1、专题4 DNA技术、植物有效成分的提取 考点一 DNA的粗提取与鉴定【核心知识通关】1.基本原理：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。2.DNA与蛋白质在物理化学性质方面的差异：比较项目 DNA 蛋白质 溶 解 性 2 mol/L NaCl溶液中 溶解 析出 0.14 mol/L NaCl溶液中 _ _ 酒精溶液中 _ 溶解 耐 受 性 蛋白酶 无影响 _ 高温 _以 上变性 不能忍受_ _的高温 析出 溶解 析出 水解 80 60 80 3.主要步骤及注意事项：红细胞吸水破裂 瓦解细胞膜 溶解DNA NaCl溶液 蛋白酶 高温 冷却的酒精溶
2、液 二苯胺 蓝色 4.DNA的粗提取与鉴定实验中的两种重复操作：(1)加蒸馏水2次。加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破。加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14 mol/L，使DNA析出。(2)用NaCl溶液4次。用2 mol/L的NaCl溶液，过滤除去不溶的杂质。用0.14 mol/L的NaCl溶液，析出DNA。用2 mol/L的NaCl溶液，溶解DNA。用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于DNA的鉴定。【特别提醒】(1)提取DNA不能用哺乳动物的成熟的红细胞作实验材料，因为哺乳动物成熟的红细胞无细胞核，提取不到DNA。(2)DNA在
3、NaCl溶液中的溶解度随着NaCl溶液浓度的改变而改变，在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小。【高考模拟精练】在“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，对DNA进行鉴定时，做如下操作：试管 序号 A B 1 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 加2 mol/L的NaCl溶液5 mL 试管 序号 A B 2 不加 加入提取的DNA丝状物并搅拌 3 加4 mL二苯胺，混匀 加4 mL二苯胺，混匀 4 沸水浴5分钟 沸水浴5分钟 实验现象 实验结论(1)根据上图，完成表格空白处的实验内容。(2)对于B试管，完成1、2、3的操作后溶液颜色如何？_。(3)在沸水浴中加热的目的是
4、_，同时说明DNA对高温有较强的_。(4)A试管在实验中的作用是_。(5)B试管中溶液颜色的变化程度主要与_有关。【解析】(1)(4)本题主要考查DNA分子的鉴定。A、B两试管形成对照，B试管中含DNA丝状物，A试管中不含，起对照作用，其他条件均完全相同。(2)(3)(5)本实验强调反应条件是沸水浴加热5分钟，加快颜色反应的速度，观察对比两试管的颜色时要等到冷却以后。答案：(1)实验现象：A.溶液不变蓝色 B.溶液变蓝色 实验结论：DNA在沸水浴的条件下遇二苯胺会变成蓝色(2)溶液颜色基本不变(不呈浅蓝色)(3)加快颜色反应速度 耐受性(4)对照(5)DNA(丝状物)的多少 考点二 植物有效成
5、分的提取【核心知识通关】1.植物芳香油的来源和提取方法：(1)天然香料的主要来源：_。(2)特点：具有很强的_性。(3)成分：主要包括_及其衍生物。动物和植物 挥发 萜类化合物 2.植物芳香油的提取方法：(1)水蒸气蒸馏法。原理：利用水蒸气将_较强的植物芳香油携带出来。类型：依据蒸馏过程中_分为_蒸馏、水上蒸馏和_蒸馏。挥发性 原料放置的位置 水中 水气(2)压榨法。原理：通过_，压榨出果皮中的芳香油。适用范围：适用于蒸馏会出现_和有效成分 _等问题的材料。机械加压 原料焦糊 水解(3)萃取法。原理：植物芳香油不仅有挥发性，而且易溶于_ _。过程：将粉碎、干燥的植物原料用_浸泡 芳香油溶解于_
6、蒸发出有机溶剂纯净的植 物芳香油。有 机溶剂 有机溶剂 有机溶剂 3.玫瑰精油的提取：(1)玫瑰精油的性质：化学性质_，_溶于水，易 溶于_。(2)方法：_法。稳定 难 有机溶剂 水蒸气蒸馏(3)实验步骤及注意事项：1:4 冷却水 时间 温度 水的密度 残留的水分 固体Na2SO4 4.橘皮精油的提取：(1)橘皮精油的特点。性质：_，具有诱人的橘香味。成分：主要是_。(2)提取方法：_法。原因是有效成分在水蒸气蒸 馏时会发生_，使用水中蒸馏又会产生_ _的问题。无色透明 柠檬烯 压榨 部分水解 原料 焦糊(3)橘皮精油的提取过程及注意事项：出油率 石灰水 NaHCO3 Na2SO4 78 滤纸
7、 5.胡萝卜素的提取：(1)胡萝卜素的种类。可以划分为_三类，其中_是最 主要的组成成分。一分子的-胡萝卜素可被氧化成两 分子_。(2)胡萝卜素的性质：胡萝卜素是_结晶，化学 性质比较稳定，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于_ _等有机溶剂。、-胡萝卜素 维生素A 橘黄色 石油 醚(3)工业生产胡萝卜素的方法。从_(如胡萝卜等蔬菜)中提取。从大面积养殖的_中获得。利用_生产。(4)提取方法：_法，原因是胡萝卜素易溶于_ _。植物 岩藻 微生物的发酵 萃取 有机 溶剂(5)实验步骤及注意事项：颗粒大小 含水量 石油醚 水不溶性 高 萃取剂的性质和 使用量 温度 时间 固体物质 有机溶剂(6)胡萝卜素的
