[配套K12]2019版高考生物一轮复习 第11单元 生物技术实践 第35讲 生物技术在其他方面的应用学案 苏教版

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教育配套资料K12 第35讲 生物技术在其他方面的应用

考试说明 1.从生物材料中提取某些特定的成分(实验与探究能力)。

2.蛋白质的提取与分离(实验与探究能力)。

3.酶活力测定的一般原理和方法(实验与探究能力)。

4.酶在食品制造和洗涤等方面的应用(实验与探究能力)。

5.制备和应用固相化酶(实验与探究能力)。

􀀃点一 植物有效成分的提取

1.植物芳香油的提取

(1)植物芳香油的主要化学成分是萜类化合物及其衍生物,特点是

强,易溶于

溶剂。

(2)提取方法: 、压榨和 等。

(3)玫瑰精油的提取

图11-35-1

(4)橘皮精油的提取

图11-35-2

2.胡萝卜素的提取

(1)方法:

法。

(2)萃取剂的选择:萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点,能够充分溶解 ,并且不与水混溶。

(3)影响萃取的因素

①主要因素: 和使用量。

②次要因素:原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。

(4)提取装置的设计

①加热方式:采用 加热,避免 加热。

②防止挥发的装置:安装

装置。

(5)实验流程

胡萝卜 干燥 过滤 胡萝卜素

(6)胡萝卜素的鉴定: 法。

1.植物芳香油提取方法的比较

提取 蒸馏法 压榨法 萃取法 教育配套资料K12

教育配套资料K12 方法

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,蒸发溶剂后就可获得芳香油

适用

范围 适用于提取玫瑰油、薄荷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液中

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

易错提醒 用萃取法提取植物有效成分应注意的问题

(1)萃取温度和时间都会影响萃取的效果,萃取效率在一定范围内,与萃取温度呈正相关,通常采用加热的方法提高萃取效率。

(2)萃取温度过高会影响植物有效成分的品质,因此萃取时应严格控制温度,适当延长萃取时间。

2.胡萝卜素提取中需要注意的问题

(1)层析时注意选择干净的滤纸,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)点样时注意应快速细致,点样斑点不能太大(直径应小于0.5 cm)。

(3)将点好样的滤纸卷成筒状,卷纸时注意滤纸两边不能相互接触,以免因毛细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。

1.[2017·贵州安顺模拟] 许多植物芳香油的提取在原理和程序上是相同的,请结合玫瑰精油的提取,设计一个提取茉莉精油的过程。

(1)原料选择:

。

(2)提取方法的选择及原因:

。

(3)实验流程:

茉莉花+蒸馏水A油水混合物C初提取精油除水茉莉精油

①向蒸馏器中加入原料时,茉莉花与清水的质量比大约为 。

②A表示 过程,B表示 过程,C表示 ,通过C提取出的初提取精油,可能还混有一定的水分,所以要向提取液加入D 除水,放置过夜,再过滤除去固体物质,即可得到茉莉精油。

2.[2017·湖北襄阳一调] 胡萝卜素可以维持眼睛和皮肤的健康,改善夜盲症、皮肤粗糙的状况,有助于身体免疫受自由基的伤害。请根据胡萝卜素的提取过程及其性质,回答下列问题。

(1)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是 法。不采用蒸馏法的原因是 。

(2)以下为提取胡萝卜素的实验流程:胡萝卜→粉碎→干燥→A→过滤→B→胡萝卜素,其中B过程叫 。从胡萝卜中提取胡萝卜素时,常用 作溶剂。在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中,应严格将温度和时间控制在一定范围,原因是 。 教育配套资料K12

教育配套资料K12 (3)如图11-35-3中甲为提取胡萝卜素的装置示意图,请指出图中一处错误并改正: 。

图11-35-3

(4)如图11-35-3中乙是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。该鉴定方法的名称是 法。在图乙的胡萝卜素的鉴定结果示意图中,A、B、C、D四点中,属于提取样品的样点是 。

归纳提升 胡萝卜素萃取的影响因素及解决方法

影响因素 解决方法

萃取剂的性质 用水不溶性有机溶剂

原料的颗粒大小、紧密程度 粉碎

材料的含水量 干燥

萃取温度 探索最佳萃取温度,严格控制温度

萃取时间 适当延长萃取时间

􀀃点二 蛋白质的提取与分离

1.样品处理与粗分离

图11-35-4

2.纯化与纯度鉴定

图11-35-5

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教育配套资料K12 1.凝胶色谱法

(1)概念:根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。

(2)原理

①凝胶

②分离过程

蛋白质类型 进入凝胶内

部的程度 路程 移动速度

相对分子质量较小 容易 较长 较慢

相对分子质量较大 无法进入 较短 较快

2.电泳法

(1)概念:指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。

(2)原理:在一定的pH下,多肽、核酸等生物大分子的可解离基团会带上正电或负电,在电场的作用下,这些带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。

(3)作用过程

各种

分子不同的迁

移速度各种分子

的分离

(4)类型:常用的电泳方法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。测定蛋白质分子量时通常使用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳。

[2017·广东汕头期中] 随着人类基因组计划的进展和多种生物基因组测序工作的完成,人类跨入了后基因组和蛋白质组时代。对蛋白质进行研究时,首先要获得纯度较高的蛋白质。如图11-35-6是某生物兴趣小组在“蛋白质的提取和分离”实验中,准备从猪的血液中初步提取血红蛋白而设计的“血红蛋白提取、分离流程图”:

实验准备:配制缓

冲液血细胞悬液→样品处理:洗涤、

破碎、离心等→蛋白质粗分离→

透析→纯化、纯度鉴定:凝胶色谱法、电泳等

图11-35-6

请回答下列有关问题:

(1)样品处理中红细胞的洗涤要用 反复冲洗、离心。向红细胞悬液中加入一定量的低浓度pH=7.0的缓冲液并充分搅拌,可以破碎红细胞,破碎细胞的原理是 。

(2)血红蛋白粗分离阶段,透析的目的是 ,若要尽快达到理想的透析效果,可以

(写出一种方法)。

(3)血红蛋白的纯化是通过 法将相对分子质量大的杂质蛋白除去。

(4)电泳利用了待分离样品中各种分子的 等的差异,而产生不同迁移速度,实现各种分子的分离。

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教育配套资料K12 图11-35-7

(5)一同学通过血红蛋白醋酸纤维薄膜电泳,观察到正常人和镰刀型细胞贫血症患者的血红蛋白电泳结果如图11-35-7所示。由图可知携带者有 种血红蛋白,从分子遗传学的角度做出的解释是

。

􀀃点三 酶的应用

1.果胶酶在果汁生产中的作用

(1)果胶

①作用: 以及胞间层的主要组成成分之一;在果汁加工中,会影响 并使果汁混浊。

②成分:由 聚合而成的一种高分子化合物。

③特点:不溶于水。

(2)果胶酶

①成分:是分解果胶的一类酶的总称,包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和

等。

②作用:果胶可溶性的 。

(3)酶的活性与影响酶活性的因素

①概念:指酶催化一定 的能力。

②表示方法:用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的 来表示。

③酶反应速度的表示方法:用单位时间内、单位体积中 或 来表示。

(4)影响酶活性的因素: 、 和酶的抑制剂等。

2.加酶洗衣粉在洗涤中的作用

(1)加酶洗衣粉:指含 的洗衣粉。

(2)酶制剂的种类与洗涤原理

种类 洗涤原理 洗涤的物质种类

蛋白酶 蛋白质→

或氨基酸

血渍、奶渍等

脂肪酶 脂肪→ 食品的油渍、人体皮脂、口红等

淀粉酶 淀粉→ 来自面条等的污垢

酶 使纤维的结构变得蓬松 棉纺品的表面浮毛

3.固定化酶和固定化细胞

(1)固定化酶

①形成:将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种 上,使之成为 的制剂。

②特性:与游离酶相比, 好,与底物和产物容易分离,易于控制,能反复多次使用;便于 ,有利于自动化生产。

(2)固定技术

①概念:利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。

②方法(连线)

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(3)适用对象

一般来讲,酶更适合采用 和物理吸附法固定化,而细胞多采用 固定化,这是因为体积大的细胞难以被吸附或结合,而体积小的酶则易从包埋材料中漏出。

1.酶活性与酶促反应速率的区别与联系

酶活性是指酶催化化学反应的能力。通常以测出的酶促反应的速率来衡量,但是酶促反应的速率并不等于酶活性。如过氧化氢酶活性为零时(不起催化作用),过氧化氢的分解速率并不为零。

(1)影响酶活性的因素

影响酶活性的因素主要有温度、pH、酶的抑制剂(能抑制酶活性的物质)和酶激活剂(能提高酶活性的物质)等。注意酶浓度不会影响酶活性,它是影响酶促反应速率的因素之一。

(2)影响酶促反应速率的因素

影响酶促反应速率的因素有温度、pH、酶的抑制剂和酶激活剂、酶浓度、底物浓度等。其中温度、pH、酶的抑制剂和酶激活剂是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的。底物浓度和酶的浓度通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率,并不影响酶的活性。

2.固定化酶与固定化细胞的比较

固定化酶 固定化细胞

固定酶的

种类 一种 一系列

适用方法 化学结合法、物理吸附法 包埋法

(续表)

固定化酶 固定化细胞

优点 酶既可与反应物结合,又可与产物分离,固定在载体上的酶可反复利用 成本低、操作容易

缺点 一种酶只能催化一种或一类化学反应 可能导致反应效率下降

实例 固定化葡萄糖异构酶 固定化酵母细胞

1.在工业生产果汁时,常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率,为了研究温度对果胶酶活性的影响,某同学设计了如下实验: