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1、第3课生命活动的主要承担者蛋白质 考点一蛋白质的结构和功能 【核心知识突破】1.氨基酸及其种类:2.蛋白质的结构及其多样性:(1)多肽的形成及过程:过程a名称:_;场所:_。物质b:_。多个氨基酸发生a过程形成的产物被称为_。结构c:_,其结构简式为:_。H2O中H原子的来源:H来自相邻氨基酸的_和_;O来源于_。脱水缩合核糖体二肽多肽肽键NHCO(或CONH)氨基(NH2)羧基(COOH)羧基(COOH)由n个氨基酸形成的一条肽链上至少有 _个游离的氨基和 _个游离的羧基,分别位于肽链的_;其余的氨基(或羧基)在_上。11两端R基(2)蛋白质的结构多样性与功能多样性。3.从三个角度分析蛋白质

2、多样性的原因:分析角度蛋白质多样性的原因蛋白质本身氨基酸的数量、种类、排列顺序及多肽链盘曲折叠形成的_结构多样性功能多样性遗传物质千变万化的_遗传信息的多样性蛋白质的多样性空间结构碱基对排列顺序分析角度蛋白质多样性的原因生物进化千变万化的环境条件通过自然选择保留适应环境的个体及个体内的蛋白质个体的多样性和蛋白质的多样性4.【教材易漏知识】必修1P23“与生活的联系”:在鸡蛋清中加入食盐会出现白色絮状物,高温加热后鸡蛋清会呈现白色固态状,导致蛋白质出现这两种情况的原理相同吗?说明理由。提示:不同。在食盐作用下析出蛋白质,蛋白质本身的结构没有改变,仍维持原有的生物活性;高温加热后蛋白质的空间结构发

3、生了改变,丧失了原有的生物活性。【微点警示】关于蛋白质结构的三个理解误区(1)肽键数几肽(环状肽除外):由几个氨基酸构成的化合物称为几肽。而不是含有几个肽键称为几肽。(2)氨基酸的R基团中不一定有C原子:如甘氨酸的R基团为H原子。(3)多肽蛋白质:在核糖体上合成的是多肽,而不是蛋白质。多肽必须经过加工后,才能形成具有一定空间结构和特定功能的蛋白质。【秒判正误】1.具有氨基和羧基的化合物都是构成蛋白质的氨基酸。( )分析:构成蛋白质的氨基酸都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。2.生物体内组成蛋白质的氨基酸中,不同氨基酸之间的差异是由R基引起的。( )分析:在氨基酸的分子结构中,只有R基不同

4、,是区分不同氨基酸的依据。3.胰岛素中不同肽链之间通过肽键连接。( )分析:胰岛素的不同肽链之间的化学键不是肽键,而是二硫键。4.蛋白质在核糖体上合成后已具有正常生理功能。( )分析:多数蛋白质在核糖体上合成后需加工才具有正常生理功能。5.蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时,其特定功能并未发生改变。( )分析:蛋白质的空间结构破坏,其特定功能会改变。【命题案例研析】【典例】 (2018全国卷)下列关于人体中蛋白质功能的叙述,错误的是()A.浆细胞产生的抗体可结合相应的病毒抗原B.肌细胞中的某些蛋白质参与肌肉收缩的过程C.蛋白质结合Mg2+形成的血红蛋白参与O2运输D.细胞核中某些蛋白质是染色体的重

5、要组成成分【审答技巧】(1)从蛋白质功能的角度:牢记教材中常见具体蛋白质的功能。(2)从元素与化合物的角度:特殊元素参与蛋白质的合成及该类蛋白质的功能。【解析】选C。本题考查蛋白质类相关的物质及其生理作用。浆细胞产生的抗体为球蛋白,可以与抗原特异性结合,A正确;肌细胞中含有肌球蛋白和肌动蛋白,参与肌肉的收缩过程,B正确;血红蛋白含有铁元素,不含镁元素,C错误;细胞核中的染色体主要由蛋白质和DNA组成,D正确。【高考长句应答特训】(1)细胞内核糖体上合成的多肽能不能直接行使正常的生理功能?为什么?提示:不能。核糖体上合成的多肽没有一定的空间结构,不具有生理活性。(2)研究发现某些蛋白质的氨基酸组

6、成种类相同、数目相同,但功能不同,原因是_。组成蛋白质的氨基酸的排列顺序不同,多肽链的空间结构不同【方法规律】巧用“一、二、三、四、五”助记蛋白质的结构与功能【考点题组诊断】角度一组成蛋白质的氨基酸1.(2019烟台模拟)关于生物体内氨基酸的叙述,正确的是()A.氨基酸是蛋白质分子的单体,由氨基和羧基组成B.组成蛋白质的氨基酸共有的结构是C.每个氨基酸分子都只含有C、H、O、N四种元素D.组成人体的氨基酸都在人体内合成【解析】选B。氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基,并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上,A项错误,B项正确;每个氨基酸的基本组成元素是C、H、O、N,氨基酸中的R基可能含有