8、鉴定。鉴定方法：_法。鉴定原理：不同色素在层析液中的_不同，随 层析液在滤纸上的_不同，通过比较提取样品 和_层析的结果，可以判断提取样品的纯度。纸层析 溶解度 扩散速度 标准样品 实验步骤：量做基线：在18 cm30 cm滤纸下端距底边_cm处做一 基线，在基线上取A、B、C、D四点 对照点样：A、D点点_，B、C点点_ 干燥层析：吹干滤纸上的溶剂，放入_中层析 对比观察：对比观察样品色素点与标准色素点的异同 2 标准样品 提取样品 色谱容器 结果分析(如下图)：a为_，b为其他色素。-胡萝卜素【特别提醒】植物有效成分提取过程中的注意事项(1)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会
9、影响芳香油的质量。(2)能够利用蒸馏法提取的物质应该具有热稳定性，否则会发生植物有效成分的分解。(3)不适于蒸馏法的植物芳香油可以用压榨法提取，但是需要原料中植物芳香油的含量较大，否则不易压榨出来。(4)萃取温度高有利于植物有效成分溶于有机溶剂，但是温度过高会影响植物有效成分的品质，因此萃取时应严格控制温度，适当延长萃取时间。【思维拓展】增加植物有效成分提取量的关键措施(1)蒸馏法提取植物芳香油。提取量主要取决于植物材料中芳香油的含量。由于植物芳香油易挥发，因此用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油时应选择新鲜的植物材料(干燥后植物芳香油已挥发)。(2)压榨法提取植物芳香油：植物材料中的果胶、果蜡会影响
10、压榨效果和出油率，压榨前通常采用石灰水浸泡的方法除去果胶、果蜡，以提高出油率。(3)胡萝卜素萃取的影响因素及解决方法：影响因素解决方法萃取剂的性质用水不溶性有机溶剂原料的颗粒大小、紧密程度粉碎材料的含水量干燥萃取温度探索最佳萃取温度，严格控制温度萃取时间适当延长萃取时间【高考模拟精练】1.(2015全国卷)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“-胡萝卜素”“-胡萝卜素”或“-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
11、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。(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_。【解题指南】(1)题干关键信息：“弱光下视物不清”“萃取剂”。(2)关键知识：胡萝卜素不溶于水；一分子-胡萝卜素可被氧化成两分子维生素A；含水量影响胡萝卜素的萃取效果。【解析】本题考查胡萝卜素的提取。(1)根据双键的数目可以将胡萝卜素划分、三类，-胡萝卜素是其中最主要的组成成分。一分子-胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子维生素A。胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病，如夜盲症等。胡萝卜素的化学性质比
12、较稳定，不溶于水，是非挥发性物质。(2)萃取的效果受到含水量、温度等条件的影响，要保证好的萃取效果，需要将岩藻进行粉碎和干燥。(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇为水溶性有机溶剂，乙酸乙酯为水不溶性有机溶剂，故选乙酸乙酯。答案：(1)-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，而乙醇为水溶性有机溶剂 2.(2016广州模拟)分析回答下列与植物有效成分提取有关的问题。(1)薰衣草精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，挥发性较强，要提取薰衣草精油可以用蒸馏法和_法。若用蒸馏法，在得到油水混合物后需加入一定量的_促进其分层。
13、用分液漏斗分离得到油层后还要加入_以除去水分。(2)天然胡萝卜素可医治维生素A缺乏症，是因为_ _。在提取胡萝卜素的实验流程“胡萝卜粉碎A萃取过滤浓缩胡萝卜素”中，A过程叫_。萃取效率主要取决于_，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响。【解析】(1)由于薰衣草精油易溶于有机溶剂，因此可以用萃取法进行提取。用蒸馏法提取薰衣草精油获得油水混合物后，应加入NaCl促进油水分层进而分离出油层；分离出的油层中含有少量的水，可以加入无水Na2SO4除去水分。(2)天然胡萝卜素可被氧化为维生素A，因此天然胡萝卜素可医治维生素A缺乏症。在萃取胡萝卜素时，应首先对胡萝卜进行粉碎和干燥。萃取效率主要取决于萃
