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1、2014届高三苏教版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（ 2013高考）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 ?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。 ?目的:去除小分子化合物杂质，如无机盐、单糖、双糖、氨基酸等。 ?常用的半透膜:肠衣、玻璃纸。 ?步骤:将待纯化的蛋白质
2、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 ?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。 ?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 ?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。 ?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。 ?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。 ?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。 ?支持物:滤纸、醋酸纤维薄膜
3、、大分子凝胶等。 易错警示 (1)注意:透析时间为12 h。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(-球蛋白 B(-球蛋白 12C(?球蛋白 D(?球蛋白 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?球蛋白距点样处最近所以?球蛋白所带负电荷最少。 1(透析 (1)
4、过程:取1 mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300 mL的物质的量浓度为20 mmol/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 (2)结果及其分析 ?结果 ?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:?球蛋白-球蛋白2?球蛋白?球蛋白; 1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:-球蛋白-球蛋白?球蛋白?球蛋白。 12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:
5、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10 h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、
6、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NaSO的目的是吸24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
7、后要浸泡在pH大于12、质量分数为7%，8%的石灰水中16，24 h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
8、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 利用水蒸气将挥使芳香油溶
9、解在通过机械加压，压榨出实验原理 发性较强的植物有机溶剂中，蒸发果皮中的芳香油 芳香油携带出来 溶剂获得芳香油 ? 水蒸气蒸馏 ?石灰水浸泡、漂洗 ?粉碎、干燥 方法步骤 ?分离油层 ?压榨、过滤、静置 ?萃取、过滤 ?除水过滤 ?再次过滤 ?浓缩 适用范围广，要求适用于提取玫瑰原料的颗粒要尽适用于柑橘、柠檬等易适用范围 油、薄荷油等挥发可能细小，能充分焦糊原料的提取 性强的芳香油 浸泡在有机溶剂中 简单易行，便于分生产成本低，易保持原优点 出油率高，易分离 离 料原有的结构和功能 水中蒸馏会导致使用的有机溶剂分离较为困难，出油率局限性 原料焦糊和有效处理不当会影响相对较低 成分水解等问题 芳
10、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、原料、酶、ATP。 3(场所:体外PCR扩增仪。 :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4(方向明确地表示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
11、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
12、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
13、 (2)耐高温的Taq DNA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5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2,32个。(4)新合成的DNA链带有引物而
14、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) 模板、ATP、引物链(RNA)、模板、ATP、引物链(DNA及RNA片段)、条件 常温 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 形成的是整个DNA分子，一短时间内形成大量目的基因DNA片段，特点 n个细胞周期只复制一次 呈指
15、数增长2 (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
