生物選修一考什么??？

【專家解說】：考點一、酶的應用：酵在洗滌等方面的應用；制備和應用固相酶 一、酶在洗滌等方面的應用 1．加酶洗衣粉是指含有酶制劑的洗衣粉,目前常用的酶制劑有四類：蛋白酶、脂肪酶 、淀粉酶、纖維素酶 。其中應用最廣泛、效果最明顯的是堿性蛋白酶 和堿性脂肪酶 。堿性蛋白酶能將血漬、奶漬等含有的大分子蛋白質(zhì)水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽，使污跡從衣物上脫落。脂肪酶、淀粉酶和纖維素酶也能分別將大分子的脂肪、淀粉、纖維素水解為小分子物質(zhì)，使洗衣粉具有更強的去污能力。 酶制劑的特點：能夠耐酸、耐堿、忍受表面活性劑和較高的溫度，并且通過特殊的化學物質(zhì)將酶層層包裹，與洗衣粉其他成分隔離。 2、影響酶活性的因素有溫度 、酸堿度 和表面活性劑 。 酶不能直接添加到洗衣粉中，因為洗衣粉中的表面活性物質(zhì)會降低酶的活性。將基因工程生產(chǎn)出的酶用特殊水溶性物質(zhì)包裹起來，與洗衣粉的其它成分隔離開來。 3、加酶洗衣粉能減少對環(huán)境的污染，因為加酶洗衣粉可以降低表面活性劑和三聚磷酸鈉的用量，使洗滌劑朝低磷、無磷的方向發(fā)展。（普通洗衣粉的化學成分有：表面活性劑、水軟化劑、堿劑、漂白粉等成分，有的洗衣粉中還含有增白劑、香精和色素，以及填充劑等。） 普通洗衣粉 加酶洗衣粉 相同點 表面活性劑可以產(chǎn)生泡沫，可以將油脂分子分散開，水軟化劑可以分散污垢 不同點 酶可以將大分子有機物分解為小分子有機物，小分子有機物易容于水，從而與纖維分開 4、可在洗滌后比較污物的殘留狀況，如：已消失、顏色變淺、面積縮小等來判斷洗滌效果。 二、制備和應用固相酶 1、固定化酶是指在一定的空間范圍內(nèi)起催化作用，并能反復和連續(xù)使用的酶。 原理：將酶固定在不溶于水的載體上，使酶既易催化反應，又易于回收，可以重復使用。 2、使用固定化酶技術(shù)，將這種酶固定在一種顆粒狀載體上，再將這些酶顆粒裝到一個反應柱內(nèi)，柱子底端裝上分布著許多小孔的篩板。酶顆粒無法通過篩板的小孔，而反應溶液卻可以自由出入。生產(chǎn)過程中，將葡萄糖溶液從反應柱的上端注入，使葡萄糖溶液流過反應柱，與固定化葡萄糖異構(gòu)酶接觸，轉(zhuǎn)化成果糖，從反應柱的下端流出。反應柱能連續(xù)使用半年，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。 3．固定化酶和固定化細胞是利用物理或化學的方法將酶或細胞固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)，包括包埋法、化學結(jié)合法和物理吸附法。一般來說，酶更適合采用化學結(jié)合和物理吸附法固定，而細胞多采用包埋法固定化。這是因為細胞個大，而酶分子很小；個大的難以被吸附或結(jié)合，而個小的酶容易從包埋材料中漏出。 4．包埋法法固定化細胞即將微生物細胞包埋在不溶于水的載體中。常用的載體材料有明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等。 固定化細胞是在固定化酶的基礎上發(fā)展起來的，它的優(yōu)點如下：(1)省去了酶的分離手續(xù).為多酶系統(tǒng),無須輔因子再生；(2)細胞生長快,而且多,反應快；(3)可以連續(xù)發(fā)酵,節(jié)約了成本,而且在蒸餾和提取前不用分離去細胞,能一邊徘出發(fā)酵液,一邊進行培養(yǎng),排除了產(chǎn)物抑制和消耗；(4)保持酶在細胞內(nèi)的原始狀況,增加了酶的穩(wěn)定,特別是對污染因子的抵抗力增加. 