高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题3 酵母细胞的固定化教案

这是一份高中生物人教版 (新课标)选修1《生物技术实践》课题3 酵母细胞的固定化教案，共5页。

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。
教学重难点
1课题重点:制备固定化酵母细胞。
2课题难点:制备固定化酵母细胞。
教学过程
【导入】酵母细胞的固定化
首先让学生回顾酶的特性,和加酶洗衣粉的相关知识,体会直接使用酶的优点和不足,引出本节课的内容。
【讲授】酵母细胞的固定化
酶: 优点:摧化效率高,低耗能,低污染。
实际问题:对环境条件敏感,易失活;溶液中的酶很难收回,不能被再次利用,提高了生产成本;反应后酶混在产物中,如不去除,会影响产品的品质。
设想:将酶固定在不容于水的载体上
固定化酶:优点:酶即能与反应物接触,又容易与反应物分离,同时,还可以反复利用。
实际问题:一种酶只能催化一种化学反应,而在生产实践中,很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才能完成的。
设想:酶是细胞合成的,能否将合成酶的细胞直接固定?
固定化细胞:成本低,操作更容易
三.实验操作
(一)制备固定化酵母细胞
1.酵母细胞的活化24
思考:1、什么叫酵母细胞的活化?X
在缺水的状态下,微生物会处于休眠状态。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。酵母细胞所需要的活化时间较短,一般需要0.5~1 h,教师需要提前做好准备。此外,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。L
2.配制物质的量浓度为0.05ml/L的CaCl2溶液思考:2、配制物质的量浓度为0.05ml/L的CaCl2溶液有什么作用?使胶体聚沉形成凝胶珠w
3.配制海藻酸钠溶液I
思考:①配制的海藻酸钠溶液具体作用是什么?包埋酶或细胞
②在加热的过程中,为什么要用小火,或者间断加热?防止焦糊0
4.海藻酸钠溶液与酵母细胞混合J
5.固定化酵母细胞W
思考:①为什么刚形成的凝胶珠要在CaCl2溶液中浸泡30min左右?形成稳定的凝胶珠s
②如何检验凝胶珠的质量是否合格?说明:刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间,以便形成稳定的结构。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。a
(二)用固定化酵母细胞发酵A
问题思考:发酵时为什么要将温度控制在25℃?A
此温度下酵母细胞的代谢最旺盛+
四.实验操作结果分析与评价
1.观察凝胶珠的颜色和形状H
问题思考:①如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色,则说明什么?+
②如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形,则说明什么?6
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。C
2.观察发酵的葡萄糖溶液0
问题思考:当观察到哪些现象时,可说明实验获得成功?为什么?A
利用固定的酵母细胞发酵产生酒精,可以看到产生了很多气泡,同时会闻到酒味。/
3、固定化酶和固定化细胞技术有哪些?各有什么优缺点?固定化细胞常用的载体有哪些?Q
有包埋法、化学结合法和物理吸附法。=
固定化酶分子小更适合采用化学结合法和物理吸附法,用包埋法却容易从包埋材料中漏出。固定化细胞因细胞大不易被吸附或结合适宜采用包埋法。=
常用载体:明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。
4、固定化酶和固定化细胞的原理是什么?
就是将酶固定在不溶于水的载体上,或者将微生物细胞均匀地包埋于不溶于水的多孔性载体上,使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的技术。5716852
【活动】酵母细胞的固定化
教材P5阅读后,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
(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?
(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?
思考:直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点?
直接使用酶 优点;催化效率高,低耗能、低 污染等。不足: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 优点: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。不足: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。
固定化细胞 优点:成本低,操作更容易。不足:固定后的酶或细胞与反应 物不容易接近,可能导致反应效果下降等。
课后习题
1、酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是（ ）
A 酶固定化技术是细胞固定化技术的基础
B 细胞固定化技术是酶固定化技术的基础
C 酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的
D 固定化细胞技术先于酶固定化技术
2、固定化酶技术常采用（ ）
A 包埋法 B 化学结合和物理吸附法5716852
C 活化法 D 微囊化法
3、海藻酸钠在水中溶解的速度较慢,需要经过加热促进其溶解,采用的最好加热方法是（ ）
A 快速加热 B 持续高温加热
C 小火间断加热 D 灼烧加热
4、酵母菌的活化是指（ ）
A 让酵母细胞恢复运动状态
B 让酵母细胞在缺水状态下更容易休眠5716852
C 让酵母细胞内酶活性加倍
D 让处于休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态
5、细胞固定化技术与酶固定化技术相比,所具备的特点是（ ）
A 成本更低、操作更容易、不能连续性生产
B 成本更高、操作更难、不能连续性生产
C 成本更低、操作更容易、能连续性生产
D 成本更低、操作更难、能连续性生产