高二生物：酵母细胞的固定化(教学方案)

1、高二生物：酵母细胞的固定化（教学方案）Biology isa discipline that studies the species, structure, development and origin of theevolutionary system at all levels of biology.（生物教案）学校：年级：教师：教案设讣/精品文档/文字可改教学文本 I DOCUMENT TEMPLATE高二生物教案高二生物：酵母细胞的固定化（教学方案）=教材简介:生物学是研究生物各个层次的种类、结构、发育和起源进化以及生I i物与周围环境的关系的学科。人是生物的一种，也是生物学研究的对象

2、，本教| I学设计资料适用于高中高二生物科目，学习本教材的学生可以提高自身技能，丨 I本文档是按照教材进行修订编写，可以放心的进行教材使用。|课题：【教学目标】1、知道从酶到固定化酶技术，再到固定化细胞技术的发展过程以及生产屮遇到的问题及固定化技术带来的巨大效益；2、知道常用的固定化技术及适用范围，明确固定化技术的的应用原理，理解固定化细胞的具体步骤、会解释各种现象。【教学重点、难点】固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点【教学方法】教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。【教学手段】多媒体第2页教学文本 I DOCUMENT TEMPLATE 高二生物教案【课时安排】1课时【

3、教学过程】温故知新，引岀课题：（1）说一说：酶的概念、特性、影响酶活性的因素、应用（2）加酶洗衣粉中常用的酶制剂有哪些？这些酶能直接加入洗 衣粉么？（3）在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，请 你归纳使用酶制剂的优点？（4）酶制剂的使用有哪些缺陷？师生归纳，小结：酶制剂应用的缺陷：（1）通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂 等条件非常敏感，容易失活；（2）溶液屮的酶很难回收，不能被再 次利用，提高了生产成本;（3）反应后酶会混在产物屮，可能影响 产品质量。提出问题：如果你是工程技术人员，你如何解决这些问题？合作探究，解决问题：第3页教学文本 I DOCUMENT TEMPLATE高二生

4、物教案资料探究1：在应用酶的过程屮，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、 强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很 难回收，提高了生产成本；反应后的酶会混在产物中，可能影响影 响产品质量。由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、 成本高、不利于大规模使用。因此，酶在大规模生产屮，使酶能反 复使用，是很有经济价值的课题。固定化酶的使用，推动了酶在生 产上的应用。固定化酶，就是将酶分子结合在特定的支持物上且不 影响酶的功能。用于固定酶的底物有琼脂糖、丙烯酰胺、藻酸钠等。 固定化酶技术的应用，一是可循环反复使用酶制剂。据报道，在某 些情况下可使用上千次，极大地降低

5、生产成本。二是在生产中，可 通过离心法或过滤法把酶与反应液相互分开，在大规模的生产屮所 需工艺设备比较简单易行。三是稳定性能好等。固定化酶(immob订ized enzyme)是20世纪60年代发展起来的 项新技术。以往使用的酶绝大多数是水溶性的酶。这些水溶性酶高二生物教案催化结束后，极难回收，因而阻碍了酶工业的进一步发展。60年代 后，在酶学研究领域内涌现出固定化酶。它是通过物理的或化学的 手段，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚在一定的空间内， 限制酶分子的自由流动，但能使酶充分发挥催化作用；过去曾称其 为水不溶酶或固相酶。1953年德国科学家采用聚氨基苯乙烯树脂为 载体，与胃蛋白酶、核

6、糖核酸酶等结合，制成固定化酶。1971年第 一届国际酶工程会上正式建议采用固定化酶的名称。阅读资料1，探究：（1）解决上述问题的思路。（2）什么是固定 化酶？（3）如果固定化酶制备成功，你觉得在生产上会带来哪些好 处？师生互动，解决问题。过渡：固定化酶能否制备成功呢？我们来看看一个实例。资料探究2：高果糖浆是指果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品， 高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、陋齿和心血管病，对 人类的健康更有益。高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能第5页教学文本 I DOCUMENT TEMPLATE 高二生物教案 将葡萄糖转化为果糖。这种酶的稳定性好，可以持续发挥作

7、用。但 是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆屮回收，造成很大的浪 费。使用固定化酶技术，将这种酶固定于一种颗粒状的载体上，再 将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布有许多小孔的 筛板。酶颗粒无法筛板上的小孔，而反应溶液却可以自由出入。生 产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过 反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖，从反应柱的下 端流出。反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果 糖的产量和质量。目前，利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的 规模已经超过了每年1000万吨。阅读资料2,思考：(1) 高果糖浆的生产原理(写出反应方程式)(2)葡萄糖异构

8、酶的固定及生产流程(识图)(3)反应柱的优点(4)固定化酶技术 的优点师生互动，解决问题。第6页教学文本 I DOCUMENT TEMPLATE高二生物教案过渡：那么如何来制备固定化酶呢？自主学习：阅读教材P52,思考：（1）三种方法固定化酶的原理（2）三种制备方法的优缺点（3）判断下列3幅图分别代表哪类制备方法？师生互动，着重探讨三种制备方法的优缺点。拓展视野：固定化酶的应用提出新的问题：在生产实际屮使用固定化酶技术有无不足?可能 在哪些方面存在不足？如有不足，可怎么办？对比学习：固定化细胞技术阅读教材P53,解决以下问题：（1）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义（2）细胞固定化的常用方法（

9、3）固定化细胞技术有哪些优势？（4）如果想把微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择 哪种技术？如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？高二生物教案（5）一般来说，酶更适合用吸附法和交联法固定，而细胞多采 用包埋法固定，想想看为什么？师生互动，解决问题。课堂归纳，提炼升华：直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？拓展视野：在英国曼彻斯特大学固定海藻球课堂反馈，巩固提高：（详见ppt）附：课堂导学案课题：制备与应用固定化酶核心问题：1、为什么要制备固定化酶和固定化细胞（技术诞生背景）2、什么是固定化酶和固定化细胞？3、如何制备固定化酶和固定化细胞？4、固定化酶和固定化细胞有哪些应用

10、？导学提纲：酶优点：高二生物教案问题：1、2、3、设想：固定化酶定义：实例：高果糖浆的生产优点：制备方法：应用：1、高果糖浆的生产2、新型青霉素的生产3、测尿糖试纸4、废水处理问题：高二生物教案设想：固定化细胞定义：优点：制备：1、吸附法2、包埋法实践：酵母细胞的固定化结果分析与评价：应用：课后反思：一、应突出学生在课堂上的主体地位本节知识理论性较强，学生比较陌生，但学生关于酶的一些基 础知识在必修教材种已比较熟悉。在教学过程屮，教师应很清楚地 知道学生已形成的知识根底；要努力通过问题唤醒学生已有的知识, 并产生新的问题；不要总不放心地重复学过的内容，那样不仅会挤第11页教学文本 I DOCU

11、MENT TEMPLATE 高二生物教案 占了学生阅读、分析、思考、讨论、联系的时间，还会分散学生的 注意力，这样必然影响到教学效果。二、要充分发挥教师的主导作用在课堂教学过程屮，学生究竟需要什么样的帮助，哪些问题看 书能解决，哪些问题需要教师作分析引导，哪些问题要在比较归纳 屮得出，对这些问题教师是应该很清楚的。所谓备课要备学生就在 于此。实践表明，教师的主导作用发挥的越充分，学生的主动性、 创造性发挥的越好。本课题中我围绕着从酶到固定化酶再到固定化 细胞这根主线，逐步引导学生从已有知识开始到学习新的知识，教 学效果比较明显。三、引导探究应结合学生实际在生物学教育中，要改变“重科学结论，轻探

12、究过程”的模式, 要以学生的探究活动为主线，倡导探究学习，使学生认识到产生科 学知识必须依赖探究，让他们像科学家从事科学探究那样来学习科 学，领悟科学探究的真谛。这也是新课程大力提倡的。要实现这一 点，要求教师要再现知识的发生过程，变结论式教学为过程式教学。第口页教学文本 I DOCUMENT TEMPLATE高二生物教案英国学者贝尔纳在1939年就指出：“如果学生不能够以某种方式亲 自参加科学发现的过程，就绝对无法使他充分了解现有科学知识的 全貌。”学生与科学家的探究思维本质上是一致的。学生在生物学 学习屮的探究与生物学家研究生物的科学探究有相似的特征，只不 过“科学家是为了求知而探究，而学生探究是为了求知。”科学探 究要有一定的方法、策略去进行，具有一定的实践经验。学生毕竟 不是成人，更不是科学家，他们的探究方式是简单的，还需要教师 去教、去引导，如在本节课中，对资料一和资料二中的问题探究， 教师应把握深度，能循序渐进的引导，最后把问题的答案弄明白。四、讲清概念仍是课堂教学屮最基本方式在生物