2014届高三生物一轮复习精讲精练 第43讲 生物化学与分子生物学技术实践 苏教版

第43讲　生物化学与分子生物学技术实践[考纲要求]　1.蛋白质的提取和分离。2.PCR技术的基本操作和应用。3.从生物材料中提取某些特定的成分。考点一　生物技术实践——蛋白质的分离与纯化1．纯化原理蛋白质之间以及蛋白质与其他物质之间在分子大小、溶解度、所带电荷的多少、吸附性质等方面存在差异。2．纯化方法(1)透析法①原理：蛋白质水溶液具有亲水胶体溶液性质，不能透过半透膜。②目的：去除小分子化合物杂质，如无机盐、单糖、双糖、氨基酸等。③常用的半透膜：肠衣、玻璃纸。④步骤：将待纯化的蛋白质溶液装入透析袋内，再把透析袋放入透析液中即可。(2)离心法①原理：在离心力的作用下，分子大小、密度不同的分子沉降速度不同，从而被分离。②目的：使分子大小、密度不同的不同种类的蛋白质彼此分离。(3)电泳①概念：带电颗粒在电场作用下向着与其电性相反的电极移动的现象。②原理：不同的物质所带电荷不同，颗粒的大小、形状不同，因此，在电场中的泳动速度不同。③影响泳动的因素：带电颗粒的性质，即颗粒的大小、形状和所带净电荷的多少；此外还有电场强度、溶液的pH等因素。④泳动特点：带电颗粒直径越小，越接近于球形，所带净电荷越多，则在电场中的泳动速度越快；反之，则越慢。⑤支持物：滤纸、醋酸纤维薄膜、大分子凝胶等。易错警示　(1)注意：透析时间为12h。透析袋是用硝酸纤维素制成，小分子可自由进出，而大分子保留在袋内。(2)关键步骤及其技术要求：点样是本实验的关键步骤。点样前，应将薄膜表面多余的缓冲液用滤纸吸去，以免引起样品扩散；但不易太干，否则样品不易进入膜内，造成点样起始参差不齐，影响分离效果。1．仔细观察下图，所带负电荷少的球蛋白是(　　)A．α1­球蛋白B．α2­球蛋白C．β­球蛋白D．γ­球蛋白 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 　D解析　对于几种球蛋白来说直径相差不大，引起泳动速度的差异主要来自于所带电荷多少，由图可知球蛋白由右向左泳动，因右侧为负极，且γ­球蛋白距点样处最近，所以γ­球蛋白所带负电荷最少。1．透析(1)过程：取1mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300mL的物质的量浓度为20mmol/L的磷酸缓冲液中(pH为7.0)，透析12h。(2)图示：2．血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳(1)血清蛋白醋酸纤维薄膜电泳 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 (2)结果及其分析①结果②结果分析从电泳图谱示意图中可以看出：a.血清蛋白主要包括五种蛋白质，且含量最多的是清蛋白，其他依次是：γ­球蛋白>α1­球蛋白>α2­球蛋白>β­球蛋白；由五种蛋白质所处的位置可判断出它们均带有负电荷，且四种球蛋白的电量大小依次为：α1­球蛋白>α2­球蛋白>β­球蛋白>γ­球蛋白。考点二　从生物材料中提取某些特定成分1．植物芳香油的基本知识(1)成分：组成较复杂，主要包括萜类化合物及其衍生物。(2)特点：具有很强的挥发性，易溶于有机溶剂。(3)应用：玫瑰精油是制作高级香水的主要成分，能使人产生愉悦感；橘皮精油的主要成分是柠檬烯，具诱人的橘香味，是食品、化妆品和香水配料的优质原料。2．橘皮精油的提取流程与关键石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮精油(1)橘皮的处理：干燥后一定要用石灰水浸透，时间至少10h以上。(2)压榨液的处理：可以先用普通布袋过滤除去固体物和残渣，然后离心进一步除去质量较小的残留固体物，再用分液漏斗或吸管将上层的橘皮精油分离出来。易错警示　(1)植物芳香油的提取方法主要有水蒸气蒸馏法、压榨法、萃取法。水蒸气蒸馏是植物芳香油提取的常用方法，但会导致原料焦糊或有效成分水解等，若植物有效成分易水解，则不宜采用此法。玫瑰精油、橘皮精油、胡萝卜素的提取分别采用水蒸气蒸馏法、压榨法、萃取法。(2)水蒸气蒸馏可用明火加热，萃取过程应该避免明火加热，采取水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，直接用明火加热容易引起燃烧、爆炸。(3)用于萃取的有机溶剂必须事先精制，除去杂质，否则会影响芳香油的质量。(4)在用水蒸气蒸馏法制取玫瑰精油时，玫瑰乳浊液提纯过程中油水混合物中要加入氯化钠的目的是增大盐水的密度，有利于玫瑰精油与水的分层。加入无水Na2SO4的目的是吸收精油中残留的水分。(5)橘皮精油的提取过程中，橘皮洗净晾干后，要浸泡在pH大于12、质量分数为7%～8%的石灰水中16～24h，其目的是防止橘皮压榨时滑脱，提高出油率。2．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难溶于，易溶于，因此可用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)对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是。(5)得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的层，原因是。加入氯化钠的作用是。(6)从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，其作用是。答案　(1)蒸馏法　萃取法　(2)水　有机溶剂　有机溶剂(3)橘子皮　芳香油含量较高　(4)过滤　(5)上　油层的密度比水层小　增加水层密度，使油和水分层　(6)吸收芳香油中残留的水分解析　植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法和萃取法。一般采用新鲜的橘子皮来提取芳香油，因为新鲜的橘子皮芳香油含量较高。除去液体中的固体常用的方法是过滤。芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。加入氯化钠会增加水层密度，使油和水分层。无水硫酸钠可以吸收芳香油中残留的水分。植物芳香油提取方法的比较提取方法水蒸气蒸馏法压榨法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，蒸发溶剂获得芳香油方法步骤水蒸气蒸馏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考点三　PCR技术1．PCR原理DNA热变性原理，即：2．条件： 模板 个人简介word模板免费下载关于员工迟到处罚通告模板康奈尔office模板下载康奈尔 笔记本 模板 下载软件方案模板免费下载 、原料、酶、ATP。3．场所：体外PCR扩增仪。4．方向：DNA复制的具体过程涉及DNA双链的方向。DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端，两个磷酸基团的末端称为5′端。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此，DNA复制需要引物。当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。5．过程(1)变性：当温度上升到94℃以上时，双链DNA解旋为单链，如下图：(2)退火：温度下降到40～60℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：(3)延伸：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：易错警示　(1)引物是指能够与DNA母链的一段碱基序列互补配对的一小段DNA或RNA。(2)PCR技术只能特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。3．多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题：(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将的末端称为5′端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的开始延伸DNA链。(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫。(3)PCR的每次循环可以分为三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有个这样的DNA片段。(4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。(5)简述PCR技术的主要应用。。答案　(1)磷酸基团　3′端　(2)耐高温的TaqDNA聚合酶　选择培养基　(3)变性、退火和延伸　32(4)如图所示(5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定(要求3项以上)解析　(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′­羟基上，与DNA母链结合的引物就提供这个羟基。(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。(3)DNA复制时两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。(4)新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链不带有引物。(5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。PCR技术和DNA复制的比较DNA复制PCR技术场所细胞核内生物体外原理碱基互补配对碱基互补配对酶DNA聚合酶、解旋酶耐热的DNA聚合酶(Taq酶)条件模板、ATP、引物链(RNA)、常温模板、ATP、引物链(DNA及RNA片段)、温度变化(94℃→40～60℃→70～75℃)原料四种脱氧核苷酸四种脱氧核苷酸特点形成的是整个DNA分子，一个细胞周期只复制一次短时间内形成大量目的基因DNA片段，呈指数增长——2n(2010·课标全国卷，37)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(是、不是)纯的玫瑰精油，。(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天左右。(6)从薄荷叶中提取薄荷油时(能、不能)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是。答案　(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油与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解析　由于玫瑰精油易挥发，难溶于水，化学性质稳定，因此可以用水蒸气蒸馏法提取，冷却后必然含有水；蒸馏的提取效果与蒸馏的温度与蒸馏的时间有关，随着蒸馏时间的延长，原料中含有的精油减少，提取的量也会减少直至再也提不出精油。蒸馏过程中，如果不冷却，提取后的混合液温度较高，由于精油易挥发，其中的含量会降低；保存时，环境温度应较低为好，防止精油挥发；第(5)小题为信息题，主要考查学生的读图、识图及图文转化能力，根据图像可知，玫瑰精油在蓓蕾期、开放期之间花的含量较高，应在此时采收；由于薄荷精油与玫瑰精油的化学性质相似，可以采用相同的提取方法。1．有关透析的叙述中，错误的是(　　)A．用于透析的薄膜要具有选择透过性B．透析膜一般是由硝酸纤维素制成的C．透析能使小分子自由进出，而将大分子保留在袋内D．透析可用于更换样品的缓冲液答案　A解析　透析袋一般是用硝酸纤维素(又称玻璃纸)制成的，它没有生物活性，故不具有选择透过性(活的生物膜才具有选择透过性)。