2018届高考生物一轮（课标通用）课件：专题二十三 生物技术在其他方面的应用

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本专题知识琐碎,细节较多,以对实验的学习和理解为主,进一步要求学以致用。细节方面还是强调记忆的重要性,很多知识点即使一开始不明白,强行记忆之后逐渐也会在做题中理解。以此为本,再辅以大量练习,在平时答题过程中有目的地注意加深对细节的记忆,理解题目中的实验为何如此设计。先入题海认清事实,才能更好地理解课本的知识,再跳出题海,实现对知识的精准把握。本专题在考查过程中变化不大,只要牢记各小知识点,理解实验整体设计思路,并且多加练习避免遗忘,基本都能很好地掌握。复旦大学　柴晴圆
特定成分的提取、分离及运用发酵加工食品的方法1.(2017·课标全国Ⅱ,37,15分,较低难度)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素,某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀,再将两者置于适宜条件下进行发酵,并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题。(1)该实验的自变量是　　　　、　　　　　　。 (2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好,说明该发酵菌是　　　　　　　。 (3)如果在实验后,发现32 h内的发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,则无法确定发酵的最佳时间;若要确定最佳发酵时间,还需要做的事情是　　　　　　　　　。 
(4)从大豆到豆豉,大豆中的成分会发生一定的变化,其中,蛋白质转变为　　　　　　　　　　,脂肪转变为　　　　　　　　　　。【答案】 (1)菌种　发酵时间　(2)好氧菌　(3)延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间　(4)氨基酸和肽　脂肪酸和甘油【解析】 (1)由题干可知,该实验的自变量是菌种和发酵时间。(2)上层可接触到空气,如果上层发酵效果比底层好,说明该发酵菌为好氧菌。(3)如果在32 h内发酵效果越来越好,且随发酵时间呈直线上升关系,说明32 h还不是最佳发酵时间。若要确定最佳发酵时间,应适当延长发酵时间,观测发酵效果,最好的发酵效果所对应的时间为最佳发酵时间。(4)在发酵过程中,发酵菌分泌的酶会将蛋白质分解为氨基酸和肽,将脂肪分解为脂肪酸和甘油。
2.(2017·课标全国Ⅲ,37,15分,较低难度)绿色植物甲含有物质W,该物质为无色针状晶体,易溶于极性有机溶剂,难溶于水,且受热、受潮易分解。其提取流程为:植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题。(1)在提取物质W时,最好应选用的一种原料是　　(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲,不宜选用其他两种的原因是　  　。(2)提取物质W时,振荡的作用是　。 (3)活性炭具有很强的吸附能力,在提取过程中,用活性炭处理提取液的目的是　。 (4)现有丙酮(沸点56 ℃)、乙醇(沸点约78 ℃)两种溶剂,在提取物质W时,应选用丙酮作为提取剂,理由是 　。 (5)该实验操作过程中应注意的事项是　　　　(答出两点即可)。
【答案】 (1)晾干　高温烘干过程中,植物甲中的物质W易被破坏;新鲜的植物甲含水量高,用于提取的极性有机溶剂会被水稀释,进而降低对物质W的提取效果　(2)使原料和溶剂充分混匀　(3)去除提取液中的色素　(4)丙酮沸点低于乙醇,蒸馏时物质W分解较少　(5)在温度较低的情况下操作,防火【解析】 (1)由于物质W受热、受潮易分解,所以在提取物质W时,不应选用高温烘干的植物甲;新鲜的植物甲中含水量高,会稀释用于提取物质W的极性有机溶剂,从而降低提取的物质W的浓度。(2)提取物质W时,振荡有利于物质W充分溶于有机溶剂。(3)在提取过程中,用活性炭处理提取液有利于去除提取液中的色素。(4)在提取物质W时,温度过高会导致物质W分解过多。丙酮沸点相对较低,适合作为提取剂。(5)根据题干信息,物质W受热易分解,所以应注意温度控制;提取剂用的是丙酮,丙酮易挥发,对人体有害,所以应及时通风;为了减少W分解,操作要快速;另外还要注意防火。
