[高中生物一輪復習講義選修1]第32講植物有效成分的提取及生物技術在其他方面的應用考點一植物有效成分的提取1．植物有效成分的提取方法提取方法方法步驟適用范圍水蒸氣蒸餾水蒸氣蒸餾→分離油層→除水過濾適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油壓榨石灰水浸泡→漂洗→壓榨、過濾、靜置→再次過濾適用于柑橘、檸檬等易焦糊原料的提取有機溶劑萃取粉碎、干燥→萃取、過濾→濃縮適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶劑中2．實例(1)玫瑰精油的提取(2)橘皮精油的提取(3)胡蘿卜素的提取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，導致實驗現(xiàn)象不明顯。為了防止操作時對濾紙的污染，應盡量避免用手直接接觸濾紙，可以戴手套進行操作。(2)點樣時點樣圓點太大(直徑大于2mm)，導致最終在濾紙上形成一條線，無法辨認被提取的色素。點樣圓點的直徑應為2mm。(3)將點好樣的濾紙卷成筒狀，卷紙時不能將濾紙兩邊相互接觸，以避免由于毛細現(xiàn)象導致溶劑沿濾紙兩邊的移動加快，溶劑前沿不齊，影響結果。(4)層析液沒及樣品原點，色素溶解于層析液中，造成實驗失敗。層析液不可沒及樣品原點，以免色素溶解于層析液中，使鑒定失敗。(5)沒有設置標準樣品作對照。層析液中是否提取到胡蘿卜素，可通過與標準樣品中的β-胡蘿卜素作對比予以確認。3．植物有效成分的提取的三種方法比較提取方法水蒸氣蒸餾法壓榨法有機溶劑萃取法實驗原理利用水蒸氣將揮發(fā)性較強的植物芳香油攜帶出來通過機械加壓，壓榨出果皮中的芳香油使芳香油溶解在有機溶劑中，蒸發(fā)溶劑獲得芳香油方法步驟①水蒸氣蒸餾②分離油層③除水過濾①石灰水浸泡、漂洗②壓榨、過濾、靜置③再次過濾①粉碎、干燥②萃取、過濾③濃縮適用范圍適用于提取玫瑰油、薄荷油等揮發(fā)性強的芳香油適用于柑橘芳香油、檸檬芳香油等原料易焦糊芳香油的提取適用范圍廣，要求原料的顆粒要盡可能細小，能充分浸泡在有機溶劑中優(yōu)點簡單易行，便于分離生產(chǎn)成本低，易保持原料原有的結構和功能出油率高，易分離局限性水中蒸餾會導致原料焦糊和有效成分水解等問題分離較為困難，出油率相對較低使用的有機溶劑處理不當會影響芳香油的質量1．植物有效成分提取過程中幾個關鍵點分析(1)用于萃取的有機溶劑必須事先精制，除去雜質，否則會影響芳香油的質量。(2)能夠利用蒸餾法提取的物質應該具有熱穩(wěn)定性，否則會發(fā)生植物有效成分的分解。(3)不適于蒸餾法的植物芳香油可以用壓榨法提取，但是需要原料中植物芳香油的含量較大，否則不易壓榨出來。(4)萃取溫度高有利于植物有效成分溶于有機溶劑，但是溫度過高會影響植物有效成分的品質，因此萃取時應嚴格控制溫度，適當延長萃取時間。2．增加植物有效成分提取量的關鍵措施(1)蒸餾法提取植物芳香油①提取量主要取決于植物材料中芳香油的含量。②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?？键c二DNA的粗提取與鑒定1．實驗原理(1)DNA與蛋白質在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同項目溶解規(guī)律2mol/LNaCl溶液0.14mol/LNaCl溶液DNA溶解析出蛋白質NaCl溶液物質的量濃度從2mol/L逐漸降低的過程中，溶解度逐漸增大部分發(fā)生鹽析沉淀溶解(2)DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精，利用這一原理可將DNA與蛋白質進一步分離。(3)DNA與二苯胺沸水浴加熱，呈藍色。2．操作流程3．DNA的粗提取與鑒定實驗中的“2、4、4”加蒸餾水2次①加到雞血細胞液中，使血細胞吸水漲破；②加到含DNA的2mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物質的量濃度稀釋到0.14mol/L，使DNA析出用紗布過濾4次①過濾血細胞破裂液，得到含細胞核物質的濾液；②過濾用2mol/L的NaCl充分溶解的DNA，濾去溶液中的雜質；③濾取0.14mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；④過濾溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液用NaCl溶液4次①加2mol/L的NaCl溶液，溶解提取的細胞核物質；②用0.14mol/L的NaCl溶液使DNA析出；③用2mol/L的NaCl溶液，溶解濾取的DNA黏稠物；④用2mol/L的NaCl溶液，溶解絲狀物用于鑒定DNA4．DNA粗提取與鑒定中不同試劑的用途及原理比較試劑濃度用途主要原理或用途酒精95%(體積分數(shù))除去雜質以提純DNADNA不溶于酒精，但是細胞中的某些物質可以溶于酒精二苯胺鑒定劑DNA遇二苯胺(沸水浴)會變藍色檸檬酸鈉0.03g/mL抗凝劑除去血液中的鈣離子，防止血液凝固(1)提取DNA不能用哺乳動物的成熟的紅細胞作實驗材料，因為哺乳動物成熟的紅細胞無細胞核，提取不到DNA。(2)DNA在NaCl溶液中的溶解度隨著NaCl溶液濃度的改變而改變，在物質的量濃度為0.14mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小?？键c三血紅蛋白的提取和分離1．蛋白質的分離方法(1)原理：蛋白質各種特性的差異，如分子的形狀和大小、所帶電荷的性質和多少、溶解度、吸附性質和對其他分子的親和力等，可以用來分離不同種類的蛋白質。(2)分離方法：①凝膠色譜法也稱做分配色譜法，是根據(jù)相對分子質量的大小分離蛋白質的有效方法。②電泳法：電泳是指帶電粒子在電場的作用下發(fā)生遷移的過程。常用的電泳方法有瓊脂糖凝膠電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳。2．實例——血紅蛋白的提取和分離(1)樣品處理與粗分離(2)純化與純度鑒定“除雜質”或“分離”的原理(1)透析法：利用透析袋只允許小分子透出的原理，去除小分子雜質，透析可實現(xiàn)對血紅蛋白的“粗分離”。(2)凝膠色譜法：相對分子質量較大的分子先流出，分子質量較小的后流出，依此可對血紅蛋白進行分離和純化。(3)電泳法：利用分離樣品中各種分子帶電性質的差異以及分子本身的大小、形狀不同，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速率，從而實現(xiàn)樣品中各種分子的分離。即eq\a\vs4\al(各種分子)eq\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(帶電性質差異,分子本身大小不同,分子本身形狀不同))eq\o(→,\s\up7(產(chǎn)生))eq\x(\a\al(不同的遷,移速度))eq\o(→,\s\up7(實現(xiàn)))eq\x(\a\al(各種分子,的分離))考點四酶的應用1．酶在果汁生產(chǎn)、洗滌等方面的應用(1)果膠酶在果汁生產(chǎn)中的作用①果膠a．果膠的成分與存在：果膠是植物細胞壁以及胞間層的主要組成成分之一，它是由半乳糖醛酸聚合而成的一種高分子化合物，不溶于水。b．果膠與果汁加工：果膠影響出汁率，使果汁渾濁。②果膠酶a．成分：果膠酶并不是特指某一種酶，而是分解果膠的一類酶的總稱。b．作用：將果膠分解成可溶性的半乳糖醛酸，使出汁率提高，也使渾濁的果汁變得澄清。③果膠酶的應用a．水果加工業(yè)：水果中的果膠經(jīng)果膠酶水解后，可降低果汁的黏度，有助于壓榨；在葡萄酒釀造中加入果膠酶能起到澄清作用，還可促使葡萄汁中的酒石酸發(fā)生沉淀；果膠酶可用于橘子脫囊衣，制造果粉和低糖果凍。b．飼料工業(yè)：果膠酶與纖維素酶、半纖維素酶等配合，可降解植物細胞壁中的果膠和纖維素，促使淀粉、脂質、維生素和蛋白質等釋放出來，從而提高了飼料的營養(yǎng)價值；果膠酶可降低飼料的黏度，促進飼料在動物消化道內(nèi)的消化吸收。(2)加酶洗衣粉在洗滌中的應用①加酶洗衣粉：指含酶制劑的洗衣粉。②酶制劑的種類與洗滌原理2．固定化酶和固定化細胞(1)固定化酶①形成：將水溶性的酶用物理或化學的方法固定在某種介質上，使之成為不溶于水而又有酶活性的制劑。②特性：與游離酶相比較，穩(wěn)定性好，與底物和產(chǎn)物容易分離，易于控制，能反復多次使用；便于運輸和貯存，有利于自動化生產(chǎn)。(2)固定化細胞：是指固定在一定空間范圍內(nèi)的、能夠進行生命活動并且可以反復使用的活細胞，又叫做固定化活細胞或固定化增殖細胞。