透析袋能使小分子物质自由进出，而将大分子保留在袋内。透析可以去除样品中相对分子质量较小的杂质，或用于更换样品的缓冲液。2．关于蛋白质提取的叙述中，不正确的是(　　)A．分离与纯化蛋白质之前首先要用适当的方法使蛋白质释放出来B．抽提时要依据蛋白质的不同特性选择不同的溶剂C．蛋白质的粗提取物离心可除去一些小分子杂质D．蛋白质的粗制品可能是多种蛋白质的混合物答案　C解析　对抽提得到的粗提取物离心可除去固体杂质。3．在PCR实验操作中，下列说法不正确的是(　　)A．在微量离心管中添加各种试剂时，只需一个枪头B．离心管的盖子一定要盖严，防止液体外溢C．用手轻弹离心管壁的目的是使反应液充分混合D．离心的目的是使反应液集中在离心管底部，使反应效果更明显答案　A解析　在微量离心管中添加各种试剂时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头必须更换，确保实验的准确性；离心10s的目的是使反应液集中在离心管底部，使反应效果更明显。4．某同学做PCR反应的实验时，他最关键的是需要严格控制(　　)A．氧气的浓度B．酸碱度C．温度D．大气的湿度答案　C解析　高温变性、低温退火、中温延伸三大步骤构成了PCR过程的循环，所以PCR反应需要严格的控制温度。5．从下列植物中提取植物芳香油时，可采用水蒸气蒸馏法的一组是(　　)①玫瑰花　②橘皮　③茉莉花　④桂花A．①②B．③④C．①③D．②④答案　C解析　用水蒸气蒸馏法提取植物芳香油时，芳香油要具有易挥发的特点，且在蒸气中有效成分不能受到破坏。从橘皮中提取橘皮精油时，若采用水蒸气蒸馏法，则会发生部分水解，使用水中蒸馏又会产生原料焦糊的问题，因此，一般采用压榨法。桂花油易溶于有机溶剂，因此用萃取法提取较好。玫瑰精油和茉莉油都具有挥发性，且在蒸气中不被破坏，故采用水蒸气蒸馏法提取。6．玫瑰精油被称为“液体黄金”，其提取方法可用(　　)A．只能用水蒸气蒸馏法B．可用蒸馏法和压榨法C．可用蒸馏法和萃取法D．可用压榨法和萃取法答案　C解析　根据玫瑰精油化学性质稳定、难溶于水、易溶于有机溶剂的特点，鲜玫瑰花可采用蒸馏法，而干玫瑰花可采用萃取法，但一般不采用压榨法。7．血清蛋白电泳时通常用pH为8.6的缓冲液，此时各种蛋白质带有的电荷为(　　)A．清蛋白带正电荷，其他球蛋白带负电荷B．清蛋白带负电荷，其他球蛋白带正电荷C．清蛋白与其他球蛋白均带负电荷D．清蛋白与其他球蛋白均带正电荷答案　C解析　pH为8.6的缓冲液既能维持血清蛋白的生物活性，又能使血清中各种蛋白质带同一种电荷—负电荷，这样在负极端点样，它们都向正极移动，根据移动速度不同达到分离目的。8．使用水蒸气蒸馏法提取玫瑰精油，是因为(　　)A．其化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏B．其化学性质稳定，难溶于水，难溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏C．其化学性质不稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，不能随水蒸气一同蒸馏D．其化学性质不稳定，难溶于水，难溶于有机溶剂，不能随水蒸气一同蒸馏答案　A9．阅读以下材料，回答相关问题：从玫瑰花中提取出的玫瑰精油被称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，多用于制造高级香水、化妆品等。提取出的玫瑰精油不含有任何添加剂或化学原料，是纯天然的护肤品，具有极好的抗衰老和止痒作用，能够促进细胞的再生、防止肌肤老化、抚平肌肤细纹，还具有使人放松、愉悦心情的功效。玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，挥发性较强。(1)根据材料中介绍的玫瑰精油的性质，要提取玫瑰精油可以用水中蒸馏和法提取，但一般采用水中蒸馏的方法，其原因是该法具有的优点。(2)某同学在实验中 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了如图所示的装置提取玫瑰精油，指出该装置中的两个错误，并予以改正。①错误1：；改正：。②错误2：；改正：。(3)对用上述装置接收到的乳浊液进行如下处理：玫瑰油与水的混合物分层油层无水玫瑰精油较纯净的玫瑰精油。试剂A是，试剂C是，装置B是，试剂C的作用是。答案　(1)萃取　设备简单、成本低、易操作(2)①温度计位置过低　温度计的液泡与蒸馏烧瓶的支管口下沿保持水平　②冷凝管进水口、出水口接错　冷凝管进水口在下，出水口在上，与蒸气流向相反　(3)NaCl溶液　无水Na2SO4　分液漏斗　吸去油层中少量的水分解析　(1)应根据原料特点来选择提取方法。玫瑰精油挥发性强，化学性质稳定，可以用蒸馏法提取，另外玫瑰精油不溶于水，易溶于有机溶剂，故对于干玫瑰花还可以用有机溶剂萃取的方法。(2)蒸馏装置中，温度计测的是蒸气温度，应使其液泡与蒸馏烧瓶支管口下沿相平；冷凝管应进水口在下，出水口在上，与蒸气流向相反。(3)为促进蒸馏得到的乳浊液分层，可加入NaCl溶液，而后用分液漏斗将其分开，得到的油层中还含有少量水分，可以用无水Na2SO4吸收，然后过滤即可。10．近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开键，称为，细胞中是在的作用下使此键断裂的。(2)当温度降低时，引物与模板端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2个DNA分子，此过程中的原料是，遵循的原则是。(3)PCR技术的必要条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的和。(4)PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为、、三个步骤。答案　(1)氢　解旋　解旋酶(2)3′　四种脱氧核苷酸　碱基互补配对原则(3)温度　酸碱度(4)变性　退火　延伸