高考生物一轮复习 第三讲生物技术在其他方面的应用

第三讲生物技术在其他方面的应用
知识点一DNA的粗提取与鉴定
1．实验原理
2．实验流程
知识点二植物有效成分的提取
1．玫瑰精油的提取
2．橘皮精油的提取
3．胡萝卜素的提取
[基本技能·问题化]
1．下图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作，请仔细观察并分析①～④操作的目的分别是什么
①________________________________________________________________________，
②________________________________________________________________________，
③________________________________________________________________________，
④________________________________________________________________________。

提示：①是使鸡血细胞吸水涨破释放出核物质；②是析出DNA，去除溶于酒精的杂质；③是使DNA溶解在2 mol/L NaCl溶液中；④是稀释NaCl溶液使其浓度接近0.14 mol/L，去除溶于低浓度NaCl溶液的杂质。

2．分析提取玫瑰精油的实验流程，回答下列问题
(1)填写图中序号代表的含义：①为水蒸气蒸馏，②为NaCl，③为无水Na2SO4，④为过滤。

(2)图中加入②的目的是增大盐水的浓度，有利于玫瑰精油与水的分层；加入③的目的是吸收精油中残留的水分；
④的目的是除去固体Na2SO4。

3.据胡萝卜素的纸层析结果示意图回答下列问题
(1)在A、B、C、D四点中，A和D是标准样品原点，B和C是提取样品原点。

(2)图中甲代表的物质是胡萝卜素，乙代表的物质是其他色素和杂质。

考点一DNA的粗提取与鉴定
2．下面为“DNA的粗提取与鉴定”实验的一些重要操作示意图，据图回答下列有关该实验的问题：
(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)图A步骤中所用酒精必须经过____________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，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。

DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、3、4”
(1)加蒸馏水2次：
①加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；
②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的浓度下降到0.14 mol/L，使DNA析出。

(2)用纱布过滤3次：
①过滤鸡血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；②滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；
③过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液。

(3)用NaCl溶液4次：
①加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；②用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出；
③用2 mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；④用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA。

考点二植物有效成分的提取
命题点(一)植物芳香油的提取
1．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)。

植物有效成分提取方法归纳
命题点(二) 胡萝卜素的提取
2．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________________________________________________________________________。

[重难点拨]
影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施
[真题集训——验能力]
3．玉米是重要的粮食作物，经深加工可生产酒精、玉米胚芽油和果糖等。

流程如下：
(1)玉米秸秆中的纤维素经充分水解后的产物可被酵母菌利用发酵生产酒精。

培养酵母菌时，该水解产物为酵母菌的生长提供________。

发酵过程中检测酵母菌数量可采用______________法或稀释涂布平板法计数。

(2)玉米胚芽油不易挥发，宜选用________法或______法从玉米胚芽中提取。

[课下检测——查缺漏]
6．植物芳香油具有抗菌、促进细胞新陈代谢及细胞再生功能，而某些芳香油能调节人体的生理及心理活动。

请回答下列问题：
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有________、________和________。

(2)玫瑰精油被称为“液体黄金”，多用于制造高级香水等化妆品。

提取出的玫瑰精油不含有任何添加剂或化学原料，主要是通过________法提取。

蒸馏时收集的蒸馏液不是纯玫瑰精油，原因是______________________________________________________________。

(3)用压榨法提取柚皮精油，得到的糊状液体可通过______除去其中的固体杂质。

(4)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。

常用________法鉴定所提取的胡萝卜素。

7．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_______________。

当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(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________________。

(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。

提取精油时采摘花的最合适时间为________d左右。

(6)从薄荷叶中提取薄荷油时________(填“能”或“不能”)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是_________________________________________________________________________________。

8．(2017·洛阳三模)某校高中生物兴趣小组开展了针对洛阳牡丹产品开发的课题研究。

下面是他们课题研究的几个方向。

请分析回答：
(1)牡丹花精油的提取过程：鲜牡丹花＋清水→________→油水混合物→________→除水→牡丹花精油。

要提高精油的品质，在操作中需要通过控制温度来实现____________的目的。

(2)牡丹籽油的提取：牡丹籽中含油率在20%～30%之间，不易挥发，可以采取________和________的方法进行提取。

(3)根据胡萝卜素______________的特点，常采用萃取的方法来提取。

操作时，要采用沸点高的萃取剂，目的是________________。

9．(2017·衡阳二模)已知青蒿素为无色针状晶体，易溶于有机溶剂，不易挥发；而玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，易挥发。

根据生物相关知识，回答下列问题：
(1)从黄花蒿中提取青蒿素时，应采用萃取法，理由是____________________________________；并且通常在提取前将黄花蒿茎叶进行________和干燥，以提高效率；干燥过程应控制好____________和时间，以防止青蒿素分解。

(2)提取过程中宜采用水浴加热以防止燃烧、爆炸；所得液体浓缩前需进行________。

(3)玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，简便易行的提取方法是水蒸气蒸馏中的__________法，在提取过程中分别加入NaCl(目的是__________________)、Na2SO4；要提高玫瑰精油的产品质量，应采用的措施是____________________。

10．(2017·郑州三模)胡萝卜素是一种常用的备用色素，可分别从胡萝卜或产生胡萝卜素的微生物体中提取获得。

请回答下列问题：
(1)胡萝卜素有易溶于有机溶剂的特点，可选用________(填“乙醇”或“乙酸乙酯”)作为胡萝卜素的萃取剂，不选用另外一种的理由是______________________________
________________________________________________________________________。

(2)碳源的种类对β­胡萝卜素的产量有着一定的影响，有关研究结果如下：
据表分析，最佳碳写出实验设计思路：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(3)有科研人员尝试利用紫外线处理红酵母，以获得高产菌株，使用这种育种方法的优点是________________________________________________。

经定量分析后，若得到高产菌株，要对其进行长期保存，可采用__________的方法在－20 ℃的冷冻箱中保存。

11．(2017·南昌二模)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。

12．(2013·山东高考)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________。

第三讲生物技术在其他方面的应用考点一DNA的粗提取与鉴定
2．解析：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2 mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。

本题还涉及DNA的鉴定，DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用，被染成蓝色。

答案：(1)C→B→E→D→A(2)加速鸡血细胞的破裂降低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
1．解析：(1)依据题干信息，物质W受热、受潮易分解，因此不宜选择高温烘干，而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，故不应选用新鲜的植物甲。

(2)提取物质W 时，振荡可以使原料和所加有机溶剂充分混匀。

(3)利用活性炭的吸附能力，可以去除提取液中植物甲所含的色素，从而得到较为纯净的物质W与有机溶剂的混合物。

(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少。

(5)物质W容易受热分解，因此蒸馏操作适宜在较低的温度下进行，同时因实验中使用了有机溶剂，要注意防火。

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
2．解析：(1)胡萝卜含有的胡萝卜素有三类，其中最主要的是β­胡萝卜素，β­胡萝卜素在人体内可以转变成维生素A，维生素A缺乏会导致夜盲症。

胡萝卜素是非挥发性物质。

(2)胡萝卜素的提取一般采用萃取法，萃取前需要对材料进行干燥处理，以提高萃取的效率。

(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有很高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶，如乙酸乙酯。

乙醇是水溶性有机溶剂，因萃取过程中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它作萃取剂。

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)
[真题集训——验能力]
3．解析：(1)纤维素的水解产物是葡萄糖，可为酵母菌提供碳源。

发酵过程中可用显微镜直接计数法对酵母菌进行计数。

(2)玉米胚芽油不易挥发，不能利用蒸馏法提取，可利用萃取法或压榨法提取。

答案：(1)碳源显微镜直接计数(2)压榨萃取
[课下检测——查缺漏]
6．解析：(1)蒸馏法、萃取法、压榨法是常用的提取植物芳香油的方法。

(2)玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，可通过水蒸气蒸馏法提取；蒸馏法提取玫瑰精油的过程中玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所收集的蒸馏液不是纯玫瑰精油而是油水混合物，要得到较纯的玫瑰精油还需将玫瑰油和水分开。

(3)采用压榨法提取芳香油时获得的糊状液体，可先用普通布袋过滤除去固体残渣。

(4)胡萝卜素不是很稳定，温度过高、干燥时间过长会导致其分解，所以在提取胡萝卜素时，干燥过程应控制好温度和时间以防止胡萝卜素分解；萃取剂一般属于易燃、易爆物，所以萃取过程中宜采用水浴方式加热以防止温度过高；常用纸层析法鉴定所提取的胡萝卜素。

答案：(1)蒸馏法萃取法压榨法(2)水蒸气蒸馏玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物(3)过滤(4)时间水浴纸层析
7．解析：(1)水蒸气蒸馏法的原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，形成油水混合物，冷却
后，混合物又会重新分出油层和水层。

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，收集的蒸馏液为油水混合物。

(2)蒸馏时许多因素都会影响产品的品质，如蒸馏温度、时间等。

在一定范围内随着蒸馏时间的延长，精油的提取量会增加，但因原料量等条件一定，故超过一定时间后，提取量不再增加。

(3)蒸馏过程中要进行冷却，让混合物重新分出油层和水层。

若不冷却则会有部分玫瑰精油随水蒸气挥发而流失，使精油提取量下降。

(4)因玫瑰精油易挥发，故密封不严的瓶装玫瑰精油应存放在温度较低的地方，以减少玫瑰精油的挥发。

(5)提取精油时采摘花的最适时间为花中精油的相对含量最高的时间，即a d左右。

(6)因薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似：易挥发、难溶于水等，故也可用与玫瑰精油相同的方法提取。

