1、第3课 生物技术在其他方面的应用 考点一 DNA的粗提取与鉴定 核心知识回顾 1.基本原理：(1)DNA的粗提取：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在 _方面的差异，提取DNA，去除其他成 分。物理和化学性质(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 析出 溶解 析出(3)DNA的鉴定：DNA+_ _色。比较项目 DNA 蛋白质 耐 受 性 蛋白酶 无影响 _ 高温 _以 上变性 不能忍受 _ 的高温 水解 80 6080 二苯胺 蓝 2.主
2、要步骤及注意事项：血细胞吸水破裂 瓦解细胞膜 溶解DNA NaCL溶液 蛋白酶 冷却的酒精溶液 高温 二苯胺 蓝色【思维诊断】(1)用兔的成熟红细胞可提取DNA。()分析：兔为哺乳动物，哺乳动物的成熟红细胞无细胞核，提取不到DNA。(2)进行DNA粗提取与鉴定实验时，加入洗涤剂后用力进行快速、充分地研磨。()分析：进行DNA粗提取与鉴定实验时，为了防止DNA分子断裂，应该是加入洗涤剂和食盐后进行轻缓、充分地搅拌和研磨。(3)DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色物质。()分析：DNA溶液与二苯胺试剂混合，沸水浴后生成蓝色产物，可用于DNA的鉴定。(4)洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在Na
3、Cl溶液中的溶解度。()分析：洗涤剂可以溶解细胞的细胞膜，去除脂质和蛋白质，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度。(5)向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻璃棒上有白色絮状物。()分析：向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞吸水涨破，DNA溶于蒸馏水，观察不到白色絮状物。(6)酵母菌和菜花均可作为提取DNA的材料。()分析：酵母菌和菜花均含有DNA，均可作为提取DNA的材料。高考角度全练 角度1 DNA的粗提取 1.(2017南昌模拟)下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。分析回答：世纪金榜导学号77982221(1)图中实验材料A可以是_等，研磨前加入的B应该是_。(2)通过上述所示
4、步骤得到滤液C后，再向滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是_，再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是_。(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2 mL的4种溶液中，经搅拌后过滤，获得如下表所示的4种滤液，含DNA最少的是滤液_。1 B液中 搅拌、研磨后过滤 滤液E 2 2 mol/L的NaCl溶液 搅拌后过滤 滤液F 3 0.14 mol/L的 NaCl溶液中 搅拌后过滤 滤液G 4 冷却的95%的 酒精溶液中 搅拌后过滤 滤液H【解题指南】解答本题的关键是：(1)明确DNA与蛋白质在NaCl溶液中的溶解性差异：DNA和蛋白质等其他
5、成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同(0.14 mol/L时，DNA溶解度最低)。(2)理解DNA和蛋白质在酒精溶液中的溶解性差异：DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精溶液。【解析】(1)用洋葱、菜花等破碎细胞时，加入一定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以溶解细胞膜，有利于DNA的释放，食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。(2)在含有DNA的滤液中，加入2 mol/L的NaCl溶液，可以使DNA溶解而杂质析出；在滤液D中加入蒸馏水，当NaCl溶液浓度为0.14 mol/L时，DNA溶解度最小而析出，除去可溶性杂质。(3)在滤液E中，只是除去了部分杂质，则含DNA较多；
6、在滤液F中，除去了较多的蛋白质等，则含DNA最多；在滤液G中，因DNA析出，则含DNA较少；在滤液H中，因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精溶液，则含DNA最少。答案：(1)洋葱(菜花)洗涤剂和食盐(2)使DNA溶解 使DNA(溶解度下降而沉淀)析出，除去可溶性杂质(3)H【知识总结】DNA粗提取与鉴定实验中的重复操作及主要目的 重复 操作 具体操作 主要目的 加蒸 馏水 加到鸡血细胞液中 使血细胞吸水破裂，释放核物质 加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中 使NaCl溶液的浓度降低到0.14mol/L，使DNA析出 重复 操作 具体操作 主要目的 4次 使用 NaCl 溶液 破碎细胞
7、后向含DNA的滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液 过滤除去不溶性杂质 加蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L 析出DNA，过滤除去可溶性杂质 在析出含杂质较少的DNA后用2mol/L的NaCl溶液 溶解DNA 在DNA的鉴定时用2 mol/L的NaCl溶液 溶解丝状物，易于DNA的鉴定 角度2 DNA的鉴定 2.(2017福州模拟)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：世纪金榜导学号77982222 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 2 不加 加入提取的DNA 丝状物并搅拌
