【名師一號】高考生物 專題四 生物技術在其他方面的應用復習與學科能力課件.ppt

1 專題四生物技術在其他方面的應用 2 教材基礎回扣一 提取生物大分子的方法選用一定的 1 物理或化學方法分離具有不同 2 物理或化學性質的生物大分子 因此對于dna的粗提取而言 就是要利用dna與 3 rna 4 蛋白質和 5 脂質等在物理或化學性質方面的差異 提取dna 去除其他成分 3 二 分離dna和蛋白質1 利用dna和蛋白質等其他成分在不同濃度的 6 nacl溶液中的溶解度不同 選擇適當?shù)柠}濃度 如2mol l的nacl溶液 使dna充分 7 溶解 從而使雜質 8 沉淀 或者用0 14mol l的nacl溶液 使 9 dna析出 而使雜質溶解 此外 10 dna不溶于酒精溶液 但是細胞中的某些 11 蛋白質則溶于酒精 利用這一原理 可將dna和蛋白質進一步分離 4 2 蛋白酶能水解蛋白質 但是對 12 dna沒有影響 在混合液中加入嫩肉粉 反應10min 15min 嫩肉粉中的 13 木瓜蛋白酶能夠水解蛋白質 大多數(shù)蛋白質不能忍受60 80 的高溫 而 14 dna在80 以上才會變性 將混合液放在 15 60 75 的恒溫水浴箱中保溫10min 15min 可將dna與蛋白質分離 5 在用植物細胞作為實驗材料時 常先用 16 洗滌劑瓦解細胞膜 用 17 食鹽去溶解dna 通過充分的攪拌和研磨 過濾后收集研磨液可獲得dna 洗滌劑對dna沒有影響 3 dna的鑒定 在沸水浴的條件下 dna遇 18 二苯胺會被染成 19 藍色 6 三 pcr技術1 原理 pcr是一種體外 20 迅速擴增dna片段的技術 它能以極少量的 21 dna為模板 在幾小時內復制出上百萬份的dna拷貝 7 2 過程 在體外復制dna的過程中 雙鏈的打開是通過控制 22 溫度來實現(xiàn)的 在 23 80 100 的溫度范圍內 dna的雙螺旋結構將解體 雙鏈分開 這個過程稱為 24 變性 當溫度 25 緩慢降低后 兩條彼此分離的dna鏈又會重新結合成雙鏈 pcr技術利用了 26 dna的熱變性原理 通過控制 27 溫度來控制雙鏈的解聚與結合 解決了dna體外解旋與聚合的問題 使體外dna分子的復制成為可能 8 四 分離不同種類的蛋白質1 原理 根據(jù)蛋白質各種特性的差異 如分子的 28 形狀和大小 29 所帶電荷的性質和多少 30 溶解度 吸附性質和對其他分子的親和力等 可以用來分離不同種類的蛋白質 9 2 凝膠色譜法 也稱做 31 分配色譜法 是根據(jù) 32 相對分子質量的大小分離蛋白質的有效方法 所用的凝膠實際上是一些微小的多孔球體 這些小球體大多數(shù)是由多糖類化合物構成的 在這些小球體內部有許多貫穿的 33 通道 當相對分子質量不同的蛋白質通過凝膠時 34 相對分子質量較小的蛋白質容易進入凝膠內部的通道 路程較長 移動速度較慢 而 35 相對分子質量較大的蛋白質無法進入凝膠內部的通道 只能在凝膠外部移動 路程較短 移動速度快 從而使相對分子質量不同的蛋白質分子得以分離 10 在色譜柱中裝填凝膠的時候要盡量緊密 以降低 36 凝膠顆粒之間的空隙 在裝填凝膠色譜柱時 不得有氣泡存在 因為氣泡會 37 攪亂洗脫液中蛋白質的洗脫次序 降低分離效果 在凝膠色譜操作過程中 不能發(fā)生 38 洗脫液流干 露出 39 凝膠顆粒的現(xiàn)象 11 3 電泳 是指 40 帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程 一些重要的生物大分子 如 41 多肽 42 核酸等都具有可解離的基團 在一定的ph下 這些基團會帶上正電或負電 在電場的作用下 這些帶電分子會向著 43 與其所帶電荷相反的電極移動 sds能使蛋白質發(fā)生完全變性 同時sds所帶負電荷的量遠遠大于 44 蛋白質分子原有的電荷量 因而掩蓋了不同種蛋白質間的電荷差別 使電泳遷移率完全取決于 45 分子的大小 12 五 植物芳香油的提取1 水蒸氣蒸餾法 1 原理 利用 46 水蒸氣將 47 揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來 形成混合物 冷卻后 混合物又重新分出 48 油層和 49 水層 2 實驗 玫瑰精油的提取 13 2 萃取法植物芳香油易溶于 53 有機溶劑 可采取 54 萃取法 將粉碎 干燥的植物原料浸泡于 55 有機溶劑中 使 56 芳香油溶解在有機溶劑中 再蒸發(fā)掉有機溶劑 這種方法必須事先除去有機溶劑中的 57 雜質 否則會影響 58 芳香油的質量 14 3 壓榨法 1 原理 利用 59 壓榨榨出芳香油等 2 實驗 橘皮精油的提取 3 實驗流程 60 石灰水浸泡 61 漂洗 62 壓榨 過濾 63 靜置 64 再次過濾 橘皮油 15 六 胡蘿卜素的提取1 65 萃取法 根據(jù)胡蘿卜素易溶于 66 有機溶劑的特點 2 實驗流程 胡蘿卜 粉碎 67 干燥 68 萃取 過濾 69 濃縮 胡蘿卜素 3 鑒定 利用 70 紙層析法進行鑒定 16 考點遷移互動考點1dna的粗提取與鑒定1 dna的理化性質 1 dna的溶解性dna和蛋白質等其他成分在不同濃度的nacl溶液中溶解度不同 利用這一特點 選擇適當?shù)柠}濃度就能使dna充分溶解 而使雜質沉淀 或者相反 以達到分離目的 此外 dna不溶于酒精溶液 但是細胞中的某些成分如蛋白質等卻溶于酒精 利用這一原理 可將dna與蛋白質等進一步地分離 17 2 dna對酶 高溫和洗滌劑的耐受性蛋白酶能水解蛋白質 但是對dna沒有影響 大多數(shù)蛋白質不能忍受60 80 的高溫 而dna在80 以上時才會變性 洗滌劑能夠溶解細胞膜 但對dna沒有影響 18 3 dna的熱變性dna分子在細胞內復制或轉錄時 在解旋酶的作用下使氫鍵斷裂 而在體外 dna在80 100 的溫度范圍內變性 即雙螺旋解開 成為單鏈 當溫度慢慢降低后 兩條彼此分離的單鏈又會重新結合形成雙鏈 但高溫能使dna聚合酶變性失活 后來發(fā)現(xiàn)了耐高溫的taqdna聚合酶 解決了上述矛盾 19 2 基本原理 1 dna在不同濃度的nacl溶液中的溶解度不同 在0 14mol l的nacl溶液中的溶解度最低 如下表所示 20 由上表可以看出 在nacl溶液物質的量濃度為2mol l時 dna溶解 部分蛋白質發(fā)生鹽析而生成沉淀 通過過濾可除去部分蛋白質 在nacl溶液物質的量濃度為0 14mol l時 dna析出 過濾可除去溶解的部分蛋白質 21 2 dna不溶于酒精溶液 加入體積分數(shù)為95 的冷卻酒精溶液可使dna析出 除去溶于酒精的蛋白質 3 dna不被蛋白酶所水解 嫩肉粉中含木瓜蛋白酶 加入嫩肉粉可使蛋白質水解而dna不被水解 4 dna可被二苯胺染成藍色 向含dna的試管中加入二苯胺并沸水浴 溶液呈藍色可確認dna 22 3 方法步驟 1 實驗材料的選擇 首先選擇含有dna的生物材料 選用dna含量相對較高的生物組織 成功率較大 2 破碎細胞 獲取含dna的濾液 動物細胞如雞血細胞 在血細胞液中加入蒸餾水 用玻璃棒攪拌 過濾后收集濾液即可 植物細胞用洗滌劑溶解細胞膜 進行充分攪拌和研磨 過濾后收集濾液 23 3 去除濾液中的雜質方案 利用dna在不同濃度的nacl溶液中溶解度不同 通過控制nacl溶液的濃度去除雜質 用2mol lnacl溶液過濾除去不溶的雜質 用0 