新课标人教版高中生物选修一专题4课题3《酵母细胞的固定化》精品学案

新课标人教版高中生物选修一专题新课标人教版高中生物选修一专题 4 课题课题 3 酵母细胞的固定化酵母细胞的固定化 精品学案精品学案 教学设计思想 由于在选修 2 中已经学习过酶制剂和固定化酶 所以对教材中固定化酶的 应用实例的学习以学生自主探究为主 教师加以归纳总结 而固定化酵母细胞 属于新知识 又属于实验部分 为了避免学生在操作时 忘记步骤而不知该做 什么 所以选择以放录像 教师讲解和学生阅读教材三者并行的方法让学生掌 握并熟记操作步骤从而达到顺利开展实验的目的 具体的操作留到下一节课在 实验室进行 二 教学目标 1 说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理 2 尝试制备固定化酵母细胞 并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵 三 教学重点与难点 1 重点 制备固定化酵母细胞 2 难点 制备固定化酵母细胞 四 课题背景分析 课题背景简单介绍了从酶到固定化酶 再到固定化细胞的发展过程 这 一过程体现了科学技术的 展是不断地提出问题和解决问题的动态过程 教师教学中 可以参考课题背景 提供的素材 联系生产实 践和学生已有的认识 引导学生认同上述观点 并进而认识到 科学知识既来 源于科学实验 也来源于 生活实践 知识的学习应该与生产实践相联系 人们在生产实践中所发现的问 题能够促进科学技术的展 五 教学准备 VCD 机 酵母细胞固定化光盘 六 教学过程 引言 如今 酶已经大规模地应用于食品 化工 医药等各个领域 在应 用酶的过程中 人们发现一些实际问题 酶对环境条件非常敏感 容易失活 溶液中的酶很难回收 不能被再次利用 提高了生产成本 反应后酶会混在产 物中 可能影响产品质量 于是人们将酶固定在不溶于水的载体上 使酶既 能与反应物接触 又能与产物分离 还可以反复利用 这就是固定化酶 但是 一种酶只能催化一种反应 而在实际生产实践中 很多产物的形成都是通过一 系列的酶促反应才得到的 于是人们设想将产生酶的细胞直接固定 这就是固 定化细胞 这节课我们主要来探讨酵母细胞的固定化 板书 师 请同学们阅读教材第一 二段了解固定化酶的优点 并解决以下几个 问题 1 高果糖浆与蔗糖相 比优点有哪些 2 高果糖浆生产中用到的主要酶是什么 3 画出反应 简图 三分钟后提问 并让一生板演 教师给出正确答案 1 高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖 糖尿病 龋齿 和心血管病对人类的健康更有益 2 葡萄糖异构酶 3 如图 师 大家回忆一下我们以前学习过固定化酶有哪些常用方法呢 生 包埋法 化学结合法和物理吸附法 师 固定化细胞也采用这三种方法 一般来说 酶更适合采用化学结合法 和物理吸附法 而细胞多采用包埋法 这是因为细胞个大 而酶分子很小 个 大的细胞难以被吸附或结合 而个小的酶容易从包埋材料中漏出 师 那么固定化细胞和固定化酶相比 哪一种操作更容易 生 固定化细胞 师 哪一种方法对酶的活性影响更小 生 固定化细胞 师 固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶 生 一系列酶 师 如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应 应该选择哪种方法 生 固定化细胞 师 如果反应物是大分子的物质 又应该采用哪种方法 为什么 大家可 以相互讨论得出答案 两分钟后 提问一学生回答 固定化酶 因为大分子物质较难透过细胞膜与细 胞内的酶接触发生反应 师 回答的很正确 现在请同学比较直接使用酶 固定化酶和固定化细胞 催化的优缺点完成下表 板书 找一同学上黑板完成表格 类型优点 不足 直接使用酶 固定化酶 固定化细胞 五分钟后教师给出正确答案 类 型 优点不足 直 接 使 用 酶 催化效率高 低耗能 低 污染等 对环境条件非常敏感 容易失活 溶液中的 酶很难回收 不能被再次利用 提高了生产 成本 反应后酶会混在产物中 可能影响产 品质量 固 定 化 酶 酶 既能与反应物接触 又能 与产物分离 同时 固定 在载体上的酶 还可以被反复利用 一种酶只能催化一种化学反应 而在生产实 践中 很多产物的 形成都通过一系列的酶促反应才能得到的 固固定后的酶或细胞与反应物不容易接近 可 定 化 细 胞 成本低 操作更容易能导致反应效果下 降等 师 下面翻开新学案 53 页 做自我测评第 1 2 3 5 题巩固一下 找两 个同学到黑板来做 三分钟后 教师讲评 并给出正确答案 1 D 2 D 3 A 5 C 师 这节课让我们来共同探讨用包埋法固定化酵母细胞 包埋用的载体是 海藻酸钠 大家利用五分钟的时间阅读教材实验操作熟悉实验过程 板书 实验步骤 1 酵母细胞的活化 2 配制物质的量浓度为 0 05mol L 的 CaCl2溶 液 3 配制海藻酸钠溶液 4 海藻酸纳溶液与酵母细胞混合 5 固定化酵母细胞 放映光盘 学生观看 五分钟后 师 我们来讨论在每步操作中需要注意的 问题 第一步中什么是酵母细胞的活化 生 活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复正常的生活状态 师 另外 酵母细胞活化时体积会变大 因此活化前应该选择体积足够大 的容器 以避免酵母细胞的活化液溢出容器外 第二步中 CaCl2的作用是什么 大家可以从第五步中找出答案 提问一生回答 刚形成的凝胶珠在 CaCl2 溶液中浸泡一段时间 有助于 凝胶珠的形成 师 回答的不错 更准确的说是使凝胶珠形成稳定的结构 配制海藻酸钠 是关键的一步 为什么加热时要用小火或间断加热 生 如果加热太快 海藻酸钠会发生焦糊 师 还有需要注意的是海藻酸钠的浓度涉及到固定化细胞的质量 如果海 藻酸钠浓度过高 将很难形成凝胶珠 如果浓度过低 形成的凝胶珠所包埋的 酵母细胞的数目少 影响实验效果 在第四步中为什么将溶化好的海藻酸纳冷 却至室温 再加入已活化的酵母细胞 生 防止温度过高烫死酵母细胞 师 固定化酵母细胞也称凝胶珠 成功的凝胶珠的颜色是黄色 形状是 圆形或椭圆形 如果制作的凝胶珠颜色过浅 呈白色 说明海藻酸钠的浓度偏 低 固定的酵母细胞数目较少 如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形 则说明 海藻酸钠的浓度偏高 制作失败 需要再作尝试 那么怎样来检验凝胶珠的质 量是否合格 可以使用下列方法 一是用镊子夹起一个凝胶珠放在实验桌上用 手挤压 如果凝胶珠不容易破裂 没有液体流出 就表明凝胶珠的制作成功 二是在实验桌上用力摔打凝胶珠 如果凝胶珠很容易弹起 也能表明制备的凝 胶珠是成功的 师 大家再做自我测评 4 8 两题 熟悉实验过程 两分钟后讲评 给出正确答案 4 B 8 C 师 具体的实验操作我们下节课到实验室由同学们动手来完成 并用它来 进行葡萄糖发酵产生酒精 可以看到产生了很多气泡 同时会闻到酒味 课下 请同学们复习有关酵母细胞发酵的知识 课堂小结 师 这节课主要的内容有两个 一是直接使用酶 固定化酶 和固定化细胞优缺点的比较 二是固定化酵母细胞的制作 其中每步操作中需 要注意的问题是重点 希望大家课下及时复习巩固 六 教学反思 此课题分为两课时 第一课时为基础知识的掌握和对实验操作的了解 第 二课时在实验室进行 通过对第一课时内容的掌握 学生才会在做实验