酵母細(xì)胞的固定化 教案

1、   教學(xué)準(zhǔn)備 1.   教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能1、識(shí)記固定化技術(shù)的常用方法2、理解固定化酵母細(xì)胞的制備過(guò)程3、知道固定化酶的實(shí)例（二）過(guò)程與方法1、固定化細(xì)胞技術(shù)2、制備固定化酵母細(xì)胞的過(guò)程（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)固定化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，培養(yǎng)科學(xué)探究精神，同時(shí)領(lǐng)會(huì)研究的科學(xué)方法。2.   教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn) 1、課題重點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞2、課題難點(diǎn)：制備固定化酵母細(xì)胞3.   教學(xué)用具 教學(xué)課件4.   標(biāo)簽    教學(xué)過(guò)程 （一）引入新課在應(yīng)用酶的過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)了

2、一些實(shí)際問(wèn)題：酶通常對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和有機(jī)溶劑等條件非常敏感，容易失活；溶液中的酶很難回收，提高了生產(chǎn)成本，也可能影響產(chǎn)品質(zhì)量。在本課題中，我們將動(dòng)手制備固定化酵母細(xì)胞，體會(huì)固定化酶的作用。如果你是工程技術(shù)人員，你如何解決這個(gè)問(wèn)題？（二）進(jìn)行新課1、基礎(chǔ)知識(shí)1.1固定化酶技術(shù)。即將酶固定在一定空間內(nèi)的技術(shù)（如固定在不溶于水的載體上）。固定化酶是指限制或固定于特定空間位置的酶，具體來(lái)說(shuō)，是指經(jīng)物理或化學(xué)方法處理，使酶變成不易隨水流失即運(yùn)動(dòng)受到限制，而又能發(fā)揮催化作用的酶制劑。1.2固定化酶技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（1）使酶既能與反應(yīng)物接觸，又能與產(chǎn)物分離；（2）固定在載體上的酶可以被反復(fù)利用。2、固定化酶

3、的應(yīng)用實(shí)例生產(chǎn)高果糖漿（1）高果糖漿的生產(chǎn)原理（2）葡萄糖異構(gòu)酶固定：將葡萄糖異構(gòu)酶固定在顆粒狀載體上，裝入反應(yīng)柱中。（3）高果糖漿的生產(chǎn)操作（識(shí)圖45反應(yīng)柱）：從反應(yīng)柱上端注入葡萄糖溶液，從下端流出果糖溶液，一個(gè)反應(yīng)柱可連續(xù)使用半年。（4）高果糖漿是果糖含量為42%左右的糖漿。作為蔗糖的替代品，高果糖漿不會(huì)像蔗糖那樣誘發(fā)肥胖、糖尿病、齲齒和心血管病，對(duì)人的健康有利。（5）生產(chǎn)高果糖漿需要葡萄糖異構(gòu)酶；其作用是將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖；這種酶穩(wěn)定性好，可持續(xù)發(fā)揮作用。3、固定化技術(shù)的方法（識(shí)圖46固定方法）：細(xì)胞中含有一系列酶，在細(xì)胞正常生命活動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)代謝產(chǎn)生所需要的代謝產(chǎn)物。利用物理或化學(xué)

4、方法將細(xì)胞固定在一定空間的技術(shù)。將酶和細(xì)胞固定化方法有包埋法、化學(xué)結(jié)合法和物理吸附法。有。一種酶只能催化一種化學(xué)反應(yīng)，而在生產(chǎn)實(shí)際中很多產(chǎn)物的形成都通過(guò)一系列的酶促反應(yīng)才能進(jìn)行，所以操作比較麻煩?？刹捎霉潭ɑ?xì)胞技術(shù)?！颈容^】酶和細(xì)胞的固定方法和特點(diǎn)思考1對(duì)固定酶的作用影響較小的固定方法是什么？吸附法。思考2將谷氨酸棒狀桿菌生產(chǎn)谷氨酸的發(fā)酵過(guò)程變?yōu)檫B續(xù)的酶反應(yīng)，應(yīng)當(dāng)固定（酶、細(xì)胞）；若將蛋白質(zhì)變成氨基酸，應(yīng)當(dāng)固定（酶、細(xì)胞）。4、固定細(xì)胞的材料：固定細(xì)胞時(shí)應(yīng)當(dāng)選用不溶于水的多孔性載體材料，如明膠、瓊脂糖、海藻酸鈉、醋酸纖維素和聚丙烯酰胺等5、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)5.1制備固定化酵母細(xì)胞（1）酵母細(xì)胞的活化

