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《酵母細胞的固定化》教學設計
【教材與學情分析】
本課題的課題背景簡單地從酶在生產(chǎn)生活實踐中遇到的一些實際問題提出了一些設想,從而引出“固定化酶”技術,又從酶的專一性出發(fā),考慮酶促反應往往是一系列的反應,由此又引出“固定化細胞技術”。這樣從“酶到固定化酶、再到固定化細胞”的發(fā)展過程,現(xiàn)了科學技術的發(fā)展是不斷地提出問題和解決問題的動態(tài)過程,也非常符合學生的認知規(guī)律。高二的學生已經(jīng)具備了一定的生物學知識,比如有關酶的概念、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常規(guī)實驗操作技能,但要將原有的知識用到新知識中,以及遷移到實際應用中
2、還有所欠缺。本課題能夠通過學生了解固定化細胞技術在社會生活生產(chǎn)中的應用,對學生進行STS教育,重在培養(yǎng)學生動手操作能力和創(chuàng)新思維等,使學生體驗科學技術和生活實際的密切聯(lián)系。但“酵母細胞的固定化”實驗對教師和學生而言都是全新的。
【教學策略】
本課題計劃用2課時進行教學,第1課時完成課題背景和基礎知識的學習。第2課時進行酵母細胞的固定化操作。為了使學生達到本課題的教學目標,我采用啟發(fā)式教學法以“從酶到固定化酶、再到固定化細胞”這一發(fā)展過程為主線設計相關問題,啟發(fā)學生積極思考,從常識走向科學,從感性認識提升到理性認識。對學生則進行:1、指導學生課前積極認真閱讀課本及學案,對本課題的內(nèi)容有初
3、步的認識。2、課堂上跟隨老師的問題,積極的思考,將原有知識應用到新知識中來,完成知識的遷移。
【課時計劃】2課時
【教學目標】
(一)知識與技能
1、說出固定化酶和固定化細胞的作用和原理
2、嘗試制作固定化酵母細胞,并利用固定化酵母細胞進行酒精發(fā)酵
(二)過程與方法
通過實驗,培養(yǎng)學生的動手操作能力以及對實驗結果進行評價,培養(yǎng)學生的批判性思維和探究實驗的能力
(三)情感、態(tài)度與價值觀
讓學生體驗生物科學、生物技術與生活實際的聯(lián)系
【教學重點】:制備固定化酵母細胞
【教學難點】:制備固定化酵母細胞
【教學方法】:啟發(fā)式教學
【教學工具】:多媒體課件
【教學過程】
4、:
第1課時
創(chuàng)設情境,引入新課
首先,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?
學生積極思考,老師引導學生分析:酶在實際生活中所遇到的問題(課件展示)
①酶通常對強酸、強堿、高溫和有機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反應后酶混在產(chǎn)物中,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
讓學生設想解決問題的方法。
新知學習,達成目標
一、固定化酶的應用實例
首先向?qū)W生介紹“固定化酶的應用實例---高果糖漿的
5、生產(chǎn)”,讓學生對酶催化反應有初步的認識,并寫出。再結合教材P49圖4-5“固定化酶的反應柱示意圖”提問:
1、若不將葡萄糖異構酶固定化,而是直接使用葡萄糖異構酶,會對生產(chǎn)過程
產(chǎn)生哪些影響?
答:會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,另一方面會影響產(chǎn)品的品質(zhì)。
2、使用固定化酶技術后有何優(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。
讓學生思考討論(屬容易題)。
3、繼續(xù)設凝: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反應嗎?
答:是一種酶;固定化酶不能催化一系列反應。
根據(jù)學生的回答,自然過渡到
6、固定化細胞技術。
二、固定化細胞(酶)技術
這部分知識是新知識,是要求學生識記的內(nèi)容,比較簡單,采用問題串的形式(課件展示問題)呈現(xiàn)有關知識點供學生合作學習。
1、什么是固定化酶和固定化細胞技術?
2、固定化酶和固定化細胞的方法有哪些?
3、固定化酶更宜采用什么方法?固定化細胞更宜采用什么方法?為什么?
4、固定化技術常用的載體有哪些?
由學生看書后做出回答。
在學生對“固定化細胞技術”有了一定了解后,過度到“制備固定化酵母細胞和用固定化酵母細胞發(fā)酵”的操作。
三、實驗操作
(一)制備固定化酵母細胞
這部分內(nèi)容可以由學生自主學習歸納,老師強調(diào)各環(huán)節(jié)的操作注意事項,比如為何
7、用蒸餾水溶解? CaCl2的作用?配制海藻酸鈉溶液注意加熱,海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合前要冷卻,固定化酵母細胞時滴加要緩慢。
課件展示(步驟):
1、酵母細胞的活化
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, 反復幾次
4、海藻酸鈉溶液與酵母細胞混合
冷卻
5、固定化酵母細胞
緩慢
8、注射
(二)用固定化酵母細胞發(fā)酵
學生看書很容易歸納:
1、沖洗:
2、發(fā)酵:
【反饋練習】 知識內(nèi)容結束后,輔以例題對本課題知識加以應用檢測。
1、下列關于固定化酶和固定化細胞的敘述,不正確的是
A.固定化細胞技術在多步連續(xù)催化反應方面優(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.利用固定化酵母細胞進行發(fā)酵,優(yōu)點是成本低和操作更容易
2、常用的包埋法固定化細胞,需用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
9、鈉 D.明膠
3、下列固定化酵母細胞的制備步驟中不恰當?shù)氖?
A.應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胞,充分攪拌并混合均勻
D.將與酵母菌混勻的海藻酸鈉溶液緩慢注入CaCl2溶液中,會觀察到CaCl2溶液中有球形或橢球形的凝膠珠形成
【小結】:
用課件以網(wǎng)絡框架圖形式展示本課題知識點,學生自主整理,將知識系統(tǒng)化。
【板書設計】
這樣的設計比較直觀系統(tǒng)、一目了然,簡要體現(xiàn)了教材中的知識點,便于學生將知識整體化,系統(tǒng)化。
4—3 酵母細胞的固定化
一、固定化酶的應用實例
-----高果糖漿的生產(chǎn)
葡萄糖異構酶
葡萄糖 果糖
二、固定化細胞(酶)技術
1、概念:
2、方法:
3、固定化細胞和固定化酶的優(yōu)缺點:
4、材料:
三、實驗操作
(一)制備固定化酵母細胞
1、步驟:
2、注意事項:
(二)用固定化酵母細胞發(fā)酵
1、沖洗:
2、發(fā)酵:
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