2021届高考生物新人教版一轮复习学案：选修1生物技术实践第3讲生物技术在其他方面的应用

第3讲　生物技术在其他方面的应用 1.酶活力测定的一般原理和方法2.酶在食品制造和洗涤等方面的应用3.制备和应用固相化酶4.从生物材料中提取某些特定的成分5.蛋白质的提取和分离6.实验：DNA的粗提取与鉴定 1.酶的活力与其空间结构的关系。(生命观念)2.分析玫瑰精油、橘皮精油和胡萝卜素的提取原理及过程，分析DNA的物理和化学性质、提取与鉴定的方法。(科学思维)3.设计实验探究影响酶活力的因素；设计实验探究植物有效成分提取的条件等。(科学探究)4.关注酶在食品安全及洗涤方面的应用，倡导健康的生活方式；关注由胡萝卜素缺乏引起的疾病等。(社会责任) 酶的应用1．酶活力与影响酶活力的因素(1)酶活力：也称为酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶活力的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。(2)酶的反应速度：用单位时间内、单位体积中反应物的减少量或产物的增加量来表示。(3)影响酶活力的因素：主要有温度、pH和酶的抑制剂等。2．探究温度和pH对果胶酶活性的影响(1)实验原理①果胶酶的活性受温度(或pH)影响，处于最适温度(或pH)时，酶的活性最高。②果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶的活性大小成正比。(2)实验流程①处理原料：搅拌器搅拌制成苹果泥　↓②分组处理：将分别装有苹果泥和果胶酶的试管在不同　　　      温度的恒温水浴中保温(或调节至不同的pH)↓③反应阶段：加入果胶酶反应一段时间　↓④测量记录：过滤果汁，用量筒测量果汁体积并记录3．加酶洗衣粉在洗涤中的作用(1)加酶洗衣粉：含酶制剂的洗衣粉。(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→小分子的肽或氨基酸血渍、奶渍等脂肪酶脂肪→甘油和脂肪酸食品的油渍、人体皮脂、口红等淀粉酶淀粉→麦芽糖、葡萄糖来自面条等的污垢纤维素酶使纤维的结构变得蓬松棉纺品的表面浮毛4.固定化酶和固定化细胞(1)固定化酶①应用原理：将酶固定在颗粒状的载体上，使酶既易催化，又易于回收，可以重复使用。②应用实例：a．反应机理：葡萄糖果糖。b．固定化酶反应柱：将酶固定在一种颗粒状载体上，再将这些酶颗粒装到反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的筛板，酶颗粒无法通过小孔，而反应溶液却能自由出入。(2)固定化细胞技术①概念：是利用物理或化学的方法将细胞固定在一定空间内的技术。②常用方法(如图)填充以下三种方法的名称：a.：物理吸附法。b.：化学结合法。c.：包埋法。③固定化酵母细胞的制备流程及发酵酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞→冲洗→发酵。 1．固定化酶与固定化细胞的比较项目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、物理吸附法包埋法特点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2．请你补充“探究普通洗衣粉与加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验步骤。(1)取大烧杯两只，用量筒量取等量水放入其中。(2)将制好的污染布块和洗衣粉(一组为污染布块与普通洗衣粉，一组为污染布块与加酶洗衣粉)分别放入两只烧杯中。(3)__________________________________________________；(4)__________________________________________________。提示：(3)用玻璃棒同时充分搅拌一段时间。一段时间后，搅拌可重复进行　(4)洗涤相同的时间后，观察洗涤效果 酶活性及其在食品制造方面的应用1．生产果汁时，用果胶酶处理果泥可提高果汁的出汁率。回答下列相关问题：(1)某同学用3种不同的果胶酶进行3组实验，各组实验除酶的来源不同外，其他条件都相同，测定各组的出汁量，据此计算各组果胶的活性的平均值并进行比较。这一实验的目的是___________。(2)现有一种新分离出来的果胶酶，为探究其最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加入等量的果泥、果胶酶、缓冲液，混匀，平均分为4组，分别置于0 ℃、5 ℃、10 ℃、40 ℃下保温相同时间，然后，测定各试管中的出汁量并计算各组出汁量的平均值。该实验温度设置的不足之处有__________________和______________。(3)某同学取5组试管(A～E)分别加入等量的同种果泥，在A、B、C、D 4个实验组的试管中分别加入等量的缓冲液和不同量的同种果胶酶，然后，补充蒸馏水使4组试管内液体体积相同；E组加入蒸馏水使试管中液体体积与实验组相同。