5、：1g干酵母10mL蒸餾水50mL燒杯攪拌均勻放置1h，使之活化。思考3活化是指讓處于休眠狀態(tài)的微生物重新恢復(fù)正常生活狀態(tài)的過(guò)程。（2）配制CaCl2溶液：0.83gCaCl2150mL蒸餾水200mL燒杯溶解備用。（3）配制海藻酸鈉溶液：0.7g海藻酸10mL水50mL燒杯酒精燈微火（或間斷）加熱，并不斷攪拌，使之溶化蒸餾水定容到10mL。思考4微火加熱并不斷攪拌的目的是什么？防止海藻酸南焦糊。（4）海藻酸鈉溶液與酵母細(xì)胞的混合：將溶化的海藻酸鈉溶液冷卻至室溫，加入活化酵母細(xì)胞液，攪拌后吸入到注射器中。思考5為什么要海藻酸鈉溶液冷卻后才能加入酵母細(xì)胞？防止高溫殺死酵母細(xì)胞。（5）固定化酵母細(xì)

6、胞：以恒定速度緩慢地將注射器中的溶液滴加到CaCl2溶液中，形成凝膠珠狀顆粒。5.2固定化酵母細(xì)胞的發(fā)酵（6）沖洗：將固定的酵母細(xì)胞凝膠珠用蒸餾水沖洗23次。（7）發(fā)酵：150mL10葡萄糖固定化酵母細(xì)胞200mL錘形瓶密封25發(fā)酵24h。思考6發(fā)酵過(guò)程中錐形瓶為什么要密封？酵母菌的酒精發(fā)酵需要缺氧條件。思考7錐形瓶中的氣泡和酒精是怎樣形成的？酵母菌進(jìn)行無(wú)氧呼吸產(chǎn)生的。思考8在利用固定化酶或固定化細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，需要無(wú)菌操作碼？需要。5.3發(fā)酵操作6、結(jié)果分析與評(píng)價(jià)6.1觀察凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠

7、珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。6.2觀察發(fā)酵的葡萄糖溶液利用固定的酵母細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)生酒精，可以看到產(chǎn)生了很多氣泡，同時(shí)會(huì)聞到酒味補(bǔ)充：直接使用酶、固定化酶和固定化細(xì)胞催化的優(yōu)缺點(diǎn)：注意事項(xiàng)1.配制海藻酸鈉溶液：小火、間斷加熱、定容，如果加熱太快，海藻酸鈉會(huì)發(fā)生焦糊。2.海藻酸鈉溶液與酶母細(xì)胞混合：冷卻后再混合，注意混合均勻，不要進(jìn)入氣泡3.制備固定化酵母細(xì)胞：高度適宜，并勻速滴入4.剛形成的凝膠珠應(yīng)在CaCL2溶液中浸泡一段時(shí)間，以便Ca2+與Na+充分交換，形成的凝膠珠穩(wěn)定。檢驗(yàn)?zāi)z珠是否形成，可用下列方法：用鑷子夾起一個(gè)凝膠珠放在實(shí)驗(yàn)桌上用手?jǐn)D壓，如果

8、不容易破裂，沒(méi)有液體流出就表明成功地制成了凝膠珠，還可以用手將凝膠珠在實(shí)驗(yàn)桌上用力摔打，如果凝膠珠很容易彈起，也表明制備的凝膠珠是成功的。6.3凝膠珠的顏色和形狀如果制作的凝膠珠顏色過(guò)淺、呈白色，說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏低，固定的酵母細(xì)胞數(shù)目較少；如果形成的凝膠珠不是圓形或橢圓形，則說(shuō)明海藻酸鈉的濃度偏高，制作失敗，需要再作嘗試。   課堂小結(jié) 通過(guò)本節(jié)課題三酵母細(xì)胞的固定化內(nèi)容的學(xué)習(xí)，要識(shí)記固定化技術(shù)的常用方法，理解固定化酵母細(xì)胞的制備過(guò)程，知道固定化酶的實(shí)例。掌握固定化酶和固定化細(xì)胞的特性，并能根據(jù)各自的特點(diǎn)合理運(yùn)用。固定化酶的技術(shù)要求比較高，因此在教學(xué)過(guò)程中重點(diǎn)介紹固定化酵母細(xì)胞的操作。對(duì)于固定化酶的作用、原理及其在生產(chǎn)中的應(yīng)用，主要是讓學(xué)生通過(guò)生產(chǎn)實(shí)例來(lái)了解。教師在教學(xué)時(shí)可以采用讓學(xué)生能夠閱讀自學(xué)的方式。此外還要多結(jié)合身邊實(shí)際進(jìn)行學(xué)習(xí)。利用生活中的實(shí)例來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)對(duì)酵母細(xì)胞的固定化的研究，激發(fā)學(xué)生對(duì)生物科學(xué)的興趣，會(huì)讓問(wèn)題的討論更加激烈，會(huì)讓每個(gè)學(xué)生都認(rèn)真地去思考。充分利用了教材資源、本地資源和學(xué)生收集的圖片資料等資源，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際能力，分析資料的能力以及探究解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)以致用的意識(shí)。   板書(shū) 專(zhuān)題四   酶的研究和應(yīng)用課題3