7、其他元素,C项错误;必需氨基酸不能在人体内合成,D项错误。2.如图为氨基酸分子的结构通式,下列叙述正确的是世纪金榜导学号()A.结构在所有生物体内均有20种B.氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自和C.结构中含有的氨基或羧基一般不参与脱水缩合D.生物体内n个氨基酸形成一条多肽链脱去n个水【解析】选C。氨基酸的种类由R基决定,R基约有20种,所以氨基酸的种类约有20种,但并不是所有的生物体内均有 20种,A错误;氨基酸脱水缩合产生水,水中的氢来自和,B错误;n个氨基酸形成一条多肽链脱去(n-1)个水,D错误。【知识总结】氨基酸结构分析氨基酸的结构通式,如图所示:找出氨基酸的共同体,即图中“不变部分

8、”(连接在同一碳原子上的-NH2、-COOH和-H),剩下的部分即为R基。倘若找不到上述“不变部分”,则不属于构成蛋白质的氨基酸。角度二蛋白质的结构和功能3.(2017海南高考)有关蛋白质结构与功能的叙述,错误的是()A.蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关B.数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链C.将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失D.氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构【解析】选C。蛋白质的结构决定其功能,蛋白质的生物活性与空间结构有关,A项正确;数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链,如形成54种四肽、55种五肽等,B项正确;抗体的化学本质是蛋白质,溶于NaC

9、l溶液中会析出,但不会丧失其生物活性,C项错误;氨基酸序列相同的多肽链经过盘曲、折叠,会形成不同的空间结构,D项正确。【延伸探究】(1)功能相同的蛋白质,结构一定相同吗?试举例说明。提示:不一定。如同一个体产生的胃蛋白酶和胰蛋白酶的功能相同,都能催化蛋白质的水解,但是二者的最适pH不同,可推断二者结构肯定不同。由此可见,功能相同的蛋白质的结构不一定相同。(2)分别将抗体放在NaCl溶液和强酸中,还能发挥作用吗?提示:将抗体放在NaCl溶液中,不会破坏蛋白质的空间结构,可以发挥作用,而放在强酸溶液中,蛋白质原有的空间结构被破坏,丧失作用。【知识总结】蛋白质变性的原因与致变因素(1)原因:在某些物

10、理和化学因素作用下,特定的空间构象被改变,导致其理化性质改变和生物活性丧失,但肽键没有被破坏。(2)致变因素。化学因素:加强酸、强碱、重金属盐、尿素、丙酮等。物理因素:加热(高温)、紫外线及X射线照射、超声波、剧烈振荡或搅拌等。4.(金榜原创预测)下列有关人体中蛋白质的叙述,不正确的是()A.增加血浆中蛋白质的含量可提高血浆渗透压B.细胞膜上的受体蛋白可与信号分子结合C.细胞中蛋白质的合成都需要内质网的加工D.不同细胞中蛋白质不同是因为细胞中的RNA不同【解析】选C。血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关,增加血浆中蛋白质的含量可提高血浆渗透压,A正确;细胞膜上存在着起信息传递作用的受

11、体蛋白,与激素等信号分子结合后可调节细胞的生命活动,B正确;细胞中只有分泌蛋白的合成需要内质网进行加工,C错误;由于基因的选择性表达,同一个体不同细胞中蛋白质种类存在着差异,原因是细胞中RNA不同,D正确。【知识总结】几种常见蛋白质的分布和功能名称分布功能绝大多数酶细胞内或细胞外降低化学反应的活化能(催化作用)载体蛋白细胞膜运输某些物质如离子、氨基酸等名称分布功能通道蛋白细胞膜运输水、K+、Na+等糖蛋白细胞膜表面保护、润滑、识别等核孔复合体核膜核质之间物质交换、信息交流名称分布功能某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等)内环境中传递信息、调节生命活动抗体内环境中消灭抗原血红

12、蛋白红细胞内主要运输氧气和部分二氧化碳结构蛋白细胞内细胞的组成成分5.(教材素材新命题必修1P24拓展题变式)人体红细胞与心肌细胞的主要成分都是蛋白质,但这两种细胞的功能却完全不同。下列分析不正确的是()A.两种细胞中蛋白质中氨基酸的数量可能不同B.两种细胞中构成蛋白质多肽链的空间结构可能有所差异C.两种细胞中氨基酸的连接方式不同D.氮元素在两种细胞蛋白质中的主要存在部位相同【解析】选C。蛋白质多样性的原因是构成蛋白质的氨基酸的种类不同、数目不同、排列顺序不同,以及多肽链的空间结构不同。氨基酸脱水缩合形成肽键连接在一起后,在多肽链中氮元素主要存在于肽键中。考点二蛋白质的有关计算 【核心知识突破

13、】1.利用蛋白质形成的结构图解进行计算:(1)氨基数和羧基数的计算。氨基数=_+R基中的氨基数=氨基酸中所有的氨基数-肽键数。羧基数=_+R基中的羧基数=氨基酸中所有的羧基数-肽键数。肽链数肽链数(2)肽键数、脱去水分子数和蛋白质相对分子质量的计算。假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条链状多肽或m条链状多肽:形成肽链数形成肽键数脱去水分子数氨基数目羧基数目蛋白质相对分子质量1_n-1至少_个至少_个na-18(n-1)m_n-m至少_个至少_个na-18(n-m)n-111n-mmm2.利用原子守恒法进行蛋白质的计算:(1)氨基酸分子式的推算方法:氨基酸分子式中各原子数等

14、于R基中各原子数分别加上结构通式中C、H、O、N原子数。已知氨基酸分子式,推测R基的组成:如某氨基酸分子式为C6H14O2N2,则R基为_。C4H10N已知R基,写出氨基酸的分子式:丙氨酸的R基为CH3,则丙氨酸的分子式为_。C3H7O2N(2)脱水缩合形成多肽时的相关计算:在脱水缩合形成多肽时,失去部分氢、氧原子,但是_原子、氮原子的数目不会减少。相关数量关系如下:碳原子数=氨基酸数_+R基上的碳原子数。氢原子数=各氨基酸中氢原子的总数-脱去水分子数_。碳22氧原子数=各氨基酸中氧原子的总数-脱去水分子数=肽键数+_肽链数+R基上的氧原子数。氮原子数=肽链数+肽键数+_上的氮原子数=各氨基酸

15、中氮原子的总数。2R基3.多肽种类的推算方法:多肽的不同取决于氨基酸的数目、种类和排列顺序。对于氨基酸数目相同的多肽来说,则取决于氨基酸的种类和排列顺序。可以借助下面的示意图来理解( 代表要安放的氨基酸的位置)。(1)假若有n种氨基酸形成一个三肽,那么形成三肽的种类为:即_种。n3(2)假若n种氨基酸形成一个m肽,则形成的多肽种类有_种。(3)假若有n种氨基酸形成一个三肽,且每种氨基酸只有一个,则形成三肽的种类为:即_种。nmn(n-1)(n-2)4.基因表达中氨基酸数与相应DNA、mRNA中碱基数目关系:【微点警示】(1)由于R基上的碳原子数不好确定,且氢原子数较多,因此以氮原子数为突破口,

16、计算氨基酸的个数最为简便。(2)在蛋白质相对分子质量的计算中,若通过图示或其他形式告知蛋白质合成时,除形成主链肽键外还会有其他肽键或二硫键等化学键形成,则应考虑因这些键形成而脱掉的原子及相应质量。(3)若为环状多肽,其主链中无氨基和羧基,氨基或羧基数目取决于构成环状多肽氨基酸R基中的氨基和羧基的数目,由图示可知:肽键数=脱去水分子数=氨基酸数。【秒判正误】1.一条肽链中只含有一个游离的氨基和一个游离的羧基。( )分析:在一条肽链的两端,一端有一个游离的氨基,另一端有一个游离的羧基,而氨基酸的R基上也可能含有氨基和羧基。2.某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的链状蛋白质,该蛋白酶分子结构中

17、至少含有129个氨基和129个羧基。( )分析:某种蛋白酶是链状蛋白质,则每条链中至少含有一个游离的氨基和羧基,该蛋白酶分子由几条链构成就至少有几个游离的氨基和羧基。3.在形成肽链的过程中形成的肽键数目一定等于氨基酸数减去1。( )分析:在肽链的形成过程中,肽链中肽键的数目一般等于氨基酸数减去1,若形成环状肽,则氨基酸数等于肽键数。4.某甜味肽的分子式为C13H16O5N2,则该甜味肽可能是二肽。( )分析:每个氨基酸至少含有一个氨基,则该甜味肽的分子式中含有两个氮,说明该甜味肽可能是由两个氨基酸脱水缩合形成的二肽。5.环状肽中一定不含游离的氨基和羧基。( )分析:环状肽中各氨基酸之间形成肽键

18、,而R基团上可能含有游离的氨基和羧基。【命题案例研析】【典例】 (2018石家庄模拟)如图为牛胰岛素结构图,该物质中SS是由两个SH脱去两个H形成的,下列说法正确的是()A.牛胰岛素为51肽,其中含有50个肽键B.牛胰岛素中至少有2个NH2和2个COOHC.牛胰岛素水解产物含有20种不同的氨基酸D.牛胰岛素形成时,减少的相对分子质量为882【审答技巧】(1)从肽链分析:当题目仅仅给出肽链示意图时,需要将示意图看成“基本骨架”进行分析。有时候将肽链简化为一条曲线或直线,然后借助这种示意图进行计算推导。(2)关注特殊的化学键:肽链之间有R基团可相互形成化学键,题目中的“SS”的形成会影响分子质量。

19、【解析】选B。分析题图,牛胰岛素含51个氨基酸,由两条肽链组成,其中含有的肽键个数为51-2=49,A错误;牛胰岛素含有两条肽链,至少含2个游离的NH2和2个游离的COOH,B正确;牛胰岛素水解可得到51个氨基酸,最多有20种,但并非一定是20种,C错误;牛胰岛素在形成过程中,51个氨基酸脱去了49个H2O,二硫键的形成过程中减少了6个H,故减少的相对分子质量为4918+6=888,D错误。【核心素养新命题】科学思维分析与综合胰岛素基因控制合成的肽链只有一条,而胰岛素是由两条肽链构成的,原因是_。胰岛素基因控制合成的肽链经内质网、高尔基体加工后变成了两条肽链【考点题组诊断】角度一与氨基酸分子数

20、目的相关推测1.(2019德州模拟)某50肽中有丙氨酸(R基为CH3)4个,现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示),得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是()世纪金榜导学号A.该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子B.若将得到的5个氨基酸缩合成5肽,则有5种不同的氨基酸序列C.若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链,则将脱去4分子H2OD.新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基【解析】选C。据图分析可知,每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键,脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键,即有8分子水参与,故该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加

21、了8个氧原子,A项正确;得到的5个氨基酸,其中有4个是丙氨酸,故这5个氨基酸缩合成5肽,可有5种不同的氨基酸序列,B项正确;若这4条多肽链重新连接成一条长链,则需要形成3个肽键,脱去3分子水,C项错误;每条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基,故新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基,D项正确。2.(金榜原创预测)某一蛋白质由2条肽链组成,共含有16个肽键,则此蛋白质分子中至少含有NH2和COOH个数及氨基酸数分别为()A.18、18、18B.20、20、20C.2、2、18D.1、1、20【解析】选C。根据蛋白质分子中肽键数=氨基酸数-肽链数可知:此蛋白质分子中氨基酸数=肽键数+肽链

22、数=16+2=18(个);由于在1条肽链中,至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基,所以2条肽链至少有2个游离的氨基和2个游离的羧基。因此蛋白质分子中至少含有-NH2和-COOH个数及氨基酸数分别为2、2、18。【易错提醒】混淆氨基酸“种类”与“数目”不同(1)蛋白质分子含有多个氨基酸,构成生物体蛋白质的氨基酸种类约有20种。(2)确认氨基酸种类必须依据R基,凡R基相同时无论数目多少,均应视作“同一种”氨基酸。角度二蛋白质形成过程中相关的数量关系3.(2019武汉模拟)下列关于肽和蛋白质的叙述,正确的是()A.鹅膏蕈碱是一种环状八肽,分子中含有8 个肽键B.蛋白质是由2 条或2 条以上多肽链构成

23、的C.蛋白质变性是由肽键的断裂造成的D.变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应【解析】选A。环状肽有几个氨基酸就会形成几个肽键,所以环状八肽含有8个肽键,A正确;肽链盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质,蛋白质可只含有一条肽链,B错误;蛋白质变性是空间结构被破坏,氨基酸之间形成的肽键不被破坏,C错误;含有肽键的化合物都能与双缩脲试剂产生紫色反应,变性蛋白质仍然含有肽键,仍可发生反应,D错误。4.(2018白银模拟)肉毒杆菌是一种致命病菌,在繁殖过程中分泌毒素。人们食入和吸收过量的此毒素后,神经系统将遭到破坏。该毒素是由两个亚单位(每个亚单位由一条肽链盘曲折叠而成)组成的一种生物大分子。下面是肉毒毒

24、素的局部结构简式,据此判断下列说法不正确的是世纪金榜导学号()A.由结构图可知,肉毒毒素由氨基酸构成,其化学本质是蛋白质B.图中片段由5种单体组成,有4个肽键C.一分子肉毒毒素至少含有1个氨基和1个羧基D.高温可使肉毒毒素失活,主要原因是高温破坏蛋白质的空间结构【解析】选C。由结构图可知,肉毒毒素由氨基酸构成,因此其化学本质是蛋白质,A正确;图中共含有4个“CONH”结构,并且各氨基酸的R基也都不同,所以图中片段由5种单体组成,有4个肽键,B正确;由于一条肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基,而该毒素分子由两个亚单位即两条肽链组成,所以一分子肉毒毒素至少含有2个氨基和2个羧基,C错误;

25、由于高温能破坏蛋白质的空间结构,所以高温可使肉毒毒素失活,D正确。【加固训练】1.(2018洛阳联考)有一条由14个氨基酸组成,分子式为CXHYOWNZS(Z14,W15)的多肽,经过水解后的产物中有3种氨基酸:半胱氨酸(C3H7O2NS)、丙氨酸(C3H7O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)。水解产物中天冬氨酸的数目是()A.(Y+14)个B.(Z+14)个C.(W-15)个D.(W-15)/2个【解析】选D。天冬氨酸(C4H7O4N)中含有4个氧原子,设该化合物中天冬氨酸(C4H7O4N)的个数是x个,该多肽脱去14-1=13个水,根据氧原子守恒,2(14-x)+4x-13=W,解得:x=

26、(W-15)/2。2.(2018鞍山模拟)蛋白质是由氨基酸脱水缩合形成的,下列关于该过程的叙述错误的是()A.脱去的水分子数等于肽键数,游离的氨基数与肽链数有关B.一条多肽链的合成过程中,形成的肽键结构可以有两种C.某蛋白质由m条多肽链、n个氨基酸组成,该蛋白质至少有氧原子数n+mD.脱水缩合过程需要模板、原料、酶、能量及tRNA的参与【解析】选B。氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程中,脱去的水分子数等于肽键数,每条肽链至少含有1个游离的氨基和1个游离的羧基,因此游离的氨基数与肽链数有关,A正确;一条多肽链的合成过程中,形成的肽键结构都是相同的,只有一种,B错误;某蛋白质由m条多肽链、n个氨基酸组

27、成,依据“氧原子数目=氨基酸数目2-脱去的水分子数、脱去的水分子数=肽键数=氨基酸数-肽链数”可推知:该蛋白质至少有氧原子数为2n-(n-m) =n+m,C正确;脱水缩合过程也就是翻译过程,需要模板、原料、酶、能量及tRNA的参与,D正确。答案速填:1C、H、O、N2203_ 4脱水缩合5CONH6功能第4课生物技术在其他方面的应用考点一DNA的粗提取与鉴定 【核心知识突破】1.基本原理:(1)DNA的粗提取。原理:利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在_方面的差异,提取DNA,去除其他成分。理化性质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/LNaCl溶液中

28、 溶解析出0.14 mol/LNaCl溶液中_酒精溶液中_溶解析出溶解析出比较项目DNA蛋白质耐受性蛋白酶无影响_高温_以上变性不能忍受_的高温水解806080(2)DNA的鉴定:DNA+_ _色。二苯胺蓝2.主要步骤及注意事项:【微点警示】DNA的粗提取与鉴定的“两个”提醒(1)提取DNA不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料,因为哺乳动物成熟的红细胞无细胞核,提取不到DNA。(2)进行DNA粗提取与鉴定实验时,为了防止DNA分子断裂,应该加入洗涤剂和食盐后进行轻缓、充分地搅拌和研磨。【秒判正误】1.DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水。( )分析:DNA 在2 mol/L N

29、aCl溶液和蒸馏水中,溶解度都较大,在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小。2.关于高中生物学实验的基本原理,提取DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的差异。( )分析:DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低,使DNA析出;DNA不溶于酒精,而细胞中某些蛋白质溶于酒精,从而得到含杂质较少的DNA。3.洗涤剂能溶解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度。( )分析:洗涤剂可以溶解细胞的细胞膜,去除脂质和蛋白质,但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度。4.将丝状物溶解在2 mol/L的NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色。( )分析:用二苯胺试剂鉴定DNA,需在沸

30、水浴条件下进行。【命题案例研析】【典例】(2019郑州模拟)如图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序,请分析回答问题。(1)步骤一中,向鸡血细胞液中加入_并搅拌,可使鸡血细胞破裂。(2)步骤二:过滤后收集含有DNA的_。(3)步骤三、四的操作原理是_,步骤四通过向溶液中加入_调节NaCl溶液物质的量浓度为_mol/L时,DNA将会析出,过滤去除溶液中的杂质。(4)步骤七:向步骤六过滤后的_中,加入等体积的冷却的_,静置23 min,溶液中会出现_色丝状物,这就是粗提取的DNA。(5)步骤八:DNA遇_试剂,沸水浴5 min,冷却后,溶液呈_色。【审答技巧】(1)审题关键:理解

31、DNA粗提取的基本思路:除去其中的杂质,其原理是根据溶解性、对酶的耐受性和温度对DNA和蛋白质的影响等。注意题干中关键信息前后联系:通过向溶液中加入蒸馏水调节NaCl溶液物质的量浓度;NaCl溶液中物质的量浓度达到0.14 mol/L,DNA的溶解度最低。(2)满分答题:记住教材浓度数据:设问(3)第三空是物质的量浓度为“0.14 mol/L”,设问(4)第二空是体积分数为“95%”的酒精。搞清不同物质颜色:设问(4)第三空是“白”色丝状物,设问(5)第二空是溶液呈“蓝”色。【解析】(1)步骤一加入蒸馏水的目的是使红细胞涨破,释放出核物质。(2)步骤二收集含有核物质的滤液。(3)由于DNA在不

32、同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同。所以通过控制NaCl溶液的浓度可以分别溶解DNA和析出DNA,并且对DNA进行提纯;步骤四加入蒸馏水的目的是逐渐稀释NaCl溶液,使其物质的量浓度达到0.14 mol/L,这时DNA在NaCl溶液中溶解度最低,可以析出DNA。(4)DNA不溶于酒精,某些蛋白质可以溶于酒精,这样可以进一步提纯DNA。(5)鉴定DNA的方法是用二苯胺试剂,在沸水中加热条件下,如果变蓝色,证明是DNA。答案:(1)蒸馏水(2)滤液(3)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蒸馏水0.14(4)滤液体积分数为95%的酒精白(5)二苯胺蓝【方法

33、规律】去除滤液中杂质的三种方案项目原理方法方案一DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同在滤液中加入NaCl,使NaCl溶液物质的量浓度为2 mol/L,过滤除去不溶的杂质;再调节NaCl溶液物质的量浓度为0.14 mol/L,析出DNA,过滤除去溶液中的杂质,再用物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液溶解DNA项目原理方法方案二DNA对酶的耐受性直接在滤液中加入嫩肉粉,反应1015 min,嫩肉粉中的木瓜蛋白酶能够分解蛋白质方案三DNA对高温的耐受性将滤液放在6075 的恒温水浴箱中保温1015 min,注意严格控制温度范围,使蛋白质沉淀而DNA分子还未变性,可将DNA与蛋白质分离【考