14、取剂的性质和使用量。答案：(1)萃取 NaCl 无水Na2SO4(2)胡萝卜素可被氧化为维生素A 干燥 萃取剂的性质和使用量 3.(2013海南高考改编)根据相关知识，回答胡萝卜素提取和鉴定方面的问题：(1)水蒸气蒸馏法_(填“适合”或“不适合”)胡萝卜素的提取，原因是_ _。(2)为了提高萃取效果，萃取时应_。(3)除去萃取液中的有机溶剂，可以采用_法。(4)鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时，通常可采用_法，并以_样品作为对照。【解题指南】解答本题需注意：提取不同植物的有效成分所用的方法不一定相同，需要根据原料的特点进行选择。【解析】本题考查胡萝卜素的提取和鉴定的有关知识。(1)水蒸气蒸馏法不
15、适合胡萝卜素的提取，因为水蒸气蒸馏法适用于分离挥发性物质，而胡萝卜素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出。(2)由于萃取温度和萃取时间会影响萃取效果，提高温度有利于胡萝卜素溶于有机溶剂，但是如果温度过高会破坏胡萝卜素，因此为了提高萃取效果，应严格控制萃取温度并适当延长萃取时间。(3)由于有机溶剂易挥发，而胡萝卜素不易挥发，因此除去萃取液中的有机溶剂可采用蒸馏法。有机溶剂可经冷凝回收再利用。(4)胡萝卜素的鉴定通常采用纸层析法。胡萝卜素能够溶解在层析液中，并随层析液在滤纸上的扩散而扩散，且扩散速度与溶解度呈正相关。可以用标准样品(胡萝卜素)作为对照，分析萃取样品是否含胡萝卜素和杂质。答案：(1)不
16、适合 水蒸气蒸馏法适用于分离挥发性物质，而胡萝卜素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出(2)严格控制萃取温度并适当延长萃取时间(3)蒸馏(4)纸层析 标准的胡萝卜素【方法技巧】植物芳香油提取方法的选择原则 植物芳香油提取方法的选择主要根据植物原料的性质确定：(1)挥发性强、热稳定性高的芳香油可以用水蒸气蒸馏法提取。(2)植物芳香油含量高，且不宜采用蒸馏法的材料一般采用压榨法提取。(3)易溶于有机溶剂的植物芳香油可以采用萃取法提取。4.(2015郑州模拟)下面两图是某同学用来提取胡萝卜素的实验装置。据图回答下列问题：(1)安装图1装置时，应首先固定_；应保证冷凝装置的出水口_(填“向上”或“向下”
17、)，通过橡皮管与水池相连；萃取液的浓缩可直接使用该装置，但需要先进行过滤，其目的是_ _。(2)图1装置_(填“适合”或“不适合”)胡萝卜素的提取，原因是_。(3)利用图2装置从胡萝卜中提取胡萝卜素时，通常先将胡萝卜粉碎和_，以提高萃取效率，后者操作过程中应控制好温度和_，以防止胡萝卜素被分解。(4)图1、2装置中冷凝装置的目的_(填“相同”或“不同”)。【解析】(1)安装图1装置时，应按自下而上、自左而右的顺序，所以应首先固定酒精灯；冷凝管中的冷却水应与水蒸气的方向相反，即下方进，上方出，则应保证冷凝装置的出水口向上。萃取液浓缩前先进行过滤的目的是滤去不溶物。(2)由于水蒸气蒸馏法适用于分离
18、挥发性物质，而胡萝卜素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出，因此图1装置不适合胡萝卜素的提取。(3)由于萃取时原料的颗粒大小、紧密程度和含水量等可以影响萃取效率，因此利用图2装置从胡萝卜中提取胡萝卜素时，通常先将胡萝卜粉碎和干燥，以提高萃取效率。萃取胡萝卜素时应控制好温度和时间，以防止胡萝卜素被分解。(4)图1装置中冷凝装置的目的是使蒸馏物冷凝形成油水混合物，而图2装置中冷凝装置的目的是使有机溶剂冷凝回流，因此图1、2装置中冷凝装置的目的不同。答案：(1)酒精灯 向上 滤去不溶物(2)不适合 水蒸气蒸馏法适用于分离挥发性物质，而胡萝卜素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出(3)干燥 时间(4)不同
19、【加固训练】(2015滨州模拟)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_(填“是”或“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_。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会_ _，原因是_。(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_。【解析】(1)易挥发的植物精油才能与水蒸气一起蒸馏，难溶于水的植物精油易于与水分离，化学性质稳定的精油才能在蒸馏时不会被分解，因此只有易挥发、难溶于水且化学性质稳定的植物精油才
20、适合用蒸馏法提取。蒸馏时收集的蒸馏液是油水混合物，而不是纯的玫瑰精油。(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏时间和蒸馏温度是影响精油提取量的主要因素。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则部分精油会挥发掉，从而使提取量下降。(4)由于温度越高，玫瑰精油的挥发速度越快，因此密封不严的瓶装玫瑰精油保存时，最好存放在温度较低的地方以减少挥发。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(3)下降 部分精油会随水蒸气挥发而流失(4)较低 减少挥发【延伸探究】既要增加玫瑰精油的提取量，又要提高玫瑰精油的品质，应如何控制蒸馏温度和时间？提示：应严格控制蒸馏温度，适当延长蒸馏时间。
