2016届《导与练》一轮复习高效信息化课堂 第39讲 从生物材料中提取某些特定的成分

1、第第3939讲从生物材料中提取某些讲从生物材料中提取某些特定的成分特定的成分 最新考纲最新考纲 1. 1.从生物材料中提取某些特定的成分从生物材料中提取某些特定的成分2.DNA2.DNA的粗的粗提取与鉴定提取与鉴定考点突破考点突破知识梳理知识梳理知识梳理知识梳理温故串知温故串知 重温教材重温教材 夯实基础夯实基础一、一、DNADNA和蛋白质技术和蛋白质技术1.DNA1.DNA的粗提取与鉴定的粗提取与鉴定(1)(1)提取原理提取原理DNADNA与杂质的溶解度不同与杂质的溶解度不同,DNA,DNA与杂质对酶、高温、洗涤剂的与杂质对酶、高温、洗涤剂的 不同。不同。(2)(2)实验设计实验设计材料的选

2、取材料的选取: :选用选用DNADNA含量相对含量相对较高较高的生物组织的生物组织, ,如鸡血、菜花、如鸡血、菜花、洋葱等。洋葱等。破碎细胞破碎细胞( (以鸡血为例以鸡血为例):):鸡血细胞液鸡血细胞液, ,加加 , ,用用 搅搅拌拌, ,用用 过滤过滤, ,收集滤液。收集滤液。耐受性耐受性蒸馏水蒸馏水玻璃棒玻璃棒纱布纱布去除杂质去除杂质: :利用利用DNADNA在不同浓度的在不同浓度的 中溶解度不同中溶解度不同, ,通过控通过控制制 的浓度去除杂质。的浓度去除杂质。DNADNA析出析出: :将处理后的溶液过滤将处理后的溶液过滤, ,加入与滤液体积相等的、冷却的加入与滤液体积相等的、冷却的 (

3、 (体积分数为体积分数为95%)95%)。(3)DNA(3)DNA的鉴定的鉴定将将DNADNA溶解在溶解在5 mL5 mL 物质的量浓度为物质的量浓度为2 mol/L2 mol/L的的NaClNaCl溶液中溶液中, ,加入加入4 mL4 mL的的 , ,沸水浴中加热沸水浴中加热5 min,5 min,溶液变成蓝色。溶液变成蓝色。2.2.多聚酶链式反应扩增多聚酶链式反应扩增DNADNA片段片段(1)PCR(1)PCR原理原理: :在一定的缓冲溶液中提供在一定的缓冲溶液中提供 , ,分别与两条模板链分别与两条模板链相结合的两种相结合的两种 , ,四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸, ,耐热的耐热的 ,

4、,同时通过同时通过控制温度使控制温度使DNADNA复制在体外反复进行。复制在体外反复进行。NaClNaCl溶液溶液酒精溶液酒精溶液二苯胺试剂二苯胺试剂DNADNA模板模板引物引物DNADNA聚合酶聚合酶溶液溶液(2)(2)结果结果PCRPCR一般要经历一般要经历 多次循环多次循环, ,每次循环可以分为每次循环可以分为 、复性和、复性和 三步。三步。两引物间固定长度的两引物间固定长度的DNADNA序列呈序列呈 扩增扩增( (即即2n)2n)。3.3.血红蛋白的提取和分离血红蛋白的提取和分离(1)(1)常用的分离方法常用的分离方法: : 法、电泳等。法、电泳等。(2)(2)基本原理基本原理凝胶色谱

5、法凝胶色谱法: :是根据是根据 分离蛋白质的有效方法。分离蛋白质的有效方法。电泳电泳: :利用待分离样品中各种分子利用待分离样品中各种分子 的差异以及分子本身的差异以及分子本身的大小、的大小、 的不同的不同, ,使带电分子产生不同的迁移速度使带电分子产生不同的迁移速度, ,从而实现样从而实现样品中各种分子的分离。品中各种分子的分离。三十三十变性变性延伸延伸指数指数凝胶色谱凝胶色谱相对分子质量的大小相对分子质量的大小带电性质带电性质形状形状(3)(3)血红蛋白的分离过程血红蛋白的分离过程样品处理样品处理: :红细胞的洗涤红细胞的洗涤血红蛋白的释放血红蛋白的释放分离血红蛋白溶液分离血红蛋白溶液粗分