14mol lnacl溶液析出dna 過濾 除去溶液中的雜質 再用2mol lnacl溶液溶解dna 方案 在濾液中加入嫩肉粉 利用其蛋白酶水解蛋白質 方案 將濾液加入60 75 恒溫水浴箱中保溫10 15min 使蛋白質變性 24 4 dna的析出與鑒定 析出 將處理后的溶液過濾 加入與濾液等體積的冷卻酒精溶液 體積分數(shù)為95 靜置 溶液中會出現(xiàn)白色絲狀物 此即粗提取的dna 用玻璃棒沿一個方向攪拌卷起絲狀物 25 鑒定 26 特別提醒 1 制備雞血細胞液時 要在取雞血的同時加入抗凝劑 使血液分層 上層是血漿 下層是要獲得的血細胞 2 哺乳動物的成熟紅細胞中無細胞核 不能作為提取dna的原料 27 例析1 關于 dna的粗提取與鑒定 的實驗裝置如圖 28 1 實驗材料選用雞血細胞液 而不用雞全血 主要原因是雞血細胞中 含量較高 2 在圖a所示的實驗步驟中加蒸餾水20ml的目的是 通過圖b所示的步驟取得濾液 再在濾液中加入2mol l 1nacl溶液的目的是 圖c所示實驗中加蒸餾水的目的是 3 為鑒定實驗所得絲狀物的主要成分是dna 可滴加 溶液 結果絲狀物被染成綠色 dna 使血細胞吸水漲破 放出dna 使濾液中的dna溶于鹽溶液 使dna析出 甲基綠 29 解析 1 雞血細胞中含較多的dna 而血漿中不含dna 因此 實驗材料應用雞血細胞液而不用雞全血 2 要明確區(qū)別兩次加蒸餾水的目的 第一次目的是讓雞血細胞吸水漲破 放出dna 第二次加蒸餾水是為了降低nacl溶液的濃度 使溶解于2mol l 1nacl溶液中的dna析出 3 本題考查dna的鑒定 可以加二苯胺沸水浴變藍色 也可加甲基綠使dna變綠色 本題干無沸水浴這一條件 且結果是絲狀物變綠色 所以使用的試劑為甲基綠 30 方法技巧 dna粗提取與鑒定中dna的提取 分離和析出 1 用蒸餾水漲破細胞 提取核物質 2 用2mol lnacl溶液溶解dna 3 用0 14mol lnacl溶液和冷卻酒精溶液 體積分數(shù)為95 析出dna 31 互動探究1 2010 江蘇卷 某生物興趣小組開展dna粗提取的相關探究活動 具體步驟如下 材料處理 稱取新鮮的花菜 辣椒和蒜黃各2份 每份10g 剪碎后分成兩組 一組置于20 另一組置于 20 條件下保存24h dna粗提取 第一步 將上述材料分別放入研缽中 各加入15ml研磨液 充分研磨 用兩層紗布過濾 取濾液備用 32 第二步 先向6只小燒杯中分別注入10ml濾液 再加入20ml體積分數(shù)為95 的冷酒精溶液 然后用玻璃棒緩緩地向一個方向攪拌 使絮狀物纏繞在玻璃棒上 第三步 取6支試管 分別加入等量的2mol lnacl溶液溶解上述絮狀物 33 dna檢測 在上述試管中各加入4ml二苯胺試劑 混合均勻后 置于沸水中加熱5min 待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺 結果如下表 注 越多表示藍色越深 34 分析上述實驗過程 回答下列問題 1 該探究性實驗的課題名稱是 2 第二步中 緩緩地 攪拌 這是為了減少 探究不同材料和不同保存溫度對dna提取量的影響 dna斷裂 35 3 根據(jù)實驗結果 得出結論并分析 結論1 與20 相比 相同實驗材料在 20 條件下保存 dna的提取量較多 結論2 針對結論1 請?zhí)岢龊侠淼慕忉?