3.(2015·课标全国Ⅱ,39,15分,较低难度)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“α-胡萝卜素”“β-胡萝卜素”或“γ- 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”)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　　　　　　　　　　　。
【答案】 (1)β-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(其他合理答案也可)【解析】 本题考查胡萝卜素的作用及提取。(1)胡萝卜中含有的主要是β-胡萝卜素,β-胡萝卜素在人体内可转变成维生素A。维生素A缺乏可导致夜盲症。胡萝卜素没有挥发性。(2)将新鲜的岩藻干燥可除去其中大量的水分,有利于胡萝卜素的提取。(3)作为萃取胡萝卜素的萃取剂要有较高的沸点、能充分溶解胡萝卜素且与水不混溶。胡萝卜素虽可溶于乙醇,但乙醇是水溶性有机溶剂,萃取中能与水混溶而影响萃取效果,所以不能用乙醇作萃取剂。
4.(2013·山东理综,34,8分,较低难度)胡萝卜素是一种常用的食用色素,可分别从胡萝卜或产胡萝卜素的微生物菌体中提取获得,流程如下:
(1)筛选产胡萝卜素的酵母菌R时,可选用　　　　　　　　　　　　　　　或平板划线法接种。采用平板划线法接种时需先灼烧接种环,其目的是　　　　　　　　　。 (2)培养酵母菌R时,培养基中的蔗糖和硝酸盐可分别为酵母菌R的生长提供　　　　和　　　　。 
(3)从胡萝卜中提取胡萝卜素时,干燥过程应控制好温度和　　　　以防止胡萝卜素分解;萃取过程中宜采用　　　　方式加热以防止温度过高;萃取液浓缩前需进行过滤,其目的是　　　　　　　　　　　。 (4)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素,鉴定过程中需用胡萝卜素标准品作为　　　　　　　　。 【答案】 (1)稀释涂布平板法(或稀释混合平板法)　灭菌(或防止杂菌污染)　(2)碳源　氮源　(3)时间　水浴　滤去不溶物　(4)(实验)
【解析】 (1)筛选纯化产胡萝卜素的酵母菌R时,可用平板划线法或稀释涂布平板法,接种时需先灼烧接种环,目的是去除上面附着的杂菌。(2)微生物的生长需要碳源、氮源、水、无机盐等,蔗糖可提供碳源,硝酸盐可提供氮源。(3)提取胡萝卜素时,干燥过程需要控制好温度和时间,防止胡萝卜素分解。萃取过程中易采用水浴方式加热,以防止温度过高。过滤的目的是滤去不溶物。(4)鉴定过程需要用胡萝卜素标准品作为对照。
1.植物有效成分的提取
2.DNA的粗提取(1)DNA提取和分离的原理DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,利用这一特点,选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解,而使杂质沉淀,或者相反,以达到分离目的。此外,DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理,可以将DNA与蛋白质进一步分离。
(2)实验步骤材料的选取—选用DNA含量相对较高的生物组织破碎细胞(以鸡血为例)—鸡血细胞→加蒸馏水→用玻璃棒搅拌→用纱布过滤→收集滤液去除杂质—利用DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质DNA的析出—将处理后的溶液过滤,加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液DNA的鉴定—在溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂,混合均匀后将试管在沸水中加热5 min,溶液变成蓝色
典例导引(2017·重庆模考,39)回答下列有关植物有效成分提取的问题。(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素时,通常在萃取前要将胡萝卜粉碎和　　　　,以提高萃取效率。鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素时,通常可采用　　　　　　法,在鉴定的过程中需要用　　　　　　　　作为对照。 (2)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　　　　　　　　　　　　　　　　　　,分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是　　　　　　　　　　　,除去固体硫酸钠的常用方法是　　　　。 (3)橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解,使用水中蒸馏法又会产生　　　　　　　　的问题,所以一般采用　　　　法。 
