林玲玲

(浙江省衢州求益中學(xué))

1.實(shí)驗(yàn)技術(shù)知識(shí)考點(diǎn)分布

分析2016-2022年高考全國(guó)卷及浙江學(xué)業(yè)水平選擇性考試(以下簡(jiǎn)稱浙江卷)實(shí)驗(yàn)技術(shù)考點(diǎn)的分布情況如表,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)相關(guān)考點(diǎn)在必修和選修當(dāng)中均有涉及。

表 2016-2022年高考全國(guó)卷及浙江卷實(shí)驗(yàn)技術(shù)考點(diǎn)的分布情況

2.“光合色素的提取與分離”的重構(gòu)與整合

高考試題中實(shí)驗(yàn)技術(shù)知識(shí)點(diǎn)的考查往往以新情境的形式呈現(xiàn),要求考生運(yùn)用課本知識(shí)來(lái)解決實(shí)踐問(wèn)題,但考生往往不能將所學(xué)的知識(shí)靈活遷移運(yùn)用。因此,在高三復(fù)習(xí)階段,除了對(duì)教材主干知識(shí)進(jìn)行必要的梳理,還應(yīng)在探究與合作學(xué)習(xí)過(guò)程中,訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維,將不同知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行整合,使學(xué)生形成完善的生命觀念,從而提高復(fù)習(xí)課的課堂效率?，F(xiàn)以“光合色素的提取與分離”為例進(jìn)行展示。

首先,筆者根據(jù)“光合色素的提取與分離”中涉及的實(shí)驗(yàn)技術(shù)歸納為幾個(gè)環(huán)節(jié):同位素標(biāo)記、細(xì)胞破碎、物質(zhì)的提取和物質(zhì)的分離。

其次,分析這幾個(gè)環(huán)節(jié)并設(shè)計(jì)相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)和需要解決的問(wèn)題:

任務(wù)一:分析總結(jié)“光合色素的提取與分離”實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)技術(shù);

任務(wù)二:回顧課本中的實(shí)驗(yàn)?zāi)男┯玫竭@些實(shí)驗(yàn)技術(shù)。

需要解決的問(wèn)題整合為以下4個(gè)核心問(wèn)題:1.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用哪種同位素標(biāo)記?2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用哪種方法使細(xì)胞破碎?3.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用哪種方法提取物質(zhì)?4.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用哪種方法分離物質(zhì)?

重構(gòu)、整合出核心問(wèn)題后,對(duì)相關(guān)任務(wù)和問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié),再結(jié)合考題,逐個(gè)突破。

2.1用哪種方法使細(xì)胞破碎

細(xì)胞破碎技術(shù)是指利用外力破壞細(xì)胞膜和細(xì)胞壁,使細(xì)胞內(nèi)容物包括目的產(chǎn)物成分釋放出來(lái)的技術(shù),主要?dú)w納為機(jī)械法和非機(jī)械法。

(1)機(jī)械法:包括勻漿破碎法、研磨破碎法、超聲波破碎法。

勻漿破碎法:通過(guò)高速剪切力破碎細(xì)胞。

研磨破碎法:通過(guò)快速研磨破碎細(xì)胞,操作過(guò)程會(huì)產(chǎn)生熱量,易造成某些物質(zhì)破壞。

超聲波破碎法:利用超聲波的空穴作用使細(xì)胞破碎。

(2)非機(jī)械法:包括滲透壓破碎法、凍融破碎法、酶解破碎法和化學(xué)破碎法。

滲透壓破碎法:將細(xì)胞放在一定低滲透壓的溶液中,由于滲透壓的作用,胞外的水迅速滲入胞內(nèi),引起細(xì)胞快速膨脹而破裂。

凍融破碎法:將細(xì)胞放在低溫下冷凍,然后在室溫中融化,反復(fù)多次而達(dá)到破壁作用。冷凍一方面能使細(xì)胞膜的疏水鍵結(jié)構(gòu)破裂,從而增加細(xì)胞的親水性能,另一方面胞內(nèi)水結(jié)晶,形成冰晶粒,引起細(xì)胞膨脹而破裂。

酶解破碎法:利用溶解細(xì)胞壁的酶處理菌體細(xì)胞,使細(xì)胞壁受到部分或完全破壞后,再利用滲透壓沖擊等方法破壞細(xì)胞膜,進(jìn)一步增大胞內(nèi)產(chǎn)物的通透性。

化學(xué)破碎法:采用化學(xué)法處理可以溶解細(xì)胞或抽提胞內(nèi)組分。常用酸、堿、表面活性劑和有機(jī)溶劑等化學(xué)試劑。

課本當(dāng)中涉及機(jī)械破碎細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)有通過(guò)研磨破碎細(xì)胞以提取相應(yīng)物質(zhì)的“畢希納酵母菌發(fā)酵”“光合色素提取分離實(shí)驗(yàn)”“肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”“DNA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)”和“果酒的制作”等實(shí)驗(yàn);在“糖類、蛋白質(zhì)、淀粉檢測(cè)實(shí)驗(yàn)”“酶的高效性實(shí)驗(yàn)”“制作果汁”和“亞硝酸鹽的定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)”中則通過(guò)榨汁機(jī)勻漿提取相應(yīng)物質(zhì)。

在實(shí)驗(yàn)“驗(yàn)證活細(xì)胞吸收物質(zhì)的選擇性”中通過(guò)高溫破壞細(xì)胞。在“細(xì)胞膜的制備”實(shí)驗(yàn)中利用滲透壓使細(xì)胞吸水漲破。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)使用的是非機(jī)械法。

