2019-2020年高中生物 4.3《酵母細胞的固定化》教學(xué)設(shè)計 新人教版選修1.doc

2019-2020年高中生物 4.3《酵母細胞的固定化》教學(xué)設(shè)計 新人教版選修1 一、課題目標 1．說出固定化酶和固定化細胞的作用和原理。 2．嘗試制備固定化酵母細胞，并利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵。 二、課題重點與難點 1．課題重點：制備固定化酵母細胞。 2．課題難點：制備固定化酵母細胞。 三、課題背景分析 課題背景簡單介紹了從酶到固定化酶、再到固定化細胞的發(fā)展過程。這一過程體現(xiàn)了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展是不斷地提出問題和解決問題的動態(tài)過程。在教學(xué)中，可以參考課題背景提供的素材，聯(lián)系生產(chǎn)實踐和學(xué)生已有的認識，引導(dǎo)學(xué)生認同上述觀點，并進而認識到：科學(xué)知識既來源于科學(xué)實驗，也來源于生產(chǎn)生活實踐，知識的學(xué)習(xí)應(yīng)該與生產(chǎn)實踐相聯(lián)系；人們在生產(chǎn)實踐中所發(fā)現(xiàn)的問題能夠促進科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。 四、基礎(chǔ)知識分析與教學(xué) （一）固定化酶的應(yīng)用實例 知識要點：1.利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的實例；2.固定化酶的反應(yīng)柱示意圖；3.固定化酶在生產(chǎn)實踐中的優(yōu)點。 教學(xué)：課程標準中要求學(xué)生嘗試制備和應(yīng)用固定化酶，但考慮到制作固定化酶的技術(shù)要求比較高，中學(xué)生難以掌握，因此只要求學(xué)生制作技術(shù)難度較低的固定化酵母細胞，對于固定化酶的作用、原理及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要是讓學(xué)生通過生產(chǎn)實例來了解。在教學(xué)時可以采用讓學(xué)生閱讀自學(xué)的方式，并在閱讀之前，布置一些思考題讓學(xué)生思考。例如，在葡萄糖的異構(gòu)反應(yīng)中，如果不將葡萄糖異構(gòu)酶固定化，而是直接使用葡萄糖異構(gòu)酶，會對生產(chǎn)過程產(chǎn)生哪些影響？ （二）固定化細胞技術(shù) 知識要點：1.將酶或細胞固定化的方法；2.固定化酶和固定化細胞的聯(lián)系與區(qū)別；3.固定化酶和固定化細胞常用的載體材料。 教學(xué)：固定化酶和固定化細胞通常采用包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。在教學(xué)過程中，可以通過提問的方式，引導(dǎo)學(xué)生認識這三種方法的特點與適用范圍。此外，還可以引導(dǎo)學(xué)生思考課本中提出的問題，引導(dǎo)學(xué)生理解固定化細胞和固定化酶這兩種技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系，辯證地認識這兩種技術(shù)的優(yōu)勢與不足。例如，固定化細胞操作容易、對酶活性的影響更小、可以催化一系列的反應(yīng)、容易回收等，但由于大分子物質(zhì)難以自由通過細胞膜，因此固定化細胞的應(yīng)用也受到限制。 五、實驗安排及注意事項 本課題可以安排2課時。第1課時完成課題背景和基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，準備好基本的實驗儀器，同時還可以組織學(xué)生提前配制好CaCl2溶液和用于發(fā)酵的葡萄糖溶液。第2課時進行酵母細胞的固定化操作。在具體的操作過程中，還應(yīng)該注意下列問題。 （一）酵母細胞的活化。在缺水的狀態(tài)下，微生物會處于休眠狀態(tài)?；罨褪亲屘幱谛菝郀顟B(tài)的微生物重新恢復(fù)正常的生活狀態(tài)。酵母細胞所需要的活化時間較短，一般需要0.5～1 h，需要提前做好準備。此外，酵母細胞活化時體積會變大，因此活化前應(yīng)該選擇體積足夠大的容器，以避免酵母細胞的活化液溢出容器外。 （二）加熱使海藻酸鈉溶化是操作中最重要的一環(huán)，涉及到實驗的成敗，一定要提醒學(xué)生按照教材的提示進行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細胞的質(zhì)量。如果海藻酸鈉濃度過高，將很難形成凝膠珠；如果濃度過低，形成的凝膠珠所包埋的酵母細胞的數(shù)目少，影響實驗效果。 （三）剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格，可以使用下列方法。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。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。 六、課題成果評價 （一）觀察凝膠珠的顏色和形狀 如果制作的凝膠珠顏色過淺、呈白色，說明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。 （二）觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液 利用固定的酵母細胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時會聞到酒味。 不僅要對學(xué)生制作的固定化酵母細胞進行評價，還要對學(xué)生的操作過程進行評價。此外，對酵母細胞固定化原理和實驗操作方法的理解，也應(yīng)是評價的有機組成部分。