6、离粗分离: :用用 法除去样品中相对分子质量较小的杂质法除去样品中相对分子质量较小的杂质纯化纯化: :用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化纯度鉴定纯度鉴定: :由由 法来测定蛋白质的相对分子质量法来测定蛋白质的相对分子质量, , 即对血红蛋白进行纯度鉴定即对血红蛋白进行纯度鉴定透析透析聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳【思维激活【思维激活】 用猪的血液与用鸡的血液提取血红蛋白哪个效果更好用猪的血液与用鸡的血液提取血红蛋白哪个效果更好? ?提示提示: :用猪的血液用猪的血液; ;因为猪的红细胞无细胞核因为猪的红细胞无细胞核, ,结构简单、血红蛋白含结构简单、

7、血红蛋白含量丰富便于提取血红蛋白。量丰富便于提取血红蛋白。二、植物有效成分的提取二、植物有效成分的提取1.1.植物芳香油的提取植物芳香油的提取(1)(1)植物芳香油的主要化学成分植物芳香油的主要化学成分: :萜类化合物及其衍生物萜类化合物及其衍生物; ;具有很强的具有很强的 性。提取方法有蒸馏、性。提取方法有蒸馏、 和萃取等。和萃取等。挥发挥发压榨压榨24Na SONaCl: 加入无水过滤加入提取方法 水蒸气蒸馏法玫瑰（2）实验流程 鲜玫瑰花分离油层精油除水玫瑰油实验 :3方法 一般法实验流程 石灰水浸泡漂洗提取橘皮精油实验过滤静置再次浓缩压胡萝素榨卜榨压过滤2.2.胡萝卜素的提取胡萝卜素的提

8、取(1)(1)胡萝卜素性质胡萝卜素性质: :不溶于不溶于 , ,微溶于乙醇微溶于乙醇, ,易溶于石油醚等有机易溶于石油醚等有机溶剂。溶剂。水水(3)(3)鉴定方法鉴定方法: : 。纸层析法纸层析法 :,2:方法法最适宜作萃取剂试验设计 实验流程 胡萝卜素粉碎干燥萃取过滤浓缩萃取石油醚胡萝卜素建网络图建网络图考点突破考点突破悟法提能悟法提能 核心归纳核心归纳 重点突破重点突破DNADNA和蛋白质技术和蛋白质技术考点一考点一 分离分离DNADNA、PCRPCR技术、分离蛋白质的比较技术、分离蛋白质的比较剖析考点剖析考点分离分离DNADNAPCRPCR技术技术分离蛋白质分离蛋白质实验实验原理原理DN

9、ADNA在不同浓度在不同浓度NaClNaCl溶液中溶液中溶解度不同溶解度不同, ,且不溶于冷酒且不溶于冷酒精精利用利用DNADNA热变性原理热变性原理体外扩增体外扩增DNADNA依据相对分子质量依据相对分子质量的大小不同来分离的大小不同来分离蛋白质蛋白质实验实验过程过程选取材料选取材料破碎细胞释放破碎细胞释放DNADNA除杂除杂DNADNA析出与鉴析出与鉴定定变性变性复性复性延伸延伸样品处理样品处理凝胶色凝胶色谱操作谱操作实验实验结果结果获得较纯净的获得较纯净的DNADNA获得大量获得大量DNADNA相对分子质量不同相对分子质量不同的蛋白质得以分离的蛋白质得以分离实验实验意义意义为为DNADN

10、A研究打下基础研究打下基础解决了解决了DNADNA研究中材研究中材料不足的问题料不足的问题为蛋白质的研究和为蛋白质的研究和利用提供了原材料利用提供了原材料【典例【典例1 1】 (2014(2014连云港模拟连云港模拟) )红细胞含有大量血红蛋白红细胞含有大量血红蛋白, ,红细胞的功能红细胞的功能主要是由血红蛋白完成的主要是由血红蛋白完成的, ,血红蛋白的主要功能是携带血红蛋白的主要功能是携带O O2 2或或COCO2 2。我们可以选。我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验, ,来提取和分离血红蛋白。来提取和分离血红蛋白。根据材料回答下列问题。

11、根据材料回答下列问题。( (1 1) )实验前取新鲜血液实验前取新鲜血液, ,要在采血器中预先加入柠檬酸钠要在采血器中预先加入柠檬酸钠, ,取血回来取血回来, ,马上进马上进行离心行离心, ,收集血红蛋白溶液。加入柠檬酸钠的目的是收集血红蛋白溶液。加入柠檬酸钠的目的是 。( (2 2) )在对样品进行处理时在对样品进行处理时, ,主要包括主要包括、血红蛋白的释放、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析技术的原理是分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析技术的原理是 。( (3 3) )同学甲利用琼脂糖凝胶电泳法将得到的蛋白质进行分离同学甲利用琼脂糖凝胶电泳法将得到的蛋白质进行分离

