2019-2020年新人教版高中生物选修1《课题4.3酵母细胞的固定化》详细教案设计附课堂练习

人教版高中生物选修1基础过关+对点训练专题4 酶的研究与应用课题3 酵母细胞的固定化理一理判一判1.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。

(√)2．固定化细胞相当于固定了一系列酶。

(√)3．酶分子相对较小，常用包埋法进行固定。

(×)4．将固定好的酶放于反应柱后，底部筛板上的小孔能使酶通过而反应物无法通过。

(×)5．固定化酵母细胞需要用到CaCl2溶液和海藻酸钠溶液。

(√) 6．生产高果糖浆时所固定的葡萄糖异构酶可以无休止重复使用下去。

(×)7．细胞的固定化不需要无菌操作。

(×)8．用固定化细胞进行酒精发酵时，不受温度的影响。

(×)悟一悟1.在缺水状态下，微生物处于休眠状态。

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。

酵母细胞需要的活化时间较短，一般为0.5～1 h，但实验时需要提前做好准备。

2．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。

3．加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环，关系到实验的成败，一定要按照教材的提示进行操作。

加热时要用小火，或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。

4．海藻酸钠的浓度关系到固定化细胞的质量。

如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，可影响实验效果。

5．溶化好的海藻酸钠溶液必须冷却至室温，否则会因温度过高而导致酵母菌死亡。

6．可利用海藻酸钠制成不含酵母菌的凝胶珠，用作对照。

7．海藻酸钠胶体在CaCl2这种电解质的作用下，发生聚沉，形成凝胶珠，需稳定30 min左右。

8．细胞的固定化要在严格无菌的条件下进行；反复使用固定化酵母细胞时，酵母菌种要纯，用具和材料要严格消毒，同时要注意控制温度，营养液中成分应全面，还需要避免其他微生物的污染。

感悟体会：练一练1.[2018·江苏高考真题]下列关于酵母细胞固定化实验的叙述，正确的是( )A．用温水使海藻酸钠迅速溶解，待其冷却到室温后用于包埋细胞B．进行包埋时，用于悬浮细胞的CaCl2溶液浓度要适宜C．注射器(或滴管)出口应尽量贴近液面以保证凝胶珠成为球状D．包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性解析：在酵母细胞固定化实验中，应该用小火、间断加热的方式使海藻酸钠缓慢溶解，A项错误；将混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液进行酵母细胞的固定化，CaCl2的作用是使海藻酸钠形成凝胶珠，B项错误；注射器(或滴管)出口应与液面保持适当的距离，以保证凝胶珠成为球状，C项错误；包埋酵母细胞的凝胶珠为淡黄色半透明状，并具有一定的弹性，D项正确。

人教版选修1生物技术实践《酵母细胞的固定化》教案及教学反思一、背景介绍生物技术是将生物学原理和应用技术相结合的一门科学。

生物技术研究的是如何利用生物学现有的知识、工具和技术来开发新的产品或改进现有产品。

生物技术已经广泛应用于医学、农业、工业和环境等领域。

选择本科目中《酵母细胞的固定化》这一实验教学内容，主要是希望学生能够从中学习到酵母及其生长规律的基本概念和实验操作技能，以及掌握生物技术固定化技术在酵母培养中的使用。

二、实验目的通过该实验，学生应能够：1.了解酵母的生物学特性，掌握酵母的生长规律。

2.了解酵母固定化技术的理论基础和作用机理，了解其在生物技术中的应用。

3.能够正确掌握酵母固定化技术的操作步骤，制备出稳定的酵母培养物。

三、教学材料1.酵母2.培养基3.固定化剂四、教学过程实验1 酵母培养1.准备好酵母、培养基和所需的实验仪器及玻璃器皿。

2.准备好细菌接种环，先将其蘸入无菌水中消毒，再蘸入酵母培养物中，取出后转化成无菌接种环。

3.将接种环温和地铺满在已灭菌的培养基表面上。

4.将培养皿使用无菌方法密封，并存放在适当的温度下，观察酵母生长情况。

实验2 酵母固定化1.准备好酵母培养物、固定化剂以及所需的实验仪器及玻璃器皿。

2.将准备好的培养物液体分装到已经消毒过的玻璃器皿中。

3.将已经消毒过的固定化剂逐滴滴入到培养皿之中，轻轻旋转，使其充分混合。

4.将培养皿密封，采用适当的方法进行培养和观察其生长情况。

实验3 静态培养和摇床培养1.准备好酵母固定化材料、培养基和所需的实验仪器及玻璃器皿。

2.涂抹好的酵母材料，分别进行静态培养和摇床培养，观察其生长情况。

五、教学反思通过本次酵母细胞的固定化实验教学，我发现实验操作步骤和材料的准备都是相对简单的。

但是在实施过程中，学生对固定化技术的理论知识掌握不够深入，在实验分析和结果表述方面还需要加强。

因此，我认为在后续的教学实践中，应该提前安排足够的时间，让学生深入了解所需实验知识的相关理论知识，带领他们进行小组讨论，解决掉他们在理论和操作方面出现的疑惑。

2019-2020年新人教版高中生物选修1《4.3酵母细胞的固定化》重点高中教案学案一体化精品【课题目标】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。

【课题重点与难点】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【知识要点】1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例；2.固定化酶的反应柱示意图；3.固定化酶在生产实践中的优点【导学诱思】1．高果糖浆的生产需要使用，它能将葡萄糖转化成果糖。

这种酶的好，可以持续发挥作用。

但是，酶溶解于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。

2．使用固定化酶技术，将这种酶固定在一种上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布着许多小孔的。

酶颗粒无法通过筛板的小孔，而反应溶液却可以自由出入。

生产过程中，将葡萄糖溶液从反应柱的上端注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与接触，转化成果糖，从反应柱的下端流出。

反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本，提高了果糖的产量和质量。

3．固定化酶和固定化细胞是利用或方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术，包括、和法。

一般来说，酶更适合采用和法固定，而细胞多采用法固定化。

这是因为细胞个大，而酶分子很小；个大的难以被或，而个小的酶容易从中漏出。

4．包埋法法固定化细胞即将微生物细胞包埋在不溶于水的中。

常用的载体有、、、和等。

【疑难点拨】1．细胞的活化。

提示：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小时。

2．如何检验凝胶珠的质量是否合格。

提示：检验凝胶珠的质量是否合格，可以采用以下方法。

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，也表明制备的凝胶珠是成功的。

第12课时 酵母细胞的固定化[学习导航] 1.阅读教材P 49“课题背景”，认识在应用酶的过程中，存在的实际问题及解决办法。

2.通过阅读教材P 49“(一)”，了解高果糖浆及生产高果糖浆的固定化酶技术。

3.结合教材P 50“(二)”，掌握固定化技术的方法及适合不同固定方法的材料。

4.阅读教材P 50“实验操作”，掌握固定化酵母细胞的实验操作过程，达到能够进行实际操作的目的。

[重难点击] 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。

一、固定化酶和固定化细胞技术1．固定化酶的应用实例——生产高果糖浆 (1)反应原理：葡萄糖――――――→葡萄糖异构酶______。

(2)生产过程将____________固定在颗粒状载体上 ↓放入底端装有分布着许多小孔的筛板的______内(酶颗粒不能通过，反应液能通过) ↓葡萄糖溶液从反应柱的上端注入 ↓ 流过反应柱 ↓与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖 ↓果糖从反应柱的______流出 2．固定化酶和固定化细胞技术(1)概念：利用__________方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。

(2)方法及适用范围⎩⎪⎨⎪⎧包埋法：多适用于 的固定化 ：多适用于酶的固定化 (3)优点①固定化酶：酶既能与________接触，又能与______分离，可以反复利用。

②固定化细胞：与固定化酶技术相比，固定化细胞制备的成本更低，操作更容易。

1．固定化酶和固定化细胞的原理(1)根据教材“高果糖浆的生产”分析固定化酶依据的原理与其优点分别是什么？(2)固定化细胞多采用哪种方法？该方法的原理与优点是什么？2．固定化酶和固定化细胞的特点分析(1)一种酶只能催化一种或一类化学反应，而在实际生产中很多产物的形成都需要通过一系列的酶促反应才能进行，怎样解决这一问题？(2)固定化细胞与固定化酶所固定的酶种类有何区别？(3)如果反应物是大分子，能否采用固定化细胞技术？为什么？(4)固定化酶和固定化细胞活性的维持需要的条件有何异同？归纳总结固定化酶和固定化细胞的两个区别(1)固定方法的区别①在实际应用中，酶更适用化学结合法和物理吸附法固定，原因是酶分子小，容易被多孔性物质吸附，更适合与化学物质结合，但容易从包埋材料中漏出。