【例1】(2015年,浙江理綜,第31題節(jié)選)現(xiàn)有一種細(xì)菌M,能夠合成某種酶,并能分泌到細(xì)胞外。為了研究其培養(yǎng)時(shí)間與細(xì)胞數(shù)、細(xì)胞外酶濃度和總酶濃度的變化關(guān)系,請(qǐng)根據(jù)以下提供的實(shí)驗(yàn)材料寫出實(shí)驗(yàn)思路,并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)材料:若干個(gè)培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)液、細(xì)菌M。

(3)測(cè)定總酶濃度時(shí),應(yīng)對(duì)細(xì)胞做________處理。

【答案】破碎

【例2】(2016年4月,浙江卷,第33題節(jié)選)為研究某生物制劑(W)具有促進(jìn)細(xì)菌B增殖的作用,請(qǐng)根據(jù)以下提供的實(shí)驗(yàn)材料,以細(xì)胞數(shù)變化為檢測(cè)指標(biāo),提出實(shí)驗(yàn)思路,并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)材料:培養(yǎng)瓶若干個(gè)、液體培養(yǎng)基、W、細(xì)菌B、血細(xì)胞計(jì)數(shù)板、顯微鏡等。

請(qǐng)回答:

(3)②為提取細(xì)菌B內(nèi)的酶,對(duì)該菌進(jìn)行破碎時(shí),應(yīng)將其____________。

A.置于蒸餾水中 B.用纖維素酶水解

C.置于稀鹽酸中 D.冷凍研磨

【答案】D

2.2用哪種方法提取物質(zhì)

提取就是利用物質(zhì)特性運(yùn)用不同溶劑提取物質(zhì)。例如課本中的“光合色素提取分離實(shí)驗(yàn)”利用95%乙醇提取光合色素?！胺窝祖溓蚓w外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”用一定的化學(xué)試劑抽提S型肺炎鏈球菌的DNA、RNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等物質(zhì)分別去轉(zhuǎn)染R型肺炎鏈球菌?！癉NA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)”用化學(xué)試劑(酚/氯仿)抽提大腸桿菌的DNA進(jìn)行離心。

【例3】(2018年11月,浙江卷,第30題節(jié)選)光合作用是整個(gè)生物圈的物質(zhì)基礎(chǔ)和能量基礎(chǔ)?；卮鹣铝袉?wèn)題:

(1)為研究光合作用中碳的同化與去向,用________________的CO2供給小球藻,每隔一定時(shí)間取樣,并將樣品立即加入到煮沸的甲醇中。甲醇用以殺死小球藻并________標(biāo)記化合物。

【答案】同位素14C標(biāo)記 提取

2.3用哪種方法分離物質(zhì)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了將相互混在一起的不同物質(zhì)彼此分開(kāi)而得到相應(yīng)組分的各純凈物,常根據(jù)不同物質(zhì)不同的物理、化學(xué)性質(zhì)采用不同的方法。生物實(shí)驗(yàn)中常用的分離方法有過(guò)濾、離心、沉淀、層析等。

(1)過(guò)濾:使液固或氣固混合物中的流體強(qiáng)制通過(guò)多孔性過(guò)濾介質(zhì),將其中的懸浮固體顆粒加以截留從而將所需物質(zhì)分離開(kāi)。

(2)離心:借助于離心力,使比重不同的物質(zhì)進(jìn)行分離的方法。

(3)沉淀:在試液中加入適當(dāng)?shù)某恋韯?使某一成分以一定組成的固相析出,經(jīng)過(guò)濾而與液相分離的方法。

(4)層析:利用物質(zhì)在固定相與流動(dòng)相之間不同的分配比例,達(dá)到分離目的的技術(shù)。

例如課本當(dāng)中“光合色素提取分離實(shí)驗(yàn)”用單層尼龍布過(guò)濾光合色素提取液,使用紙層析法利用不同光合色素在層析液中的溶解度不同分離光合色素,其中的固定相為層析紙中的水,流動(dòng)相是層析液(乙醚或者石油醚)?！唉?淀粉酶的固定化”實(shí)驗(yàn)中采用了親和層析法分離產(chǎn)物糊精,固定相是石英砂吸附的酶,流動(dòng)相是淀粉溶液。在“制作果汁”實(shí)驗(yàn)中利用95%乙醇沉淀果膠。在“亞硝酸鹽的定量測(cè)定”實(shí)驗(yàn)中,利用濾紙得到泡菜濾液,用氫氧化鈉和硫酸鋅溶液沉淀去除泡菜濾液中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等雜質(zhì)。在“果酒的制作”實(shí)驗(yàn)中通過(guò)紗布過(guò)濾除去葡萄皮和籽,利用靜置、沉淀獲得上清液葡萄酒。在“DNA半保留復(fù)制實(shí)驗(yàn)”中利用密度梯度離心法將不同分子量的DNA區(qū)分開(kāi)從而證明DNA的半保留復(fù)制方式。在“噬菌體侵染細(xì)菌實(shí)驗(yàn)”中通過(guò)離心使大腸桿菌沉淀在試管底部,上清液中含有噬菌體;在“肺炎鏈球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)”中通過(guò)離心將提取的DNA、蛋白質(zhì)等物質(zhì)分離出來(lái)。

【例4】(2016年4月,浙江卷,第32題節(jié)選)請(qǐng)回答與“果汁中的果膠和果膠酶”實(shí)驗(yàn)有關(guān)的問(wèn)題:

(3)由于果膠不溶于乙醇,故可用乙醇對(duì)果膠粗提物(經(jīng)酶處理后的混合物)進(jìn)行________處理,從而得到干制品。

【答案】沉淀/脫水

【例5】(2022年1月,浙江卷,第27題節(jié)選)(題干略)(1)高等綠色植物葉綠體中含有多種光合色素,常用________方法分離。

【答案】紙層析/層析