并用石灰水浸泡。(3)压榨过程，为了使橘皮油易与水分离，常加入________并调节pH至7～8。第43页,共57页，2024年2月25日，星期天(4)得到压榨液后，过滤除去固体物和残渣，然后________进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮精油分离出来。此时，橘皮油中含有少量的水和果醋，需在5～10℃下________，使杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分通过________过滤，________合并后成为最终的橘皮精油。答案(1)压榨水中蒸馏会导致原料焦糊或有效成分水解等问题(2)干燥去水(3)(相当于橘皮质量0.25%的)NaHCO3和(5%的)Na2SO4

(4)离心静置(5～7天)滤纸滤液与吸出的上层橘油第44页,共57页，2024年2月25日，星期天3.(2016·山东齐鲁名校协作体)如图是从玫瑰花中提取玫瑰油的操作步骤。请据图回答下列问题。(1)图中的A表示________，B表示________。(2)玫瑰精油能用水蒸气蒸馏法提取的原因是玫瑰精油具有______________________的性质。第45页,共57页，2024年2月25日，星期天(3)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________。(4)提取橘皮精油时一般采用________法，不用水蒸气蒸馏法提取的原因是________________。橘皮精油提取过程中，使用石灰水浸泡橘皮的目的是_______________________________。第46页,共57页，2024年2月25日，星期天解析(1)玫瑰精油的提取过程中，鲜玫瑰花加入清水后可进行水蒸气蒸馏，得到油水混合物后，加入NaCl分离出油层，再加入无水Na2SO4去水即可。(2)玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定等性质，适合用水蒸气蒸馏法提取。(3)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。(4)由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题，故一般不采用水蒸气蒸馏法提取橘皮精油，而采用压榨法提取橘皮精油。橘皮精油提取过程中，使用石灰水浸泡橘皮的目的是防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。第47页,共57页，2024年2月25日，星期天答案(1)NaCl无水Na2SO4(2)易挥发、难溶于水、化学性质稳定(3)蒸馏温度(4)压榨橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解，使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题(合理即可)防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率第48页,共57页，2024年2月25日，星期天(1)提取橘皮精油时，橘皮要浸透，这样压榨时不会滑脱，且出油率高，过滤时不会堵塞筛眼。(2)提取橘皮精油时需两次过滤：第一次用普通的布袋过滤，第二次用滤纸过滤。(3)在玫瑰精油的提取过程中，加入NaCl的目的是增加水层的密度，有利于玫瑰油与水分层，加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。第49页,共57页，2024年2月25日，星期天1.(2013·山东高考)胡萝卜素是一种常用的食用色素，可从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得，流程如下：胡萝卜素的提取与鉴定(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时，可选用________________或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环，其目的是_____________________。(2)培养酵母菌R时，培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供______________和______________。第50页,共57页，2024年2月25日，星期天(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和________________以防止胡萝卜素分解；萃取过程中宜采用________________方式加热以防止温度过高；萃取液浓缩前需进行过滤，其目的是________________。(4)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样品作为________。答案(1)稀释涂布平板法灭菌(或防止杂菌污染)

(2)碳源氮源(3)时间水浴滤去不溶物(4)(实验)对照第51页,共57页，2024年2月25