课题3 酵母细胞的固定化【学习目标】1.通过阅读教材，结合教师引导性讲解，能够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，能够利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。

【教学重点、难点】固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点【教学方法】教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。

【教学手段】多媒体【课时安排】1课时【教学过程】温故知新，引出课题：（1）说一说：酶的概念、特性、影响酶活性的因素、应用（2）加酶洗衣粉中常用的酶制剂有哪些？这些酶能直接加入洗衣粉么？（3）在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，请你归纳使用酶制剂的优点？（4）酶制剂的使用有哪些缺陷？师生归纳，小结：酶制剂应用的缺陷：（1）通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；（2）溶液中的酶很难回收，不能被再次利用，提高了生产成本；（3）反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。

提出问题：如果你是工程技术人员，你如何解决这些问题？合作探究，解决问题：资料探究1：在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本；反应后的酶会混在产物中，可能影响影响产品质量。

由于酶的分离与提纯有许多技术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。

因此，酶在大规模生产中，使酶能反复使用，是很有经济价值的课题。

固定化酶的使用，推动了酶在生产上的应用。

固定化酶，就是将酶分子结合在特定的支持物上且不影响酶的功能。

用于固定酶的底物有琼脂糖、丙烯酰胺、藻酸钠等。

固定化酶技术的应用，一是可循环反复使用酶制剂。

据报道，在某些情况下可使用上千次，极大地降低生产成本。

二是在生产中，可通过离心法或过滤法把酶与反应液相互分开，在大规模的生产中所需工艺设备比较简单易行。

三是稳定性能好等。

固定化酶(Immobilized Enzyme）是20世纪60年代发展起来的—项新技术。

新课标人教版高中生物选修一专题4课题3《酵母细胞的固定化》精品学案教学设计思想由于在选修2中已经学习过酶制剂和固定化酶，所以对教材中固定化酶的应用实例的学习以学生自主探究为主，教师加以归纳总结。

而固定化酵母细胞属于新知识，又属于实验部分，为了避免学生在操作时，忘记步骤而不知该做什么，所以选择以放录像、教师讲解和学生阅读教材三者并行的方法让学生掌握并熟记操作步骤从而达到顺利开展实验的目的。

具体的操作留到下一节课在实验室进行。

二、教学目标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。

三、教学重点与难点1．重点：制备固定化酵母细胞。

2．难点：制备固定化酵母细胞。

四、课题背景分析课题背景简单介绍了从酶到固定化酶、再到固定化细胞的发展过程。

这一过程体现了科学技术的展是不断地提出问题和解决问题的动态过程。

教师教学中，可以参考课题背景提供的素材，联系生产实践和学生已有的认识，引导学生认同上述观点，并进而认识到：科学知识既来源于科学实验，也来源于生活实践，知识的学习应该与生产实践相联系；人们在生产实践中所发现的问题能够促进科学技术的展。

五、教学准备VCD机酵母细胞固定化光盘六、教学过程引言：如今，酶已经大规模地应用于食品、化工、医药等各个领域。

在应用酶的过程中，人们发现一些实际问题：酶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。

于是人们将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以反复利用，这就是固定化酶。

但是一种酶只能催化一种反应，而在实际生产实践中，很多产物的形成都是通过一系列的酶促反应才得到的。

于是人们设想将产生酶的细胞直接固定，这就是固定化细胞。

这节课我们主要来探讨酵母细胞的固定化。

（板书）师：请同学们阅读教材第一、二段了解固定化酶的优点，并解决以下几个问题：1.高果糖浆与蔗糖相比优点有哪些？ 2.高果糖浆生产中用到的主要酶是什么？ 3.画出反应简图（三分钟后提问，并让一生板演）教师给出正确答案：1.高果糖浆不会像蔗糖那样诱发肥胖、糖尿病、龋齿和心血管病对人类的健康更有益 2.葡萄糖异构酶 3.如图师：大家回忆一下我们以前学习过固定化酶有哪些常用方法呢？生：包埋法、化学结合法和物理吸附法。