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)蒸馏温度在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加
(3)下降部分精油会随水蒸气挥发而流失
(4)较低减少挥发(5)a
(6)能薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
8．解析：(1)牡丹花精油的提取过程：鲜牡丹花＋清水→水蒸气蒸馏→油水混合物→分离油层→除水→牡丹花精油。

要提高精油的品质，在操作中需要通过控制温度来实现延长蒸馏时间的目的。

(2)牡丹籽中含油率在20%～30%之间，牡丹籽油不易挥发，可以采取压榨和萃取的方法进行提取。

(3)胡萝卜素易溶于石油醚等有机溶剂，所以一般采用萃取的方法来提取；操作时，要采用沸点高的萃取剂，目的是充分溶解胡萝卜素，并不与水混溶。

答案：(1)水蒸气蒸馏分离油层延长蒸馏时间(2)压榨萃取(3)易溶于石油醚等有机溶剂充分溶解胡萝卜素，并不与水混溶
9．解析：(1)青蒿素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出，但易溶于有机溶剂，所以从黄花蒿中提取青蒿素时，应采用萃取法；为提高效率，在用萃取法提取青蒿素前，通常将黄花蒿茎叶进行粉碎和干燥处理；干燥过程应控制好温度和时间，以防止青蒿素分解。

(2)提取过程中所得的液体浓缩前需进行过滤。

(3)玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，常用水蒸气蒸馏中的水中蒸馏法提取；为增加水的比重，使油水分层，可在提取过程中加入NaCl；要提高玫瑰精油的产品质量，应严格控制蒸馏温度，延长蒸馏时间。

答案：(1)青蒿素为非挥发性物质，不能随水蒸气蒸馏出，但易溶于有机溶剂粉碎温度(2)过滤(3)水中蒸馏增加水的比重，使油水分层(严格控制蒸馏温度)延长蒸馏时间
10．解析：(1)胡萝卜素易溶于有机溶剂，但不溶于水，可用萃取法提取。

用于萃取胡萝卜素的有机溶剂应有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶，而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，所以乙醇不能用于胡萝卜素的萃取。

乙酸乙酯不能与水混溶，可作为提取胡萝卜素的萃取剂。

(2)表中信息显示：以蔗糖为碳源的实验组，其β­胡萝卜素含量高于以麦芽糖和淀粉为碳源的实验组，因此最佳碳源是蔗糖。

若要进一步探究最佳氮源，其自变量是不同的氮源，因变量是β­胡萝卜素含量，碳源等无关变量应控制相同且适宜，据此可推知其实验设计思路为：以蔗糖为碳源，分别用不同氮源进行实验，检测并比较β­胡萝卜素含量。

(3)利用紫外线处理红酵母，以获得高产菌株，这种育种方法为人工诱变育种，诱变育种的优点是可以提高突变率，在较短时间内获得更多的变异类型。

若要对得到的高产菌株进行长期保存，可采用甘油管藏的方法在－20 ℃的冷冻箱中保存。

答案：(1)乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶，而乙醇属于水溶性有机溶剂，影响萃取效果(2)蔗糖以蔗糖为碳源，分别用不同氮源进行实验，检测并比较β­胡萝卜素含量(3)可以提高突变率，在较短时间内获得更多的变异类型甘油管藏
11．解析：(1)从植物中提取胡萝卜素常用的方法是萃取法，用于萃取胡萝卜素的萃取剂应具有较高的沸点，能
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够充分溶解胡萝卜素，且不与水混溶的特点。

(2)新鲜的胡萝卜含有大量的水分，在干燥处理时要注意控制温度和时间，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。

(3)萃取剂为有机溶剂，有机溶剂易燃，因此萃取时应采用水浴方式加热。

为了防止加热时有机溶剂挥发，还要在加热瓶口安装回流冷凝装置，而萃取液可直接使用蒸馏装置进行浓缩处理。

(4)鉴定胡萝卜素粗品的方法是纸层析法。

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溶解在石油醚中的标准样品和提取样品，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)水浴回流冷凝(冷凝管)浓缩(4)纸层析法标准
12．解析：(1)接种微生物的方法主要是稀释涂布平板法和平板划线法；为了避免杂菌的污染，接种过程中要进行无菌操作，如对接种环进行灼烧处理。

(2)蔗糖可作为碳源，硝酸盐含有氮元素，可作为氮源。

(3)温度过高、干燥时间过长会导致胡萝卜素分解；由于萃取剂都是易燃物，直接使用明火加热易引起燃烧、爆炸，故应采用水浴加热。

(4)鉴定胡萝卜素时，胡萝卜素标准样品主要起一个对照的作用。

答案：(1)稀释涂布平板法灭菌(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)对照。