【解析】 (1)为提高萃取效率,从胡萝卜中提取胡萝卜素时,需要在萃取前将胡萝卜粉碎和干燥。通常采用纸层析法鉴定萃取物中是否含有胡萝卜素,在鉴定的过程中需要用标准样品作为对照。(2)水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,为使油层和水层分离,需在油水混合物中加入氯化钠;分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是除去少量的水,除去固体硫酸钠的常用方法是过滤。(3)由于橘皮精油的有效成分在用水蒸气蒸馏时会发生部分水解,使用水中蒸馏法又会产生原料焦糊的问题,所以一般采用压榨法提取橘皮精油。【答案】 (1)干燥　纸层析　标准样品(2)有利于油层和水层的分离　除去少量的水　过滤(3)原料焦糊　压榨
高招图表法比较蒸馏、压榨与萃取
1.(2017·湖南联考,39)受中医古籍《肘后备急方》中将青蒿“绞汁”用药的启发,屠呦呦采用低温提取的方法,从黄花蒿中直接提取得到青蒿素,是治疗疟疾的特效药。青蒿素易溶于有机溶剂,不溶于水,不易挥发,对热不稳定。回答下列问题。(1)青蒿素的提取　　　　(填“适宜”或“不宜”)采用水蒸气蒸馏法提取,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)屠呦呦采用乙醚浸提法提取青蒿素,其提取流程与胡萝卜素的提取具有相似之处。在用乙醚浸泡提取前,先要对黄花蒿茎叶进行　　　　和干燥,以提高萃取效率;干燥过程应控制好　　　　　　　　和干燥时间,以防止　　　　　　　　　　。 
(3)假设对提取到的青蒿素通过纸层析法进行鉴定,结果如图所示,则A、B、C、D四点中,属于提取样品的点是　　　　　,②代表的物质是　　　　。 
【答案】 (1)不宜　青蒿素不易挥发,且对热不稳定　(2)粉碎　干燥温度　青蒿素分解　(3)BC　杂质【解析】 (1)水蒸气蒸馏法适于提取挥发性物质。根据题干信息可知,青蒿素不易挥发,且对热不稳定,不宜采用水蒸气蒸馏法提取。(2)由于青蒿素易溶于有机溶剂,不溶于水,从黄花蒿中直接提取青蒿素应采用萃取法,提取前,先要对黄花蒿茎叶进行粉碎和干燥,以提高萃取效率;干燥过程应控制好干燥温度和干燥时间,以防止青蒿素分解。(3)A、B、C、D 4点中,属于标准样品的样点是A和D,提取样品的样点是B和C ;由于A、D点是标准样品,所以层析后①代表的是青蒿素层析带,②代表的是杂质。
2.(2017·江西九江模拟,39)请回答下列有关提取植物有效成分的问题。(1)玫瑰精油是制作高级香水的主要成分, 其适合用水蒸气蒸馏法提取, 理由是玫瑰精油具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的性质。将鲜玫瑰花瓣和清水经水蒸气蒸馏后收集到的产物是　　　　　　　　　　　　。当蒸馏瓶中的水和原料量一定时, 蒸馏过程中影响玫瑰精油提取量的主要因素有蒸馏时间和　　　　　　　　　。 (2)橘皮精油是食品、化妆品和香水配料的优质原料,一般采用压榨法从柑橘皮中提取。为了提高出油率, 需要将新鲜的柑橘皮　　　　　　　　, 并用石灰水浸泡。压榨橘皮时,一般加入相当于橘皮质量0.25%的小苏打和5%的Na2SO4,并调节pH至7~8,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)胡萝卜素是常用的食品色素, 还可用于治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病,常采用萃取法从胡萝卜中提取。在对新鲜的胡萝卜进行干燥时, 应注意控制好温度和时间, 原因是　　　　　　　　　　　　　会导致胡萝卜素分解。在萃取胡萝卜素的过程中,应该采用　　　　加热。提取的胡萝卜素粗品可通过纸层析法进行鉴定,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【答案】 (1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定　油水混合物蒸馏温度　(2)干燥去水　使橘皮油易于与水分离　(3)温度太高和干燥时间太长　水浴　不同的色素在层析液中的溶解度不同,随层析液在滤纸上的扩散速度不同