12、, ,在电泳过程中在电泳过程中, ,影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的影响蛋白质迁移速率的因素包括蛋白质分子的、/ /以及分子的形状等。以及分子的形状等。(4)(4)同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白分离同学乙利用凝胶色谱法进行血红蛋白分离( (如图一如图一),),他在操作中加他在操作中加样的正确顺序是样的正确顺序是, ,在执行图一中在执行图一中所示操作时所示操作时, ,色谱柱色谱柱下端连接的尼龙管应该下端连接的尼龙管应该( (填填“打开打开”或或“关闭关闭”) )。(5)(5)图二、图三分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果图二、图三分别是同学甲、乙利用同一种样品分离得到的结果,

13、,则则在图三中与图二中蛋白质在图三中与图二中蛋白质P P对应的是对应的是。解析解析: : (1) (1)加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。加入柠檬酸钠的目的是防止血液凝固。(2)(2)对样品的处理包对样品的处理包括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。括红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析等步骤。其中透析的原理是小分子可以自由进出透析袋其中透析的原理是小分子可以自由进出透析袋( (半透膜半透膜),),而大分子不而大分子不能通过。能通过。(3)(3)进行琼脂糖凝胶电泳时进行琼脂糖凝胶电泳时, ,影响蛋白质迁移速率的因素有蛋影响蛋白质迁移速率的因素有蛋白质分子

14、大小、带电性质及分子的形状等。白质分子大小、带电性质及分子的形状等。(4)(4)正确的加样顺序可依正确的加样顺序可依据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析据样品在色谱柱及凝胶层中的渗入量进行分析, ,可以得出是可以得出是; ;同时进行同时进行所示加样时所示加样时, ,应关闭下出口应关闭下出口,(5),(5)琼脂糖凝胶电泳装置是垂琼脂糖凝胶电泳装置是垂直的装置直的装置, ,此种电泳方法主要取决于蛋白质相对分子质量的大小此种电泳方法主要取决于蛋白质相对分子质量的大小, ,与电与电荷无关荷无关, ,同时在同时在“-”-”极加样极加样, ,通电后通电后, ,样品蛋白质向样品蛋白质向“+”+”极移动极

15、移动, ,相对相对分子质量相对小的分子质量相对小的, ,移动距离大移动距离大, ,因此从图二的电泳结果分析因此从图二的电泳结果分析,P,P比比N N、M M移向移向“+”+”极距离大极距离大, ,说明说明P P的相对分子质量相对比较小的相对分子质量相对比较小, ,因此洗脱出来因此洗脱出来的时间比较长的时间比较长, ,符合图三中的丙。符合图三中的丙。答案答案: : (1) (1)防止血液凝固防止血液凝固(2)(2)红细胞的洗涤小分子可以自由进出透红细胞的洗涤小分子可以自由进出透析袋析袋( (半透膜半透膜),),而大分子不能通过而大分子不能通过(3)(3)大小带电性质大小带电性质(4)(4)关闭关

16、闭(5)(5)丙丙延伸拓展延伸拓展: :比较琼脂糖凝胶电泳和比较琼脂糖凝胶电泳和SDSSDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶电泳。提示提示: :(1)(1)从载体上看从载体上看, ,利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳, ,利用利用SDSSDS聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是SDSSDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶电泳。(2)(2)从依据上看从依据上看, ,利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶电泳电泳, ,仅利用了分子大小的是仅利用了分子大小的是SDSSDS聚丙烯酰胺

17、凝胶电泳。聚丙烯酰胺凝胶电泳。(3)(3)从优点上看从优点上看, ,琼脂糖凝胶电泳操作简单琼脂糖凝胶电泳操作简单, ,电泳速度快电泳速度快, ,样品不需处理样品不需处理, ,电泳图谱清晰电泳图谱清晰, ,分辨率高分辨率高, ,重复性好重复性好;SDS;SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了净电荷对迁移率的影响净电荷对迁移率的影响, ,使电泳迁移率完全取决于分子的大小。使电泳迁移率完全取决于分子的大小。误区误区1 1对凝胶色谱法的原理不理解对凝胶色谱法的原理不理解, ,误认为相对分子质量大的蛋误认为相对分子质量大的蛋白质运动速度慢白质运动速度慢点拨点拨: :相对分子质量大的蛋白质

18、无法进入凝胶内部的通道相对分子质量大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道, ,只能在只能在凝胶外部移动凝胶外部移动, ,路程较短路程较短, ,移动速度快。移动速度快。误区误区2 2误认为洗涤红细胞时可以用蒸馏水误认为洗涤红细胞时可以用蒸馏水点拨点拨: :洗涤红细胞用生理盐水洗涤红细胞用生理盐水, ,否则导致红细胞过早破裂。否则导致红细胞过早破裂。走出误区走出误区【跟踪演练【跟踪演练1 1】 以下关于猪血红蛋白提纯的描述以下关于猪血红蛋白提纯的描述, ,不正确的是不正确的是( ( ) )A.A.洗涤红细胞时洗涤红细胞时, ,使用生理盐水可防止红细胞破裂使用生理盐水可防止红细胞破裂B.B.猪成熟红细胞中

19、缺少细胞器和细胞核猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核, ,提纯时杂蛋白较少提纯时杂蛋白较少C.C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D.D.在凝胶色谱法分离过程中在凝胶色谱法分离过程中, ,血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动慢血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动慢解析解析: :猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核, ,提纯时杂蛋白较少提纯时杂蛋白较少, ,是提纯血红是提纯血红蛋白的理想材料。提纯血红蛋白分四步蛋白的理想材料。提纯血红蛋白分四步: :红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分

20、离血红蛋白溶液、透析分离血红蛋白溶液、透析, ,其中洗涤红细胞时其中洗涤红细胞时, ,要用生理盐水反复洗涤要用生理盐水反复洗涤, ,既要既要将红细胞洗涤干净将红细胞洗涤干净, ,又要不破坏红细胞。分离提纯血红蛋白时用凝胶色谱法又要不破坏红细胞。分离提纯血红蛋白时用凝胶色谱法, ,是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质, ,相对分子质量大的蛋白质移动速相对分子质量大的蛋白质移动速度较快度较快; ;血红蛋白的颜色可用于观察红色区带的移动情况血红蛋白的颜色可用于观察红色区带的移动情况, ,并据此判断分离并据此判断分离效果。效果。D D考点二考点二 植物有效成分的提取

21、植物有效成分的提取剖析考点剖析考点1.1.几种提取方法的比较几种提取方法的比较 见附表见附表2.2.几种植物有效成分提取的比较几种植物有效成分提取的比较提取提取物质物质提取方法提取方法提取原理提取原理步骤步骤玫瑰玫瑰精油精油水蒸气水蒸气蒸馏法蒸馏法利用水蒸气将挥利用水蒸气将挥发性较强的植物发性较强的植物芳香油携带出来芳香油携带出来( (1 1) )水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏, ,( (2 2) )分离油层分离油层( (加加NaClNaCl),),( (3 3) )除水过滤除水过滤( (加无水加无水NaNa2 2SOSO4 4) )橘皮橘皮精油精油压榨法压榨法通过机械加压通过机械加压, ,压榨出果皮中

22、的压榨出果皮中的芳香油芳香油( (1 1) )石灰水浸泡、漂洗石灰水浸泡、漂洗, ,( (2 2) )压榨、过滤、静置压榨、过滤、静置, ,( (3 3) )再次过滤再次过滤胡萝胡萝卜素卜素萃取法萃取法使提取物溶解在使提取物溶解在有机溶剂中有机溶剂中, ,蒸蒸发后得到提取物发后得到提取物( (1 1) )粉碎、干燥粉碎、干燥, ,( (2 2) )萃取萃取, ,过滤过滤, ,( (3 3) )浓缩浓缩【典例【典例2 2】 生物组织中存在多种有机物生物组织中存在多种有机物, ,不同的有机物其提取与鉴定方不同的有机物其提取与鉴定方法不尽相同。根据所学知识法不尽相同。根据所学知识, ,请回答下列问题

23、。请回答下列问题。(1)(1)在香料工业提取的在香料工业提取的“液体黄金液体黄金”玫瑰精油中玫瑰精油中, ,要求不含有任何添加要求不含有任何添加剂或化学原料剂或化学原料, ,其提取方法主要是其提取方法主要是; ;玫瑰精油的提取需大量玫瑰精油的提取需大量原料原料, ,通常采用通常采用技术实现玫瑰的快速繁殖。技术实现玫瑰的快速繁殖。(2)(2)橘皮精油具有诱人的橘香味橘皮精油具有诱人的橘香味, ,是食品、化妆品和香水配料的优质原是食品、化妆品和香水配料的优质原料料, ,具有很高的经济价值具有很高的经济价值, ,主要通过主要通过法提取。法提取。 (3)(3)用萃取法提取胡萝卜素用萃取法提取胡萝卜素,

