（通用版）2019版高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題十一 生物技術(shù)實(shí)踐 考點(diǎn)32 植物有效成分的提取、DNA技術(shù)學(xué)案

考點(diǎn)32　植物有效成分的提取、DNA技術(shù) 1．植物芳香油三種提取方法的比較 提取方法 實(shí)驗(yàn)原理 適用范圍 水蒸氣 蒸餾法 利用水蒸氣將揮發(fā)性較強(qiáng)的植物芳香油攜帶出來，形成油水混合物，冷卻后，混合物又會(huì)重新分出油層和水層 適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性較強(qiáng)的芳香油 壓榨法 通過機(jī)械加壓，壓榨出果皮中的芳香油 適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料中芳香油的提取 有機(jī)溶劑萃取法 使芳香油溶解在有機(jī)溶劑中，蒸發(fā)溶劑后就可獲得芳香油 適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細(xì)小，能充分溶解在有機(jī)溶劑中 2.實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計(jì) (1)玫瑰精油提取的實(shí)驗(yàn)流程 鮮玫瑰花＋清水(1∶4)→水蒸氣蒸餾→油水混合物分離油層除水玫瑰油。 (2)橘皮精油提取的實(shí)驗(yàn)流程 石灰水浸泡→漂洗→壓榨→過濾→靜置→再次過濾→橘皮油。 (3)提取胡蘿卜素的實(shí)驗(yàn)流程 胡蘿卜→粉碎→干燥→萃取→過濾→濃縮→胡蘿卜素。 3．DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)原理 (1)DNA在不同濃度的NaCl溶液中的溶解度不同，其中在物質(zhì)的量濃度為0.14 mol/L時(shí)最低。 (2)DNA不溶于酒精，但是細(xì)胞中的一些有機(jī)物如某些蛋白質(zhì)則溶于酒精，因此可以用酒精提純。 (3)DNA遇二苯胺(沸水浴)會(huì)被染成藍(lán)色，因此，二苯胺可用來鑒定DNA分子。 4．DNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)流程 選取材料→破碎細(xì)胞，獲取含DNA的濾液→去除濾液中的雜質(zhì)→DNA的析出與鑒定。 題組一　植物有效成分的提取 1．胡蘿卜素是一種常用的食用色素，可分別從胡蘿卜或產(chǎn)生胡蘿卜素的酵母菌R細(xì)胞中提取獲得，流程如下： (1)培養(yǎng)酵母菌的培養(yǎng)基中一般含有水、碳源、氮源、無機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)成分，不同的是制作固體培養(yǎng)基時(shí)加入了________________。要獲得大量的酵母菌R用于胡蘿卜素的提取，應(yīng)選擇________________培養(yǎng)基。 (2)篩選酵母菌R時(shí)，可采用稀釋涂布平板法接種，涂布前的操作是______________________。在固體培養(yǎng)基中理想的菌落是由單個(gè)活細(xì)胞繁殖而來，原因是 ________________________________________________________________________。 (3)圖中A過程表示__________，該過程宜采用_____________________________方式加熱。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________________________________________________________________________。 (4)經(jīng)一系列培養(yǎng)環(huán)境的優(yōu)化，酵母菌R產(chǎn)胡蘿卜素的量有所提高。在此基礎(chǔ)上，要獲得產(chǎn)量更高的菌株，可采取的育種方法是__________________________。 答案　(1)瓊脂　液體　(2)將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋　菌類DNA、細(xì)胞周期及理化性質(zhì)都一樣，便于科學(xué)研究　(3)萃取　水浴　(實(shí)驗(yàn))對(duì)照　(4)誘導(dǎo)菌株突變?cè)龠M(jìn)行篩選 解析　(1) 制作固體培養(yǎng)基時(shí)，除了加入了水、碳源、氮源、無機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)成分外，還需加入凝固劑瓊脂。液體培養(yǎng)基可用于工業(yè)生產(chǎn)，要獲得大量的酵母菌R用于胡蘿卜素的提取，應(yīng)選擇液體培養(yǎng)基。 (2)采用稀釋涂布平板法接種微生物時(shí)，涂布前的操作是將菌液進(jìn)行一系列的梯度稀釋。