《酵母细胞的固定化》说课稿全国实验说课大赛获奖案例.docx

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1、酵母细胞的固定化说课稿一、使用教材：高中生物选修1生物技术实践（人民教育出版社）专题4课题3酵母细胞的固定化二、实验龄材：酒精灯、烧杯、玻璃棒、试管、锥形瓶、蠕动泵、铁架台、祛码、一次性注射器、一次性输液器、酒精检测仪、培养皿、刀片三、实验创新要点：（-）对教材实验的改进1 .直接加热促溶海藻酸钠改进为水浴加热2 .蒸储水活化酵母细胞改进为5固葡萄糖溶液活化3 .注射器改进为小型蠕动泵制作凝胶珠，实现了自动化、标准化4 .观察颜色、摔打法检测凝胶珠质量改进为祛码检测5 .锥形瓶发酵装置改进为注射器+输液器装置，将发酵时间由24h缩减至15min6 .对产物的检测由观察气泡、闻酒味改进为滨麝香草

2、酚蓝水溶液检测CO及酸性重格酸钾溶液检测酒精（二）对教材实验的延伸探究1 .固定化酵母的发酵效率低于未固定酵母，但固定化酵母便于回收，可重复利用2 .圆形凝胶珠比拖尾状的异形凝胶珠发酵效率更高3 .提出了使用琼脂糖固定酵母细胞的完整方法四、实验原理：固定化细胞技术是将细胞固定于不溶于水的载体上，使细胞既能与反应物接触，又能与产物分离。同时，固定于载体上的细胞还可以反复利用。成本低，操作简单，广泛的应用于工业生产中。海藻酸钠是一种无毒的亲水性物质，呈粉末状，遇水会形成粘性团块，通过加热可形成粘稠性胶状物质。溶化的海藻酸钠中的钠离子可迅速被钙离子置换，交联后形成多孔的、不溶于水的海藻酸钙结构，能够

3、将细胞固定并有一定的机械强度。酶固定化酵母细胞以葡萄糖作为底物进行酒精发酵，产生CO及酒精，反应式如下所示：CHOf2CH0H+2C0+能量。五、实验教学目标：生命观念：认同酶是由活细胞产生的；理解细胞固定化原理科学思维：通过对原有实验的改进培养创造性思维、批判性思维科学探究：培养科学探究精神；领悟”设计实验、交流讨论”等科学探究方法社会责任：致力于改善工业生产体系，设计工业生产装置六、实验教学过程：共分为三个环节：课前探究、课堂展示、课后延伸。（一）课前探究：小组预实验，体验固定化酵母细胞的制备流程并利用固定化酵母细胞进行酒精发酵。在预实验中发现问题并合作探究，对实验加以改进。整个过程以学生

4、为主体，教师为客体，教师仅推送相关拓展资料、提供完善的实验器材，在必要的时候加以引导，使学生们真正达到了自主、合作、探究式的学习。预实验，发现问题：教材做法出现问题小火或间断加热促溶海藻酸钠时间长、易焦糊蒸播水活化酵母细胞活化效果差注射器制备凝胶珠可控性差，制备的凝胶珠拖尾严重观察颜色、摔打法检测凝胶珠质量标准不一，误差过大锥形瓶作发酵装置发酵时间长，产物少，难以收集并检测气体观察气泡、闻酒味检测发酵产物检测结果缺乏说服力合作探究，提出改进方案：改进一直接加热促溶海藻酸钠改进为水浴加热图1直接加热促溶海藻酸钠图2水浴加热促溶海藻酸钠改进二蒸饱水活化酵母细胞改进为5%前萄糖溶液活化图3蒸储水活化

5、酵母细胞活化酵母细胞改进三注射器改进为小型蠕动泵制作凝胶珠,图4一系列浓度梯度的葡萄糖溶液实现了自动化、标准化图5注射器制备凝胶珠图7注射器制备的凝胶珠图6蠕动泵制备凝胶珠图8蠕动泵制备的凝胶珠改进四观察颜色、摔打法检测凝胶珠质量改进为祛码检测图9祛码检测凝胶珠质量改进五锥形瓶发酵装置改进为注射器+输液器装置，将发酵时间由24h缩减至15min图10锥形瓶发酵装置图11注射器+输液器发酵装置改进六对发酵产物的检测由观察气泡、闻酒味改进为澳麝香草酚蓝水溶液检测CO及兽性重铝酸钾溶液检测泗精图14改进后实验方案（三）课后延伸：一堂课结束，同学们意犹未尽。我不失时机的鼓励大家，继续对本实验进行探索。

6、延伸一：比较未固定酵母与固定化酵母的发酵效果使用等量的酵母细胞设置了一组对比实验，一组固定，一组未固定，其他条件完全一致。发酵24小时后，普通酵母菌发酵产生了更多的气泡，使用酒精计检测发现其酒精含量为0.255mg1o相比之下，固定化酵母组，气泡少，酒精含量仅为0.16mg/1o结果表明普通酵母发酵效果更好。固定化细胞不易与反应物接触，因此发酵效率下降。同时，同学们也观察到固定化酵母发酵液更为澄清，且固定化酵母便于回收，可重复利用，这正是固定化技术的优势所在。该实验使学生辩证的认识了固定化技术的优劣性。图15未固定酵母与固定化酵母发酵对比实验延伸二：探究拖尾状的异形凝胶珠是否会影响发酵效率使用

7、包埋等量酵母菌的异形和圆形凝胶珠同时进行了发酵实验。发酵相同时间后，圆形凝胶珠组推动注射器活塞运动了更长的距离，表明发酵产生了更多的气体，因此圆形凝胶珠发酵效率更高。圆形凝胶珠表面积更大，与底物接触面积大，有利于发酵。图16异形和圆形凝胶珠发酵对比实验延伸三：使用琼脂糖固定酵母细胞海藻酸钠固定酵母细胞受海藻酸钠浓度、钙离子浓度、交联时间、凝胶珠形状等多种因素的影响，有小组大胆提出更换包埋材料。经过查阅资料确定使用低熔点琼脂糖进行包埋，然而文献资料中对如何使用琼脂糖进行包埋鲜有报道。于是小组设置一系列浓度梯度的琼脂糖溶液,融化后降至室温，与酵母细胞混合，静置凝固。观察发现，说的琼脂糖无法凝固（图

8、17）。用刀片将凝固的琼脂糖切成1厘米大小的方块。发现，-2%琼脂糖包埋的凝胶块难以成形，无法使用（图18）。使用3-6%的琼脂糖凝胶块进行酒精发酵实验，每组中包埋的酵母菌数量相等，但其发酵速度并不相同，这是因为琼脂糖的浓度决定凝胶块的孔隙大小，进而影响酵母菌与底物的接触。以到达反应终点所需时间为指标，对比发现，5%琼脂糖包埋的酵母菌到达反应终点所需时间最短，发酵速率最快（图19）。利用琼脂糖和海藻酸钠各固定Ig酵母菌，进行酒精发酵实验发现，其到达反应终点所需时间相当（图20）。说明琼脂糖同海藻酸钠一样均可作为良好的包埋材料。图17K-6%的琼脂糖包埋实验图18凝胶块的制备图20琼脂糖和海藻酸

9、钠固定酵母细胞发酵对比实验七、实验效果评价:实验教学是生物学教学的灵魂，更是培养学生生物学科核心素养的重要法宝。整个教学过程以学生为主体，教师在一旁引导、追问，使学生们真正达到了自主、合作、探究式的学习。在本次实验探究中，同学们大胆假设，小心求证，在探索中优化了教材中的实验体系。蠕动泵及祛码的应用解决了凝胶珠制备难、检测难的问题，注射器+输液器发酵装置将发酵时间由24h缩短至15mino此外，还突破教材知识，创造性的提出了使用琼脂糖固定酵母细胞的一套完整方法。更重要的是培养了学生主动探索、勇于创新的能力，在同学们心中埋下了一颗科学创新的种子。科学探索永无止境，我将不忘初心，继续带领学生探索生物的奥秘。