专题 4酶的研究与应用课题 4.3酵母细胞的固定化一、【课题目标】（一）知识与技术1、识记固定化技术的常用方法2、理解固定化酵母细胞的制备过程3、知道固定化酶的实例（二）过程与方法1、固定化细胞技术2、制备固定化酵母细胞的过程（三）感情、态度与价值观经过固定化技术的发展过程，培育科学研究精神，同时领悟研究的科学方法二、【课题要点】制备固定化酵母细胞三、【课题难点】制备固定化酵母细胞四、【教课方法】启迪式教课五、【教课工具】多媒体课件六、【教课过程】（一）引入新课在应用酶的过程中，人们发现了一些实质问题：酶往常对强酸、强碱、高平和有机溶剂等条件特别敏感，简单失活；溶液中的酶很难回收，提升了生产成本，也可能影响产质量量。

在本课题中，我们将着手制备固定化酵母细胞，领会固定化酶的作用（二）进行新课1．基础知识1．固定化酶的应用实例――生产高果糖浆（ 1）高果糖浆的生产原理：葡萄糖葡萄糖异构酶果糖（ 2）葡萄糖异构酶固定：将葡萄糖异构酶固定在颗粒状载体上，装入反响柱中。

（ 3）高果糖浆的生产操作（识图4－ 5 反响柱）：从反响柱上端注入葡萄糖溶液，从下端流出果糖溶液，一个反响柱可连续使用半年。

2．固定化技术的方法（识图4－6 固定方法）：将酶和细胞固定化方法有包埋法、化学联合法和物理吸附法。

【比较】酶和细胞的固定方法和特色固定对酶细胞象适合固定化学联合法、物理吸附包埋法法法特体积小，固定一种酶。

体积大，固定一系列酶。

点包埋法简单丢掉难以化学联合和吸附〖思虑 1〗对固定酶的作用影响较小的固定方法是什么？吸附法。

〖思虑2〗将谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的发酵过程变为连续的酶反响，应该固定（酶、细胞）；若将蛋白质变为氨基酸，应该固定（酶、细胞）。

3．固定细胞的资料：固定细胞时应入采纳不溶于水的多孔性载体资料，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等2．实验设计1．制备固定化酵母细胞（ 1）酵母细胞的活化：1g 干酵母＋ 10mL蒸馏水→ 50mL烧杯→搅拌平均→搁置1h，使之活化。

酵母细胞的固定化[知识点提炼]1.固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞则常采用包埋法。

2．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重复利用，降低了成本，又可使酶与产物分离，提高了产品质量。

3．固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供应。

4．配制海藻酸钠溶液时应小火加热或间断加热，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母细胞。

5．配制的海藻酸钠溶液若浓度过高，则难以形成凝胶珠；若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响实验效果。

[预习巩固]一、酶和细胞的固定化技术1.方法：吸附法、交联法和包埋法。

2.一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，而细胞多采用包埋法固定化。

这是因为细胞体积比酶分子的体积大；体积大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。

二、酵母细胞的固定化1.活化酵母菌细胞（1）目的：让休眠状态的酵母细胞重新恢复正常的生活状态。

（2）方法：1g干酵母加10mL蒸馏水，搅拌后放置1h。

2.配置物质的量浓度为0.05mol/L的CaCI2溶液（1）方法：0.83无水CaCI2+150mL蒸馏水→充分溶解。

（2）作用：使海藻酸钠胶体聚沉，形成凝胶珠。

3.配制海藻酸钠溶液（1）方法：0.7g海藻酸钠+10mL水→加热溶化→蒸馏水定容至10mL。

（2）注意：①要边加热边搅拌，最好采用小火间断加热的方法，以防出现焦糊现象。

②如果海藻酸钠浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。

4.海藻酸钠溶液与酵母菌细胞混合（1）方法：向冷却至室温的海藻酸钠溶液加入已活化的酵母菌，混匀后倒入注射器中。

（2）注意：高温会杀死酵母菌细胞。

5.固定化酵母菌细胞（1）方法：以恒定的速度将注射器中的溶液滴加到氯化钙溶液中。

（2）注意：将注射器中的溶液滴入饱和的氯化钙溶液时不能过快；注射器与烧杯的距离不能太近，一般以30cm为宜；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。