由于菌類DNA、細(xì)胞周期及理化性質(zhì)都一樣，便于科學(xué)研究，所以在固體培養(yǎng)基中理想的菌落是由單個(gè)活細(xì)胞繁殖而來。 (3) 圖中A過程表示萃取。因萃取劑為有機(jī)溶劑，易燃易爆，所以胡蘿卜素的萃取過程應(yīng)該避免明火加熱，應(yīng)采用水浴加熱。采用紙層析法鑒定所提取的胡蘿卜素的過程中，需用胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)樣品作為(實(shí)驗(yàn))對(duì)照。 (4)要獲得產(chǎn)量更高的酵母菌R菌株，可采取誘變育種的方法，即誘導(dǎo)菌株突變?cè)龠M(jìn)行篩選。 2．青蒿素是一種無色針狀晶體，易溶于有機(jī)溶劑，不溶于水，不易揮發(fā)，60 ℃以上易分解，主要從黃花蒿中提取。近年來又發(fā)現(xiàn)青蒿素具有較強(qiáng)的抗腫瘤作用，某科研小組按如下步驟進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)： ①?gòu)狞S花蒿中提取青蒿素； ②將等量癌細(xì)胞分別接種到4組培養(yǎng)瓶中，適宜條件下培養(yǎng)24 h后除去上清液； ③向4組培養(yǎng)瓶中分別加入等量含2、4、8、16 μmol·L－1青蒿素的培養(yǎng)液，適宜條件下繼續(xù)培養(yǎng)； ④72 h后統(tǒng)計(jì)并計(jì)算各組的細(xì)胞增殖抑制率。 回答下列問題： (1)提取青蒿素時(shí)不宜使用水蒸氣蒸餾法，原因是 ________________________________________________________________________； 根據(jù)青蒿素__________________的特點(diǎn)，可采用有機(jī)溶劑萃取的方法，現(xiàn)有四氯化碳(沸點(diǎn)76.5 ℃)和乙醚(沸點(diǎn)34.5 ℃)兩種溶劑，應(yīng)選用________作為萃取劑，不選用另外一種的理由是________________________________________________________________________。 (2)萃取青蒿素的過程應(yīng)采用____________加熱；加熱時(shí)常在加熱瓶口安裝回流冷凝裝置，目的是_______________________________________________________________________。 (3)科研小組進(jìn)行上述②～④步驟實(shí)驗(yàn)的目的是___________________________________ ________________________________________________________________________。 步驟③中需要設(shè)置對(duì)照組，對(duì)照組的處理方法為 ________________________________________________________________________。 答案　(1)青蒿素不易揮發(fā)，不能隨水蒸氣蒸餾出來(或水蒸氣蒸餾法適用于蒸餾揮發(fā)性物質(zhì)，而青蒿素不易揮發(fā))　易溶于有機(jī)溶劑　乙醚　青蒿素在60 ℃以上易分解，應(yīng)選擇低沸點(diǎn)的萃取劑　(2)水浴　防止有機(jī)溶劑揮發(fā)　(3)探究青蒿素的濃度與細(xì)胞增殖抑制率的關(guān)系　在另一培養(yǎng)瓶中加入等量的不含青蒿素的培養(yǎng)液，適宜條件下繼續(xù)培養(yǎng) 解析　(1)青蒿素不易揮發(fā)，不能隨水蒸氣蒸餾出來(或水蒸氣蒸餾法適用于蒸餾揮發(fā)性物質(zhì)，而青蒿素不易揮發(fā))，所以提取青蒿素時(shí)不宜使用水蒸氣蒸餾法；根據(jù)青蒿素易溶于有機(jī)溶劑的特點(diǎn)，可采用有機(jī)溶劑萃取的方法；根據(jù)題意可知，青蒿素在60 ℃以上易分解，因此應(yīng)選擇低沸點(diǎn)的乙醚作為萃取劑。 (2)由于有機(jī)溶劑易燃，所以萃取青蒿素的過程應(yīng)采用水浴加熱；為防止有機(jī)溶劑揮發(fā)，加熱時(shí)可在加熱瓶口安裝回流冷凝裝置。 (3))上述②～④步驟實(shí)驗(yàn)的目的是探究青蒿素的濃度與細(xì)胞增殖抑制率的關(guān)系；步驟③中缺少空白對(duì)照組，需要設(shè)置一組加入等量的不含青蒿素的培養(yǎng)液，在適宜條件下培養(yǎng)作為對(duì)照組，以排除細(xì)胞自身原因的死亡。 題組二　DNA技術(shù) 3．某同學(xué)用洋蔥進(jìn)行DNA粗提取和鑒定實(shí)驗(yàn)，下列操作錯(cuò)誤的是(　　) A．加入洗滌劑后用力進(jìn)行快速、充分的研磨 B．用蛋白酶純化過濾后的研磨液中的DNA C．加入酒精后用玻璃棒輕緩攪拌 D．