酵母细胞固定化 学案
【学习目标】：
1．了解固定化酶和固定化细胞的联系和区别；
2、知道固定化酶应用实例及识记固定化技术的方法，能说出固定化酶或细胞的作用和原理；
3、掌握制备固定化酵母细胞的流程；能反思实验对实验方法进行改进。科
【学习重点】：制备固定化酵母细胞的流程。
【学习过程】:
任务一：阅读教材“课题背景”完成填空（学习目标1）
酶：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。
实际问题：对环境条件 ，易 ；很难 ，不能 ，提高了 ；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响 。
设想：将酶固定在 。
固定化酶：优 点：酶既能与 ，又能与 ，还可以 。
实际问题：一种酶只能催化 化学反应，生产实践中，很多产物的形成都是通过 的酶促反应才能得到的。
设想：将合成酶的 直接固定。
固定化细胞：优 点：成本更 ，操作更 。
任务二：阅读教材“基础知识”完成下列问题（学习目标1、2）
1、固定化酶应用的实例----固定 酶
思考：分析P49固定化酶的反应柱示意图，若不将葡萄糖异构酶固定化，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响。
2、固定化细胞技术是利用 方法将酶与 固定在 内的技术。包括 、 、 。细胞多采用 。
3、固定化酶和固定化细胞比较
①???? 从操作角度来考虑，哪一种方法更容易？
②???? 哪一种方法对酶活性的影响更小？
③???? 固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
④???? 如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选哪一种方法？
⑤???? 如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？
任务三：提炼教材“实验操作” 的关键词，完善实验流程；
对不理解或有疑问的地方做出标记或记录下来。（学习目标3）
1、完善试验流程：
制备 酵母细胞 用固定化酵母细胞 （发酵液是: ；温度： ）
酵母细胞 配制载体和凝胶溶液 混合 酵母
（ 溶液和 溶液） （Cacl2溶液的作用： ）
2、记录你的疑问：
【学习反馈】
1．酶的固定化常用的方式不包括
A．吸附 B．包埋 C．连接 D．将酶加工成固体
2．将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是
A．CO2的释放 B．丙酮酸的氧化
C．葡萄糖的利用 D．ATP的形成
3．固定化酶的优点是
A．有利于增加酶的活性 B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速度 D．有利于酶发挥作用
4．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是
A．琼脂糖 B．醋酸纤维素
C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂
5．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的
A．温度 B．酸碱度 C．水分 D．营养
<<酵母细胞固定化>>的教学设计
学科
生物
教材名称：选修1
教材出版社：人民教育出版社
课题名称
酵母细胞的固定化
年级：高二
学期：
第二学期
教学目标
知识目标：说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理；
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；
能力目标：通过实验，培养学生动手操作能力；
培养学生科学探究能力及合作交流能力等；
情感态度与价值观：让学生体验生物科学、生物技术与社会生活的联系；体验实验操作与合作学习的快乐，砥砺学生科学探究精神，增强社会责任感。
指导思想
教材与学情：《酵母细胞的固定化》是选修1专题4《酶的研究与应用》的第三个课题，是我省统一选择的七个课题之一。本课题重在体现该模块的以下要求：使学生了解固定化细胞技术在社会生活生产中的应用，对学生进行STS教育，重在培养学生动手操作能力和创新思维等，使学生体验了科学技术和生活实际的密切联系。高二的学生具备了一定的生物学知识，理解了酿酒的原理，并掌握了一定生物学常规实验技能。但酵母细胞的固定化这个实验对学生而言是全新的。
教学理论指导： 1、尝试教学理论与人本主义理论；2、“发现学习”理论与建构主义理论等。
重难点
制备固定化酵母细胞
教学思路
第一节课教学策略：学案导学，自主学习；聚焦讨论，合作学习等；
第二节课教学策略：流程图策略，分组操作，试误反思等。
教学手段
展示台、多媒体课件、视频等；通过学案导学、实验操作试误等方式，引导学生自主探究、分组合作探究等。
主要资源
《酵母细胞固定化》实验操作视频
教学过程： 第一课时
环节
教师活动
（教学内容的呈现）
学生活动
（学习活动的设计）
设计意图
情境引入
激发兴趣
手拿澄清的“鲜之每日C”，与对比鲜橙多，生产商如何减少果胶及其他较大的果肉颗粒呢？加入酶后对生产及产品对生产有哪些影响呢？
提出问题：１、酶通容易失活；２、溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可能影响产品质量。
寻找方法避免以上不足。
学生自由回答。
（盐析、渗透、沉淀、包埋等）
激发学习的动机
学案导学自主学习
组织学生阅读教材，完成学案并巡视，发现问题以调整教学环节。
独立阅读教材，自主完成学案任务一和任务二（具体任务见附件1，8分钟左右）。
通过自主学习，对固定化技术形成初步的认识。
展示答案，互动评价
利用展示台直接展示答案（任务一、任务二的第一、二题），点出学生的普遍问题。
根据学生掌握情况，对任务二进行变式。说出以下分别属于哪种固定化技术？哪种方法对酶的影响更大？
更正答案，提出疑惑。
完成变式练习，及时巩固。
任务一和二的要求较低，且教材描述翔实易懂，故不需要大量讲解，以促使学生自发的产生疑惑。
聚焦讨论合作学习
组织学生交流和讨论，并适时予以指导。
组内交流，形成问题焦点；组间质疑，辩论答疑；达成共识。
任务二的第三题为开放性试题，是学生争论的焦点，可以通过讨论交流达成一致认识且印象深刻。
直观视频，激疑铺垫
播放视频，巡视指导学生完成任务三。
组织学生解答疑问，组织形式为：组内讨论 ----组间及教师互助----点评。（可视具体情况进行调整；遇到学生提不出价值大的问题时，可以将预设问题直接抛给学生；对学生的问题不要面面俱到，可以设悬，可在第二课时为学生留白。）预设问题有：1、?什么是活化？2、CaCl2的作用？
1、思考任务三，学生观看“酵母细胞固定化”的操作视频；
2、完成任务三，并展示交流任务三的答案；
3、对操作方法，试剂的作用等提出新的疑问。
这既是对任务一、二的补充也为下节课的实验操作作铺垫。实施流程：
学习反馈
巡视指导
完成学习反馈
了解学生对本课题的掌握情况。
教学过程： 第二课时
环节
教师活动
（教学内容的呈现）
学生活动
（学习活动的设计）
设计意图
温书激疑，流程图化
说明实验原理，交待注意事项
回顾教材，形成实验流程图，针对实验方法提问。
实验流程图化，再动手之前解决心中的疑惑。
分组操作，试误反思
教师巡视指导，留心学生操作中出现的问题。
分组实验操作，并提出操作中产生的疑惑（由组员将问题写在黑板指定的地方）。
在操作掌握固定化术，并对操作中出现的问题能有意注意，培养学生的问题意识。
结果评价，规范操作
组织学生对凝胶珠进行评价。
预设情况：凝胶珠拖尾；凝胶珠易破，挤压有液体流出；颜色偏白等。
学生担当质检员，对凝胶珠的形状和颜色等进行评价及解释实验结果。（说明：因凝胶需要30分钟以上，故采用本班检验上一个班的凝胶珠质量的方法进行教学）
对合格的凝胶珠及时认知，结合实际操作，分析不合格的产品出现的原因，规范实验操作。
聚焦讨论，合作学习
组织学生解决各组产生的问题，实时点拨和解答。（也可预设问题）
聚焦各组提出的问题，组间互助，对各组提出的问题予以解答。
通过解答各组提出的问题，进一步掌握固定化技术的方法，规范实验操作。
拓展延伸，深化课题
实验小结，对学生的操作予以评价。
课题延伸：①发酵的锥形瓶为什么要密封？用反应式表达瓶中的主要反应。②若是利用固定化酶或细胞进行生产，必需要什么操作？能否利用其发酵制果酒和果醋。
课 后：可进行研究性学习，开设与酵母细胞固定化相关的课题。
完成课题延伸部分的问题。
课后自愿参加与酵母细胞固定化相关的课题研究。
及时进行知识链接，达到学以致用的目的。适当开设与酵母细胞固定化相关的课题研究，满足部分学生深入探究的欲望，体现选修一“为培养日后从事科学研究的人才”的设计理念。
自我反思
主要特色与创新
体现了新课程的教学理念和选修一的设计思路，很好的达成了教学的预设目标，教学环节可操作性强，特别是在学案和实验试误中留出空间让学生提出疑惑并及时解决，发展了学生的思维，形成了有针对性的教学和有效的学习。
存在的问题与不足
面对学生的开放性提问，需要较强的课堂驾驭能力及应变能力；面对部分学生提出的技术成果应用性问题在解答上可能有些困难。
说明：以上涉及的学习任务及教学环节，具体体现在学案、教学课件及说课课件中。