将5组试管置于适宜温度下保温一定时间后，测定各组的出汁量。通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。本实验中，若要检测加入酶的量等于0而其他条件均与实验组相同时的出汁量，E组设计________(填“能”或“不能”)达到目的，其原因是_____________________________。[解析]　(1)据题意可知，实验的自变量是果胶酶的来源，因变量是果胶酶的活性，因此该实验的目的是探究不同来源果胶酶的活性。(2)据实验设计可知，该实验是探究果胶酶的最适温度，所以自变量是温度，因此该实验方案中，温度应该在常温范围内设置系列温度梯度且梯度差值相等。另外探究温度对酶活性的影响时，应保证酶促反应只能在设定的温度下进行，同一实验组的反应温度只能是一个，所以实验操作应该是将各组盛有果胶酶的试管与盛有果泥的试管分别在设定温度下处理一定时间后再混合，才能保证实验在设定的温度下进行。(3)本实验的自变量是果胶酶的量，因变量是出汁量，对照实验的设计应遵循单一变量原则和对照原则，根据实验设置，通过A～D组实验可比较不同实验组出汁量的差异。若要检测加入酶的量等于0，而其他条件均与实验组相同时的出汁量，则E组应加入的是缓冲液而不是蒸馏水，使试管中液体体积与实验组相同，才符合实验设计应遵循的单一变量原则。[答案]　(1)探究不同来源果胶酶的活性　(2)温度范围设置不合适　温度梯度设置不合理(或各组的酶促反应受两个不同温度影响)　(3)不能　E组加入的是蒸馏水而不是缓冲液，违背了单一变量原则酶在洗涤方面的应用2．回答下列问题：(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常，用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，不应该使用开水，原因是__________________。若要去除衣服上的血渍，应选择含有________(填“蛋白酶甲”“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉，理由是__________________________。(2)某同学为了洗去衣服上的油渍，洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶，该同学的做法________(填“合理”或“不合理”)，理由是_____________________________。(3)已知溶液的pH可以影响酶的活性，请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中______________(填“羧基和氨基”“氨基和甲基”“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。[解析]　(1)用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时，如果使用开水，会使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗。使用碱性洗衣粉去除衣服上的血渍，碱性条件下只有蛋白酶丙有活性，应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉。(2)脂肪酶的化学成分为蛋白质，会被蛋白酶水解。(3)蛋白酶和其作用的蛋白质类污渍的氨基和羧基均会发生解离，pH会影响其解离状态。[答案]　(1)开水使血中的蛋白质变性而沉淀，难以清洗　蛋白酶丙　碱性条件下只有蛋白酶丙有活性　(2)不合理　蛋白酶会降解脂肪酶　(3)羧基和氨基固定化酶(细胞)及其应用3．(2019·唐山一中高三模拟)如图1表示制备固定化酵母细胞的某步操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图。请据图分析回答下列问题：图1　　　　图2　　　　　图3(1)图1中，将溶化好的海藻酸钠溶液________，加入已活化的酵母细胞，进行充分搅拌，使其混合均匀，再转移至注射器中。海藻酸钠载体的特点是______________________________________。(2)某同学在图1步骤结束后得到图3所示的实验结果，出现此结果的可能原因有______________________________(答出两点)。(3)图1中制备的凝胶珠用____________洗涤后再转移到图2装置中。(4)下面是制备固定化酵母细胞的步骤，正确的是________。①配制CaCl2溶液　②配制海藻酸钠溶液　③海藻酸钠溶液与酵母细胞混合　④酵母细胞的活化　⑤固定化酵母细胞A．①②③④⑤　 B．④①③②⑤C．④⑤②①③   D．④①②③⑤(5)若用固定化酶技术生产高果糖浆，需要使用________酶。