生物选修课应该选什么？
第一，酶在洗涤等方面的应用
1.酵素洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。目前常用的酶制剂有四种:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶。其中，碱性蛋白酶和碱性脂肪酶应用最广，效果最明显。碱性蛋白酶可以水解血渍、奶渍等所含的大分子蛋白质。变成可溶性氨基酸或小肽，这样污渍就能从衣服上脱落。脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶还能分别将大分子脂肪、淀粉、纤维素水解成小分子物质，使洗衣粉具有更强的去污能力。
酶制剂的特点:耐酸碱，耐表面活性剂，耐高温，用特殊的化学物质将酶层层包裹，使之与洗衣粉的其他成分隔离。
2.影响酶活性的因素有温度、pH和表面活性剂。酶不能直接添加到洗衣粉中，因为洗衣粉中的表面活性物质会降低酶的活性。基因工程产生的酶用特殊的水溶性物质包裹，与洗衣粉的其他成分分离。
3.添加酶洗衣粉可以减少环境污染，因为添加酶洗衣粉可以减少表面活性剂和三聚磷酸钠的用量，使洗涤剂向低磷无磷方向发展。(普通洗衣粉的化学成分包括:表面活性剂、软水器、碱性剂、漂白粉等。有些洗衣粉还含有增白剂、香精和色素、填充剂。)
普通洗衣粉加酵素洗衣粉
同点表面活性剂可以产生泡沫，分散油脂分子，软水机可以分散污垢。
不同的酶可以将大分子分解成小分子，小分子易溶于水，从而与纤维分离。
4.洗涤效果可以通过比较洗涤后污垢的残留状态来判断，如消失、颜色变浅、面积变小等。
二、固相酶的制备和应用
1.固定化酶是指在一定空间范围内起催化作用，可以重复连续使用的酶。
原理:将酶固定在水不溶性载体上，使酶易于催化反应，且易于回收，可重复使用。
2.利用固定化酶技术，将酶固定在一个颗粒状的载体上，然后将这些酶颗粒放入一个反应柱中，在柱的底部安装一个有许多小孔的筛板。酶颗粒不能通过筛板的小孔，但反应液可以自由进出。在生产过程中，葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使得葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化的葡萄糖异构酶接触，转化为果糖，并从反应柱的下端流出。反应柱可连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。
3.固定化酶和固定化细胞是通过物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间的技术，包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合通过化学结合和物理吸附的方式进行固定化，而细胞多采用包埋法进行固定化。这是因为细胞大，酶分子小；大的酶难以被吸附或结合，而小的酶容易从包埋材料中泄漏。
4.包埋法固定化细胞，即将微生物细胞包埋在水不溶性载体中。常用的载体材料有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺。
固定化细胞是在固定化酶的基础上发展起来的，它的优点是:(1)省略了酶的分离程序，是一种不需要辅因子再生的多酶系；(2)细胞生长快，数量多，反应快；(3)可以连续发酵，节约成本；此外，蒸馏提取前无需分离细胞，培养时可将发酵液排出，消除了产物抑制和消耗；(4)保持酶在细胞内的原始状态，增加了酶的稳定性，特别是对污染因素的抗性。
缺点:(1)必须保持细菌的完整性，防止细菌自溶，否则会影响产品的纯度；(2)既要防止细胞内蛋白酶分解所需的酶，同时又要抑制由于细胞内其他酶的活性而形成的副产物；(3)细胞膜和细胞壁会阻碍底物的渗透和扩散。
类型优势不足
直接使用酶催化效率高，能耗低，污染小。对环境条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶难以回收，不能重复使用，增加了生产成本；反应后，产品中会混入酶，可能会影响产品质量。
固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，固定在载体上的酶可重复使用。一种酶只能催化一个化学反应，但在生产实践中，许多产物是通过一系列酶促反应形成的。
固定化细胞成本低，更易操作。固定化酶或细胞不容易靠近反应物，可能导致反应效果下降。
申请:1。某实验组学生想制备固定化酵母细胞用于葡萄糖溶液发酵实验，实验材料和用具齐全。采用包埋法固定化(1)酵母细胞。
(2)请完善本实验组学生在制备固定化酵母细胞过程中的步骤。
①配制氯化钙溶液时使用蒸馏水。(2)海藻酸钠要在搅拌的同时用小火间歇加热。③加入酵母细胞前，海藻酸钠溶液必须冷却至室温。④将注射器中海藻酸钠和酵母细胞的混合物滴入氯化钙溶液中，形成凝胶珠。
(3)实验组使用如图所示的装置发酵葡萄糖。
①为了重复使用本实验所用的固定化酵母细胞，实验必须在无菌条件下进行。
②加入反应液后的操作是关闭活塞1和活塞2。
③装置的长导管起什么作用？释放CO2以降低反应塔中的压力；防止空气进入反应塔。
(4)实验过程中可能观察到的现象:产生气泡，散发出酒精的气味。
实验过程中，装置内可能发生的反应式为:(有氧呼吸和无氧呼吸产生酒精和二氧化碳)
应用:2。麦芽汁可以渗透到海藻酸钠和啤酒酵母制成的凝胶珠中，啤酒酵母可以利用自身细胞中的一系列酶将可发酵糖转化为乙醇。以下是固定化酵母细胞生产啤酒的实验过程:
步骤1:酵母细胞的活化。称取1g干酵母，置于50mL烧杯中，加入10ml蒸馏水，搅拌，静置65438±0h。
第二步:配制浓度为0.05摩尔/升的氯化钙(CaCl2)溶液..