酵母细胞固定化 学案
【学习目标】：
1．了解固定化酶和固定化细胞的联系和区别；
2、知道固定化酶应用实例及识记固定化技术的方法，能说出固定化酶或细胞的作用和原理；
3、掌握制备固定化酵母细胞的流程；能反思实验对实验方法进行改进。科
【学习重点】：制备固定化酵母细胞的流程。
【学习过程】:
任务一：阅读教材“课题背景”完成填空（学习目标1）
酶：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。
实际问题：对环境条件 ，易 ；很难 ，不能 ，提高了 ；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响 。
设想：将酶固定在 。
固定化酶：优 点：酶既能与 ，又能与 ，还可以 。
实际问题：一种酶只能催化 化学反应，生产实践中，很多产物的形成都是通过 的酶促反应才能得到的。
设想：将合成酶的 直接固定。
固定化细胞：优 点：成本更 ，操作更 。
任务二：阅读教材“基础知识”完成下列问题（学习目标1、2）
1、固定化酶应用的实例----固定 酶
思考：分析P49固定化酶的反应柱示意图，若不将葡萄糖异构酶固定化，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响。
2、固定化细胞技术是利用 方法将酶与 固定在 内的技术。包括 、 、 。细胞多采用 。
3、固定化酶和固定化细胞比较
①???? 从操作角度来考虑，哪一种方法更容易？
②???? 哪一种方法对酶活性的影响更小？
③???? 固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
④???? 如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应选哪一种方法？
⑤???? 如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？
任务三：提炼教材“实验操作” 的关键词，完善实验流程；
对不理解或有疑问的地方做出标记或记录下来。（学习目标3）
1、完善试验流程：
制备 酵母细胞 用固定化酵母细胞 （发酵液是: ；温度： ）
酵母细胞 配制载体和凝胶溶液 混合 酵母
（ 溶液和 溶液） （Cacl2溶液的作用： ）
2、记录你的疑问：
【学习反馈】
1．酶的固定化常用的方式不包括
A．吸附 B．包埋 C．连接 D．将酶加工成固体
2．将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态，下面加快的一项是
A．CO2的释放 B．丙酮酸的氧化
C．葡萄糖的利用 D．ATP的形成
3．固定化酶的优点是
A．有利于增加酶的活性 B．有利于产物的纯化
C．有利于提高反应速度 D．有利于酶发挥作用
4．下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是
A．琼脂糖 B．醋酸纤维素
C．聚丙烯酰胺 D．聚乙烯树脂
5．研究认为，用固定化酶技术处理污染物是很有前途的，如将大肠杆菌得到的三酯磷酸酶固定到尼龙膜上制成制剂，可用于降解残留在土壤中的有机磷农药，于微生物降解相比，其作用不需要适宜的
A．温度 B．酸碱度 C．水分 D．营养
课件25张PPT。酵母细胞的固定化
教学设计课题：酵母细胞的固定化
教材分析：本课题为选修1专题4《酶的研究与应用》的第三个课题;我省统一选择的七个课题之一; 教材介绍了固定化酶的应用实例，固定化的几种方法和载体材料，重点介绍了酵母细胞固定化的实验操作。
学情分析：高二学生掌握了酶的概念、特点等知识，理解酿酒的原理，并掌握了一定生物学常规实验技能。但酵母细胞的固定化这个技术是全新的。知识目标：
说出固定化酶和固定化细胞的作用和原理（了解）；
尝试制备固定化酵母细胞利用其进行酒精发酵（应用）；
能力目标：
通过实验，培养学生动手操作能力（模仿）；
培养学生科学探究能力及合作交流能力等（独立操作水平）；
情感态度与价值观：
让学生体验生物科学、技术与社会生活的密切联系（经历）；
体验实验操作与合作学习的快乐，砥砺学生科学探究精神，增强社会责任感（内化）。
教学策略：创设情境，激发兴趣；
学案导学，自主学习；
实验操作，试误反思；
聚焦讨论，合作学习。
理论依据：
尝试教学理论与人本主义理论；
“发现学习”理论与建构主义理论等。
第一课时教学环节
情境引入，激发兴趣；
学案导学，自主学习；
展示答案，互动评价；
聚焦讨论，合作学习；
直观视频，激疑铺垫。第二课时教学环节
温书激疑，流程图化；
分组操作，试误反思；
结果评价，规范操作；
聚焦讨论，合作学习；
拓展延伸，深化课题。 第一课时教学实施实录