从酶数量的角度分析，与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是________。如果反应物是大分子物质，应采用固定化________(填“酶”或“细胞”)技术。[解析]　(1)在将海藻酸钠溶液和酵母细胞混合时，应将完全溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞，否则会因温度过高而导致酵母细胞死亡。海藻酸钠载体的特点是不溶于水、多孔。(2)图3中显示没有形成大小均匀的凝胶珠，出现此结果的可能原因：海藻酸钠浓度过高，注射器中的混合液推进的速度过快，注射时针头离氯化钙溶液距离太近。(3)图1中，制备好的凝胶珠(固定好的酵母细胞)用蒸馏水洗涤2～3次后再转移到图2装置中。(4)制备固定化酵母细胞的正确步骤：酵母细胞的活化→配制CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液和酵母细胞混合→固定化酵母细胞，D正确。 (5)葡萄糖异构酶能将葡萄糖转化成果糖，因此用固定化酶技术生产高果糖浆，需要使用葡萄糖异构酶。固定化细胞固定的是多酶系统(或一系列酶或多种酶)。如果反应物是大分子物质，应采用固定化酶技术。[答案]　(1)冷却至室温　不溶于水、多孔　(2)海藻酸钠浓度过高；注射器中的混合液推进的速度过快；注射时针头离氯化钙溶液距离太近　(3)蒸馏水　(4)D　(5)葡萄糖异构　多酶系统(或一系列酶或多种酶)　酶 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，特点是挥发性强，易溶于有机溶剂。(2)玫瑰精油的提取①方法：常用水蒸气蒸馏法。②原理：利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来。包括：水中蒸馏、水上蒸馏、水气蒸馏。③步骤：鲜玫瑰花＋清水→水蒸气蒸馏→油水混合物(3)橘皮精油的提取①方法：压榨法。②原理：通过机械加压，提取出果皮中的芳香油。③步骤：石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮精油。2．胡萝卜素的提取(1)方法：萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。(2)原理：使胡萝卜素溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得胡萝卜素。(3)步骤：胡萝卜→粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩→胡萝卜素。(4)鉴定：纸层析法。 1．植物有效成分提取的三种方法的比较提取方法水蒸气蒸馏法压榨法有机溶剂萃取法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2.影响胡萝卜素萃取的因素及解决措施影响因素解决措施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 1．图1为水蒸气蒸馏的装置图，图2为萃取装置图，据图回答以下有关问题：图1图2(1)请指出图1中的两点错误。(2)玫瑰精油的提取适合于上述蒸馏方法吗？说明理由。(至少答两点)(3)图2的安装及拆除顺序如何？为何常采用水浴加热？在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是什么？提示：(1)错误1：蒸馏瓶中的液体量太多，应占烧瓶容积的1/3～2/3。错误2：进水口和出水口装反，下方的是进水口，上方的是出水口。(2)适合。因为玫瑰精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏出来，且不会导致原料焦糊和有效成分水解等，所以玫瑰精油的提取适合用水中(水蒸气)蒸馏法进行提取。(3)安装顺序是由下而上，拆除时相反。采用水浴加热的原因：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。在烧瓶口安装冷凝回流装置的目的是防止加热时有机溶剂挥发。2．某同学在鉴定胡萝卜素时，所做的纸层析实验如图所示，请指出其中的三点错误。提示：层析液过多，没过了基线；滤纸两边接触。 植物芳香油的提取原理、方法及流程等1．(2019·重庆巴蜀中学高三月考)丁香是端午节传统习俗——“佩香囊”中的常用药材。丁香富含丁香酚(分子式为C10H12O2)，是无色或微黄色液体，有强烈的丁香香气，不溶于水，主要用于抗菌、降血压，也可用于香水香精以及各种化妆品香精和皂用香精配方中，还可以用于食用香精。某生物兴趣小组结合玫瑰精油的提取，设计了提取丁香精油的实验流程：丁香药材粉碎后30目筛(100 g)＋水(600 mL)→浸泡12 h→水蒸气蒸馏装置→A→B→油水混合物→C→粗提精油分加D→过滤丁香精油→装入棕色瓶内备用。请回答下列问题：(1)植物芳香油的提取可采用的方法有蒸馏法、____________和________。