等質量的不同實驗材料 在相同的保存溫度下 從蒜黃提取的dna量最多 低溫抑制了相關酶的活性dna降解速度慢 36 4 氯仿密度大于水 能使蛋白質變性沉淀 與水和dna均不相溶 且對dna影響極小 為了進一步提高dna純度 依據(jù)氯仿的特性 在dna粗提取第三步的基礎上繼續(xù)操作的步驟是 然后用體積分數(shù)為95 的冷酒精使dna析出 將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合 靜置一段時間 吸取上清液11 37 解析 本題主要考查dna粗提取的相關知識 意在考查考生的實驗與探究能力 如果dna斷裂 就不容易被提取出來 溫度主要是通過影響酶的活性來影響生理過程 粗提取得到的dna中含有少量的蛋白質 可以通過氯仿的特殊功能來去除蛋白質 提高dna純度 38 考點2血紅蛋白的提取和分離1 實驗原理 依據(jù)蛋白質的各種特性可以將不同種類的蛋白質分離 1 凝膠色譜法 依據(jù)相對分子質量的大小分離蛋白質 相對分子質量較大的蛋白質在凝膠外部移動 路程較短 移動速度較快 相對分子質量較小的蛋白質易進入內部的通道 路程較長 移動速度較慢 以此可將相對分子質量不同的蛋白質分離 39 2 電泳 多肽等具有的可解離的基團在一定ph下會帶電 在電場作用下 帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動 電泳利用了待分離樣品中各種分子帶電性質的差異及分子本身的大小 形狀的不同產生不同的遷移速度 由此將各種分子分離 40 2 凝膠色譜法分離蛋白質的操作過程 1 樣品處理 紅細胞的洗滌 除去血漿蛋白等雜質 有利于后續(xù)步驟的分離純化 血紅蛋白的釋放 使紅細胞吸水漲破 釋放出血紅蛋白 分離血紅蛋白溶液 經(jīng)過離心使血紅蛋白和其他雜質分離開來 便于下一步對血紅蛋白的純化 41 2 粗分離 透析 除去樣品中分子量較小的雜質 3 純化 一般采用凝膠色譜法對血紅蛋白進行分離和純化 4 純度鑒定 一般用sds 聚丙烯酰胺凝膠電泳方法 來測定蛋白的分子量 即對血紅蛋白進行純度鑒定 42 深化拓展 不同生物的紅細胞結構不同 可用于不同的實驗作為實驗材料 魚類 兩棲類 鳥類等動物的紅細胞中含有細胞核 可用于dna的粗提取和鑒定 哺乳動物成熟的紅細胞不含細胞核和線粒體 血紅蛋白含量達90 可用作血紅蛋白提取的原材料 也可用作提取純凈的細胞膜的原材料 43 例析2 2011 濰坊模擬 凝膠色譜技術是60年代初發(fā)展起來的一種快速而又簡單的分離技術 由于設備簡單 操作方便且不需要有機溶劑 對高分子物質有很高的分離效果 目前已經(jīng)被生物化學 分子生物學 生物工程學 分子免疫學以及醫(yī)學等有關領域廣泛應用 它不但被應用于科學試驗研究 而且已經(jīng)大規(guī)模地用于工業(yè)生產 據(jù)圖回答下列問題 44 1 a b均為蛋白質分子 其中先從層析柱中洗脫出來的是 原因是 2 自己制作凝膠色譜柱時 在色譜柱底部d位置相當于多孔板的結構可由 替代 a a相對分子質量較大 無法進入凝膠內部的通道 只能在凝膠外部移動 路程較短 移動速度較快 尼龍網(wǎng)和尼龍紗 45 3 裝填凝膠色譜柱時 色譜柱內不能有氣泡存在 原因是 4 若選用sephadexg 100 則 g 表示 100表示 5 洗脫用的液體應盡量與浸泡凝膠所用的液體 填 相同 或 不同 洗脫時 對洗脫液的流速要求是 氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質的洗脫次序 降低分離效果 凝膠的交聯(lián)程度 膨脹程度及分離范圍 凝膠得水值 即每克凝膠膨脹時吸水100g 相同 保持穩(wěn)定 46 解析 1 由于不同蛋白質其相對分子質量可能不同 相對分子質量較大的蛋白質不能進入凝膠內部通道 只能在凝膠外部移動 路程較短 移動速度較快 所以先洗脫下來 反之亦然 因此能將a b分離 2 色譜柱底部橡皮塞的凹穴上覆蓋尼龍網(wǎng)和100目的尼龍紗 