第三步:配制海藻酸钠溶液。称取0.7g海藻酸钠置于50m l烧杯中，加入l0mL蒸馏水，将烧杯放在酒精灯上用小火或间歇加热。
第四步:将活化的酵母细胞加入到冷却到常温的海藻酸钠溶液中，充分混合，转移到注射器中。
第五步:固定酵母细胞。将注射器中的溶液缓慢匀速滴入配制好的氯化钙(CaCl2)溶液中，形成凝胶珠，将凝胶珠浸泡在CaCl2溶液中30分钟。
第六步:用蒸馏水清洗固定化酵母细胞(凝胶珠)2-3次。
第七步:将适量凝胶珠放入500mL锥形瓶中，加入300mL灭菌麦汁，密封，25℃发酵。
仔细阅读以上流程，回答以下问题:
(1)第六步用蒸馏水冲洗2 ~ 3次的目的是为了洗去杂质(氯化钙)和杂菌，防止污染。
(2)发酵产物的酒精可用重铬酸钾检验，但在酸性条件下会呈灰绿色。
(3)如何检验凝胶珠的质量？第一种方法是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验台上，用手挤压。如果凝胶珠不易破裂，没有液体流出，说明凝胶珠制作成功。第二种方法是在实验台上敲打凝胶珠。如果凝胶珠容易反弹，也可以说明制备的凝胶珠是成功的。)
考点2、生物技术在食品加工中的应用:发酵食品加工的基本方法
1.发酵:从广义上讲，是通过微生物的培养，大量生产各种代谢产物的过程。包括好氧发酵(如醋酸发酵、谷氨酸发酵)和厌氧发酵(如酒精发酵)。狭义:指微生物的厌氧呼吸(包括酒精发酵、乳酸发酵等。).所以:发酵≠无氧呼吸。
用途:酿酒、做馒头、做面包、酿酒、生产药用酵母片、生产维生素、生产抗生素等。
二、果酒生产原理:菌种:酵母菌，单细胞真核生物，异养兼性厌氧，适宜条件下出芽繁殖1，酵母菌兼性厌氧生活方式:有氧呼吸，有氧条件下大量繁殖(无性出芽繁殖)。酒精在厌氧条件下发酵。繁殖的最适温度:20℃；酒精发酵的最适温度为65438±08 ~ 25℃。
酵母能在20℃左右的厌氧和酸性发酵液中繁殖和进行酒精发酵(一般控制在18 ~ 25℃，20℃最合适)。其他大部分微生物因为不能适应这种环境而被抑制。2.温度对发酵的影响:酵母只能在一定的温度下生存。当温度低于10℃时，酵母发育缓慢。随着温度的升高，繁殖速度加快，20℃为最佳繁殖温度，此时酵母繁殖速度快，活力强。当温度超过35℃时，酵母的生长受到抑制，繁殖速度迅速下降。40℃时，酵母停止出芽，开始死亡。要想获得高酒精浓度的发酵液，减少实际损失，必须控制发酵温度。
3.防止发酵液被污染的措施:榨汁机要洗净晾干，发酵瓶要用70%酒精清洗消毒，装满葡萄汁后密封。
4.葡萄酒呈红色的原因:在发酵过程中，随着酒精度的提高，红葡萄皮中的色素也进入发酵液中，使葡萄酒呈红色。
三、制作果醋的原理:菌种:醋酸杆菌，原核生物，异养好氧型，二元分裂繁殖1，变酒为醋的原理:当氧气和糖源充足时，醋酸杆菌将葡萄汁中的糖分分解成醋酸；没有糖源时，醋酸菌把乙醇变成乙醛，然后乙醛变成醋酸。C2H5OH+O2 → CH3COOH+H2O(发酵条件:温度适宜，适时通风，控制糖源供应)2。控制发酵条件的作用:①醋酸菌对氧含量特别敏感，即使在深层发酵过程中短时间中断氧气，醋酸菌也会死亡。②醋酸菌的最适生长温度为30 ~ 35℃。控制发酵温度可以缩短发酵时间，减少杂菌污染的机会。3.醋杆菌来源:可从当地醋厂或菌种保藏中心购买菌种。醋杆菌也可以从醋中分离出来。果酒醋的生产工艺:选葡萄→清洗→榨汁→酒精发酵→果酒(→醋酸发酵→果醋)。四、制作腐乳的原理:菌种:毛霉、真核生物、异养好氧、孢子繁殖。