8、3 加4 mL二苯胺，混匀 加4 mL二苯胺，混匀 4 沸水浴5 min 沸水浴5 min 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_，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】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。本实验强调反应条件是沸水浴加热5 min，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)溶
9、液不变蓝色 溶液变蓝色 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【加固训练】1.(2017六安模拟)关于DNA粗提取的实验材料的选择，经过了多次实验效果的比较，最终选择鸡血作实验材料。分析回答：(1)鸡血细胞中红细胞_，家鸡属于鸟类，新陈代谢旺盛，因而血液中_细胞数目较多，可以提供丰富的_。(2)生活在牧区的人们，采集牛、羊和马血比较方便，若他们按实验要求完成实验步骤后，结果是_ _，这是因为这些动物和人的成熟的红细胞中_。但若改用动物肝脏作实验材料，实验能顺利进行，这是因为_ _。【解析】(
10、1)选用鸡红细胞是因为鸟类红细胞中有细胞核，其代谢旺盛，红细胞数目多，较易提取到DNA。(2)哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核，提取不到DNA，而肝脏细胞中有细胞核，可以作为提取DNA的材料。答案：(1)有细胞核 红 DNA(2)很难提取到DNA 无细胞核 肝细胞有细胞核 2.(2017合肥模拟)下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的几个关键操作的示意图，据图回答下列问题：(1)正确的操作顺序是_。(2)上图C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是_和_。(3)上图A步骤中所用酒精溶液必须经过_才能使用，该步骤的目的是_。(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加_试剂，沸水浴加
11、热5 min，如果出现_ _，则该丝状物的主要成分为DNA。【解析】(1)DNA的粗提取步骤：向鸡血细胞液中加 入蒸馏水，使细胞破裂；用单层纱布过滤，收集滤 液；在滤液中加入NaCl，使NaCl溶液物质的量浓度为 2 mol/L，过滤除去不溶的杂质；向滤液中加入蒸馏 水，使NaCl溶液物质的量浓度降至0.14 mol/L，析出 DNA；用玻璃棒搅拌，DNA就缠绕在玻璃棒上；将DNA 溶解到浓NaCl溶液中过滤，加入与滤液等体积的冷酒 精溶液，析出DNA。故正确顺序是CBEDA。(2)两次加入蒸馏水的作用：第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为
12、2 mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。(3)提取含杂质较少的DNA时，所用酒精溶液必须经过充分冷却才能使用，否则DNA的溶解度会增加。(4)在DNA的鉴定实验中，DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用变成蓝色。答案：(1)CBEDA(2)加速血细胞的破裂 降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出(3)充分冷却 提取含杂质少的DNA(4)二苯胺 蓝色 考点二 植物有效成分的提取 核心知识回顾 1.植物芳香油的来源和提取方法：(1)植物芳香油的来源和性质。天然香料的来源：_。特点：具有很强的_性。动物和植物 挥发 成分：主要包括_及其衍生物。玫瑰精油的性质：化学性质_，_溶于水，易
13、溶于_。橘皮精油：主要成分是_，_，具有 诱人的橘香味。萜类化合物 稳定 难 有机溶剂 柠檬烯 无色透明(2)植物芳香油的提取方法：提取 方法水蒸气蒸馏法压榨法萃取法原理利用水蒸气将 _性强的芳 香油携带出来利用_ 将含量较大的 植物芳香油分 离出来利用化合物在 不同溶剂中的 _性不同提 取出来挥发 机械压力 溶解 提取 方法水蒸气蒸馏法压榨法萃取法适用 范围_强，_ _性强含量大，易 榨取在不同的溶剂中 _差异较大优点 可以提取含量 较少的芳香油保证提取物 的性质不变保证提取物的性 质不变应用 实例玫瑰精油等橘皮精油等茉莉精油等挥发性 热 稳定 溶解度(3)玫瑰精油的提取步骤及注意事项：14
14、 冷却水 时间 温度 盐的浓度 残留的水分 固体Na2SO4 (4)橘皮精油的提取步骤及注意事项：出油率 石灰水 NaHCO3 Na2SO4 78 滤纸 2.胡萝卜素的提取与鉴定：(1)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。橘黄色 石油 醚(2)实验步骤及注意事项：颗粒大小 含水量 石油醚 水不溶性 固体物质 高 萃取剂的性质和 使用量 温度 时间 有机溶剂 (3)胡萝卜素的鉴定。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
15、 扩散速度 标准样品 实验步骤：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。【思维诊断】(1)胡萝卜素化学性质不稳定，易溶于石油醚等
16、有机 溶剂。()分析：胡萝卜素化学性质比较稳定，易溶于石油醚等 有机溶剂。(2)根据双键的数目将胡萝卜素划分为、三 类。()(3)天然-胡萝卜素只能从胡萝卜中提取。()分析：工业生产天然胡萝卜素有三种方法，一是从植物中提取，如胡萝卜等蔬菜；二是从大面积养殖的岩藻中获得；三是利用微生物的发酵生产。(4)乙醇和丙酮是常用的有机溶剂，能够用于胡萝卜素的萃取。()分析：胡萝卜素的提取所用的有机溶剂为水不溶性有机溶剂，而乙醇和丙酮为水溶性有机溶剂。(5)食用胡萝卜能预防维生素A缺乏症，因此胡萝卜中含有大量的维生素A。()分析：胡萝卜中含有大量的胡萝卜素，含有的维生素A并不多，但是-胡萝卜素可以被氧化成维