34、点题组诊断】角度一DNA的粗提取1.(2018南昌模拟)如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。分析回答:世纪金榜导学号(1)图中实验材料A可以是_等,研磨前加入的B应该是_。(2)通过上述所示步骤得到滤液C后,再向滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是_,再过滤得到滤液D,向滤液D中加入蒸馏水的目的是_。(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中,将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2 mL的4种溶液中,经搅拌后过滤,获得如表所示的4种滤液,含DNA最少的是滤液_。1B液中搅拌、研磨后过滤滤液E22 mol/L的NaCl溶液搅拌后过滤滤液F30.14 mol/L的NaCl溶液

35、中搅拌后过滤滤液G4冷却的95%的酒精溶液中搅拌后过滤滤液H【解题指南】解答本题的关键是:(1)明确DNA与蛋白质在NaCl溶液中的溶解性差异:DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同(0.14 mol/L时,DNA溶解度最低)。(2)理解DNA和蛋白质在酒精溶液中的溶解性差异:DNA不溶于酒精溶液,但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精溶液。【解析】(1)用洋葱、菜花等破碎细胞时,加入一定量的洗涤剂和食盐,洗涤剂可以溶解细胞膜,有利于DNA的释放,食盐的主要成分是NaCl,有利于DNA的溶解。(2)在含有DNA的滤液中,加入2 mol/L的NaCl溶液,可以使DNA溶解而杂质析

36、出;在滤液D中加入蒸馏水,当NaCl溶液浓度为0.14 mol/L时,DNA溶解度最小而析出,除去可溶性杂质。(3)在滤液E中,只是除去了部分杂质,则含DNA较多;在滤液F中,除去了较多的蛋白质等,则含DNA最多;在滤液G中,因DNA析出,则含DNA较少;在滤液H中,因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精溶液,则含DNA最少。答案:(1)洋葱(菜花)洗涤剂和食盐(2)使DNA溶解使DNA(溶解度下降而沉淀)析出,除去可溶性杂质(3)H角度二DNA的鉴定 2.(2019武汉模拟)“DNA的粗提取与鉴定”实验中,A、B、C、D、E五个小组除表中所列处理方法不同外,其他操作步骤均相同且正确,但实验结

37、果却不同。分析回答:组别实验材料提取核物质时加入的溶液去除杂质时加入的溶液DNA鉴定时加入的试剂A鸡血蒸馏水体积分数为95%的酒精(25 )二苯胺B菜花蒸馏水体积分数为95%的酒精(冷却)双缩脲组别实验材料提取核物质时加入的溶液去除杂质时加入的溶液DNA鉴定时加入的试剂C人血浆蒸馏水体积分数为95%的酒精(冷却)二苯胺D人血细胞2 mol/L的氯化钠0.14 mol/L的氯化钠双缩脲组别实验材料提取核物质时加入的溶液去除杂质时加入的溶液DNA鉴定时加入的试剂E鸡血蒸馏水体积分数为95%的酒精(冷却)二苯胺(1)实验材料选择错误的组别是_,其原因是_。(2)实验步骤(不包括实验材料)均正确,但得

38、不到DNA的组别是_。(3)沸水浴中试管颜色变蓝的组别是_;蓝色较淡的是_,其原因是_。(4)B组实验不成功的最主要原因是_。【解析】(1)人的血浆中没有细胞结构,人成熟的红细胞没有细胞核,在这些材料中不能得到DNA或得到的DNA很少。(2)血细胞中有少量的白细胞,其中有DNA,所以只有C组人血浆中没有DNA。(3)冷却的酒精溶液中DNA的溶解度最低,而A组中为25 的酒精溶液。(4)菜花细胞外有细胞壁起保护作用,在蒸馏水中不会破裂,所以不能得到DNA。答案:(1)C、D人的血浆中没有细胞结构,人成熟的红细胞中没有细胞核,选用这些材料得不到DNA或得到的DNA很少(2)C(3)A、EA冷却的酒

39、精溶液中DNA的溶解度最低,而该组使用的是25 的酒精溶液(4)菜花细胞在蒸馏水中不能被破坏,得不到DNA(应采用研磨的方法)考点二植物有效成分的提取 【核心知识突破】1.植物芳香油的提取:(1)植物芳香油的来源和性质。天然香料的来源:_。特点:具有很强的_性。动物和植物挥发成分:主要包括_及其衍生物。玫瑰精油的性质:化学性质_,_溶于水,易溶于_。橘皮精油:主要成分是_,_,具有诱人的橘香味。萜类化合物稳定难有机溶剂柠檬烯无色透明(2)植物芳香油的提取方法:提取方法水蒸气蒸馏法压榨法萃取法适用范围_强,_性强含量大,易榨取在不同的溶剂中_差异较大挥发性热稳定溶解度提取方法水蒸气蒸馏法压榨法萃