1，多种微生物参与了豆腐的发酵，如青霉菌、酵母菌、曲霉、毛霉等。其中毛霉起主要作用。毛霉是一种丝状真菌。毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小肽和氨基酸。脂肪酶可以将脂肪水解成甘油和脂肪酸。2.制作腐乳的实验过程:让毛霉长在豆腐上→加盐腌制→加卤汤装瓶→封口腌制(1)。毛霉的生长:将豆腐块平放在蒸笼中，控制蒸笼内的温度在15 ~ 18℃，并保持一定的温度。大约48小时后，毛霉开始生长，3天后菌丝生长旺盛，5天后豆腐块表面布满菌丝。豆腐块上生长的毛霉来源于空气中的毛霉孢子，现代腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种直接接种在豆腐上，可以避免其他菌种的污染，保证产品质量。(2)腌制:将覆有毛霉的豆腐块分层有序地放入瓶中，同时逐层加盐。随着层数的增加，盐的量会增加，靠近瓶口表面的盐会更厚。腌制时间为8天左右。加盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，在后期制作过程中不会过早酥脆腐烂。同时，盐可以抑制微生物的生长，避免豆腐块变质。(3)卤汤的配制:卤汤直接关系到腐乳的色、香、味。罐头汤是由酒和各种香料制成的。卤水汤中酒的含量一般控制在12%左右。加酒可以抑制微生物的生长，使腐乳具有独特的风味。香辛料可以调制腐乳的风味，也有防腐杀菌的作用。3.实验中的注意事项(1)控制材料用量:①用盐腌制时，注意控制盐的用量。盐的浓度过低，抑制不了微生物的生长，可能导致豆腐腐败变质；盐浓度过高会影响腐乳的口感。②卤水汤中酒的含量应控制在65438±0.2%左右。酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用越大，腐乳的成熟时间越长。酒精含量过低抑制微生物生长，蛋白酶活性高，加速蛋白质水解，杂菌繁殖快，豆腐易腐难块。③所用豆腐的含水量在70%左右，含水量过高很难成型。
(2)防止杂菌污染:①腌制腐乳用的玻璃瓶，洗净后要用开水消毒。(2)装瓶时，操作要迅速、小心。豆腐摆放整齐，加入卤好的汤后，要用胶带封住瓶口。封瓶时最好通过酒精灯的火焰，防止瓶子被污染。③越靠近瓶口，杂菌污染的可能性越大。所以盐的量要随着豆腐层数的增加而增加，靠近瓶身表面的盐要铺得厚一些。
考点3。生物技术在其他方面的应用:蛋白质的提取和分离。
一、蛋白质提取分离的基本原理和方法。
1，实验原理:蛋白质的理化性质:形状、大小、电荷性质和数量、溶解性、吸附性、亲和力等。从中提取和分离各种蛋白质。2.凝胶层析(分配层析):(1)原理:分子量大的分子通过多孔凝胶颗粒的缝隙，距离短，流速快；分子量小的分子通过多孔凝胶颗粒，距离长，流动慢。(2)凝胶材料:多孔和多糖化合物，如葡聚糖和琼脂糖。(3)分离过程:混合物上柱→洗脱→大分子快流小分子慢流→收集大分子→收集小分子(洗脱:从色谱柱上端连续注入缓冲液，促进蛋白质分子的差流。)(4)功能:蛋白质的分离、生物大分子分子量的测定、蛋白质的脱盐等。3.缓冲溶液:(1)原理:由弱酸和相应的强碱弱酸盐(如H2CO3-NaHCO3、HC-NAC、NaH2PO4/Na2HPO4等)组成。).通过调节酸和盐的量，可以制备不同pH值的缓冲溶液。(2)作用:抵御外界酸碱对溶液pH值的干扰，保持pH值稳定。4.凝胶电泳法:(1)原理:不同蛋白质的带电性质、电量、形状、大小不同，电场中作用力的大小、方向、阻力不同，导致蛋白质在电场中的运动方向和速度不同。(2)分离方法:琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酰胺凝胶电泳等。(3)分离过程:在一定的pH值下，蛋白质基团带正电荷或负电荷；加入更多带负电荷的SDS形成“蛋白质-SDS复合物”，使得蛋白质迁移速率只取决于分子大小。