缺點：(1)必須保持菌體的完整,防止菌體自溶,否則,將影響產(chǎn)品純度；(2)必須防止細胞內(nèi)蛋白酶對所需酶的分解,同時,需抑制胞內(nèi)其他酶的活性止副產(chǎn)物的形成；(3)細胞膜,壁會阻礙底物滲透和擴散。 類型 優(yōu)點 不足 直接使用酶 催化效率高，低耗能、低污染等。 對環(huán)境條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，不能被再次利用，提高了生產(chǎn)成本；反應后酶會混在產(chǎn)物中，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。 固定化酶 既能與反應物接觸，又能與產(chǎn)物分離，固定在載體上的酶還可以被反復利用。 一種酶只能催化一種化學反應，而在生產(chǎn)實踐中，很多產(chǎn)物的形成都通過一系列的酶促反應才能得到的。 固定化細胞 成本低，操作更容易。 固定后的酶或細胞與反應物不容易接近，可能導致反應效果下降等。 應用：1、某一實驗小組的同學，欲通過制備固定化酵母細胞進行葡萄糖溶液發(fā)酵實驗，實驗材料及用具齊全。（1）酵母細胞的固定采用的方法是包埋法。 （2）請完善該實驗小組的同學在制備固定化酵母細胞過程的步驟 ①配制氯化鈣溶液時應用蒸餾水。 ②海藻酸鈉溶解應用小火間斷加熱，邊攪拌邊加熱。③海藻酸鈉溶液必須冷卻至室溫才能加入酵母細胞。④注射器中的海藻酸鈉和酵母細胞的混合物應滴入氯化鈣溶液中形成凝膠珠。 （3）該實驗小組用如圖所示的裝置來進行葡萄糖發(fā)酵 ①為使該實驗中所用到的固定化酵母細胞可以反復運用，實驗過程中，一定要在無菌條件下進行。 ②加入反應液后的操作是關閉活塞1和活塞2。 ③裝置的長導管起到什么作用？釋放CO2，減小反應柱內(nèi)壓力；防止空氣進入反應柱。 （4）實驗過程中，可能會觀察到的現(xiàn)象：有氣泡產(chǎn)生、有酒味散發(fā) 實驗過程中，裝置內(nèi)可能會發(fā)生的反應式為：（有氧呼吸、無氧呼吸產(chǎn)生酒精和二氧化碳） 應用：2、麥芽汁可以滲入到由海藻酸鈉和啤酒酵母制成的凝膠珠中，啤酒酵母可以利用自身細胞內(nèi)的一系列酶將可發(fā)酵性糖轉(zhuǎn)化成乙醇。下面是利用固定化酵母細胞發(fā)酵生產(chǎn)啤酒的實驗過程： 步驟1：酵母細胞的活化。稱取lg干酵母置于50mL燒杯中，加l0mL蒸餾水，攪拌，靜置1h。 步驟2：配制物質(zhì)的量濃度為0．05mol／L的氯化鈣(CaCl2)溶液。 步驟3：配制海藻酸鈉溶液。稱取0.7g海藻酸鈉置于50mI燒杯中，加l0mL蒸餾水，燒杯放在酒精燈上用小火或間斷加熱。 步驟4：在冷卻至常溫的海藻酸鈉溶液中加入活化的酵母細胞，充分混合后轉(zhuǎn)入注射器 步驟5：固定化酵母細胞。以恒定的速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到配制好的氯化鈣(CaCl2)溶液中形成凝膠珠，讓凝膠珠在氯化鈣(CaCl2)溶液中浸泡30分鐘。 步驟6：固定化酵母細胞(凝膠珠)用蒸餾水沖洗2～3次。 步驟7：將適量的凝膠珠放人500mL錐形瓶中，加300mL已消毒的麥芽汁，封口于25℃下發(fā)酵。 仔細閱讀上述過程，回答下列問題： (1)步驟6用蒸餾水沖洗2～3次的目的是：洗去雜質(zhì)(氯化鈣)和雜菌，防止污染。 (2)發(fā)酵產(chǎn)物酒精可用重鉻酸鉀進行檢驗，但需在酸性性條件下才呈現(xiàn)灰綠色。 (3)如何檢驗凝膠珠的質(zhì)量是否合格？（方法一是用鑷子夾起一個凝膠珠放在實驗桌上用手擠壓，如果凝膠珠不容易破裂，沒有液體流出，就表明凝膠珠的制作成功。方法二是在實驗桌上用力摔打凝膠珠，如果凝膠珠很容易彈起，也能表明制備的凝膠珠是成功的。） 考點二、生物技術(shù)在食品加工中的應用：發(fā)酵食品加工的基本方法 一、發(fā)酵： 廣義：是通過微生物的培養(yǎng)來大量生產(chǎn)各種代謝產(chǎn)物的過程。包括有氧發(fā)酵（如醋酸發(fā)酵、谷氨酸發(fā)酵）和無氧發(fā)酵（如酒精發(fā)酵）。 狹義：是指微生物的無氧呼吸（包括酒精發(fā)酵、乳酸發(fā)酵等）。 所以：發(fā)酵≠無氧呼吸。 應用： 釀酒、發(fā)饅頭、面包制作、酒精制造、生產(chǎn)藥用酵母片、生產(chǎn)維生素、生產(chǎn)抗菌素等。 二、果酒制作的原理：菌種：酵母菌，單細胞真核生物，異養(yǎng)兼性厭氧型，適宜條件下出芽生殖1、酵母菌的兼性厭氧生活方式：在有氧條件下，有氧呼吸，大量繁殖（無性的出芽生殖）。在無氧條件下，酒精發(fā)酵。 繁殖的最適溫度：20℃； 酒精發(fā)酵的最適溫度：18~25℃。 在缺氧、20℃左右（一般將溫度控制在18～25℃，最適為20℃）、呈酸性的發(fā)酵液中，酵母菌可繁殖并進行酒精發(fā)酵。而絕大多數(shù)其它微生物都因無法適應這一環(huán)境而受到抑制。2、溫度對發(fā)酵的影響：酵母菌只能在一定溫度下生活。溫度低于10℃，酵母菌發(fā)育很緩慢。隨著溫度的升高，繁殖速度加快，20℃時為最佳繁殖溫度，此時酵母菌生殖速度快、生活力強。超過35℃，酵母菌生長受到抑制，繁殖速度迅速下降，到40℃酵母菌停止出芽，開始出現(xiàn)死亡。如果想要獲得高酒精濃度的發(fā)酵液、減少究竟的損耗，必須控制好發(fā)酵溫度。 3、防止發(fā)酵液被污染的措施：榨汁機要洗凈并晾干、發(fā)酵瓶要洗凈并用70%的酒精消毒、裝入葡萄汁后要密封 4、葡萄酒呈紅色的原因：在發(fā)酵的過程中，隨著酒精度的提高，紅葡萄皮的色素也進入發(fā)酵液，使葡萄酒呈紅色。 三、果醋制作的原理：菌種：醋酸菌，原核生物，異養(yǎng)需氧型，二分裂生殖1、酒變醋的原理：當氧氣、糖源都充足時，醋酸菌將葡萄汁中的糖分解成醋酸；當缺少糖源時，醋酸菌將乙醇變?yōu)橐胰?，再將乙醛變?yōu)榇姿?。C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O （發(fā)酵條件：溫度適宜、適時通氣、控制糖源供應）2、控制發(fā)酵條件的作用：①醋酸菌對氧氣的含量特別敏感，當進行深層發(fā)酵時，即使只是短時間中斷通入氧氣，也會引起醋酸菌死亡。②醋酸菌最適生長溫度為30～35℃，控制好發(fā)酵溫度，使發(fā)酵時間縮短，又減少雜菌污染的機會。3、醋酸菌的來源：菌種可以到當?shù)厣a(chǎn)食醋的工廠或菌種保藏中心購買。也可以從食醋中分離醋酸菌。 果酒果醋的制作流程：挑選葡萄→沖洗→榨汁→酒精發(fā)酵→果酒（→醋酸發(fā)酵→果醋）四、腐乳制作的原理：菌種：毛霉，真核生物，異養(yǎng)需氧，孢子生殖 1、多種微生物參與了豆腐的發(fā)酵，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一種絲狀真菌。毛霉等微生物產(chǎn)生的蛋白酶能將豆腐中的蛋白質(zhì)分解成小分子的肽和氨基酸；脂肪酶可將脂肪水解為甘油和脂肪酸。2、腐乳制作的實驗流程：讓豆腐上長出毛霉→加鹽腌制→加鹵湯裝瓶→密封腌制（1）毛霉的生長：將豆腐塊平放在籠屜內(nèi)，將籠屜中的控制在15～18℃，并保持一定的溫度。約48小時后，毛霉開始生長，3天后菌絲生長旺盛，5天后豆腐塊表面布滿菌絲。豆腐塊上生長的毛霉來自空氣中的毛霉孢子，而現(xiàn)代的腐乳生產(chǎn)是在嚴格無菌的條件下，將優(yōu)良毛霉菌種直接接種在豆腐上，這樣可以避免其他菌種的污染，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。（2）加鹽腌制：將長滿毛霉的豆腐塊分層整齊地擺放在瓶中，同時逐層加鹽，隨著層數(shù)的加高而增加鹽量，接近瓶口表面的鹽要鋪厚一些。加鹽腌制的時間約為8天左右。加鹽可以析出豆腐中的水分，使豆腐塊變硬，在后期的制作過程中不會過早酥爛。同時，鹽能抑制微生物的生長，避免豆腐塊腐敗變質(zhì)。（3）配制鹵湯：鹵湯直接關系到腐乳的色、香、味。鹵湯是由酒及各種香辛料配制而成的。鹵湯中酒的含量一般控制在12%左右。加酒可以抑制微生物的生長，同時能使腐乳具有獨特的香味。香辛料可以調(diào)制腐乳的風味，也具有防腐殺菌的作用。3、實驗注意事項（1）控制好材料的用量：①用鹽腌制時，注意控制鹽的用量，鹽的濃度過低，不足以抑制微生物的生長，可能導致豆腐腐敗變質(zhì)；鹽的濃度過高會影響腐乳的口味。②鹵湯中酒的含量應控制在12%左右，酒精含量越高，對蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延長；酒精含量過低，不足以抑制微生物的生長，蛋白酶的活性高，加快蛋白質(zhì)的水解，雜菌繁殖快，豆腐易腐敗，難以成塊。③所用豆腐含水量在70%左右，含水量過高不易成形。 （2）防止雜菌污染：①用來腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干凈后要用沸水消毒。②裝瓶時，操作要迅速小心。整齊地擺放好豆腐、加入鹵湯后，要用膠條將瓶口密封。封瓶時，最好將瓶口通過酒精燈的火焰，防止瓶口被污染。③越接近瓶口，雜菌污染的可能性越大，因此要隨著豆腐層數(shù)的加高加鹽量要增加，接近瓶品表面的鹽要鋪的厚一些。 考點三、生物技術(shù)在其他方面的應用：蛋白質(zhì)的提取和分離 一、蛋白質(zhì)的提取和分離的基本原理和方法 1、實驗原理：蛋白質(zhì)的物化理性質(zhì)：形狀、大小、電荷性質(zhì)和多少、溶解度、吸附性質(zhì)、親和力等千差萬別，由此提取和分離各種蛋白質(zhì)。2、凝膠色譜法（分配色譜法）：（1）原理：分子量大的分子通過多孔凝膠顆粒的間隙，路程短，流動快；分子量小的分子穿過多孔凝膠顆粒內(nèi)部，路程長，流動慢。（2）凝膠材料：多孔性，多糖類化合物，如葡聚糖、瓊脂糖。（3）分離過程： 混合物上柱→洗脫→大分子流動快、小分子流動慢→收集大分子→收集小分子(洗脫：從色譜柱上端不斷注入緩沖液，促使蛋白質(zhì)分子的差速流動。)（4）作用： 分離蛋白質(zhì)，測定生物大分子分子量，蛋白質(zhì)的脫鹽等。3．緩沖溶液：（1）原理：由弱酸和相應的強堿弱酸鹽組成（如H2CO3－NaHCO3，HC－NaC，NaH2PO4/Na2HPO4等），調(diào)節(jié)酸和鹽的用量，可配制不同pH的緩沖液。（2）作用：抵制外界酸、堿對溶液pH的干擾而保持pH穩(wěn)定。4．凝膠電泳法：（1）原理：不同蛋白質(zhì)的帶電性質(zhì)、電量、形狀和大小不同，在電場中受到的作用力大小、方向、阻力不同，導致不同蛋白質(zhì)在電場中的運動方向和運動速度不同。（2）分離方法：瓊脂糖凝膠電泳、聚丙烯酰胺凝膠電泳等。（3）分離過程：在一定pH下，使蛋白質(zhì)基團帶上正電或負電；加入帶負電荷多的SDS，形成“蛋白質(zhì)－SDS復合物”，使蛋白質(zhì)遷移速率僅取決于分子大小。 