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1、《酵母細(xì)胞的固定化》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教材與學(xué)情分析】
本課題的課題背景簡單地從酶在生產(chǎn)生活實(shí)踐中遇到的一些實(shí)際問題提出了一些設(shè)想,從而引出“固定化酶”技術(shù),又從酶的專一性出發(fā),考慮酶促反應(yīng)往往是一系列的反應(yīng),由此又引出“固定化細(xì)胞技術(shù)”。這樣從“酶到固定化酶、再到固定化細(xì)胞”的發(fā)展過程,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(dòng)態(tài)過程,也非常符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。高二的學(xué)生已經(jīng)具備了一定的生物學(xué)知識,比如有關(guān)酶的概念、特性;又掌握了用酵母菌釀酒的原理,并掌握有一定的生物學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作技能,但要將原有的知識用到新知識中,以及遷移到實(shí)際應(yīng)用中還有所欠缺。本課題能夠通過學(xué)生了解固定化細(xì)胞技術(shù)
2、在社會(huì)生活生產(chǎn)中的應(yīng)用,對學(xué)生進(jìn)行STS教育,重在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新思維等,使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)和生活實(shí)際的密切聯(lián)系。但“酵母細(xì)胞的固定化”實(shí)驗(yàn)對教師和學(xué)生而言都是全新的。
【教學(xué)策略】
本課題計(jì)劃用2課時(shí)進(jìn)行教學(xué),第1課時(shí)完成課題背景和基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)。第2課時(shí)進(jìn)行酵母細(xì)胞的固定化操作。為了使學(xué)生達(dá)到本課題的教學(xué)目標(biāo),我采用啟發(fā)式教學(xué)法以“從酶到固定化酶、再到固定化細(xì)胞”這一發(fā)展過程為主線設(shè)計(jì)相關(guān)問題,啟發(fā)學(xué)生積極思考,從常識走向科學(xué),從感性認(rèn)識提升到理性認(rèn)識。對學(xué)生則進(jìn)行:1、指導(dǎo)學(xué)生課前積極認(rèn)真閱讀課本及學(xué)案,對本課題的內(nèi)容有初步的認(rèn)識。2、課堂上跟隨老師的問題,積極的思考,
3、將原有知識應(yīng)用到新知識中來,完成知識的遷移。
【課時(shí)計(jì)劃】2課時(shí)
【教學(xué)目標(biāo)】
(一)知識與技能
1、說出固定化酶和固定化細(xì)胞的作用和原理
2、嘗試制作固定化酵母細(xì)胞,并利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行酒精發(fā)酵
(二)過程與方法
通過實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力以及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行評價(jià),培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和探究實(shí)驗(yàn)的能力
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
讓學(xué)生體驗(yàn)生物科學(xué)、生物技術(shù)與生活實(shí)際的聯(lián)系
【教學(xué)重點(diǎn)】:制備固定化酵母細(xì)胞
【教學(xué)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)過程】:
第1課時(shí)
創(chuàng)設(shè)情境,引入新課
首先
4、,課件向?qū)W生展示一組圖片“多種水果和各種果汁”組合圖, 向?qū)W生提問:
1、要想果汁出汁率高,可以怎么做?
學(xué)生答:加果膠酶。
2、追問:再生產(chǎn)中加入酶后,對生產(chǎn)和產(chǎn)品有什么影響呢?
學(xué)生積極思考,老師引導(dǎo)學(xué)生分析:酶在實(shí)際生活中所遇到的問題(課件展示)
①酶通常對強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常敏感,容易失活;
②溶液中的酶很難回收,不能被再次利用,提高了生產(chǎn)成本。
③反應(yīng)后酶混在產(chǎn)物中,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
讓學(xué)生設(shè)想解決問題的方法。
新知學(xué)習(xí),達(dá)成目標(biāo)
一、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例
首先向?qū)W生介紹“固定化酶的應(yīng)用實(shí)例---高果糖漿的生產(chǎn)”,讓學(xué)生對酶催化反應(yīng)有
5、初步的認(rèn)識,并寫出。再結(jié)合教材P49圖4-5“固定化酶的反應(yīng)柱示意圖”提問:
1、若不將葡萄糖異構(gòu)酶固定化,而是直接使用葡萄糖異構(gòu)酶,會(huì)對生產(chǎn)過程
產(chǎn)生哪些影響?
答:會(huì)造成酶溶解于葡萄糖溶液后,一方面無法從糖漿中收回,造成很大的浪費(fèi),另一方面會(huì)影響產(chǎn)品的品質(zhì)。
2、使用固定化酶技術(shù)后有何優(yōu)越性?
