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1、生物技術(shù)實踐第第1111章章第第51講生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用講生物技術(shù)在其他方面的應(yīng)用考綱要求考綱要求考情分析考情分析命題趨勢命題趨勢1蛋白質(zhì)的提取和分蛋白質(zhì)的提取和分離離2從生物材料中提取從生物材料中提取某些特定成分某些特定成分2017，全國卷，全國卷，37T2015，全國卷，全國卷，39T2015，全國卷，全國卷，39T主要考查從生物材料中提主要考查從生物材料中提取某些特定的成分，命題取某些特定的成分，命題形式基本上是非選擇題形式基本上是非選擇題分值：分值：215分分欄目導(dǎo)航板板 塊塊 一一板板 塊塊 二二板板 塊塊 三三板板 塊塊 四四 一、血紅蛋白的提取和分離 1方法及原理方法方法原
2、理原理凝膠色譜法凝膠色譜法根據(jù)根據(jù)_分離蛋白質(zhì)分離蛋白質(zhì)電泳法電泳法各種分子各種分子_的差異以及分子本身大小、形狀的不同的差異以及分子本身大小、形狀的不同相對分子質(zhì)量的大小相對分子質(zhì)量的大小帶電性質(zhì)帶電性質(zhì) 2實驗操作程序 樣品處理：紅細(xì)胞的洗滌血紅蛋白的釋放分離血紅蛋白溶液 粗分離：用_法除去樣品中相對分子質(zhì)量較小的雜質(zhì) 純化：用凝膠色譜法對血紅蛋白進(jìn)行分離和純化 純度鑒定：用_法來測定蛋白質(zhì)的 相對分子質(zhì)量，即對血紅蛋白進(jìn)行純度鑒定透析透析SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳聚丙烯酰胺凝膠電泳水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾NaCl無水無水Na2SO4 2提取橘皮精油的實驗 (1)方法：一般采
3、用_法。 (2)實驗流程： 石灰水浸泡漂洗_過濾靜置再次_橘皮油壓榨壓榨壓榨壓榨過濾過濾水水 石油醚石油醚 萃取萃取 萃取劑萃取劑 干燥干燥過濾過濾紙層析紙層析 1判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“”。 (1)二倍體植株的花粉經(jīng)脫分化與再分化后可得到穩(wěn)定遺傳的植株。() (2)培育草莓脫毒苗所采用的主要技術(shù)是植物組織培養(yǎng)。() (3)制備好的MS培養(yǎng)基用于植物組織培養(yǎng)時，需要加入植物激素。() (4)被子植物的花粉發(fā)育要經(jīng)過小孢子四分體時期、雙核期和單核期等階段。() (5)植物芳香油的提取方法有蒸餾、壓榨和萃取等，根據(jù)提取的芳香油的用途選擇提取的方法。() 2下列關(guān)于生物技術(shù)實踐的敘述中，正
4、確的是() A用于果酒、果醋、腐乳制作的主要菌種都是有氧呼吸型真核生物 B海藻酸鈉溶液濃度過低會導(dǎo)致制作的凝膠珠呈蝌蚪狀 C用菜花提取DNA時加入一定量的洗滌劑和食鹽，充分研磨過濾后棄去濾液 D用移液管稀釋菌液時，吹吸三次的目的是使菌液與水充分混合 解析用于果酒、果醋、腐乳制作的主要菌種分別是酵母菌、醋酸桿菌和毛霉，其中醋酸桿菌為原核生物，酵母菌的呼吸類型為兼性厭氧型；海藻酸鈉溶液濃度過高會導(dǎo)致制作的凝膠珠呈蝌蚪狀；用菜花提取DNA時加入一定量的洗滌劑和食鹽，充分研磨過濾后應(yīng)保留濾液。DA 1常用的蛋白質(zhì)分離方法 (1)凝膠色譜法一蛋白質(zhì)的提取和分離一蛋白質(zhì)的提取和分離蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)項目項目相對
5、分子質(zhì)量大相對分子質(zhì)量大相對分子質(zhì)量小相對分子質(zhì)量小凝膠內(nèi)部凝膠內(nèi)部不能進(jìn)入不能進(jìn)入能進(jìn)入能進(jìn)入運動方式運動方式垂直向下垂直向下垂直向下和無規(guī)則擴(kuò)散運動垂直向下和無規(guī)則擴(kuò)散運動經(jīng)過路程經(jīng)過路程較短較短較長較長洗脫次序洗脫次序先流出先流出后流出后流出 (2)電泳法原理 在一定pH下，蛋白質(zhì)分子的某些基團(tuán)解離后帶上正電或負(fù)電。在電場的作用下，帶電分子會向著與其所帶電荷相反的電極移動。 由于待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)的差異以及分子本身的大小、形狀的不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。 例1 如圖表示血紅蛋白提取和分離的部分實驗裝置，請據(jù)圖回答下列問題： (1)血紅蛋白
6、是人和其他脊椎動物紅細(xì)胞的主要組成成分，它在紅細(xì)胞中的作用體現(xiàn)了蛋白質(zhì)具有_功能。 (2)甲裝置中，B是血紅蛋白溶液，則A是_；乙裝置中，C溶液的作用是_。 (3)甲裝置用于_，目的是_。 用乙裝置分離蛋白質(zhì)的方法叫_，是根據(jù)_分離蛋白質(zhì)的有效方法。 (4)用乙裝置分離血紅蛋白時，待_時，用試管收集流出液，每5 mL收集一管，連續(xù)收集。運輸運輸 磷酸緩沖液磷酸緩沖液 洗脫血紅蛋白洗脫血紅蛋白透析透析(粗分離粗分離) 去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)凝膠色譜法凝膠色譜法相對分子質(zhì)量的大小相對分子質(zhì)量的大小紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端 解析(1)紅細(xì)胞中
7、含有血紅蛋白，血紅蛋白可以運輸氧，其在紅細(xì)胞中的作用體現(xiàn)了蛋白質(zhì)具有運輸功能。(2)由血紅蛋白提取和分離的實驗原理可知，甲裝置中，B是血紅蛋白溶液，則A是磷酸緩沖液，抵制外界酸、堿對溶液pH的干擾而保持pH穩(wěn)定；乙裝置中，C溶液的作用是洗脫血紅蛋白。(3)甲裝置用于透析，目的是去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)。用乙裝置分離蛋白質(zhì)的方法叫凝膠色譜法，是根據(jù)相對分子質(zhì)量的大小分離蛋白質(zhì)的有效方法，分子量大的流動速度快。(4)用乙裝置分離血紅蛋白時，待紅色的蛋白質(zhì)接近色譜柱底端時，用試管收集流出液，每5 mL收集一管，連續(xù)收集。 1植物有效成分的提取的三種方法比較二結(jié)合實例考查植物芳香油的提取二結(jié)合實例考
8、查植物芳香油的提取提取方法提取方法水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法壓榨法壓榨法有機(jī)溶劑萃取法有機(jī)溶劑萃取法實驗原理實驗原理利用水蒸氣將揮發(fā)性利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來帶出來通過機(jī)械加壓，壓榨通過機(jī)械加壓，壓榨出果皮中的芳香油出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有機(jī)使芳香油溶解在有機(jī)溶劑中，蒸發(fā)溶劑獲溶劑中，蒸發(fā)溶劑獲得芳香油得芳香油方法方法步驟步驟水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾分離油層分離油層除水過濾除水過濾石灰水浸泡、漂洗石灰水浸泡、漂洗壓榨、過濾、靜置壓榨、過濾、靜置再次過濾再次過濾粉碎、干燥粉碎、干燥萃取、過濾萃取、過濾濃縮濃縮提取方法提取方法水蒸氣蒸餾法水蒸氣蒸餾法壓榨法壓榨
