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第4讲生物技术在其他方面的应用考点栏目导航[随堂巩固•达标检测]考纲要求核心素养1.从生物材料中提取某些特定的成分2．蛋白质的提取和分离科学探究通过设计实验探究植物有效成分提取的条件，培养学生针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。科学思维通过综合分析玫瑰精油、橘皮精油和胡萝卜素的提取原理及过程，培养学生分析和综合的能力。考点1从生物材料中提取某些特定的成分[基础突破——抓基础，自主学习]1．植物芳香油的来源和提取方法(1)天然香料的主要来源：。(2)特点：具有很强的性。(3)成分：主要包括及其衍生物。动物和植物挥发萜类化合物2．玫瑰精油的提取3．橘皮精油的提取4．胡萝卜素的提取5．血红蛋白的提取和分离原理及方法(1)原理：蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和、所带的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同种类的蛋白质。(2)分离方法①凝胶色谱法：也称做，是根据的大小分离蛋白质的有效方法。②电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。常用的电泳法有和。大小电荷分配色谱法相对分子质量琼脂糖凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶电泳6．血红蛋白的提取和分离过程(1)样品处理：红细胞的洗涤―→的释放―→分离血红蛋白溶液。(2)粗分离：用法除去样品中相对分子质量的杂质。(3)纯化：用法分离相对分子质量不同的蛋白质。(4)纯度鉴定：一般用SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳法来测定蛋白质的相对分子质量。血红蛋白透析较小凝胶色谱[重难突破——攻重难，名师点拨]1．植物有效成分提取的三种方法比较提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法实验原理利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后即可获得芳香油提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法方法步骤①水蒸气蒸馏；②分离油层；③除水过滤①石灰水浸泡、漂洗；②压榨、过滤、静置；③再次过滤①粉碎、干燥；②萃取、过滤；③浓缩适用范围适用于提取玫瑰精油、薄荷精油等挥发性强的芳香油适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中优点简单易行，便于分离生产成本低，易保持原料原有的结构和功能出油率高，易分离局限性水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题分离较为困难，出油率相对较低使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量2.植物芳香油提取技巧的分析(1)在玫瑰精油的提取过程中，加入NaCl的目的是增加水层的密度，有利于油水分层，加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。(2)在提取橘皮精油时，为了提高出油率，需要将柑橘皮干燥去水，并用石灰水浸泡，石灰水能分解果胶，压榨时不会滑脱，且出油率高，过滤时不会堵塞筛眼。[特别提醒]胡萝卜素粗品鉴定过程中的4个注意事项(1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显：为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。(2)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能让滤纸两边相互接触，以避免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。(3)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败：层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。(4)没设置标准样品作对照：层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β胡萝卜素作对比以确认。3．常用的蛋白质分离方法(1)凝胶色谱法蛋白质项目相对分子质量大相对分子质量小凝胶内部不能进入能进入运动方式垂直向下垂直向下和无规则扩散运动经过路程较短较长洗脱次序先流出后流出(2)电泳法原理①在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后带上正电或负电。在电场的作用下，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。②由于待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。[题型突破——练题型，夯基提能]1．对于玫瑰精油的提取装置，说法正确的是()A．图中②为进水口，③为出水口B．收集后的液体中要加入NaCl，促使水油分离C．本装置为萃取装置D．使用该装置时，由于原料在水中，不易产生原料焦糊问题解析：据图分析，②表示出水口，③表示进水口，A错误；收集后的液体是油水混合物，需要加入NaCl增大水的密度，促使水油分离，B正确；本装置为蒸馏装置，C错误；使用该装置时，由于原料在水中，易产生原料焦糊问题，D错误。答案：B2．请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________。(2)芳香油溶解性的特点是不溶于__________，易溶于__________，因此可用后者作为提取剂来提取芳香油。(3)橘子果实含有芳香油，通常可用________作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是______________________________________________________________________________________________________。