4.3酵母细胞的固定化导学案高二生物人教版选修一

【2019统编版】

统编人教版高中生物必修1第三章《细胞的基本结构》

全章节教案

第3章 《细胞的基本结构》

3.1《细胞膜的结构和功能》优秀教案

3.2《细胞器之间的分工合作》优秀教案

3.3《细胞核的结构和功能》优秀教案

本章综合测试卷及答案解析

3.1《细胞膜的结构和功能》教学设计

教材分析：

“细胞膜的结构和功能”是生物必修一第3章“细胞的基本结构”的第一节内容。本节课的教学内容是在学习了细胞的化学组成的基础上进行的，主要包括细胞膜的功能、细胞膜的物质组成、细胞膜的探究历程、流动镶嵌模型等内容，这有利于学生巩固前面所学的知识，又能为学生学习细胞的代谢作好铺垫，在教材中起着承上启下的桥梁作用。

教学目标与核心素养：

生命观念：说出细胞膜的结构与功能。

科学思维：理解细胞膜的结构与功能的适应性。

科学探究：通过模拟实验，探究膜的透性。

社会责任：认同科学研究需要丰富的想象力，大胆质疑和勤奋实践以及对科学的热爱。

教学重难点：

1．细胞膜的主要功能；

2．流动镶嵌模型的基本内容；

3．领悟科学研究的过程与方法。

课前准备：

PPT课件

课时安排：

1课时

教学过程：

PPT展示相关图片，引出问题：细胞中有无细胞膜的存在？

材料：科学家用显微注射器将一种叫做伊红的物质注入变形虫体内，伊红很快扩散到整个细胞，

却不能逸出细胞。

结论：细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜（质膜）。

一、细胞膜的功能

1、将细胞与外界坏境分隔开

人们普遍认为生命起源于原始的海洋，原始海洋中的有机物逐渐聚集并且相互作用，演化出原始的生命。在原始海洋这盆稀薄的热汤中，膜的出现是生命起源过程中至关重要的阶段，它将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的秕，保障了细胞内部环境的相对稳定。

实验分析： 实验一：取A、B两个烧杯，分别加入等体积的清水和沸水，然后将新鲜的紫色苋菜叶分别浸入A、B两个烧杯中，观察颜色的变化。

高中生物选修一

1 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] 高中生物选修一

2

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

名称 原理

图示

包埋法 将酶或微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中，分为凝胶包埋法和微囊化法

化学结

合法 利用共价键、离子键将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上，分为交联法、共价结合法、离子结合法

高中生物选修一

1 酵母细胞的固定化

【教学目标】

1、知道从酶到固定化酶技术，再到固定化细胞技术的发展过程以及生产中遇到的问题及固定化技术带来的巨大效益；

2、知道常用的固定化技术及适用范围，明确固定化技术的应用原理，理解固定化细胞的具体步骤、会解释各种现象。

【教学重难点】固定化酶与固定化细胞的制备原理及方法；制备固定化细胞的操作步骤。

【教学过程】

一、基础知识

（一）固定化酶的应用实例

1.利用固定化酶技术生产高果糖浆的实例

（1）高果糖浆的生产需要葡萄糖异构酶。

（2）葡萄糖异构酶的优点：稳定性好、可以持续发挥作用。

（3）在生产中直接使用酶的缺点：无法回收，造成浪费

2.固定化酶的反应

固定化酶的反应柱示意图与反应过程。

使用固定化酶技术，将这种酶（葡萄糖异构酶）固定在一种颗粒状的载体上，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筛板。酶颗粒无法通过筛板上的小孔，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，与固定化葡萄糖异构酶接触，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。

（二）固定化细胞技术

1.概念 利用物理或化学方法将细胞固定在一定空间的技术。细胞中含有一系列酶，在细胞正常生高中生物选修一

2 命活动的过程中，通过代谢产生所需要的代谢产物。

2.将酶或细胞固定化的方法

（1）包埋法：将酶（或细胞）包埋在细微网格里。

（2）化学结合法：将酶（或细胞）相互连接起来。

（3）吸附法：将酶（或细胞）吸附在载体表面上。

【方法点拨】 酶和细胞固定方法的选择

酶适合采用化学结合和物理吸附法固定 ，细胞适合采用包埋法固定。

原因：细胞个大，酶分子很小，个体大的细胞难以被吸附或结合而个小的酶容易从包埋的材料中漏出 。

(三）固定化酶和固定化细胞的联系与区别

（1）联系： 应用相同，都能催化某些反应 。

..

DOC版. 专题3.3 酵母细胞的固定化

一、选择题（12小题）

1．下列关于酶制剂和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，正确的是

A．从酶的固定方式看，吸附法比交联法对酶活性影响大

B．可以用包埋法将各种消化酶固定化形成多酶片，并口服使用

C．探究加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，洗涤方式、水温、浸泡时间等都属无关变量，不影响洗涤效果

D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2

【答案】D

2．下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述，错误的是

A．固定化酶可以实现对酶的重复利用

B．溶解氧交换受阻是固定化酶应用的重要限制因素

C．固定化细胞中的酶可催化一系列的化学反应

D．利用海藻酸钠固定酵母细胞的方法是包埋法

【答案】B

【解析】固定化酶既能与反应物接触，又容易与反应物分离，同时可以重复利用，A正确；溶解氧交换受阻会影响细胞呼吸，是固定化细胞应用的重要限制因素，B错误；固定化细胞能产生一系列的酶并分泌到细胞外，可催化一系列的化学反应，例如固定化酵..

DOC版. 母细胞可用于酒精发酵，C正确；用海藻酸钠固定酵母细胞的方法属于包埋法，D正确。

3．下列关于“酵母细胞的固定化技术”实验的叙述，正确的是

A．活化酵母时，将适量干酵母与蒸馏水混合并搅拌成糊状

B．配制CaCl2溶液时，需要边小火加热边搅拌

C．将海藻酸钠溶液滴加到CaCl2溶液时，凝胶珠成形后应即刻取出

D．海藻酸钠溶液浓度过高时凝胶珠呈白色，过低时凝胶珠易呈蝌蚪状

【答案】A

【考点定位】固定化酵母细胞。

【名师点睛】本题主要考查酵母细胞的固定化，要求学生理解酵母细胞固定化的过程以及异常情况。

4．下图表示科研人员利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的过程，相关叙述正确的是

A．固定葡萄糖异构酶时，采用方法2比方法3对酶的活性影响要小

B．在生产过程中，通过控制阀调节果糖流出的速率以保证反应充分进行

C．在生产过程中，须严格控制好pH、温度、溶解氧等环境因素