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基礎課時案42 生物技術在其他方面的應用,2016備考最新考綱 1．血紅蛋白的提取與分離。2.從生物組織中提取某些特定成分。3.實驗：DNA的粗提取與鑒定。,一、DNA的粗提取與鑒定 1．基本原理,2．操作過程 材料的選?。哼x用 含量相對較高的生物組織 破碎細胞(以雞血為例)：雞血細胞，加 ，用玻璃棒攪拌，用紗布過濾，收集濾液 去除雜質：利用DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度的不同，通過控制 去除雜質,DNA,蒸餾水,NaCl溶液的濃度,,,,DNA析出：將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積相等的、 冷卻的體積分數為 溶液 DNA的鑒定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺試劑， 5 min，溶液變成藍色,95%的酒精,沸水中加熱,,易錯警示！ (1)本實驗不能用哺乳動物成熟紅細胞作實驗材料，原因是哺乳動物成熟紅細胞無細胞核。 (2)實驗中兩次使用蒸餾水，第一次的目的是使成熟的雞血細胞漲破釋放出DNA，第二次的目的是稀釋NaCl溶液，使DNA從溶液中析出。 (3)二苯胺試劑要現配現用，否則二苯胺會變成淺藍色，影響鑒定效果。,深度思考 下圖為“DNA粗提取和鑒定”實驗的相關操作，請仔細觀察并分析①～④操作的目的分別是什么？,①________________ ②________________ ③________________ ④________________ 提示 ①是使雞血細胞吸水漲破釋放出核物質；②是析出DNA，去除溶于酒精的雜質；③是使DNA溶解在2 mol/L NaCl溶液中；④是稀釋NaCl溶液使其濃度接近0.14 molL－1，去除溶于低濃度NaCI溶液的雜質。,二、PCR技術的基本操作和應用 1．PCR原理 DNA 原理，即：,熱變性,2．PCR反應過程 (1) ：當溫度上升到 以上時，雙鏈DNA解旋為單鏈。 (2) ：溫度下降到 左右時，兩種 通過堿基互補配對與兩條單鏈DNA結合。 (3) ：溫度上升到72 ℃左右時，溶液中的四種脫氧核苷酸(A、T、C、G)在 的作用下，根據堿基互補配對原則合成新的DNA鏈。,變性,90 ℃,復性,55 ℃,引物,延伸,DNA聚合酶,三、血紅蛋白的提取和分離 1．方法及原理,相對分子質量的大小,帶電性質,大小、形狀,2.血紅蛋白的提取和分離過程,深度思考 1．相對分子質量不同的蛋白質在凝膠中的行進過程可表示為①～④中的哪一種？ 提示 ②，分子質量較大者先洗脫出來，分子質量較小者后洗脫出來。,2．如圖所示裝置可用于血紅蛋白提取、分離的哪種過程？其原理是什么？燒杯內a溶液是蒸餾水嗎？ 提示 該裝置為透析裝置，由于透析袋是用硝酸纖維素制成的小分子可自由進出，而大分子保留在袋內，故可用于除去小分子雜質，燒杯中的a溶液應為20 mmolL－1的磷酸緩沖液，不可使用蒸餾水。,四、植物有效成分的提取 1．植物芳香油的提取 (1)提取玫瑰精油實驗 ①方法： 。 ②實驗流程,水蒸氣蒸餾法,(2)提取橘皮精油的實驗 ①方法：一般用 。 ②實驗流程 石灰水浸泡→漂洗→ →過濾 橘皮油←再次 ←靜置,壓榨法,壓榨,過濾,,2．胡蘿卜素的提取 (1)胡蘿卜素的性質：不溶于 ，微溶于乙醇，易溶于 等有機溶劑。 (2)實驗設計 ①方法：萃取法， 最適宜作萃取劑。 ②實驗流程 胡蘿卜→粉碎→ →萃取 胡蘿卜素←濃縮← (3)鑒定方法： 法。,水,石油醚,石油醚,干燥,,過濾,紙層析,,考點一 DNA和蛋白質技術 [典例引領] 【典例1】 (2014江蘇單科，16)下列關于“DNA的粗提取與鑒定”實驗敘述，錯誤的是 ( ) A．酵母和菜花均可作為提取DNA的材料 B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸餾水 C．