24、 ,萃取的效率主要取决于萃取的效率主要取决于, ,同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响; ;在对新鲜胡萝卜进行在对新鲜胡萝卜进行干燥时干燥时, ,要注意控制要注意控制, ,否则会引起胡萝卜素的分解否则会引起胡萝卜素的分解; ;提取的胡萝提取的胡萝卜素粗品可通过卜素粗品可通过法进行鉴定。法进行鉴定。 (4)(4)凝胶色谱法是根据凝胶色谱法是根据分离蛋白质的有效方法分离蛋白质的有效方法, ,电泳分离法是根电泳分离法是根据各种物质分子的据各种物质分子的的不同的不同, ,使待分离样品中各分使待分离样品中各分子的迁移速度不同而实现分子分离的。子的迁移速度不

25、同而实现分子分离的。解析解析: :(1)(1)根据玫瑰精油的特点根据玫瑰精油的特点, ,其提取方法一般采用水蒸气蒸馏法其提取方法一般采用水蒸气蒸馏法, ,采用植物采用植物组织培养的方法可以达到快速繁殖的目的。组织培养的方法可以达到快速繁殖的目的。(2)(2)橘皮精油的提取一般采用压橘皮精油的提取一般采用压榨法。榨法。(3)(3)用萃取法提取胡萝卜素时用萃取法提取胡萝卜素时, ,萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量使用量, ,同时受到原料颗粒大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等同时受到原料颗粒大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等条件的影响。在实验

26、操作中条件的影响。在实验操作中, ,对胡萝卜进行干燥时要注意控制温度和时间对胡萝卜进行干燥时要注意控制温度和时间, ,温温度太高、时间太长度太高、时间太长, ,胡萝卜素会分解。提取的胡萝卜素粗品可通过纸层析法胡萝卜素会分解。提取的胡萝卜素粗品可通过纸层析法进行鉴定。进行鉴定。(4)(4)凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质凝胶色谱法是根据相对分子质量大小分离蛋白质, ,相对分子质相对分子质量大的经过的路程短量大的经过的路程短, ,先流出。电泳分离法是根据各种物质的带电性质的差先流出。电泳分离法是根据各种物质的带电性质的差异、分子的大小和形状的不同异、分子的大小和形状的不同, ,导致其在电

27、场中的迁移速度不同而实现分子导致其在电场中的迁移速度不同而实现分子的分离。的分离。答案答案: : (1) (1)水蒸气蒸馏法植物组织培养水蒸气蒸馏法植物组织培养(2)(2)压榨压榨(3)(3)萃取剂的性质和使用量温度和时间纸层析萃取剂的性质和使用量温度和时间纸层析(4)(4)相对分子质量的大小带电性质的差异、分子的大小和形状相对分子质量的大小带电性质的差异、分子的大小和形状延伸拓展延伸拓展: :水蒸气蒸馏三种常用方法中原料放置的位置有什么不同水蒸气蒸馏三种常用方法中原料放置的位置有什么不同? ?各各有何特点有何特点? ?提示提示: :(1)(1)水中蒸馏水中蒸馏: :原料放于蒸馏容器的水中原料

28、放于蒸馏容器的水中, ,水完全浸没原料。水完全浸没原料。(2)(2)水上蒸馏水上蒸馏: :容器中水的上方有筛板容器中水的上方有筛板, ,原料置于筛板上原料置于筛板上, ,水量以沸腾时水量以沸腾时不浸湿原料为宜。不浸湿原料为宜。(3)(3)水气蒸馏水气蒸馏: :蒸馏容器下方有一排气孔蒸馏容器下方有一排气孔, ,连接外源水蒸气连接外源水蒸气, ,上方有筛板上方有筛板, ,上面放原料。上面放原料。三种方法中三种方法中, ,水中蒸馏设备简单水中蒸馏设备简单, ,成本低成本低, ,易操作易操作, ,而水上蒸馏和水气蒸而水上蒸馏和水气蒸馏时间短馏时间短, ,出油率高。出油率高。误区误区1 1误认为蒸馏法的原理是利用水将芳香油溶解下来误认为蒸馏法