【解析】 (1)玫瑰精油具有易挥发、难溶于水、化学性质稳定等性质,故适合用水蒸气蒸馏法提取。蒸馏时许多因素都会影响产品的品质,如蒸馏温度、蒸馏时间等。(2)新鲜的柑橘皮中含有大量的果蜡、果胶和水分,为了提高出油率,需要将其干燥去水。为了使橘皮油易于与水分离,压榨橘皮时一般加入相当于橘皮质量0.25%的小苏打和5%的Na2SO4,并调节pH至7~8。(3)在对新鲜的胡萝卜进行干燥时,温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解,所以应注意控制好温度和时间。萃取胡萝卜素的有机溶剂是易燃物,直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸,故萃取过程常采用水浴加热。
3. (2017·江西南昌二模,37)请回答下列有关胡萝卜素提取的问题。(1)从植物中提取胡萝卜素常用的方法是　　　　　　,所用溶剂具有　　　　　　　　　　　的特点。 (2)萃取前,要将胡萝卜进行粉碎和干燥,新鲜的胡萝卜干燥处理时要注意控制　　　　　　　　　。 (3)因为有机溶剂易燃,萃取时应采用　　　　　　　　方式加热。为了防止加热时有机溶剂挥发,还要在加热瓶口安装　　　　　　　　　装置,而萃取液可进一步用蒸馏装置进行　　　　处理。 (4)鉴定胡萝卜素粗品的方法是　　　。在18 cm×30 cm滤纸下端距底边2 cm处做一基线,在基线上取A、B、C、D四点,用最细的注射器针头分别吸取0.1~0.4 mL溶解在石油醚中的　　　　样品和提取样品,在A、D和B、C点上点样。点样液挥发干后,将滤纸卷成圆筒状,置于装有1 cm深的石油醚的密封玻璃瓶中进行层析。 
【答案】 (1)萃取法　较高的沸点,能充分溶解胡萝卜素,且不与水混溶　(2)温度和时间　(3)水浴加热　回流冷凝(冷凝管)　浓缩　(4)纸层析法　标准　【解析】 (1)从植物中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法,所用溶剂具有较高沸点、能充分溶解胡萝卜素、且不与水混溶的特点。(2)萃取前干燥处理胡萝卜时要注意处理的温度和时间。(3)由于有机溶剂易燃,所以加热时要避免明火加热,采用水浴加热的方法;通过加热瓶口安装回流冷凝装置防止有机溶剂挥发;萃取液可进一步用蒸馏装置进行浓缩处理。(4)鉴定胡萝卜素的方法是纸层析法;纸层析时为了对照需要取标准样品和提取样品。
4.(2017·辽宁大连二模,37)紫甘蓝花青素属于黄酮类化合物,极性较高,可溶于水或甲醇、乙醇等有机溶剂中。研究人员对紫甘蓝花青素的提取、分离纯化方法进行了研究。紫甘蓝花青素提取流程如下图所示。回答相关问题。
(1)在该流程中,影响紫甘蓝花青素提取效果的主要因素有提取溶剂的性质和用量,同时还受到原料　　　　　　　　、含水量以及提取液　　　　、　　　　和时间等条件的影响。紫甘蓝花青素的提取条件可以通过设置　　　　实验来摸索。 (2)研究人员所做实验表明,蒸馏水和乙醇作为溶剂提取效果较好。丙酮提取液颜色较浅且出现混浊,可能原因是　　,导致提取效果受到影响。 
(3)图中的酶解过程常使用纤维素酶和果胶酶,目的是　　　　　　　　　　　　　,增加细胞内花青素物质向提取介质扩散,提高提取效率。 (4)经该流程所提取得到的紫甘蓝花青素粗品可以通过纸层析进行鉴定,观察提取粗品的　　　　　　,并与　　　　　　　进行比较就可以获得结论。 【答案】 (1)颗粒大小　pH　温度　对照　(2)在提取较少花青素的同时还溶出了很多其他成分 　(3)破坏细胞壁(结构)　(4)层析带　标准样品
【解析】 (1)影响提取效果的因素有原料颗粒的大小、含水量以及提取液的pH、温度和时间等条件的影响;提取条件可通过设置对照实验来摸索。(2)在提取过程中材料中的其他成分也会溶解在丙酮中,从而导致提取效果受到影响。(3)使用纤维素酶和果胶酶的目的是破坏植物细胞壁,增加细胞内花青素和有机溶剂的扩散,提高提取效率。(4)通过纸层析进行鉴定时需要观察得到的层析带,并与标准样品进行比较。
5.(2017·山东济南二模,37)下图是某兴趣小组以鲜蓝莓汁为原料,制作果酒和果醋的过程简图,请回答有关问题。(1)为了提高出汁率和澄清度,可在果汁加工过程中加入　　　　　　　　　　　　　　酶。将鲜蓝莓汁装入发酵瓶时,要留有大约1/3的空间,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,也可防止发酵产生的CO2造成发酵液溢出。 (2)在甲过程中,每隔12 h左右要将发酵瓶的瓶盖拧松一次,目的是　　　　　　　　　　　　。10~12 d后,先提纯再在酸性条件下用　　　　　　　　　检测是否有酒精的产生。 (3)某研究小组利用石油醚为溶剂提取蓝莓中的花青素,能否成功?　　　。理由是　　　　　　。