向雞血細胞液中加蒸餾水攪拌，可見玻棒上有白色絮狀物 D．DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱，冷卻后變藍,解析 理論上只要含DNA的生物材料都行，只是從操作難易程度上分，最好選擇容易操作的，所以酵母和菜花可作為提取DNA的材料，A正確；DNA在2 mol/L NaCl溶液和蒸餾水中都能溶解，只不過溶解度不同，B正確；向雞血細胞液中加蒸餾水攪拌，雞血細胞會破裂，DNA在蒸餾水中溶解度較大，不會析出，C錯誤；DNA溶液加入二苯胺試劑沸水浴加熱，冷卻后變藍，D正確。 答案 C,【典例2】 (2011廣東卷)以下關于豬血紅蛋白提純的描述，不正確的是 ( ) A．洗滌紅細胞時，使用生理鹽水可防止紅細胞破裂 B．豬成熟紅細胞中缺少細胞器和細胞核，提純時雜蛋白較少 C．血紅蛋白的顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測 D．在凝膠色譜法分離過程中，血紅蛋白比分子量較小的雜蛋白移動慢,解析 凝膠色譜法分離蛋白質過程中，分子量較小的蛋白質易進入凝膠內部，移動速度比較慢，故血紅蛋白比分子量較小的雜蛋白移動快，D錯誤。 答案 D,【典例3】 (2014南通聯考)多聚酶鏈式反應(PCR技術)是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火及適溫延伸等幾步反應組成一個周期，循環(huán)進行，使目的DNA得以迅速擴增，其簡要過程如圖所示。下列關于PCR技術敘述不正確的是 ( ),A．PCR技術是在實驗室中以少量DNA制備大量DNA的技術 B．反應中新合成的DNA又可以作為下一輪反應的模板 C．PCR技術中以核糖核苷酸為原料，以指數方式擴增 D．應用PCR技術與探針雜交技術可以檢測基因突變 解析 PCR技術是人工合成DNA的方法，原料是脫氧核苷酸而不是核糖核苷酸。 答案 C,1．DNA的粗提取與鑒定原理、方法和目的,2.“血紅蛋白的提取和分離實驗”成功關鍵點 (1)紅細胞的洗滌：洗滌次數不能過少，否則無法除去血漿蛋白；要低速、短時離心，否則會使白細胞等一同沉淀，達不到分離的效果。 (2)凝膠的預處理：用沸水浴法不但節(jié)約時間，而且除去凝膠中可能帶有的微生物，排除膠粒內的空氣。 (3)色譜柱的裝填：裝填時盡量緊密，減小顆粒間隙；無氣泡；洗脫液不能斷流。 (4)色譜柱成功的標志：紅色區(qū)帶均勻一致地移動。,3．細胞內DNA復制與體外DNA擴增(PCR)的比較,4.分離DNA、分離蛋白質與PCR技術的比較,[跟進題組] 1．下圖為DNA變性和復性示意圖，下列相關說法不正確的是 ( ) A．變性和復性均是通過控制溫度來實現的 B．向左的過程是DNA雙鏈緩慢降溫復性 C．向右的過程為加熱(55～72 ℃)變性的過程 D．圖中DNA雙鏈片段共有2個游離的磷酸基、2個3′端,解析 在80～100 ℃的溫度范圍內，DNA的雙螺旋結構將解開，雙鏈分開，這個過程稱為變性。 答案 C,2．下列關于DNA粗提取與鑒定實驗的敘述，正確的是( ),解析 蒸餾水與雞血混合的目的是使紅細胞吸水漲破，流出其DNA；將蒸餾水加入到溶解有DNA的NaCl溶液中，其目的是降低DNA溶解度，初步析出DNA；加入冷卻酒精的目的是進一步析出DNA。 答案 A,3．下圖是用除去DNA的濾液進行血紅蛋白的提取和分離實驗的裝置，下列有關敘述不正確的是 ( ),A.用圖甲裝置對濾液進行處理，其目的是去除相對分子質量較大的雜質 B．圖乙裝置的試管中收集到的液體中最先得到的是相對分子質量較大的蛋白質 C．用圖乙裝置分離血紅蛋白時，待紅色的蛋白質接近色譜柱底端時，用試管收集流出液，每管收集5 mL，連續(xù)收集 D．圖丙裝置中電泳法分離提純血紅蛋白的原理是血紅蛋白帶有一定量的電荷，在電場的作用下向一極移動 解析 用圖甲裝置對濾液進行處理，其目的是除去相對分子質量較小的蛋白質。 答案 A,考點二 植物有效成分的提取 [典例引領] 【典例】 (全國課標卷)下列是與芳香油提取相關的問題，請回答： (1)玫瑰精油適合用水蒸氣蒸餾法提取，其理由是玫瑰精油具有________的性質。蒸餾時收集的蒸餾液________(選填“是”或“不是”)純的玫瑰精油，原因是__________________。,(2)當蒸餾瓶中的水和原料量一定時，蒸餾過程中，影響精油提取量的主要因素有蒸餾時間和________。當原料量等其他條件一定時，提取量隨蒸餾時間的變化趨勢是__________。 (3)如果蒸餾過程中不進行冷卻，則精油提取量會________，原因是_______________。 (4)用萃取法提取玫瑰精油時，采用的溶劑是________，原理是____________。,(5)某植物花中精油的相對含量隨花的不同生長發(fā)育時期的變化趨勢如圖所示。提取精油時采摘花的最合適時間為________d左右。 (6)從薄荷葉中提取薄荷油時________(選填“能”或“不能”)采用從玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是________________。,解析 (1)玫瑰精油屬于芳香類化合物，具有芳香類化合物的通性，即易揮發(fā)、難溶于水、化學性質穩(wěn)定等性質。(2)當蒸餾瓶中的水和原料量一定時，蒸餾過程中影響精油提取量的主要因素有蒸餾時間和溫度；當原料量等其他條件一定時，提取量隨蒸餾時間的變化趨勢是一定時間內隨蒸餾時間的延長而增加，一定時間后蒸餾量不再增加。(3)蒸餾時玫瑰精油隨水蒸氣一起蒸餾出來，如果不進行冷卻，部分精油會隨水蒸氣蒸發(fā)而流失。(4)玫瑰精油易溶于有機溶劑，因此萃取時所選用的溶劑必須是有機溶劑，如酒精或石油醚、乙醚、戊烷等。(5)根據圖示可以確定提取精油時采摘花的最合適時間為a d左右，此時精油含量最高。(6)薄荷油與玫瑰精油化學性質相似，同樣可以采用水蒸氣蒸餾法提取。,答案 (1)易揮發(fā)、難溶于水、化學性質穩(wěn)定 不是 蒸餾時玫瑰精油隨水蒸氣一起蒸餾出來，得到的是油水混合物 (2)溫度 一定時間內隨蒸餾時間的延長而增加，一定時間后蒸餾量不再增加 (3)下降 部分精油會隨水蒸氣蒸發(fā)而流失 (4)酒精(或石油醚、乙醚、戊烷等) 玫瑰精油易溶于有機溶劑 (5)a (6)能 薄荷油與玫瑰精油化學性質相似,植物芳香油提取方法的比較,易錯警示！ (1)水蒸氣蒸餾法要適當延長蒸餾時間，溫度不能太高。 (2)壓榨法必須在常溫條件下進行，否則會影響產物的產量和質量；壓榨時原料必須要浸透，這樣壓榨時不會滑脫，出油率高，不堵塞篩眼；使用石灰水充分浸泡原料的目的是破壞細胞結構，分解果膠，防止橘皮壓榨時滑脫，提高出油率。,[跟進題組] (2014吉林二模，39)研究發(fā)現柚皮精油和乳酸菌素(蛋白質)均有抑菌作用，兩者的提取及應用如圖所示。,(1)為了提高出油率，也因為柚皮易焦糊，宜采用________法提取柚皮精油，該過程得到的糊狀液體可通過________除去其中的固體雜質。 (2)為了分離出優(yōu)良的乳酸菌A，需要制備________培養(yǎng)基；若需長期保存菌種，可采取的方法是________。 (3)抑菌實驗時，在長滿致病菌的平板上，會出現以抑菌物質為中心的透明圈?？赏ㄟ^測定透明圈的________來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。,解析 (1)為了提高出油率，也因為柚皮易焦糊，所以一般采用壓榨法提取柚皮精油，過濾壓榨獲得的糊狀液體，即可得到柚皮精油。(2)一般選用選擇培養(yǎng)基分離獲得優(yōu)良的乳酸菌，乳酸菌厭氧，宜采用甘油管藏法長期儲存菌種。(3)抑菌實驗時，在長滿致病菌的平板上，會出現以抑菌物質為中心的透明圈，通過測定透明圈的直徑大小來比較柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。 答案 (1)壓榨 過濾 (2)選擇 甘油管藏 (3)直徑(或半徑、大小、面積等合理答案),,