提取丁香精油时，常采用水蒸气蒸馏中的____________法。(2)从丁香中提取丁香精油时可采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是丁香精油与玫瑰精油的化学性质相似，即丁香精油__________________________________，能随水蒸气一同蒸馏出来。(3)该实验中的丁香药材常用果实部分，原因是_____________。(4)其中B表示________过程，C表示________，通过C提取出的粗提精油，可能还混有一定的水分，所以要向提取液中加入[D]________吸水，放置过夜，再过滤除去固体物质，即可得到丁香精油。[解析]　(1)植物芳香油的提取可采用的方法有蒸馏法、萃取法和压榨法；提取丁香精油时，常采用水蒸气蒸馏中的水中蒸馏法。(2)丁香精油与玫瑰精油的化学性质相似，即丁香精油化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，能随水蒸气一同蒸馏，因此从丁香中提取丁香精油时可采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法。(3)因丁香果实中含油量较高，故常用该部分作药材。(4)根据精油的提取流程可知，B表示冷凝过程，C表示分离油层，通过C提取出的粗提精油，可能还混有一定的水分，所以要向提取液中加入D(无水硫酸钠)吸水。[答案]　(1)萃取法　压榨法　水中蒸馏　(2)化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂　(3)丁香果实中含油量较高　(4)冷凝　分离油层　无水硫酸钠胡萝卜素的提取与鉴定2．(2019·广东省梧州市高三模拟)三孢布拉霉菌能用来生产胡萝卜素，但该菌株的高产性状容易退化，需要定期筛选出高产菌株，研究表明菌体细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且菌体细胞内[H]含量越高，还原能力越强，胡萝卜素合成能力也越强。请结合下列筛选菌株及提取胡萝卜素的流程图回答问题。三孢布拉霉菌液→梯度稀释→涂布到含有TTC的培养基上→挑取单菌落→扩大培养→收集菌丝并处理→萃取→鉴定(1)工业生产上提取天然胡萝卜素的方法主要有三种，除可利用上述微生物的发酵生产之外，还可以从植物中提取和从________中获取。萃取的最佳温度和时间可以通过设置________来摸索。(2)将菌液涂布到含TTC的培养基上，目的是筛选出____________________________，对照组需涂布等量的________以判断培养基是否被污染。挑取单菌落时，若菌落周围________，则菌株合成胡萝卜素的能力较强。(3)从该微生物中提取胡萝卜素时，扩大培养后要收集菌丝进行的处理是粉碎和________，以提高萃取效率。为了验证萃取物是否是胡萝卜素，该同学将叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、萃取物和色素混合液(含叶绿素b、叶绿素a、叶黄素和胡萝卜素)依次点样在滤纸的1、2、3、4、5位置(如图甲所示)，并进行分离，滤纸条上各色素带的位置为________(填字母)时，即可说明该萃取物最可能是胡萝卜素。甲　　　A　　　B　　　C　　　D[解析]　(1)工业生产上提取胡萝卜素的方法有利用微生物的发酵生产、从植物中提取和从大面积养殖的岩藻中获取。萃取的最佳温度和时间可以通过设置对照实验来摸索。(2)据题干信息可知，三孢布拉霉菌细胞内的[H]可将无色的TTC还原为红色复合物，且菌体细胞内[H]含量越高，胡萝卜素合成能力也越强，所以将菌液涂布到含TTC的培养基上的目的是筛选出合成胡萝卜素较强的菌体；对照组需涂布等量的无菌水以判断培养基是否被污染。挑取单菌落时，若菌落周围红色较深，则菌株合成胡萝卜素的能力较强。(3)收集菌丝后要进行粉碎和干燥，以提高萃取效率。叶绿体中的色素，由于溶解度不同，在滤纸条上的扩散速率不同，扩散最快的是胡萝卜素，其次分别是叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。分离的结果中，若4位置在最上，则说明其为胡萝卜素，其次为3位置上的叶黄素，接着是2位置上的叶绿素a，在滤纸条最下面的是位置1上的叶绿素b，即滤纸条上各色素带的位置为B时，即可说明该萃取物最可能是胡萝卜素。[答案]　(1)(大面积养殖的)岩藻　对照实验　(2)合成胡萝卜素较强的菌体(或高产菌株)　无菌水　红色较深　(3)干燥　B DNA的粗提取与鉴定 1．基本原理(1)DNA的粗提取：利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，提取DNA，去除其他成分。(2)DNA与蛋白质在物理、化学性质方面的差异比较项目DNA蛋白质溶解性2 mol/L NaCl溶液中溶解析出0.14 mol/L NaCl溶液中析出溶解酒精溶液中析出溶解耐受性蛋白酶无影响水解高温80 ℃以上变性不能忍受60～80 ℃的高温(3)DNA的鉴定：DNA＋二苯胺蓝色。2．实验流程材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织↓破碎细胞(以鸡血为例)：鸡血细胞→加蒸馏水→用玻璃棒搅拌→用纱布过滤→收集滤液↓去除杂质：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质↓DNA的析出：将处理后的溶液过滤，加入与滤液体积相等的、冷却的体积分数为95%的酒精溶液↓DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，混合均匀后，将试管在沸水中加热5 min，溶液变成蓝色 明确实验中三种重复操作的目的和作用1．加2次蒸馏水(1)加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破。(2)加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度下降到0.14 mol/L，使DNA析出。2．用纱布过滤3次(1)过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液。(2)滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)。(3)过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液。3．用4次NaCl溶液(1)用2 mol/L的NaCl溶液，过滤除去不溶的杂质。(2)用0.14 mol/L的NaCl溶液，析出DNA。(3)用2 mol/L的NaCl溶液，溶解DNA。(4)用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于DNA的鉴定。 如图为某兴趣小组开展“DNA的粗提取与鉴定”实验过程中的一些操作示意图。A　　　B　  　C　　　D　　 　E正确的操作顺序是什么？说明理由。提示：C→B→E→D→A。DNA粗提取时，先用蒸馏水处理鸡血细胞，使其吸水涨破，释放DNA，然后过滤，去除杂质，获得滤液，接着加入2 mol/L的NaCl，再加入蒸馏水，使其析出，将析出的DNA溶解于2 mol/L的NaCl，最后加入95%的冷酒精，析出纯净的DNA，即正确的操作顺序是C→B→E→D→A。 考查DNA的粗提取与鉴定的原理及操作流程如图是南通某中学生物兴趣小组进行的DNA粗提取实验，其中SDS(一种表面活性剂)除了能瓦解细胞膜和核膜，还能与脂质和蛋白质结合。当SDS遇到钾离子时，钾离子可以置换SDS中的钠离子，产生不溶于水的PDS沉淀。请回答下列问题：(1)实验中，向剪碎的猪肝中加入食盐的主要作用是________。将猪肝匀浆放入65 ℃水浴锅中水浴10 min以除去部分杂质的主要实验原理是_____________________________________________________________________________________________________。(2)方法一的步骤①中加入洗涤剂的作用是________________。方法三的步骤③中，离心后应取________。(3)方法一、二获得的絮状物均带黄色，从DNA在细胞中的存在形式分析，杂质分子最可能是________，可用________试剂鉴定。(4)要比较三种方法获得的絮状物中DNA含量，请写出实验思路：____________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)DNA粗提取的原理主要有DNA分子在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最低而蛋白质等杂质在此浓度中溶解度比较大；蛋白质在高于60 °C溶液中容易变性、沉淀，而DNA能耐受较高的温度；DNA不溶于酒精，而蛋白质等物质可溶。(2)根据题意，SDS与钾离子发生转换反应，产生PDS沉淀，因此可以通过沉淀、离心，去除实验中加入的SDS，在离心后取含有DNA的上清液。(3)DNA在真核细胞中主要存在于细胞核内，与蛋白质结合形成染色体，因此，与DNA分子结合较牢的杂质最主要的是蛋白质。蛋白质可用双缩脲试剂进行鉴定。(4)由于DNA遇二苯胺在水浴加热条件下发生反应，出现蓝色，并且蓝色深浅与DNA含量呈正相关，因此实验中可以通过将等量的三种絮状物溶解，加二苯胺试剂并水浴加热，比较蓝色深浅，实现对三种絮状物中DNA含量的比较。[答案]　(1)溶解DNA　蛋白质在65 ℃高温下会变性，而DNA能耐受这一温度　(2)瓦解细胞膜和核膜　上清液　(3)蛋白质　双缩脲　(4)分别取等量的三种絮状物，并用等量的2 mol/L NaCl溶液溶解；再向各试管中加入等量的二苯胺试剂并水浴加热；比较三支试管中蓝色的深浅蛋白质的提取和分离 1．方法及原理方法原理凝胶色谱法根据相对分子质量的大小分离蛋白质电泳法利用了各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度进行分离2.实验步骤 (1)样品处理：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放。(2)粗分离：分离血红蛋白溶液→透析可以去除样品中分子量较小的杂质，或用于更换样品的缓冲液。(3)纯化：调节缓冲液面→加入蛋白质样品→调节缓冲液面→洗脱→收集分装蛋白质。(4)纯度鉴定：SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳。3．蛋白质纯度鉴定的实验结果分析与评价项目 血液样品的处理　分层明显→样品处理完成凝胶色谱柱的装填放一个与凝胶柱垂直的日光灯→直接检查；加入大分子有色物质如蓝色葡聚糖或红色葡聚糖，若色带均匀、狭窄、平整→装填成功血红蛋白的分离　血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随洗脱液缓慢流出→分离成功 1．在装填凝胶色谱柱时，不得有气泡存在的原因是什么？在操作中不能发生洗脱液流干漏出凝胶颗粒的现象，如果发生则会造成什么后果？提示：气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。若发生洗脱液流干漏出凝胶颗粒的现象，就有空气进入，造成气泡需重新装填。2．一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所示。由图可知携带者有几种血红蛋白？请从分子遗传学的角度做出解释。提示：2种；携带者具有(控制血红蛋白的)一对等位基因，可以控制合成两种不同的蛋白质。 蛋白质提取与分离的原理、流程等请根据血红蛋白的提取和分离流程图回答下列问题：(1)将实验流程按先后顺序补充完整：________、________。(2)凝胶色谱法的基本原理是根据________________________分离蛋白质。(3)洗涤红细胞的目的是去除________，洗涤干净的标志是________________________。为防止血液凝固，在采血容器中通常要预先加入________(填抗凝剂名称)。(4)如图是凝胶色谱法分离血红蛋白时样品加入过程的示意图，正确的加样顺序是________。(5)在装填色谱柱时不能有气泡存在，因为__________________，降低分离效果。如果____________________，说明色谱柱制作成功。[解析]　(1)血红蛋白的提取和分离流程：红细胞的洗涤→血红蛋白的释放→分离血红蛋白溶液→透析→凝胶色谱柱的制作→凝胶色谱柱的装填→样品的加入和洗脱。可见，A表示血红蛋白的释放，B表示凝胶色谱柱的装填。(2)凝胶色谱法的基本原理：根据相对分子质量的大小分离蛋白质。(3)洗涤红细胞的目的是去除杂蛋白，以利于后续步骤的分离纯化。洗涤干净的标志是离心后的上清液不再呈现黄色。为防止血液凝固，在采血容器中要预先加入抗凝血剂，即柠檬酸钠，其比例是每100 mL血液加入3.0 g柠檬酸钠。(4)加样顺序是调整缓冲液面、滴加透析样品、样品渗入凝胶床、再调整缓冲液面，即④①②③。(5)由于气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果，所以在装填凝胶色谱柱时，不得有气泡产生。在蛋白质分离过程中，如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。[答案]　(1)血红蛋白的释放　凝胶色谱柱的装填(2)相对分子质量的大小　(3)杂蛋白(或血浆蛋白)　离心后的上清液不再呈现黄色　柠檬酸钠　(4)④①②③　(5)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序　红色区带均匀一致地移动真题体验| 感悟高考　淬炼考能1．(2017·全国卷Ⅲ)绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是________(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是___________________________________________________________________________________________________________。(2)提取物质W时，振荡的作用是_________________________。(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是________________________________________。(4)现有丙酮(沸点56 ℃)、乙醇(沸点约78 ℃)两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是_________________________________________________________________________。