加二苯胺試劑搖勻后沸水浴加熱 答案　A 解析　破碎植物細(xì)胞時(shí)，加入洗滌劑后，動(dòng)作要輕緩、柔和，否則容易產(chǎn)生大量的泡沫，不利于后續(xù)步驟的操作，A錯(cuò)誤。 4．某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)探究活動(dòng)，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10 g。剪碎后分成兩組，一組置于20 ℃、另一組置于－20 ℃條件下保存24 h。 DNA粗提?。旱谝徊剑簩⑸鲜霾牧戏謩e放入研缽中，各加入15 mL研磨液，充分研磨。用兩層紗布過濾，取濾液備用。 第二步：先向6只小燒杯中分別注入10 mL濾液，再加入20 mL體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地向一個(gè)方向攪拌，使絮狀物纏繞在玻璃棒上。 第三步：取6支試管，分別加入等量的質(zhì)量濃度為2 mol·L－1 NaCl溶液溶解上述絮狀物。 DNA檢測(cè)：在上述試管中各加入4 mL二苯胺試劑，混合均勻后，置于沸水浴中加熱5 min，待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結(jié)果(如表)。 材料保存溫度 花菜 辣椒 蒜黃 20 ℃ ＋＋ ＋ ＋＋＋ －20 ℃ ＋＋＋ ＋＋ ＋＋＋＋ 注：“＋”越多表示顏色越深。 分析上述實(shí)驗(yàn)過程，回答下面的問題： (1)該探究性實(shí)驗(yàn)的課題名稱是：_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)第二步中“緩緩地”攪拌，這是為了減少__________。 (3)表中的顏色為______色，顏色的深淺代表了____________________。 (4)DNA檢測(cè)時(shí)需在沸水浴中加熱的目的是________________________________，同時(shí)說明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的______________。 (5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論并分析。 ①結(jié)論1：與20 ℃相比，相同實(shí)驗(yàn)材料在－20 ℃條件下保存，DNA的提取量較多。 結(jié)論2：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ②針對(duì)結(jié)論1，請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對(duì)DNA影響極小。為了進(jìn)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(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。 答案　(1)探究不同材料和不同保存溫度對(duì)DNA提取量的影響 (2)DNA斷裂 (3)藍(lán)　DNA含量的多少 (4)加速顏色反應(yīng)　耐受性 (5)①等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃中提取的DNA量最多?、诘蜏匾种屏讼嚓P(guān)酶的活性，DNA降解速度較慢 (6)將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合，靜置一段時(shí)間，吸取上清液 解析　(1)由表格可知，該實(shí)驗(yàn)的自變量是不同材料和不同保存溫度，因此該探究性實(shí)驗(yàn)課題的名稱是探究不同材料和不同保存溫度對(duì)DNA提取量的影響。 (2)第二步中“緩緩地”攪拌，這是為了減少DNA斷裂。 (3)在沸水浴的條件下，DNA遇二苯胺會(huì)被染成藍(lán)色。因此，表中的顏色應(yīng)該為藍(lán)色，顏色的深淺代表DNA含量的多少。 (4)DNA檢測(cè)時(shí)需在沸水浴中加熱的目的是加速顏色反應(yīng)，同時(shí)說明DNA對(duì)高溫有較強(qiáng)的耐受性。 (5)①根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：等質(zhì)量的不同實(shí)驗(yàn)材料，在相同的保存溫度下，從蒜黃中提取的DNA量最多。 ②因?yàn)榈蜏匾种屏讼嚓P(guān)酶的活性，使DNA降解速度減慢，所以與20 ℃相比，相同實(shí)驗(yàn)材料在－20 ℃條件下保存，DNA的提取量較多。 (6)氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對(duì)DNA影響極小，所以為了進(jìn)一步提高DNA純度，可將第三步獲得的溶液與等量的氯仿充分混合，靜置一段時(shí)間，吸取上清液，然后用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。 6