相當于多孔板 47 3 凝膠色譜柱的裝填是蛋白質分離的一個關鍵 裝填時應盡量緊密 不得有氣泡存在 因為氣泡會攪亂洗脫液中蛋白質的洗脫次序 降低分離效果 也不能發(fā)生洗脫液流干的現(xiàn)象 一旦發(fā)生上述兩種情況 色譜柱需要重新裝填 4 考察本實驗使用的材料交聯(lián)葡聚糖凝膠的特點及表示方法 5 洗脫液和浸泡凝膠所用的液體都是20mmol l的磷酸緩沖液 洗脫時 對洗脫液的流速要求保持穩(wěn)定 48 互動探究2 紅細胞含有大量的血紅蛋白 紅細胞的機能主要是由血紅蛋白完成 血紅蛋白的主要功能是攜帶氧氣或二氧化碳 我們可以選用豬 牛 羊或其他脊椎動物的血液進行實驗 來提取和分離血紅蛋白 請回答下列有關問題 1 以上所述的過程即是樣品處理 它包括 分離血紅蛋白溶液 紅細胞的洗滌 血紅蛋白的釋放 49 2 收集的血紅蛋白溶液在透析袋中可以經(jīng)過透析 這就是樣品的粗分離 透析的目的是 透析的原理是 去除樣品中相對分子質量較小的雜質 透析袋能使小分子自由進出 而大分子則保留在袋內 50 3 然后通過凝膠色譜法將樣品進一步純化 最后經(jīng)sds 聚丙烯酰胺凝膠電泳進行純度鑒定 樣品純化的目的是 通過凝膠色譜法將相對分子質量較大的雜蛋白除去 51 血紅蛋白有什么特點 這一特點對進行蛋白質的分離有什么意義 血紅蛋白呈現(xiàn)紅色 在凝膠色譜分離時 可以通過觀察顏色來判斷什么時候應該收集洗脫液 使血紅蛋白的分離過程非常直觀 大大簡化了實驗操作 52 解析 蛋白質的提取和分離一般分為四步 樣品處理 粗分離 純化和純度鑒定 為防止血液凝固 在采血容器中要預先加入抗凝血檸檬酸鈉 透析可以去除樣品中相對分子質量較小的雜質 或用于更換樣品的緩沖液 透析袋一般是用硝酸纖維素 又稱玻璃紙 制成的 能使小分子自由進出 而將大分子保留在袋內 血紅蛋白因含血紅素而呈現(xiàn)紅色 在凝膠色譜分離時 可以通過觀察顏色來判斷什么時候應該收集洗脫液 使血紅蛋白的分離過程非常直觀 大大簡化了實驗操作 53 方法技巧 血紅蛋白的分離方法及相關原理 54 考點3pcr反應過程1 變性 當溫度上升到90 以上時 雙鏈dna解旋為單鏈 如圖 55 2 復性 系統(tǒng)溫度下降至50 左右時 兩種引物通過堿基互補配對與兩條單鏈dna結合 如下圖 56 3 延伸 系統(tǒng)溫度上升至72 左右 溶液中的四種脫氧核苷酸在dna聚合酶的作用下 根據(jù)堿基互補配對原則合成新的dna鏈 如下圖 57 注意 pcr反應過程中存在的幾個問題 dna復制需要引物的原因 dna聚合酶不能從頭開始合成dna 而只能從3 端延伸dna鏈 pcr的引物長度通常為20個 30個核苷酸 58 當pcr反應體系的溫度由變性溫度快速冷卻到50 左右時 引物與模板可結合 一般不需要考慮解開的兩個dna模板鏈的重新結合 原因是 模板dna比引物長得多而且復雜得多 不易重新結合 引物和模板之間的碰撞機會遠遠多于模板互補鏈之間的碰撞 加入的引物的量足夠大而模板鏈數(shù)量少 在進行pcr擴增后 若一個dna片段作模板 經(jīng)n次循環(huán)后dna數(shù)為2n 若n個dna片段作模板 經(jīng)n次循環(huán)后dna總數(shù)為n 2n 59 例析3 2011 惠州模擬 pcr 多聚酶鏈式反應 技術是一項在生物體外復制特定的dna片段的核酸合成技術 下圖表示合成過程 請據(jù)圖分析回答 60 1 a過程高溫使dna變性解旋 對該過程的原理敘述 正確的是 a 該過程用到耐高溫的解旋酶破壞氫鍵b 該過程用到限制酶破壞磷酸二酯鍵c 該過程不需要解旋酶的作用d 該過程與人體細胞的過程完全相同 