环节一：情境引入，激发兴趣环节二：学案导学，自主学习
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。
实际问题：对环境条件 ，易 ；很难 ，不 能 ，提高了 ；反应后的酶
会混合在产物中，如不除去，会影响 。
设 想：将酶固定在 。
优 点：酶既能与 ，又能与 ，
还可以 。
实际问题：一种酶只能催化 化学反应，
生产实践中，很多产物的形成都是通
过 的酶促反应才能得到的。
设 想：将合成酶的 直接固定。
优 点：成本更 ，操作更 。 酶：固定化酶：固定化细胞：任务一：阅读教材“课题背景”完成填空（学习目标1）目标1、了解固定化酶和固定化细胞的联系和区别；任务二：阅读“基础知识”完成以下问题（学习目标1、2）1、固定化酶应用的实例----固定 酶
思考：分析P49固定化酶的反应柱示意图，若不将葡萄糖异构酶固
定化，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响。
2、固定化细胞技术是利用 方法将酶或 固定
在 内的技术。包括 、 、 。细胞多采用 。
3、固定化酶和固定化细胞比较
①???从操作角度来考虑，哪一种方法更容易？
②???哪一种方法对酶活性的影响更小？
③???固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
④??如果想将微生物的发酵变成连续的酶反应，应选哪种方法？
⑤??如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？目标2：了解固定化酶实例及固定化技术的方法，
能说出固定化酶或细胞的作用和原理； 第一课时教学实施实录
环节三：展示答案，互动评价环节四：聚焦讨论，合作学习
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。
实际问题：对环境条件 ，易 ；很难 ，不 能 ，提高了 ；反应后的酶
会混合在产物中，如不除去，会影响 。
设 想：将酶固定在 。
优 点：酶既能与 ，又能与 ，
还可以 。
实际问题：一种酶只能催化 化学反应，
生产实践中，很多产物的形成都是通
过 的酶促反应才能得到的。
设 想：将合成酶的 直接固定。
优 点：成本更 ，操作更 。 酶：固定化酶：固定化细胞：任务一：阅读教材“课题背景”完成填空（学习目标1）目标1、了解固定化酶和固定化细胞的联系和区别；任务二：阅读“基础知识”完成以下问题（学习目标1、2）1、固定化酶应用的实例----固定 酶
思考：分析P49固定化酶的反应柱示意图，若不将葡萄糖异构酶固
定化，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响。
2、固定化细胞技术是利用 方法将酶或 固定
在 内的技术。包括 、 、 。细胞多采用 。
3、固定化酶和固定化细胞比较
①???从操作角度来考虑，哪一种方法更容易？
②???哪一种方法对酶活性的影响更小？
③???固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
④??如果想将微生物的发酵变成连续的酶反应，应选哪种方法？
⑤??如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？目标2：了解固定化酶实例及固定化技术的方法，
能说出固定化酶或细胞的作用和原理； 第一课时教学实施实录环节五：直观视频，激疑铺垫
任务三：提炼“实验操作” 的关键词，完善流程；
请在框内记下你的疑惑（学习目标3）。
1、完善试验流程：
2、记录你的疑问：制备 酵母细胞固定化酵母细胞 .酵母细胞
（1h）配制载体和
凝胶溶液
（ 溶液和 溶液） 与 混合 酵母
（CaCl2的作用:）第一课时教学环节
情境引入，激发兴趣；
学案导学，自主学习；
展示答案，互动评价；
聚焦讨论，合作学习；
直观视频，激疑铺垫。第二课时教学环节
温书激疑，流程图化；
分组操作，试误反思；
结果评价，规范操作；
聚焦讨论，合作学习；
拓展延伸，深化课题。第二课时教学实施实录
环节一：温书激疑，流程图化第二课时教学实施实录环节二：分组操作，试误反思第二课时教学实施实录环节三：结果评价，规范操作第二课时教学实施实录环节四：聚焦讨论，合作学习第二课时教学实施实录环节五：拓展延伸，深化课题①发酵的锥形瓶为什么要密封？用反应式表示主要反应。
②若是利用固定化酶或细胞进行生产，必需要什么操作？
③如何证明固定的酵母细胞有活性？
锥形瓶发酵 4葡萄酒酿制课后：研究性学成果展机械手活塞Cacl2溶液投料装置搅
拌
器阀门旋转装置
模
拟
工
业
装
置
动
画
模
型
出料口机械手活塞Cacl2溶液投料装置搅
拌
器阀门旋转装置
模
拟
工
业
生
产
装
置出料口第一课时教学环节
情境引入，激发兴趣；
学案导学，自主学习；
展示答案，互动评价；
聚焦讨论，合作学习；
直观视频，激疑铺垫。第二课时教学环节
温书激疑，流程建模；
分组操作，试误反思；
结果评价，规范操作；
聚焦讨论，合作学习；
拓展延伸，深化课题。课题：酵母细胞的固定化谢 谢课件12张PPT。酵母细胞的固定化问题提出：
１、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、溶液中的酶很难回收，提高了生产成本，也可
能影响产品质量。相互讨论，提出解决问题的办法？学习目标 1、了解固定化酶和固定化细胞的联系和区别；
2、了解固定化酶实例及固定化技术的方法，
能说出固定化酶或细胞的作用和原理；
3、掌握制备固定化酵母细胞的流程；
能反思实验对实验方法进行改进。 学习任务 一、阅读教材“课题背景”和“基础知识”两部分，
完成学案的“任务一”和“任务二”
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。
实际问题：对环境条件敏感，易失活；很难回收，不能 被再次利用，提高了 生产成本 ；反应后的酶
会混合在产物中，如不除去，会影响 产品质量。
设 想：将酶固定在 不溶于水的载体上 。
优 点：酶既能与 反应物接触，又能与 产物分离，
还可以被反复利用。
实际问题：一种酶只能催化 一种/一类化学反应，
生产实践中，很多产物的形成都是通
过 一系列 的酶促反应才能得到的。
设 想：将合成酶的 细胞 直接固定。
优 点：成本更 低 ，操作更 容易 。 酶：固定化酶：固定化细胞：任务一：阅读教材“课题背景”完成填空（学习目标1）任务二：阅读“基础知识”完成问题（学习目标1、2）1、固定化酶应用的实例----固定 酶
思考：分析P49固定化酶的反应柱示意图，若不将葡萄糖异构酶固定化，而是直接使用葡萄糖异构酶，会对生产过程产生哪些影响。对环境条件敏感，易失活；很难回收，不能 被再次利用，提高了 生产成本 ；反应后的酶会混合在产物中，如不除去，会影响 产品质量。2、固定化细胞技术是利用 方法将酶
与 固定在 内的技术。
包括 、 、 。
细胞多采用 。
任务二：阅读“基础知识”完成问题（学习目标1、2）将酶（或细胞）包埋在细微网格里将酶（或细胞）相互连接起来将酶（或细胞）吸附在载体表面上包埋法化学结合法吸附法3、固定化酶和固定化细胞比较
①?从操作角度来考虑，哪一种方法更容易？
②?哪一种方法对酶活性的影响更小？
③?固定化细胞固定的是一种酶还是一系列酶？
④?如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应，
应选哪一种方法？
⑤?如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？任务二：阅读“基础知识”完成问题（学习目标1、2）1）固定化细胞技术操作容易，成本低，容易回收；2）固定化细胞技术对酶活性影响更小；3）4）固定化细胞固定的一系列酶；5）由于大分子难以通过细胞膜，因此固定化细胞的应用有一定的限制；联系：应用相同，都能催化某些反应制备固定化
酵母细胞固定化酵母细胞发酵
发酵液是葡萄糖溶液，温度25第一部分步骤：
活化——配液——混合——固定酵母细胞
活化配制载体和
凝胶溶液
（海藻酸钠溶液和CaCl2溶液）酵母与载体
混合 固定化酵母
（CaCl2的作用：凝胶）任务三：提炼教材“实验操作” 的关键词，完善实验
流程（学习目标3）1、完善实验流程：
加常温水，放置1小时左右加入温水，
快速活化酵母。任务三：对不理解或有疑问的地方做出标记或记录下来。（学习目标3）
酒精灯小火或间断加热水浴加热活化是指让处于休眠状态的微生物重新恢复正常生活状态的过程。海藻酸钠凝胶固定化细胞的制备海藻酸钠凝胶是从海藻中
提取获得的藻酸盐，为D- 甘露糖醛酸和古洛糖醛酸的线性
共聚物，多价阳离子如Ca 、Al可诱导凝胶形成。将微
生物细胞与海藻酸钠溶液混匀后，通过注射器针头或相似的
滴注器将上述混合液滴入CaCl2 溶液中，Ca 从外部扩散进
入海藻酸钠与细胞混合液珠内，使藻酸钠转变为水不溶的藻
酸钙凝胶，由此将微生物细胞包埋在其中。在此法的使用中，
应尽量避免培养基中含有钙螯合剂（如磷酸根），因为它可
导致钙的溶解和释放，并由此引起凝胶的破坏。 学习目标 1、了解固定化酶和固定化细胞的联系和区别；
2、了解固定化酶实例及固定化技术的方法，
能说出固定化酶或细胞的作用和原理；
3、掌握制备固定化酵母细胞的流程；
能反思实验对实验方法进行改进。 任务四：完成学习反馈练习