9、法有機(jī)溶劑萃取法有機(jī)溶劑萃取法適用范圍適用范圍適用于提取玫瑰油、適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強(qiáng)的薄荷油等揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油芳香油適用于柑橘芳香油、檸適用于柑橘芳香油、檸檬芳香油等原料易焦糊檬芳香油等原料易焦糊芳香油的提取芳香油的提取適用范圍廣，要求原料的適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細(xì)小，能充顆粒要盡可能細(xì)小，能充分浸泡在有機(jī)溶劑中分浸泡在有機(jī)溶劑中優(yōu)點優(yōu)點簡單易行，便于分離簡單易行，便于分離生產(chǎn)成本低，易保持原生產(chǎn)成本低，易保持原料原有的結(jié)構(gòu)和功能料原有的結(jié)構(gòu)和功能出油率高，易分離出油率高，易分離局限性局限性水中蒸餾會導(dǎo)致原料水中蒸餾會導(dǎo)致原料焦糊和有效成分水解焦糊和有效成分水解等問題
10、等問題分離較為困難，出油率分離較為困難，出油率相對較低相對較低使用的有機(jī)溶劑處理不當(dāng)使用的有機(jī)溶劑處理不當(dāng)會影響芳香油的質(zhì)量會影響芳香油的質(zhì)量 2增加植物有效成分提取量的關(guān)鍵措施 (1)蒸餾法提取植物芳香油 提取量主要取決于植物材料中芳香油的含量。 由于植物芳香油易揮發(fā)，因此用水蒸氣蒸餾法提取植物芳香油時應(yīng)選擇新鮮的植物材料(干燥后植物芳香油揮發(fā))。 (2)壓榨法提取植物芳香油：植物材料中的果膠、果蠟會影響壓榨和出油率，壓榨前通常采用石灰水浸泡的方法除去果膠、果蠟，以提高出油率。 (3)影響胡蘿卜素萃取的因素及解決措施影響因素影響因素解決措施解決措施萃取劑的性質(zhì)萃取劑的性質(zhì)用水不溶性有機(jī)溶劑用
11、水不溶性有機(jī)溶劑原料的顆粒大小、緊密程度原料的顆粒大小、緊密程度粉碎粉碎材料的含水量材料的含水量干燥干燥萃取溫度萃取溫度探索最佳萃取溫度，嚴(yán)格控制溫度探索最佳萃取溫度，嚴(yán)格控制溫度萃取時間萃取時間適當(dāng)延長萃取時間適當(dāng)延長萃取時間 例2 回答下列有關(guān)從生物材料中提取某些特定成分的問題： (1)薄荷油和玫瑰精油的化學(xué)性質(zhì)相似，因此適合選用_法來提取。用此方法收集到的液體_(填“是”或“不是”)純的薄荷油，原因是_。在此過程中，影響薄荷油提取量的主要因素有_和_。 (2)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素常用的方法是_法。用這種方法提取胡蘿卜素的主要步驟是：粉碎、干燥、萃取、_、_。水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾不是不是
12、薄荷油隨水蒸氣一起蒸餾出來，所得到的是油水混合物薄荷油隨水蒸氣一起蒸餾出來，所得到的是油水混合物蒸餾時間蒸餾時間蒸餾溫度蒸餾溫度萃取萃取過濾過濾濃縮濃縮 (3)如圖是某同學(xué)對萃取的胡蘿卜素樣品所做的鑒定實驗的結(jié)果。圖中實驗組是_，實驗得出的結(jié)論是_。B、C萃取樣品中不含萃取樣品中不含胡蘿卜素胡蘿卜素 解析(1)薄荷油和玫瑰精油化學(xué)性質(zhì)相似，都具有易揮發(fā)、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的性質(zhì)，因此可用水蒸氣蒸餾法進(jìn)行提取。由于薄荷油隨水蒸氣一起蒸餾出來，所得到的是油水混合物，不是純的薄荷油。蒸餾溫度太高、時間太短，產(chǎn)品品質(zhì)就比較差。(2)胡蘿卜素易溶于有機(jī)溶劑，可用有機(jī)溶劑進(jìn)行萃取，主要步驟是：粉碎干燥
13、萃取過濾濃縮。(3)胡蘿卜素萃取后溶于有機(jī)溶劑，圖中實驗組是BC，對照組是AD。 胡蘿卜素粗品鑒定過程中的5個易錯點 (1)層析時沒有選擇干凈的濾紙，導(dǎo)致實驗現(xiàn)象不明顯。為了防止操作時對濾紙的污染，應(yīng)盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進(jìn)行操作。 (2)點樣時點樣圓點太大(直徑大于2 mm)，會導(dǎo)致最終在濾紙上形成一條線，無法辨認(rèn)被提取的色素。點樣圓點的直徑應(yīng)為2 mm。 (3)將點好樣的濾紙卷成圓筒狀，卷紙時不能讓濾紙兩邊相互接觸，以避免由于毛細(xì)管現(xiàn)象導(dǎo)致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，溶劑前沿不齊，影響結(jié)果。 (4)層析液沒及樣品原點，色素會溶解于層析液中，造成實驗失敗。層析液不可沒及樣品原點，