c 61 2 c過程要用到的酶是 這種酶在高溫下仍保持活性 因此在pcr擴增時可以 加入 需要 不需要 再添加 pcr反應除提供酶外 還需要滿足的基本條件有 dna聚合酶 一次 不需要 dna模板 分別與兩條模板鏈相結合的兩種引物 四種脫氧核苷酸 同時通過控制溫度使dna復制在體外反復進行 62 3 如果把模板dna的兩條鏈用15n標記 游離的脫氧核苷酸不做標記 控制 94 55 72 溫度循環(huán)3次 則在形成的子代dna中含有15n標記的dna占 4 如果模板dna分子共有a個堿基對 其中含有胞嘧啶m個 則該dna復制10次 需要加入胸腺嘧啶脫氧核苷酸 個 210 1 a m 63 5 pcr中由堿基錯配引起的變異屬于 假設對一個dna進行擴增 第一次循環(huán)時某一條模板鏈上發(fā)生堿基錯配 則擴增若干次后檢測所用dna的擴增片段 與原dna相應片段相同的占 基因突變 64 解析 1 高溫所起的作用類似于解旋酶 使雙鏈dna變?yōu)閱捂?2 c過程為pcr技術的延伸階段 當系統(tǒng)溫度上升至72 左右 溶液中的四種脫氧核苷酸在dna聚合酶的作用下合成新的dna鏈 dna聚合酶是耐熱的 高溫下不變性 所以一次性加入即可 3 pcr技術遵循半保留復制的特點 經(jīng)過三次循環(huán) 共產生23個dna分子 其中有2個dna分子含有15n標記 4 在一個雙鏈dna分子中 c t占堿基總數(shù)的一半 故t的數(shù)目為a m 復制10次 相當于新增加了210 1個dna分子 故需補充t的數(shù)目為 210 1 a m 65 5 基因中的堿基對改變屬于基因突變 對一個dna進行擴增 第一次循環(huán)時某一條模板鏈上發(fā)生堿基錯配 以后按正常配對方式進行擴增 錯配鏈作模板擴增的都是錯誤的dna分子 原正常鏈擴增得到的dna分子都是正常的dna分子 故若干次后檢測所用dna的擴增片段 與原dna相應片段相同的占1 2 66 互動探究3 玉米能夠利用較低濃度二氧化碳的性狀是由單基因控制的 研究人員計劃用基因工程方法將此基因轉入小麥細胞中 基因工程操作中需要通過pcr技術獲得大量的目的基因 使用pcr技術的具體實驗操作順序是 按配方準備好各組分 用微量移液器在微量離心管中依次加入各組分 離心使反應液集中在離心管底部 設計好pcr儀的循環(huán)操作程序 進行pcr反應 67 1 pcr技術能夠對控制利用較低濃度的二氧化碳性狀的單基因進行擴增 依據(jù)的原理是 2 實驗室中有失去標簽的無色透明液體 它們可能是pcr技術產物 丙種球蛋白溶液 一種抗體 大腸桿菌超標的自來水 如何快速鑒別它們 dna的復制 向3支試管中加入冷卻的酒精溶液攪拌 出現(xiàn)絲狀物的試管則為pcr技術產物 用雙縮脲試劑檢驗顯紫色的是丙種球蛋白溶液 68 3 用pcr技術擴增玉米的相關基因和基因在細胞內的復制時需要的條件完全相同嗎 請簡述之 不完全相同 pcr技術不同于細胞內dna復制的方面 pcr反應是通過控制溫度使dna復制在體外反復進行 pcr反應不需要解旋酶 dna連接酶 pcr反應只能特異性的復制處于兩條引物之間的dna序列 69 解析 該題考查pcr技術擴增基因的原理 步驟 注意問題等 pcr技術擴增基因從本質上來說是利用了dna分子復制的原理 但在所需條件等方面又不同于細胞內dna的復制 70 考點4植物芳香油的提取1 植物芳香油成分 特點及應用 1 成分 主要包括萜類化合物及其衍生物 2 特點 具有很強的揮發(fā)性 易溶于有機溶劑 71 2 玫瑰精油和橘皮精油的提取流程 1 玫瑰精油的提取 水蒸氣蒸餾法 2 橘皮精油的提取 壓榨法石灰水浸泡 漂洗 壓榨 過濾 