40、取法优点可以提取含量较少的芳香油保证提取物的性质不变保证提取物的性质不变应用实例玫瑰精油等橘皮精油等茉莉精油等(3)玫瑰精油的提取。(4)橘皮精油的提取。2.胡萝卜素的提取与鉴定:(1)胡萝卜素的性质。物理性质:胡萝卜素是_结晶。化学性质:比较稳定,不溶于水,微溶于乙醇,易溶于_等有机溶剂。橘黄色石油醚(2)胡萝卜素的提取。(3)胡萝卜素的鉴定。方法:_法。原理:不同色素在层析液中的_不同,随层析液在滤纸上的_不同,通过比较提取样品和_层析的结果,可以判断提取样品的纯度。纸层析溶解度扩散速度标准样品实验步骤:结果分析(如图): a为_,b为其他色素。 -胡萝卜素3.【教材易漏知识】选修1 P7

41、8“萃取剂的选择讨论题”:(1)乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗?为什么?提示:胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮,但它们是水溶性有机溶剂,因萃取中能与水混溶而影响萃取效果,所以不用它们作萃取剂。(2)在石油醚、醋酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种有机溶剂中,哪种最适宜用来提取胡萝卜素?提示:在这五种有机溶剂中,石油醚的沸点最高,在加热萃取时不易挥发,所以石油醚最适宜用作萃取剂。【微点警示】植物有效成分提取的“五点”提醒(1)水蒸气蒸馏过程中可用明火加热,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。(2)在用水蒸气蒸馏法制取玫瑰精油的过程中油水混

42、合物中要加入氯化钠的目的是增大盐的密度,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。(3)蒸馏时若温度太高,时间太短,产品品质较差,若提高产品品质,可适当延长蒸馏时间。(4)橘皮压榨前,可在石灰水中浸泡10 h以上,既防止压榨时滑脱,提高出油率,又不会在过滤时堵塞筛眼。(5)萃取时一般来说原料颗粒小,萃取温度高,时间长,需提取的物质就能够充分溶解,萃取效果就好。【秒判正误】1.胡萝卜含有的胡萝卜素中,最主要的是-胡萝卜素。( )分析:胡萝卜含有的胡萝卜素中,最主要的是-胡萝卜素。2.某微生物产生的油脂不易挥发,可选用水蒸气蒸馏法从菌体中提取。( )分析:油脂不易

43、挥发,则应采用萃取法提取。3.蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解,再把水蒸发掉,剩余的就是芳香油。( )分析:蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来,再用分液漏斗使油水分离。4.为了充分蒸馏玫瑰油,应该在较低温度下延长蒸馏时间。( )分析:蒸馏温度太高、时间太短,玫瑰油的品质就比较差,如果要提高品质,就需要在较低温度下延长蒸馏时间。【命题案例研析】【典例】(2017全国卷)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

44、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)。【审答技巧】(1)审题关键:题干中关键信息不要忽略:由“丙酮(沸点56 )、乙醇(沸点约78 )”“受热、受潮易分解”可知,丙酮的沸点低于乙醇,所以选用丙酮作为提取剂蒸馏时所需的温度较低,可减少物质W受热分解。由

45、“活性炭具有很强的吸附能力”可知,活性炭可去除绿色植物甲溶解在提取液中的色素。根据题干信息和常识推出注意事项:由物质W受热易分解推出应注意控制温度;由已学知识“丙酮易挥发、易燃,对人体有害”推出要注意通风、防火。(2)满分答题:分析原因要体现出因果关系:设问(1)第二空在回答原因时,若直接答“新鲜的植物甲含水量高”不能得满分,分析原因时一定要分析透彻,体现出因果关系才能得满分。回答问题时要全面完整:设问(5)回答题目要求“答出两点即可”,若只答一点“控制温度”或“通风、防火”不能得满分,回答问题时一定要根据题目要求全面完整答题。【解析】(1)在高温条件下,植物甲中的物质W容易分解而被破坏;新鲜

46、的植物甲含水量高,极性有机溶剂会被水稀释,影响物质W的提取效果。所以最好应该选用的一种原料是晾干的植物甲。(2)提取物质W时,振荡可以加快该物质在有机溶剂中的溶解。(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,可以除去提取液中的色素。(4)与乙醇相比较,丙酮的沸点较低,蒸馏时物质W分解较少,因此在提取物质W时,应选用丙酮作提取剂。(5)该实验要在温度较低的情况下操作,因为物质W受热、受潮时,容易分解;还要注意通风、防火;粉碎时颗粒尽量小一些,以加快在有机溶剂中的溶解速率等。答案:(1)晾干高温烘干过程中,植物甲中的物质W易被破坏;新鲜的植物甲含水量高,用于提取的极性有机溶剂

47、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)丙酮沸点低于乙醇,蒸馏时物质W分解较少(5)在温度较低的情况下操作,通风、防火【高考长句应答特训】(1)若提取物耐高温,则选择沸点_(填“高”或“低”)的有机溶剂,理由是_。(2)若提取物不耐高温,则选择沸点_(填“高”或“低”)的有机溶剂,理由是_。高在较高温度条件下增加提取物的溶解度低在较低温度下挥发掉有机溶剂,不会破坏提取物【方法规律】植物芳香油提取方法的选择原则植物芳香油提取方法的选择主要根据植物原料的性质确定:(1)挥发性强、热稳定性高的芳香油可以用水蒸气蒸馏法提取。(2)植物芳香油含量高,

48、且不宜采用蒸馏法的材料一般采用压榨法提取。(3)易溶于有机溶剂的植物芳香油可以采用萃取法提取。【考点题组诊断】角度一植物芳香油的提取1.(教材素材新命题选修1 P78旁栏内容拓展)辣椒红素是从成熟的红尖椒中提取的。作为一种天然着色剂,可应用于各类食品的着色。请回答下列问题:世纪金榜导学号(1)辣椒红素可采用萃取法提取,说明辣椒红素具有_的特性,萃取过程中应采用_以防止有机溶剂燃烧、爆炸。(2)取等量的辣椒粉与不同萃取剂按12的比例在萃取装置中不同温度下萃取1 h,然后利用分光法测定提取液的吸光值(已知色素提取液的吸光值与色素含量呈正相关),结果如表。试剂/g温度/四氯化碳石油醚乙醚丙酮300.