(5)该实验操作过程中应注意的事项是__________________________________________________________(答出两点即可)。[解析]　(1)高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲中含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，因此，原料应选用晾干的植物甲。(2)提取物质W时，振荡的作用是使粉碎的颗粒与有机溶剂充分混匀，从而使物质W充分溶解于极性有机溶剂中。(3)绿色植物甲中含有色素，色素也能溶于有机溶剂，用活性炭处理提取液的目的是去除提取液中的色素，以增加成品的纯度。(4)与乙醇相比，丙酮的沸点较低，而物质W受热易分解，故应选用丙酮作为提取剂，蒸馏时物质W分解较少。(5)在该实验操作过程中应注意的事项是在温度较低的情况下操作，防火，控制处理的时间等。[答案]　(1)晾干　高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲中含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果(2)使原料和溶剂充分混匀　(3)去除提取液中的色素(4)丙酮的沸点低于乙醇的，蒸馏时物质W分解较少(5)在温度较低的情况下操作，防火2．(2017·海南高考)绿藻A是某种单细胞绿藻，能够合成物质W。某小组为探究氮营养缺乏对绿藻A增殖及物质W累计的影响，将等量的绿藻A分别接种在氮营养缺乏(实验组)和氮营养正常(对照组)的两瓶培养液中，并在适宜温度和一定光强下培养。定时取样并检测细胞浓度和物质W的含量，结果如图。(1)从图甲可知，在氮营养正常培养液的瓶中，绿藻A的种群增长曲线呈________型。(2)综合图甲和图乙的信息可知，在生产上，若要用少量的绿藻A获得尽可能多的物质W，可以采取的措施是____________________________________________________________________________________________________________。(3)若物质W是类胡萝卜素，根据类胡萝卜素不易挥发和易溶于有机溶剂的特点，应选择的提取方法是________。用纸层析法可以将类胡萝卜素与叶绿素分开，纸层析法分离的原理是_____________________________________________________。(4)在以上研究的基础上，某人拟设计实验进一步研究氮营养缺乏程度对物质W积累的影响，则该实验的自变量是________________________。(5)与在光照条件下相比，若要使绿藻A在黑暗条件下增殖，需要为其提供________(填“葡萄糖”或“纤维素”)作为营养物质，原因是____________________________________________________________________________________________________________。[解析]　(1)由图甲可知，在氮营养正常培养液的瓶中，绿藻A的种群增长曲线呈S型。(2)由图甲可知，正常氮营养液中绿藻增殖速度较缺氮营养液中绿藻增殖速度快；由图乙可知，正常氮营养液中物质W的含量较缺氮营养液中物质W含量低。因此，综合图甲和图乙的信息可知，在生产上，若要用少量的绿藻A获得尽可能多的物质W，可以采取的措施是先将少量绿藻放在氮营养正常的培养液中培养，等到细胞浓度最高时集中收集，再放在氮营养缺乏的培养液中继续培养。(3)类胡萝卜素不易挥发和易溶于有机溶剂，因此提取胡萝卜素应该选择萃取法。用纸层析法可以将类胡萝卜素与叶绿素分开，纸层析法分离的原理：类胡萝卜素和叶绿素在层析液(有机溶剂)中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上的扩散速度快，反之则慢，从而将它们分离。(4)该实验的目的是进一步研究氮营养缺乏程度对物质W积累的影响，则该实验的自变量是培养基中的氮营养浓度。(5)在黑暗条件下，绿藻不能进行光合作用合成糖类(有机物)，需要吸收葡萄糖为营养物质，而纤维素不能被绿藻吸收利用。因此，与在光照条件下相比，若要使绿藻A在黑暗条件下增殖，需要为其提供葡萄糖作为营养物质。[答案]　(1)S　(2)先将少量绿藻放在氮营养正常的培养液培养，等到细胞浓度最高时集中收集，再放在氮营养缺乏的培养液继续培养　(3)萃取　类胡萝卜素和叶绿素在层析液(有机溶剂)中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上的扩散速度快，反之则慢，从而将它们分离　(4)培养基中的氮营养浓度　(5)葡萄糖　在黑暗下，绿藻不能进行光合作用合成糖类(有机物)，需要吸收葡萄糖作为营养物质，而纤维素不能被绿藻吸收利用