生物选修一43酵母细胞的固定化教案设计教案设计：酵母细胞的固定化一、教学目标1.了解酵母细胞的固定化的概念和方法。

2.了解酵母细胞的固定化的应用领域。

3.掌握酵母细胞的固定化实验的步骤和操作方法。

4.培养学生的实验观察和实验设计的能力。

5.培养学生的团队协作和沟通能力。

二、教学内容1.酵母细胞的固定化的概念。

2.酵母细胞的固定化的方法。

3.酵母细胞的固定化的应用领域。

4.酵母细胞的固定化实验的步骤和操作方法。

三、教学过程1.导入（10分钟）向学生提问：你们知道酵母细胞的固定化是什么意思吗？解释酵母细胞的固定化的概念，引导学生思考酵母细胞的固定化有哪些方法。

2.知识讲解（20分钟）介绍酵母细胞的固定化的方法，包括包埋法、吸附法和细胞固定化等，解释各种方法的原理和优缺点。

介绍酵母细胞的固定化的应用领域，包括酒精发酵、面包制作、生物能源开发等。

3.实验操作（30分钟）分为团队实验和个人实验两个环节。

团队实验：学生分成若干小组，每个小组设计一个酵母细胞的固定化实验，并准备实验所需的材料和设备。

个人实验：每个小组中的学生轮流操作实验，并记录实验数据和观察结果。

4.实验结果分析和讨论（20分钟）学生根据实验结果和观察数据，进行实验结果的分析和讨论。

引导学生思考固定化方法对酵母细胞生长和代谢的影响，以及不同固定化方法的优劣之处。

5.总结和评价（10分钟）让学生总结本次实验的结果和收获，并从实验设计、实验操作和实验结果等方面对自己的表现进行评价。

引导学生思考酵母细胞的固定化在生物工程领域的应用前景和意义。

四、教学评价1.实验报告：学生根据实验记录和观察结果，撰写实验报告，包括实验目的、实验步骤、实验结果和实验结论等。

2.小组讨论：每个小组进行实验结果的讨论，按小组为单位提交讨论记录，包括实验结果的分析和小组成员的贡献等。

3.个人评价：学生对自己的实验设计、操作和结果进行评价，包括实验思路的创新性、实验操作的准确性和实验结果的可靠性等。

酵母细胞的固定化[知识点提炼]1. 固定化酶常采用化学结合法和物理吸附法，而固定化细胞则常采用包埋法。

2．固定化酶和固定化细胞技术既实现了对酶的重复利用，降低了成本，又可使酶与产物分离，提高了产品质量。

3．固定化细胞发挥作用除了需要适宜的温度、pH外，还需要有机营养的供应。

4．配制海藻酸钠溶液时应小火加热或间断加热，溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温，才能加入已活化的酵母细胞。

5．配制的海藻酸钠溶液若浓度过高，则难以形成凝胶珠；若浓度过低，则固定的酵母细胞少，影响实验效果。

[学习过程]一、固定化酶的应用实例——高果糖浆的生产1．反应原理：葡萄糖葡萄糖异构酶,果糖。

2．生产过程二、固定化酶和固定化细胞技术1．概念：利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。

2．固定方法[连线]3．常用载体：包埋法固定化细胞常用的是不溶于水的多孔性载体，如明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

4．优点(1)固定化酶既能与反应物接触，又能与产物分离，还可以被反复利用。

(2)固定化细胞制备成本更低，操作更容易。

三、固定化酵母细胞的实验操作1．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。

2．配制海藻酸钠溶液时，要使用小火或者间断加热，反复几次，直到海藻酸钠溶化为止。

3．溶化好的海藻酸钠溶液要先冷却至室温，再加入已活化的酵母细胞。

4．在CaCl2溶液中形成的凝胶珠需在CaCl2溶液中浸泡30min左右。

[核心要点]核心要点(一)| 固定化酶和固定化细胞技术1．固定化酶或固定化细胞的方法分为交联法、核心要点(二)| 固定化酵母细胞的实验操作1．实验操作流程2．注意事项(1)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。

(2)CaCl2要称量准确，不能用自来水配制溶液；CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠，因此需将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30 min左右，以便形成稳定的结构。