49、2360.2540.2120.100400.2380.2600.1980.101500.2430.2680.1900.118600.2440.2730.1690.122由表可知,提取辣椒红素最理想的萃取剂是_,原因是_。总体上,四氯化碳、石油醚、乙醚和丙酮提取辣椒红素的产率随温度的增加而_,但由于乙醚_,故随温度升高反而产率越低。在此实验基础上,为进一步提高辣椒红素的产率,可以通过改变_(至少写两项)来进行探究。【解析】(1)萃取法是将粉碎、干燥的植物原料用有机溶剂浸泡,使芳香油溶解在有机溶剂中的方法,辣椒红素可采用萃取法提取,说明辣椒红素具有易溶于有机溶剂的特性,萃取过程中应采用水浴加热,以

50、防止有机溶剂燃烧、爆炸。(2)由表格数据分析可知,相同温度下,用石油醚作萃取剂时提取液的吸光值最大,说明提取到的辣椒红色素最多,因此石油醚是提取辣椒红素最理想的萃取剂。由表格数据分析可知,随温度的增加,四氯化碳、石油醚、丙酮作萃取剂时提取液的吸光值都在增大,说明提取到的辣椒红素的量随温度升高而增加,但乙醚由于沸点低,易挥发,随温度升高产率反而越低。萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量,同时还受到原料颗粒的大小、萃取的温度和时间、原料与萃取剂的比例等影响。答案:(1)易溶于有机溶剂水浴加热(2)石油醚用石油醚作萃取剂时提取液的吸光值最大,说明提取到的辣椒红素最多增加沸点低,易挥发辣椒粉与萃取

51、剂的比例、萃取时间、萃取剂的量、萃取温度等角度二胡萝卜素的提取与鉴定 2.(2015全国卷)回答与胡萝卜素有关的问题:(1)胡萝卜含有的胡萝卜素中,最主要的是 _(填“-胡萝卜素”“-胡萝卜素”或“-胡萝卜素”),该胡萝卜素在人体内可以转变成两分子_,后者缺乏会引起人在弱光下视物不清的病症,该疾病称为_。胡萝卜素是_(填“挥发性”或“非挥发性”)物质。(2)工业生产上,用养殖的岩藻作为原料提取胡萝卜素时,_(填“需要”或“不需要”)将新鲜的岩藻干燥。(3)现有乙醇和乙酸乙酯两种溶剂,应选用其中的_作为胡萝卜素的萃取剂,不选用另外一种的理由是_。【解题指南】(1)题干关键信息:“弱光下视物不清”

52、“萃取剂”。(2)关键知识:胡萝卜素不溶于水;一分子-胡萝卜素可被氧化成两分子维生素A;含水量影响胡萝卜素的萃取效果。【解析】本题考查胡萝卜素的提取。(1)根据双键的数目可以将胡萝卜素划分为、三类,-胡萝卜素是其中最主要的组成成分。一分子-胡萝卜素在人或动物的小肠、肝脏等器官被氧化成两分子维生素A。胡萝卜素可以用来治疗因缺乏维生素A而引起的各种疾病,如夜盲症等。胡萝卜素的化学性质比较稳定,不溶于水,是非挥发性物质。(2)萃取的效果受到含水量、温度等条件的影响,要保证好的萃取效果,需要将岩藻进行粉碎和干燥。(3)萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶,而乙醇为水溶性有机溶剂,乙酸乙酯为水不溶性有机溶

53、剂,故选乙酸乙酯。答案:(1)-胡萝卜素维生素A夜盲症非挥发性(2)需要(3)乙酸乙酯萃取胡萝卜素的有机溶剂应不与水混溶,而乙醇为水溶性有机溶剂3.(金榜原创预测)请回答下列有关提取胡萝卜素的问题:(1)工业生产上,除了可以从植物中提取天然-胡萝卜素外,还可以从养殖的岩藻中获得,或者利用_生产。(2)根据胡萝卜素_的特点,常用萃取法提取胡萝卜素。用于萃取胡萝卜素的萃取剂应该具有的特点是_。(3)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_。在胡萝卜素的萃取过程中,宜采用_加热的方法。(4)胡萝卜素提取装置的设计中,在加热瓶口安装回流冷凝装置的目的是_。在胡萝卜素的提取过程中,萃取液浓缩前需进行过滤,其目的是_。(5)如图是胡萝卜素粗品鉴定装置示意图。该鉴定

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