二、蛋白質(zhì)的提取和分離的實驗步驟： 1、樣品處理 ①紅細胞的洗滌：洗滌紅細胞的目的是去除雜蛋白，采集的血樣要及時采用低速短時間離心分離紅細胞，然后用膠頭吸管吸出上層透明的黃色血漿，將下層暗紅色的紅細胞液體倒入燒杯，再加入五倍體積的生理鹽水，緩慢攪拌10min，低速短時間離心，如此重復洗滌三次，直至上清液中沒有黃色，表明紅細胞已洗滌干凈。②血紅蛋白的釋放 ：在蒸餾水和甲苯作用下，紅細胞破裂釋放出血紅蛋白。（注：加入蒸餾水后紅細胞液體積與原血液體積要相同。加入甲苯的目的是溶解細胞膜，有利于血紅蛋白的釋放和分離。）2、粗分離 ①分離血紅蛋白溶液：將攪拌好的混合溶液離心后，試管中的溶液分為4層。第一層為無色透明的甲苯層，第2層為白色薄層固體，是脂溶性物質(zhì)的沉淀層，第3層是紅色透明液體，這是血紅蛋白的水溶液，第4層是其他雜質(zhì)的暗紅色沉淀物。將試管中的液體用濾紙過濾，除去之溶性沉淀層，于分液漏斗中靜置片刻后，分出下層的紅色透明液體。②透析：取1mL的血紅蛋白溶液裝入透析袋中，將透析袋放入盛有300mL的物質(zhì)的量的濃度為20mmol/L的磷酸緩沖液中，透析12h。透析可以去除樣品中分子量較小的雜質(zhì)，或用于更換樣品的緩沖液。3、純化：4、純度鑒定：SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳 三、注意事項1、電泳技術(shù)：電泳技術(shù)就是在電場的作用下，利用待分離樣品中各種分子帶電性質(zhì)以及分子本身大小、形狀等性質(zhì)的差異，使帶電分子產(chǎn)生不同的遷移速度，從而達到對樣品進行分離、鑒定或提純的目的。2、紅細胞的洗滌：如果分層不明顯，可能是洗滌次數(shù)少、未能除去血漿蛋白的原因。此外，離心速度過高和時間過長，會使白細胞和淋巴細胞一同沉淀，也得不到純凈的紅細胞，影響后續(xù)血紅蛋白的提取純度。3．如何檢測凝膠色譜柱的裝填是否成功：由于凝膠是一種半透明的介質(zhì)，因此可以在凝膠柱旁放一支與凝膠柱垂直的日光燈，檢查凝膠是否裝填得均勻。此外，還可以加入大分子的有色物質(zhì)，觀察色帶移動的情況。如果色帶均勻、狹窄、平整，說明凝膠色譜柱的性能良好。如果色譜柱出現(xiàn)紋路或是氣泡，輕輕敲打柱體以消除氣泡，消除不了時要重新裝柱。4．為什么凝膠的裝填要緊密、均勻？如果凝膠裝填得不夠緊密、均勻，就會在色譜柱內(nèi)形成無效的空隙，使本該進入凝膠內(nèi)部的樣品分子從這些空隙中通過，攪亂洗脫液的流動次序，影響分離的效果。5．沸水浴處理加入洗脫液的濕凝膠的目的：不但節(jié)約時間，還能除去凝膠中可能帶有的微生物和排除凝膠內(nèi)的空氣。6．G-75：“G”代表凝膠的交聯(lián)程度，膨脹程度及分離范圍，75表示凝膠得水值，即每克凝膠膨脹時吸水7.5g。7．裝填完后，立即用洗脫液洗脫的目的：使凝膠裝填緊密8．加入檸檬酸鈉有何目的？為什么要低速、短時離心？為什么要緩慢攪拌？防止血液凝固；防止白細胞沉淀；防止紅細胞破裂釋放出血紅蛋白。9．與其他真核細胞相比，紅細胞的特點及這一特點對進行蛋白質(zhì)的分離的意義：哺乳動物及人的成熟的紅細胞是雙面凹圓餅狀，沒有細胞核和細胞器。其含有的血紅蛋白是有色蛋白，因此在凝膠色譜分離時可以通過觀察顏色來判斷什么時候應該收集脫液。這使血紅蛋白的分離過程非常直觀，大大簡化了實驗操作。10．如何檢測血紅蛋白的分離是否成功：如果凝膠色譜柱裝填得很成功、分離操作也正確的話，能清楚地看到血紅蛋白的紅色區(qū)帶均勻、狹窄、平整，隨著洗脫液緩慢流出；如果紅色區(qū)帶歪曲、散亂、變寬，說明分離的效果不好，這與凝膠色譜柱的裝填有關