(3)固定技術①概念：利用物理或化學方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術。②方法及適用對象一般來講，酶更適合用化學結合和物理吸附法固定化，而細胞多采用包埋法固定化，這是因為個大的細胞難以被吸附或結合，而個小的酶則易從包埋材料中漏出。3．酶的活性及其影響因素(1)酶的活性eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(含義：指酶催化一定化學反應的能力,表示方法：單位時間內(nèi)、單位體積中反應物,的減少量或生成物的增加量))(2)影響酶活性的因素：溫度、pH和酶的抑制劑等。(3)探究影響果膠酶活性的因素(溫度或pH)的實驗設計各取一支，分9組分別放入30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃的恒溫水浴中(或各取一支，分5組調(diào)節(jié)蘋果泥和果膠酶的pH為5、6、7、8、9置于同一恒溫水浴中)加熱↓將果膠酶加入相同溫度(或pH)的蘋果泥內(nèi)↓恒溫保持10min↓過濾果汁，用量筒測量果汁的量，并記錄4．加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法(1)判斷加酶洗衣粉洗滌效果的方法：可在洗滌后比較污物的殘留狀況，如已消失、顏色變淺、面積縮小等。(2)加酶洗衣粉的洗滌效果的探究方法：實驗設計遵循的原則是對照原則和單一變量原則，如在探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉對衣物污漬的洗滌效果有何不同時，以洗衣粉的種類為自變量，其他條件完全一致；同時，普通洗衣粉處理污物與加酶洗衣粉處理污物形成對照。(3)變量分析實驗自變量因變量無關變量探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉的洗滌效果洗衣粉種類(普通和加酶)洗滌效果水的用量，污物的量，實驗用布的質地與大小，不同洗衣粉的用量，攪拌、洗滌時間等探究不同種類加酶洗衣粉的洗滌效果加酶洗衣粉中酶的種類探究不同溫度對加酶洗衣粉洗滌效果的影響溫度5．固定化細胞制作關鍵海藻酸鈉溶液的配制是固定化酵母細胞的關鍵。若濃度高將很難形成凝膠珠；濃度過低，形成的凝膠珠中包埋的酵母細胞過少，影響實驗效果。溶化海藻酸鈉應小火或者間斷加熱，避免焦糊；溶化后應先冷卻至室溫再與酵母細胞混合，避免高溫殺死細胞。酵母細胞固定化要在無菌的條件下進行；反復使用固定化酵母細胞時，需避免微生物的污染；在制作固定化酵母細胞之前應先使酵母細胞活化。6．直接使用酶、固定化酶和固定化細胞的比較1．下面是與植物芳香油的提取有關的問題，請回答：(1)玫瑰精油的提取可使用圖1所示裝置，這種方法叫________蒸餾法。蒸餾時收集的蒸餾液________(填“是”或“不是”)純的玫瑰精油。(2)胡蘿卜素是________色的結晶。從胡蘿卜中提取胡蘿卜素常用的是________法，采用________加熱。一般情況下，提取胡蘿卜素時，提取效率與原料顆粒的含水量呈________相關。(3)經(jīng)萃取、過濾得到的液體是______________________________________________，之后還需利用上述裝置進行濃縮處理，該裝置所起的作用是_________________________________________________________________________________________________________________。(4)圖2為胡蘿卜素的紙層析結果示意圖，請據(jù)圖回答：A、B、C、D四點中，屬于標準樣品的樣點是________。甲代表的物質是________，乙代表的物質是___________________________________________________________________。2．2015年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎授予中國女科學家屠呦呦，以表彰她發(fā)現(xiàn)青蒿素，顯著降低了瘧疾患者的死亡率。目前，青蒿素的主要來源仍然是從植物黃花蒿中提取分離。以下是從植物黃花蒿中提取青蒿素的工藝流程，請分析回答以下問題：黃花蒿→干燥→粉碎→萃取→濃縮提取液→粗品→精制(1)該提取方法利用了青蒿素具有_____________________________________________的特性。