答:可以連續(xù)使用半年,大大降低了生產(chǎn)成本,提高了果糖的產(chǎn)量和質(zhì)量。
讓學(xué)生思考討論(屬容易題)。
3、繼續(xù)設(shè)凝:固定化酶固定的是一種酶還是一系列酶?固定化酶能催化一系列的化學(xué)反應(yīng)嗎?
答:是一種酶;固定化酶不能催化一系列反應(yīng)。
根據(jù)學(xué)生的回答,自然過渡到固定化細(xì)胞技術(shù)。
二、固定
6、化細(xì)胞(酶)技術(shù)
這部分知識是新知識,是要求學(xué)生識記的內(nèi)容,比較簡單,采用問題串的形式(課件展示問題)呈現(xiàn)有關(guān)知識點(diǎn)供學(xué)生合作學(xué)習(xí)。
1、什么是固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)?
2、固定化酶和固定化細(xì)胞的方法有哪些?
3、固定化酶更宜采用什么方法?固定化細(xì)胞更宜采用什么方法?為什么?
4、固定化技術(shù)常用的載體有哪些?
由學(xué)生看書后做出回答。
在學(xué)生對“固定化細(xì)胞技術(shù)”有了一定了解后,過度到“制備固定化酵母細(xì)胞和用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵”的操作。
三、實(shí)驗(yàn)操作
(一)制備固定化酵母細(xì)胞
這部分內(nèi)容可以由學(xué)生自主學(xué)習(xí)歸納,老師強(qiáng)調(diào)各環(huán)節(jié)的操作注意事項(xiàng),比如為何用蒸餾水溶解? CaCl2的
7、作用?配制海藻酸鈉溶液注意加熱,海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合前要冷卻,固定化酵母細(xì)胞時(shí)滴加要緩慢。
課件展示(步驟):
1、酵母細(xì)胞的活化
休眠狀態(tài) 正常狀態(tài)
2、配制CaCl2溶液
用于海藻酸鈉的聚沉
3、配制海藻酸鈉的溶液
小火或間斷加熱, 反復(fù)幾次
4、海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞混合
8、 冷卻
5、固定化酵母細(xì)胞
緩慢注射
(二)用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵
學(xué)生看書很容易歸納:
1、沖洗:
2、發(fā)酵:
【反饋練習(xí)】 知識內(nèi)容結(jié)束后,輔以例題對本課題知識加以應(yīng)用檢測。
1、下列關(guān)于固定化酶和固定化細(xì)胞的敘述,不正確的是
A. 固定化細(xì)胞技術(shù)在多步連續(xù)催化反應(yīng)方面優(yōu)勢明顯
B. 固定化酶制作方法中,最好用包埋法
C. 利用固定化酶降解水體中有機(jī)磷農(nóng)藥,無需提供適宜的營養(yǎng)條件
D. 利用固定化酵母細(xì)胞進(jìn)行發(fā)酵,優(yōu)點(diǎn)是成本低和操作更容易
2、常用的包埋法固定化細(xì)胞,需用
9、到不溶于水的多孔性載體,下列不能作載體的是( )
A.瓊脂糖 B.蔗糖 C.海藻酸鈉 D.明膠
3、下列固定化酵母細(xì)胞的制備步驟中不恰當(dāng)?shù)氖?
A.應(yīng)使干酵母與蒸餾水混合并攪拌,以利于酵母菌活化
B.配制海藻酸鈉溶液時(shí)要用小火或間斷加熱的方法
C.向剛?cè)芑玫暮T逅徕c溶液中加入已活化的酵母菌細(xì)胞,充分?jǐn)嚢璨⒒旌暇鶆?
D.將與酵母菌混勻的海藻酸鈉溶液緩慢注入CaCl2溶液中,會(huì)觀察到CaCl2溶液中有球形或橢球形的凝膠珠形成
【小結(jié)】:
用課件以網(wǎng)絡(luò)框架圖形式展示本課題知識點(diǎn),學(xué)生自主整理,將知識系統(tǒng)化。
【板書設(shè)計(jì)】
這樣的設(shè)計(jì)比較直觀系統(tǒng)、一目了然,簡要體現(xiàn)了教材中的知識點(diǎn),便于學(xué)生將知識整體化,系統(tǒng)化。
4—3 酵母細(xì)胞的固定化
一、固定化酶的應(yīng)用實(shí)例
-----高果糖漿的生產(chǎn)
葡萄糖異構(gòu)酶
葡萄糖 果糖
二、固定化細(xì)胞(酶)技術(shù)
1、概念:
2、方法:
3、固定化細(xì)胞和固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn):
4、材料:
三、實(shí)驗(yàn)操作
(一)制備固定化酵母細(xì)胞
1、步驟:
2、注意事項(xiàng):
(二)用固定化酵母細(xì)胞發(fā)酵
1、沖洗:
2、發(fā)酵: