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课

题

授课教师

课题3

酵母细胞的固定化（第一课时）

陈明银

授课班级

高二、一班

课

型

授课时间

新课

2019.4.11 教学流程安排

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

过程与方法：以问题的形式引导学生在阅读教材的基础上学生掌握本课题的知识

情感态度价值观：科学知识既来源于科学实验，也来源于生产生活实践，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发展。让学生体会科学技术与生活实际的紧密联系。

课题重点：制备固定化酵母细胞

课题难点：制备固定化酵母细胞

教学过程：

阅读课题背景并思考：

1、直接使用酶制剂在应用中各有什么优、缺点？如何解决使用酶制剂时的缺陷？

2、固定化酶技术在应用中各有什么优、缺点？如何解决使用固定化酶技术在应用时的缺陷？

3、固定化细胞在应用中各有什么优、缺点？

1、直接使用酶制剂

（1）优点：催化效率高、低耗能、低污染，大规模地应用于食品、化工等各个领域

（2）缺点

①天然酶通常对强酸、强碱、高温和有机溶剂等条件非常敏感，容易失活

②溶液中酶很难回收，不能再次利用，提高了生产成本

③反应后，酶会混在产物中，影响产品质量，难以在工业生产中广泛应用

2、固定化酶

（1）含义：

将酶固定在颗粒状的载体上。

（2）实例：生产高果糖浆

1）、什么是高果糖浆？使用它有何好处？

高果糖浆是果糖含量为42%左右的糖浆。作为蔗糖的替代品，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，对人的健康有利。

再思考：果糖属于什么糖?

1 学生活动设计

学生阅读教材P49

课前学生查阅相关果糖的资料

教学流程设计

2）、生产高果糖浆需要什么酶？其作用是什么？这种酶有何特点？直接使用酶时有什么缺点？

生产高果糖浆需要：

葡萄糖异构酶

作用：将葡萄糖转化为果糖

特点：酶稳定性好，可持续发挥作用

直接使用酶时的缺点：

酶溶于葡萄糖溶液后，就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。

3）、改进：固定化酶技术

4）、具体做法：

5、优点：①反应柱能连续使用半年，大大降低了生产成本。

②提高了果糖的产量和品质。

（3）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。

（4）缺点：

一种酶只能催化一种化学反应，而在实际生产中，很多产物的形成是通过一系列的酶促反应才能得到。

（5）解决方案：

固定化细胞技术

（a）含义：将细胞固定在一定空间内的技术

（b）优点：成本低、操作容易、对酶活性的影响更小、可以催化一系列的反应、容易回收

（3）缺点：固定后的细胞与反应物不容易接近，可能导致反应效果下降，由于大分子物质难以自由通过细胞膜，因此固定化细胞的应用也受到限制。

但相对较为完善。

二、酶和细胞固定化方法(看课本P50）

思考：固定化酶或固定化细胞指什么？

可以采取哪些方法进行固定？各有什么利弊？

1、固定化酶或固定化细胞：

指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、方法：

①物理吸附法 将酶（或细胞）吸附在载体表面上

②包埋法

将酶（或细胞）包埋在细微网格里

③化学结合法

将酶（或细胞）相互结合，或将其结合到载体上。

三、实验操作：包埋法固定细胞

1、包埋法固定细胞：即将微生物细胞均匀地包埋在不溶于水的多孔性载体中。

2、包埋时常用的载体包括：明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素和聚丙烯酰胺等。

海藻酸钠：

一种天然多糖，是由海带中提取的天然多糖碳水化合物，可作为

2 学生活动设计

食用的食品添加剂，也可作为支架材料用于医学用途，其温和的溶胶凝胶过程、良好的生物相容性使其适于作为释放或包埋药物。

（一）制备固定化酵母细胞

（二）用固定化酵母细胞发酵

酵母细胞固定化视频

四、特别注意：

1、海藻酸钠的浓度涉及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。高浓度海藻酸钠只能用粗针头注射，针头粗也会粘着，难促使形成液滴。且高浓度海藻酸钠不易形成滴状下落，形成条状，不是圆形或是椭圆形，品相极差，并且凝胶珠容易破裂。

如果浓度过低：形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少。因为包埋不紧密，细胞容易从包埋材料中漏出。且形成的凝胶珠可能带细丝尾巴。

五、结果分析与评价

（一）观察凝胶珠的颜色和形状

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：

说明海藻酸钠的浓度偏高。

二者都说明制作失败，需要再作尝试。

（二）观察发酵的葡萄糖溶液

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

六、拓展

板书设计

一、

课题背景

基础知识

（一）、固定化酶的应用实例

（二）、固定化细胞技术

实验操作

（一）、制备固定化酵母细胞

（二）、用固定化酵母细胞发酵

教学后记

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