(2)萃取前要將黃花蒿干燥、粉碎處理，說明原料的________和________________________是影響萃取效率的重要因素。(3)屠呦呦等人在研究青蒿素的萃取工藝時發(fā)現(xiàn)青蒿素的水煎浸膏毫無效果，而乙醚冷浸所得提取物鼠瘧效價顯著增高且穩(wěn)定，說明青蒿素具有________性。石油醚、乙酸乙酯、乙醚和苯的沸點分別為90～120℃、77℃、35℃和80℃，則最適合用于萃取青蒿素的有機溶劑是________，理由是_________________________________________________________________________________。3．某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關探究活動，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10g剪碎后分成兩組，一組置于20℃、另一組置于－20℃條件下保存24h。DNA粗提取：第一步：將上述材料分別放入研缽中，各加入15mL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10mL濾液，再加入20mL體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒緩緩地沿一個方向攪拌，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2mol/LNaCl溶液溶解上述絮狀物。DNA檢測：在上述試管中各加人4mL二苯胺試劑，混合均勻后，置于沸水中加熱5min，待試管冷卻后比較溶液的顏色深淺，結果如表。材料保存溫度花菜辣椒蒜黃20℃＋＋＋＋＋＋－20℃＋＋＋＋＋＋＋＋＋注：“＋”越多表示藍色越深。分析上述實驗過程，回答下列問題：(1)該探究性實驗的課題名稱是________________。(2)第二步中“緩緩地”攪拌，這是為了減少________。(3)根據(jù)實驗結果，得出結論并分析。①結論1：與20℃相比，相同實驗材料在－20℃條件下保存，DNA的提取量較多。結論2：________________。②針對結論1，請?zhí)岢龊侠淼慕忉專篲_______________。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白質變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對DNA影響極小。為了進一步提高DNA純度，依據(jù)氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基礎上繼續(xù)操作的步驟是：________________，然后用體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液使DNA析出。4．下圖為“DNA的粗提取與鑒定”實驗的相關操作，請回答下列問題。(1)圖中實驗材料A可以是_______等，研磨前加入的B應該是____________。(2)通過上述所示步驟得到濾液C后，再向濾液中加入2mol/L的NaCl溶液的目的是______________________，再過濾得到濾液D，向濾液D中加入蒸餾水的目的是______________________。(3)在“DNA的粗提取與鑒定”實驗中，將含有一定雜質的DNA絲狀物分別放入體積為2mL的4種溶液中，經(jīng)攪拌后過濾，獲得下表所示的4種濾液，含DNA最少的是濾液____________。1研磨液中攪拌研磨后過濾濾液E22mol/L的NaCl溶液中攪拌后過濾濾液F30.14mol/L的NaCl溶液中攪拌后過濾濾液G4冷卻的95%的酒精溶液中攪拌后過濾濾液H(4)DNA鑒定的原理是________________________________。5．春節(jié)是中國及一些亞洲民族所喜歡的一個傳統(tǒng)節(jié)日，也是家人團聚的時候。家人團聚離不開美酒助興，也離不開美味的餃子。請回答下列有關微生物的問題。(1)家人團聚離不開美酒助興，利用____________釀酒在我國有著悠久的歷史。因為該菌是兼