2019-2020年高中生物 4.3《酵母細(xì)胞的固定化》教案 新人教版選修1(1).doc

2019-2020年高中生物 4.3酵母細(xì)胞的固定化教案 新人教版選修1(1)課題目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1、識(shí)記固定化技術(shù)的常用方法2、理解固定化酵母細(xì)胞的制備過(guò)程3、知道固定化酶的實(shí)例（二）過(guò)程與方法1、固定化細(xì)胞技術(shù)2、制備固定化酵母細(xì)胞的過(guò)程（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)固定化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，同時(shí)領(lǐng)會(huì)研究的科學(xué)方法課題重點(diǎn)制備固定化酵母細(xì)胞課題難點(diǎn) 制備固定化酵母細(xì)胞教學(xué)方法 啟發(fā)式教學(xué)教學(xué)工具 多媒體課件教學(xué)過(guò)程（一）引入新課在應(yīng)用酶的過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)了一些實(shí)際問(wèn)題：酶通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，提高了生產(chǎn)成本，也可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。在本課題中，我們將動(dòng)手制備固定化酵母細(xì)胞，體會(huì)固定化酶的作用（二）進(jìn)行新課1基礎(chǔ)知識(shí)1固定化酶的應(yīng)用實(shí)例生產(chǎn)高果糖漿（1）高果糖漿的生產(chǎn)原理：葡萄糖異構(gòu)酶果糖葡萄糖（2）葡萄糖異構(gòu)酶固定：將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上，裝入反應(yīng)柱中。（3）高果糖漿的生產(chǎn)操作（識(shí)圖45反應(yīng)柱）：從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖溶液，從下端流出果糖溶液，一個(gè)反應(yīng)柱可連續(xù)使用半年。2固定化技術(shù)的方法（識(shí)圖46固定方法）：將酶和細(xì)胞固定化方法有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法?！颈容^】酶和細(xì)胞的固定方法和特點(diǎn)固定對(duì)象酶細(xì)胞適宜固定法化學(xué)結(jié)合法、物理吸附法包埋法特 點(diǎn)體積小，固定一種酶。包埋法容易丟失體積大，固定一系列酶。難以化學(xué)結(jié)合和吸附思考1對(duì)固定酶的作用影響較小的固定方法是什么？吸附法。思考2將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過(guò)程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)固定（酶、細(xì)胞）；若將蛋白質(zhì)變成氨基酸，應(yīng)當(dāng)固定（酶、細(xì)胞）。3固定細(xì)胞的材料：固定細(xì)胞時(shí)應(yīng)當(dāng)選用不溶于水的多孔性載體材料，如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1制備固定化酵母細(xì)胞（1）酵母細(xì)胞的活化：1g干酵母10mL蒸餾水50mL燒杯攪拌均勻放置1h，使之活化。思考3活化是指讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)的過(guò)程。（2）配制CaCl2溶液：0.83gCaCl2150mL蒸餾水200mL燒杯溶解備用。（3）配制海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸10mL水50mL燒杯酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化蒸餾水定容到10mL。思考4微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？防止海藻酸南焦糊。（4）海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞的混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細(xì)胞液，攪拌后吸入到注射器中。思考5為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞？防止高溫殺死酵母細(xì)胞。（5）固定化酵母細(xì)胞：以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝膠珠狀顆粒。2固定化酵母細(xì)胞的發(fā)酵（6）沖洗：將固定的酵母細(xì)胞凝膠珠用蒸餾水沖洗23次。（7）發(fā)酵：150mL10葡萄糖固定化酵母細(xì)胞200mL錘形瓶密封25發(fā)酵24h。思考6發(fā)酵過(guò)程中錐形瓶為什么要密封？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。思考7錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的。思考8在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，需要無(wú)菌操作碼？需要。酵母細(xì)胞的活化配制CaCl2溶液配制海藻酸鈉溶液將海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞的混合固定化酵母細(xì)胞沖洗凝膠珠酒精發(fā)酵3發(fā)酵操作（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng) 酵母細(xì)胞固定化 酶 固定化酶 固定化細(xì)胞 固定化技術(shù) 高果糖漿生產(chǎn) 酵母固定 材料 方法 活化酵母 配置溶液 溶液混合 固定化酵母 固定酵母發(fā)酵 （四）實(shí)例探究例1關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是A酵母菌在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足時(shí)、環(huán)境適宜時(shí)，依靠有性生殖進(jìn)行繁殖B酵母菌的代謝類(lèi)型是異養(yǎng)厭氧型C酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細(xì)胞膜、核膜、各種的細(xì)胞器膜等膜D用酵母菌釀酒時(shí)，應(yīng)先密封后通氣解析：酵母菌在環(huán)境適宜時(shí)進(jìn)行出芽生殖，環(huán)境不良時(shí)進(jìn)行孢子生殖。