二、提取和分离蛋白质的实验步骤:
1，样品处理①红细胞的洗涤:洗涤红细胞的目的是去除杂质。采集的血样应及时进行短时间低速离心，然后用橡胶吸管吸出上层透明黄色血浆，将下层暗红色红细胞液倒入烧杯中，再加入5倍生理盐水，缓慢搅拌10min，再进行短时间低速离心，反复洗涤三次，直至上清液无黄色，表示红细胞。②血红蛋白的释放:在蒸馏水和甲苯的作用下，红细胞破裂释放出血红蛋白。(注:加入蒸馏水后，红细胞液的体积应与原血相同。加入甲苯的目的是溶解细胞膜，有利于血红蛋白的释放和分离。) 2.粗分离①血红蛋白溶液的分离:将搅拌好的混合溶液离心后，试管中的溶液分为四层。第一层是无色透明的甲苯层，第二层是薄薄的白色固体，是脂溶性物质的沉积层，第三层是红色透明液体，是血红蛋白的水溶液，第四层是其他杂质的暗红色沉淀。用滤纸过滤试管中的液体，除去可溶性沉淀层，然后在分液漏斗中静置一段时间，分离出下层的红色透明液体。②透析:将1mL血红蛋白溶液放入透析袋中，将透析袋放入含300mL物质的20mmol/L磷酸盐缓冲液中，透析12h。透析可以去除样品中分子量小的杂质，也可以用来代替样品的缓冲液。3.净化:4。纯度鉴定:SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳
三。注意事项1。电泳技术:电泳技术是利用待分离样品中各种分子的带电性质以及在电场作用下分子本身大小和形状的差异，使带电分子具有不同的迁移速度，从而达到分离、鉴定或纯化样品的目的。2.红细胞的洗涤:如果分层不明显，可能是洗涤次数少，不能去除血浆蛋白的原因。另外，如果离心速度过快，时间过长，白细胞和淋巴细胞会一起沉淀，得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度。3.如何检验凝胶柱是否装填成功:由于凝胶是半透明介质，可以在旁边放一个垂直于凝胶柱的日光灯，检查凝胶是否装填均匀。此外，还可以加入高分子有色物质，观察色带的运动。如果色带均匀、窄而平，则凝胶色谱柱的性能好。如果色谱柱中有线条或气泡，请轻轻敲击色谱柱以消除气泡，如果无法消除，请重新安装色谱柱。4.凝胶为什么要填得紧密均匀？如果凝胶填充不紧密、不均匀，就会在色谱柱中形成无效间隙，使本应进入凝胶的样品分子穿过这些间隙，打乱洗脱液的流动顺序，影响分离效果。5.用洗脱液在沸水浴中处理湿凝胶的目的不仅是为了节省时间，也是为了去除凝胶中可能携带的微生物和凝胶中的空气。6.G-75:“G”代表凝胶的交联度、溶胀度和分离范围，75代表凝胶的水值，即每克凝胶溶胀时吸收7.5g水。7.填充后，立即用洗脱液洗脱。目的:使凝胶填充紧密。8.添加柠檬酸钠的目的是什么？为什么要低速短时离心？你为什么搅拌得很慢？防止血液凝固；防止白细胞沉淀；防止红细胞破裂释放血红蛋白。9.与其他真核细胞相比，红细胞的特点以及这一特点对于蛋白质分离的意义:哺乳动物和人类的成熟红细胞是双面凹盘，没有细胞核和细胞器。其中所含的血红蛋白是有色蛋白，在凝胶色谱分离时，通过观察颜色可以判断何时应该收集液体。这使得血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。10.如何检测血红蛋白的分离是否成功:如果凝胶柱装填成功，分离操作正确，可以清楚地看到血红蛋白的红色条带均匀、窄而扁平，并随洗脱液缓慢流出；如果红带扭曲、分散、变宽，说明分离效果不好，与凝胶色谱柱的填料有关。