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

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2019-2020年高中生物 4.3《酵母細(xì)胞的固定化》教學(xué)設(shè)計(jì) 新人教版選修1 一、課題目標(biāo) 1．說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理。 2．嘗試制備固定化酵母細(xì)胞，并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵。 二、課題重點(diǎn)與難點(diǎn) 1．課題重點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞。 2．課題難點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)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(xì)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(shí)踐和學(xué)生已有的認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)同上述觀點(diǎn)，并進(jìn)而認(rèn)識到：科學(xué)知識既來源于科學(xué)實(shí)驗(yàn)，也來源于生產(chǎn)生活實(shí)踐，知識的學(xué)習(xí)應(yīng)該與生產(chǎn)實(shí)踐相聯(lián)系；人們在生產(chǎn)實(shí)踐中所發(fā)現(xiàn)的問題能夠促進(jìn)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(shí)例 知識要點(diǎn)：1.利用固定化酶技術(shù)生產(chǎn)高果糖漿的實(shí)例；2.固定化酶的反應(yīng)柱示意圖；3.固定化酶在生產(chǎn)實(shí)踐中的優(yōu)點(diǎn)。 教學(xué)：課程標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(shí)例來了解。在教學(xué)時(shí)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(xì)胞技術(shù) 知識要點(diǎn)：1.將酶或細(xì)胞固定化的方法；2.固定化酶和固定化細(xì)胞的聯(lián)系與區(qū)別；3.固定化酶和固定化細(xì)胞常用的載體材料。 教學(xué)：固定化酶和固定化細(xì)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(rèn)識這三種方法的特點(diǎn)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(xì)胞和固定化酶這兩種技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系，辯證地認(rèn)識這兩種技術(shù)的優(yōu)勢與不足。例如，固定化細(xì)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(xì)胞膜，因此固定化細(xì)胞的應(yīng)用也受到限制。 五、實(shí)驗(yàn)安排及注意事項(xiàng) 本課題可以安排2課時(shí)。第1課時(shí)完成課題背景和基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，準(zhǔn)備好基本的實(shí)驗(yàn)儀器，同時(shí)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(shí)進(jìn)行酵母細(xì)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(xì)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(xì)胞所需要的活化時(shí)間較短，一般需要0.5～1 h，需要提前做好準(zhǔn)備。此外，酵母細(xì)胞活化時(shí)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(xì)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(shí)驗(yàn)的成敗，一定要提醒學(xué)生按照教材的提示進(jìn)行操作。海藻酸鈉的濃度涉及到固定化細(xì)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(xì)胞的數(shù)目少，影響實(shí)驗(yàn)效果。 （三）剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCl2溶液中浸泡一段時(shí)間，以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。檢驗(yàn)?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(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D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(shí)驗(yàn)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(jià) （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(xì)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(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時(shí)會聞到酒味。 不僅要對學(xué)生制作的固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行評價(jià)，還要對學(xué)生的操作過程進(jìn)行評價(jià)。此外，對酵母細(xì)胞固定化原理和實(shí)驗(yàn)操作方法的理解，也應(yīng)是評價(jià)的有機(jī)組成部分。