(4)得到的乳浊液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的上层，原因是_______________________________________________________________。加入氯化钠的作用是____________________________________________。解析：(1)根据原料的特点，植物芳香油的提取方法有蒸馏法、压榨法和萃取法等。(2)植物芳香油不溶于水，但是极易溶于有机溶剂，如石油醚、乙醚等。芳香油溶于有机溶剂后，只需蒸发出有机溶剂，就可以获得较纯的植物芳香油。因此可以用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。(3)橘皮精油主要储藏在橘皮部分，所以可从橘皮中提取到芳香油。所用的橘皮越新鲜，芳香油的含量也越高。(4)乳浊液是水和芳香油的混合物，要将水和芳香油分开，需加入氯化钠，这样可以增加水层的密度，促使水和芳香油分开。由于芳香油的密度比水层小，所以芳香油分布于液体的上层，最后用分液漏斗将两层分开即可获得所需要的芳香油。答案：(1)蒸馏法萃取法(2)水有机溶剂(3)橘皮芳香油含量较高(4)油层的密度比水层小增加水层密度，促使油和水分层3．生物组织中存在多种有机物，不同有机物的提取和鉴定方法不尽相同。根据所学知识，回答下列问题：(1)植物芳香油具有的共同特点有__________________________________________________________________________________________(至少答两点)。(2)用________法提取玫瑰精油时，如果想提取较高品质的产品，对温度和时间的要求是____________________。向收集到的乳浊液中加入________，就会出现明显的分层现象，再用分液漏斗将其分开。(3)从柠檬中提取柠檬烯时不适宜用水中蒸馏的方法，这是因为水中蒸馏会导致________________________________________等问题。(4)粗提取胡萝卜素所用的萃取剂应该具有能充分溶解胡萝卜素，且________、________的特点。胡萝卜的粉碎一定要彻底，主要目的是______________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)植物芳香油具有的共同特点有挥发性强、易溶于有机溶剂等。(2)玫瑰精油能随水蒸气一同蒸馏，因此其提取方法一般采用水蒸气蒸馏法；如果想提取较高品质的产品，则在进行水蒸气蒸馏时，对温度和时间的要求是温度不要太高，延长蒸馏时间；向收集到的乳浊液中加入氯化钠，就会出现明显的分层现象，再用分液漏斗将其分开。(3)水中蒸馏不适用于柑橘和柠檬精油的提取，因为水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题，因此，柑橘、柠檬芳香油的制备通常采用压榨法。(4)粗提取胡萝卜素的萃取剂应该具有能充分溶解胡萝卜素，且具有较高的沸点、不与水混溶等特点；胡萝卜的粉碎一定要彻底，主要目的是增加与萃取剂的接触面积，加大萃取效率。答案：(1)挥发性强、易溶于有机溶剂(2)水蒸气蒸馏温度不要太高，延长蒸馏时间氯化钠(3)原料焦糊和有效成分水解(4)有较高的沸点不与水混溶增加与萃取剂的接触面积，加大萃取效率[图表突破——析图表，融会贯通]如图是某些植物成分的提取装置，请思考：(1)图甲装置是____________，图乙装置是____________。(2)图甲装置可分左、中、右三部分，其作用分别是_____________。图甲中进水口是________，出水口是________，这与蒸气流方向________。加热时向液体中加入几片碎石或瓷片的目的是__________________。(3)图乙常采用水浴加热的原因是______________________________________。在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是________________________________。答案：(1)水蒸气蒸馏装置萃取装置(2)左边的部分通过加热进行蒸馏，中部将蒸馏物冷凝，右边的部分用来接收ba相反防暴沸(3)有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸防止加热时有机溶剂挥发[随堂巩固•达标检测][练小题—提速度]判断下列说法是否正确1．柑橘和柠檬作为材料时不适合用水中蒸馏的方法进行提取。()2．萃取是利用了芳香油易溶于有机溶剂的特性进行提取的一种方法。()3．提取玫瑰精油时，玫瑰花瓣与水的质量比是4∶1。()4．提取橘皮精油时，要将橘皮在石灰水中浸泡5h，目的是防止压榨时滑脱。()√√××5．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解出来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油。()6．利用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量小的先洗脱出来。()7．在电泳过程中，蛋白质分子的移动速度，与分子本身的大小和形状无关，而与所带电荷的差异有关。()8．在SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电泳迁移率取决于分子的大小。()×××√[练真题—明方向][命题分析]1．考查特点：全国卷对本部分内容以非选择题的形式考查，本专题的生物技术与人类生活密切相关，属于高考命题的热点。从近年高考试题来看，本专题侧重基本技术和原理的考查，涉及的重要考点是植物有效成分的提取等知识。如2017年全国卷Ⅲ以绿色植物中某种物质的提取过程为情景，考查了植物组织中有效成分的提取方法。2．命题趋势：以非选择题形式直接考查植物芳香油的提取方法或几种方法的比较，或结合具体实例考查某种特定植物芳香油的提取方法等。1．(2015·高考全国卷Ⅱ)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_________________________________________。解析：(1)胡萝卜中含有的主要是β胡萝卜素，其可在人体内转变成维生素A。夜盲症是缺乏维生素A导致的。胡萝卜素没有挥发性。(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