17、生素A。(6)萃取装置上的冷凝管主要用于防止胡萝卜素挥发。()分析：胡萝卜素无挥发性，因此萃取装置上的冷凝管不是用于防止胡萝卜素挥发，而是为了防止有机溶剂挥发，通过冷凝管可以使有机溶剂冷凝回流。高考角度全练 角度1 植物芳香油的提取 1.(2017济南模拟)根据植物芳香油提取的相关知识，回答下列问题：(1)玫瑰精油的提取可使用如图所示装置，这种方法叫_法；蒸馏时收集的蒸馏液_(填“是”或“不是”)纯的玫瑰精油，原因是_。进水口是图中的_(填图中的编号)。(2)柠檬芳香油的提取常用_法。(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_，便于油水分离。分离出的油层中加入无水硫酸
18、钠的作用是_，除去固体硫酸钠的常用方法是_。【解题指南】解答本题要明确两点：(1)植物有效成分提取常用的方法有蒸馏法、压榨法和萃取法。(2)具体选择植物芳香油的提取方法时应根据产品的性质和原料特点而选取不同的提取方法。【解析】(1)分析题图装置可知，该图是蒸馏装置，用该装置提取玫瑰精油的方法叫蒸馏法；锥形瓶中收集到的液体不是纯净的玫瑰精油，是玫瑰精油和水的混合物，图中冷凝管中的水是由下到上流动的，故进水口为。(2)柠檬芳香油主要贮存在柠檬皮部分，用水中蒸馏法提取柠檬芳香油时容易导致原料焦糊，水蒸气蒸馏还 会导致橘皮芳香油的有效成分部分分解，因此不适宜用蒸馏法，通常采用压榨法。(3)用水蒸气蒸馏
19、法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是增加盐的浓度，便于油水分离。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是吸收薄荷油中残留的水分，除去固体硫酸钠的常用方法是过滤。答案：(1)蒸馏 不是 蒸馏时玫瑰精油与水蒸气一起蒸馏出来，得到玫瑰精油和水的混合物 (2)压榨(3)增加盐的浓度 吸收残留的水分 过滤 2.(2017吉林模拟)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：世纪金榜导学号77982223(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，石灰水的作用是_ _。(3
20、)参照手动压榨原理示意图，设计压榨方案时要考虑容器_。为了使橘皮油易于与水分离，常加入_，并调节pH至_。(4)得到压榨液后，用普通布袋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_分离出来。此时，橘皮油中含有少量的水和果蜡，需在510下静置57天，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分过滤，_合并，成为最终的橘皮精油。【解析】(1)橘皮精油主要存在于橘皮中，由于橘皮精油的有效成分在水蒸气蒸馏过程中会发生部分水解，同时水中蒸馏会导致原料焦糊的问题，因此一般采用压榨法提取橘皮精油。(2)提取橘皮精油时，为了提高出油率，首先将橘皮去水干燥，然后用石灰水浸泡，石灰水的
21、作用是破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。(3)设计压榨方案时要考虑容器能够承受的压力范围，压榨过程中常加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4，并将pH调至78，作用是促进橘皮油和水分离。(4)得到压榨液后，用普通布袋过滤除去固体物和残渣，对滤液进行离心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油分离出来，然后在510下静置57天，使果蜡等杂质沉淀，用吸管吸出上层澄清橘皮油，其余部分过滤，滤液与吸出的上层橘油合并，成为最终的橘皮精油。答案：(1)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，水中蒸馏会导致原料焦糊等问题(
22、2)干燥去水 破坏细胞结构，分解果胶，防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率(3)能够承受的压力范围 相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4 78(4)离心 上层橘皮油 滤液与吸出的上层橘油 角度2 胡萝卜素的提取与鉴定 3.(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，用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时，_(填“需要”或“不需要”
23、)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为、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较稳定，不溶于水，是非挥发性物质。(2)萃取的
24、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 4.(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_ _。(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
25、可采用_法，并以_样品作为对照。【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来。(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
26、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来(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。【加固训练】(2017广州模拟)分析回答下列与植物有效成分提取
27、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。用 分液漏斗分离得到油层后还要加入_以除去水分。(2)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)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取剂的性质和使用量。答案：(1)萃取 NaCl 无水Na2SO4(2)干燥 萃取剂的性质和使用量