靜置 再次過濾 橘皮油 72 3 植物芳香油的提取方法的比較 73 74 特別提醒 水蒸氣蒸餾三種常用方法比較 基本原理相同 但原料位置不同 1 水中蒸餾 原料放于蒸餾容器的水中 水完全浸沒原料 2 水上蒸餾 容器中水的上方有篩板 原料置于篩板上 水量以沸騰時不浸濕原料為宜 3 水氣蒸餾 蒸餾容器下方有一排氣孔 連接外源水蒸氣 上方有篩板 上面放原料 三種方法中 水中蒸餾設備簡單 成本低 易操作 而水上蒸餾和水氣蒸餾時間短 出油率高 75 例析4 如圖是用水蒸氣蒸餾法從薄荷葉中提取薄荷油的裝置圖 注 鐵架臺等支持部分省略 請據(jù)圖補充完成下面的實驗并回答有關問題 76 實驗步驟 1 安裝好如圖所示的裝置 特別要注意將冷凝器夾好 2 將薄荷葉盡量剪碎 取適量的薄荷葉放入 瓶內 3 向 瓶內加水 至容積的 左右 為防止出現(xiàn)水堿 可加入數(shù)滴稀硫酸 此時應向瓶中放入幾粒 以防暴沸 4 向冷凝器中通入 b a 2 3 沸石或碎玻璃 碎瓷片 自來水 77 5 安裝好連接管 將連接管的出口放在接收瓶中 接收瓶口上蓋上一小塊鋁箔或牛皮紙 6 將蒸氣發(fā)生器加熱 至瓶中的水沸騰 然后調節(jié)火的大小 以維持水穩(wěn)定的沸騰程度 7 當接收瓶內漂在水上的油狀物 即精油 不再增多時即可停止實驗 78 回答有關問題 1 a蒸餾瓶通入b蒸餾瓶中的連接管為什么插入蒸餾瓶底部 2 冷凝器的作用是 3 接收瓶口上蓋一小塊鋁箔或牛皮紙 其目的是 讓水蒸氣由下而上進行蒸餾 使混合氣體冷卻分層 薄荷油具有揮發(fā)性 以減少薄荷油的散失 79 解析 本裝置是用水蒸氣蒸餾法提取薄荷油 其原理是利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來 蒸餾時 將原料放入b瓶 在原料底部通入水蒸氣 即可帶出原料里面的芳香油 a瓶中水量應約占容積的2 3 為防止暴沸 可加入沸石 碎玻璃 碎瓷片 冷凝器中應通入自來水 以降低油水混合氣體的溫度 便于分層 由于薄荷油具有揮發(fā)性 因此在接收瓶口應蓋上小塊鋁箔或牛皮紙 80 互動探究4 薄荷油具有提神 緩解壓力及驅逐蚊蟲的作用 它是從中藥薄荷的莖 葉中提取的 請設計實驗利用薄荷來提取薄荷油 1 實驗步驟 稱取50g薄荷莖 葉 放入500ml的圓底燒瓶中 加入200ml蒸餾水 在蒸餾裝置中蒸餾 使薄荷油隨水蒸氣攜帶出來 81 收集錐形瓶中的乳濁液 使乳濁液分層 分離油層和水層 除水 向接收瓶中加入 吸去油層中含有的水分 2 結果 3 能夠用蒸餾法提取的還有 至少寫出兩種 向錐形瓶中加入質量濃度為0 1g l 1的nacl溶液 無水硫酸鈉 提取出無色至黃色透明的液體 即為薄荷油 玫瑰精油 薰衣草油 檀香油 82 考點5胡蘿卜素的提取1 萃取劑的選擇與影響萃取的因素 1 萃取劑的選擇有機溶劑分為水溶性和水不溶性兩種 乙醇和丙酮能夠與水混溶 是水溶性有機溶劑 石油醚 乙酸乙酯 乙醚 苯 四氯化碳等不能與水混溶 是水不溶性有機溶劑 83 萃取胡蘿卜素的有機溶劑應該具有較高的沸點 能夠充分溶解胡蘿卜素 且不與水混溶 另外還要考慮對人體是否有毒等安全問題 因乙醚沸點較低 苯和四氯化碳對人體有毒 所以本實驗選用石油醚或乙酸乙酯作為萃取劑 2 影響萃取的因素主要因素 萃取劑的性質和使用量 次要因素 原料顆粒的大小 緊密程度 含水量 萃取的溫度 萃取的時間等 總之 溶解越充分 效果就越好 84 2 胡蘿卜素的萃取方法 1 胡蘿卜素提取裝置的設計 提取裝置 由鐵架臺 酒精燈 水浴鍋 燒瓶 冷凝管等構成 安裝順序 從左到右 由下而上 拆除時相反 裝置如圖所示 85 由于有機溶劑易燃 直接使用明火加熱易引起燃燒 爆炸 故采用水浴加熱法 