代謝類(lèi)型為異養(yǎng)兼性厭氧型。酵母菌細(xì)胞為真核細(xì)胞，因此具有生物膜系統(tǒng)。在釀酒時(shí)，應(yīng)當(dāng)先通氣后密封。答案：C例2研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的，如將大腸桿菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，于微生物降解相比，其作用不需要適宜的A溫度 B酸堿度 C水分 D營(yíng)養(yǎng)解析：本題考察酶和細(xì)胞的比較，二者的正?；顒?dòng)都需要一定的條件，如溫度、酸堿度、水份等，但是酶本身是一種大分子物質(zhì)，不需要營(yíng)養(yǎng)，而細(xì)胞的生活離不開(kāi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。答案：D綜合應(yīng)用例3下列有關(guān)固定化技術(shù)的敘述，正確的是（ ）A固定化酶只是在細(xì)胞內(nèi)才能發(fā)揮作用B固定化酶能提高酶的利用率C酶的固定是酶分離純化的常用方法D固定化酶的固定化方式就是吸附在固體表面上。解析：制成固定化酶的步驟是：酶的生產(chǎn)、提取、酶的分離純化、酶的固定化，制成固定化酶的方法有吸附在固體表面，有將酶相互連接起來(lái)將酶包埋在細(xì)微的網(wǎng)格里等；這樣的固定化酶能重復(fù)利用，從而提高了酶的利用率；而酶在條件適宜時(shí)，既可在細(xì)胞內(nèi)起作用，也能在細(xì)胞外起作用，制成的固定化酶，更是主要在細(xì)胞外發(fā)揮作用。答案選B（五）鞏固練習(xí)1酶的固定化常用的方式不包括A吸附 B包埋 C連接 D將酶加工成固體2溶解海藻酸鈉，最好采用 加熱的方法A小火間斷 B小火持續(xù) C大火間斷 D大火持續(xù)3高果糖漿生產(chǎn)需要的酶是A葡萄糖異構(gòu)酶 B蔗糖酶 C麥芽糖酶 D果糖酶4關(guān)于酵母菌的敘述，正確的是A酵母菌在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)充足時(shí)、環(huán)境適宜時(shí)，依靠有性生殖進(jìn)行繁殖B酵母菌的代謝類(lèi)型時(shí)異養(yǎng)厭氧型C酵母菌的生物膜系統(tǒng)包括細(xì)胞膜、核膜、各種的細(xì)胞器膜等膜D用酵母菌釀酒時(shí)，應(yīng)先密封后通氣5研究認(rèn)為，用固定化酶技術(shù)處理污染物是很有前途的，如將大腸桿菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龍膜上制成制劑，可用于降解殘留在土壤中的有機(jī)磷農(nóng)藥，于微生物降解相比，其作用不需要適宜的A溫度 B酸堿度 C水分 D營(yíng)養(yǎng)6將酵母菌的培養(yǎng)液由富氧狀態(tài)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)，下面加快的一項(xiàng)是ACO2的釋放 B丙酮酸的氧化 C葡萄糖的利用 DATP的形成7固定化酶的優(yōu)點(diǎn)是A有利于增加酶的活性 B有利于產(chǎn)物的純化C有利于提高反應(yīng)速度 D有利于酶發(fā)揮作用8下列不是用于包埋法固定化細(xì)胞的載體是A瓊脂糖 B醋酸纖維素 C聚丙烯酰胺 D聚乙烯樹(shù)脂9關(guān)于固定化細(xì)胞的敘述，正確的是A催化效率高，低耗能、低污染B對(duì)環(huán)境的條件非常敏感，容易失活C既能與反應(yīng)物充分接觸，又能與產(chǎn)物分離D成本低、操作簡(jiǎn)單，但反應(yīng)效果可能很低10固定化細(xì)胞技術(shù)不包括A包埋法 B化學(xué)結(jié)合化 C物理法 D生物法答案：1D 2A 3A 4B 5D 6C 7B 8D 9.C 10.D課余作業(yè)1什么是細(xì)胞的活化。2如何檢驗(yàn)?zāi)z珠的質(zhì)量是否合格。教學(xué)體會(huì)固定化酶的技術(shù)要求比較高，因此在教學(xué)過(guò)程中重點(diǎn)介紹固定化酵母細(xì)胞的操作。對(duì)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(guò)生產(chǎn)實(shí)例來(lái)了解。教師在教學(xué)時(shí)可以采用讓學(xué)生能夠閱讀自學(xué)的方式。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(huì)對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)生哪些影響？資料袋固定化細(xì)胞的載體固定化細(xì)胞技術(shù)所采用載體的物理化學(xué)性質(zhì)直接影響所固定細(xì)胞的生物活性和體系傳質(zhì)性能。理想的載體材料應(yīng)具有對(duì)微生物無(wú)毒性、傳質(zhì)性能好、性質(zhì)穩(wěn)定。壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉等特性。它可分為有機(jī)高分子載體、無(wú)機(jī)載體和復(fù)合載體三大類(lèi)。有機(jī)高分子載體又分為天然高分子凝膠載體和合成有機(jī)高分子凝膠載體。天然高分子凝膠一般對(duì)生物無(wú)毒，傳質(zhì)性能較好，但強(qiáng)度較低，在厭氧條件下易被生物分解。有機(jī)合成高分子凝膠載體一般強(qiáng)度較大，但傳質(zhì)性能較差，在進(jìn)行細(xì)胞固定時(shí)對(duì)細(xì)胞活性有影響，易造成細(xì)胞失活。無(wú)機(jī)載體大多具有多孔結(jié)構(gòu)，在與微生物接觸時(shí)，利用吸附作用和電荷效應(yīng)，從而把微生物固定。它的操作方法是把載體放人含有一定微生物濃度的溶液中，固定一段時(shí)間（24h左右）即可。由有機(jī)載體和無(wú)機(jī)載體材料組成的復(fù)合載體材料，可以改進(jìn)載體材料的性能。Lin等將粉末活性炭和Phanerochaete chrysosporium聯(lián)合包埋固定，結(jié)果表明了復(fù)合固定化體系能更加有效地用于降解五氮酚，顯示出復(fù)合載體材料的優(yōu)越性。