14、以免色素溶解于層析液中，使鑒定失敗。 (5)沒有設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣品作對照。層析液中是否提取到胡蘿卜素，可通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品中的胡蘿卜素作對比予以確認(rèn)。 例1 (經(jīng)典高考題)胡蘿卜素是一種常用的食用色素，可分別從胡蘿卜或產(chǎn)胡蘿卜素的微生物菌體中提取獲得，流程如下： (1)篩選產(chǎn)胡蘿卜素的酵母菌R時，可選用_或平板劃線法接種。采用平板劃線法接種時需先灼燒接種環(huán)，其目的是_。 (2)培養(yǎng)酵母菌R時，培養(yǎng)基中的蔗糖和硝酸鹽可分別為酵母菌R的生長提供_和_。 (3)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素時，干燥過程應(yīng)控制好溫度和_以防止胡蘿卜素分解；萃取過程中宜采用_方式加熱以防止溫度過高；萃取液濃縮前需進(jìn)行過濾，其目的是_。
15、(4)紙層析法可用于鑒定所提取的胡蘿卜素，鑒定過程中需用胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)品作為_。答題送檢來自閱卷名師報告錯誤錯誤致錯原因致錯原因扣分扣分( (1)考生對微生物的接種方法識記不準(zhǔn)確考生對微生物的接種方法識記不準(zhǔn)確1( (3)考生對提取胡蘿卜素的基礎(chǔ)知識掌握不全面及語言組織不考生對提取胡蘿卜素的基礎(chǔ)知識掌握不全面及語言組織不準(zhǔn)確準(zhǔn)確2( (4) 考生沒有理解鑒定原理考生沒有理解鑒定原理1 解析 (1)微生物分離和培養(yǎng)中常用的接種方法是稀釋涂布平板法和平板劃線法。微生物培養(yǎng)需要無菌操作，其中對接種環(huán)需進(jìn)行灼燒滅菌處理。(2)蔗糖和硝酸鹽可分別為微生物的生長提供碳源和氮源。(3)從胡蘿卜中提取胡蘿卜素時
16、，干燥過程中若溫度過高、干燥時間太長會導(dǎo)致胡蘿卜素分解；萃取過程應(yīng)避免明火加熱，宜采用水浴方式加熱，以防止溫度過高；萃取液在濃縮之前要進(jìn)行過濾，以除去萃取液中的不溶物。(4)利用紙層析法鑒定所提取的胡蘿卜素時，需用胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)樣品作對照，對比分析標(biāo)準(zhǔn)樣品和萃取樣品出現(xiàn)的層析帶。 規(guī)范答題 (除注明外，每空1分)(1)稀釋涂布平板法滅菌(或防止雜菌污染) (2)碳源氮源 (3)時間水浴濾去不溶物(2分) (4)(實驗)對照 1在植物有效成分的提取過程中，常用萃取法、蒸餾法和壓榨法，下列關(guān)于這三種方法的敘述錯誤的是() A蒸餾法和萃取法都需要水浴加熱 B壓榨法適用于易焦糊原料的提取，如柑橘、檸檬等 C萃取法適用范圍較廣，一般原料顆粒小，萃取效果好 D蒸餾法適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油 解析蒸餾法適用于提取揮發(fā)性強(qiáng)的芳香油，其操作過程中不需要水浴加熱，萃取法需要水浴加熱。壓榨法適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取。萃取法適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細(xì)小，能充分浸泡在有機(jī)溶劑中。A
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