為防止加熱時有機溶劑的揮發(fā) 在加熱瓶口安裝冷凝回流裝置 86 2 紙層析操作的注意事項 層析時注意選擇干凈的濾紙 為了防止操作時對濾紙的污染 應盡量避免用手直接接觸濾紙 可以帶手套進行操作 點樣時應注意點樣斑點不能太大 直徑應小于0 5cm 如果用吹風機吹干 溫度不宜過高 否則斑點會變黃 將點好樣的濾紙卷成筒狀 卷紙時注意濾紙兩邊不能相互接觸 以免因毛細管現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快 溶劑前沿不齊 影響結果 87 紙層析鑒定步驟在18cm 30cm濾紙下端距底邊2cm處做一基準 在基線上取a b c d四點 對照點樣 a d點點標準樣品 b c點點提取樣品 干燥層析 吹干濾紙溶劑 放入色譜容器中層析 對比觀察 對比觀察樣品色素點與標準色素點的異同 88 3 成果評價如果萃取樣品中出現(xiàn)了和標準樣品一樣的層析帶 說明提取胡蘿卜素的實驗成功 由于提取物中含有雜質 萃取樣品的顏色可能比標準樣品的顏色淺 我們也可以通過顏色的比較 初步確定提取的胡蘿卜素的量 特別提醒 此處的紙層析是為了探究是否提取到了胡蘿卜素 通過與標準樣品中的 胡蘿卜素作對比予以確認 而葉綠體中色素提取與分離時紙層析的目的是提取并分離四種色素 探究色素種類和顏色 89 例析5 如圖為提取胡蘿卜素的裝置圖 請據(jù)圖回答下列問題 90 1 的作用是 2 內加入的萃取液一般是 原料在加入前 一般要進行 處理 3 該萃取過程采用的是水浴加熱 其目的是 4 為了取得最佳萃取效果 萃取的時間應該 冷凝管 降溫 防止加熱時有機溶劑揮發(fā) 燒瓶 石油醚 粉碎 干燥 避免使用明火加熱引起燃燒 爆炸 較長 91 解析 圖示裝置為萃取裝置 其中 為冷凝管 其作用在于降溫 以防止加熱時有機溶劑揮發(fā) 是燒瓶 其內裝有萃取劑 胡蘿卜素的適宜萃取劑是石油醚 為防止有機溶劑明火加熱時引起燃燒 爆炸 萃取時有必要采用水浴加熱 而不用明火加熱 92 方法技巧 比較萃取裝置與水中蒸餾裝置 1 兩種裝置中均具有冷凝裝置 但放置的方式和作用不同 蒸餾裝置比萃取裝置多了接收瓶及牛角管且設有溫度計 以檢測蒸氣溫度 2 蒸餾裝置中 燒瓶中裝的蒸餾水可直接加熱 而萃取裝置中裝的是有機溶劑 萃取劑 故不可直接加熱 需水浴加熱 93 互動探究5 在必修課本中學過 葉綠體中色素的提取與分離 實驗 結合我們剛學過的 胡蘿卜素的提取 一節(jié) 回答下列問題 94 1 如果有新鮮的菠菜葉 請設計一個實驗來提取葉綠體中的色素并分離 進行研磨 加蓋密閉保存 制備濾紙條 稱取5g新鮮菠菜葉并剪碎 放入研缽中 向研缽內加入caco3 sio2和5ml丙酮 過濾 收集濾液 畫濾液細線 層析 色素分離 95 2 這個實驗與胡蘿卜素的提取上比較 說明了什么問題 3 為什么單獨提取胡蘿卜素時不用丙酮或乙醇來提取 胡蘿卜素溶解于有機溶劑中 可用層析法鑒定 乙醇和丙酮為水溶性有機溶劑 因萃取時能與水混溶而影響萃取效果 所以不用它們作萃取劑 96 4 若某同學在提取胡蘿卜素時 改用下列方法處理 將切碎的胡蘿卜放在盛有清水的燒杯中 將胡蘿卜小塊放在盛水的燒杯中 煮沸30min 將干燥的胡蘿卜小塊放在盛酒精的燒杯中 水浴加熱燒杯中液體變黃的有 原因是 中煮沸后的胡蘿卜細胞 細胞膜都變成了全透性膜 胡蘿卜素擴散進入水中 胡蘿卜素溶解在酒精中 97 技巧熱點探究現(xiàn)代生物學技術與親子鑒定 典例 pcr技術是把某一dna片段在酶的作用下 在體外合成許多相同片段的一種方法 利用它能快速而特異的擴增任何要求的目的基因或dna分子片段 電泳技術則是在外電場作用下 利用分子攜帶的凈電荷不同 把待測分子的混合物放在一定的介質 如瓊脂糖凝膠