2019-2020年高中生物《制备和应用固定化酶》教案2 苏教版选修1

1、2019-2020年高中生物制备和应用固定化酶教案2苏教版选修1【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。【教学重点、难点】固定化酶与固定化细胞的制备方法及优缺点【教学方法】教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。【教学手段】多媒体【课时安排】1课时【教学过程】温故知新，引出课题：（1）说一说：酶的概念、特性、影响酶活性的因素、应用（2）加酶洗衣粉中常用的酶制剂有哪些？这些酶能直接加入洗衣粉么？（3）

2、在食品、化工、轻纺、医药等领域大规模使用酶制剂，请你归纳使用酶制剂的优点？（4）酶制剂的使用有哪些缺陷？师生归纳，小结：酶制剂应用的缺陷：（1）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，不能被再次利用，提高了生产成本；（3）反应后酶会混在产物中，可能影响产品质量。提出问题：如果你是工程技术人员，你如何解决这些问题？合作探究，解决问题：资料探究1：在应用酶的过程中，人们发现了一些实际问题：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；溶液中的酶很难回收，提高了生产成本；反应后的酶会混在产物中，可能影响影响产品质量。由于酶的分离与提纯有许多技

3、术性难题，造成酶制剂来源有限、成本高、不利于大规模使用。因此，酶在大规模生产中，使酶能反复使用，是很有经济价值的课题。固定化酶的使用，推动了酶在生产上的应用。固定化酶，就是将酶分子结合在特定的支持物上且不影响酶的功能。用于固定酶的底物有琼脂糖、丙烯酰胺、藻酸钠等。固定化酶技术的应用，一是可循环反复使用酶制剂。据报道，在某些情况下可使用上千次，极大地降低生产成本。二是在生产中，可通过离心法或过滤法把酶与反应液相互分开，在大规模的生产中所需工艺设备比较简单易行。三是稳定性能好等。固定化酶（ImmobilizedEnzym）是20世纪60年代发展起来的一项新技术以往使用的酶绝大多数是水溶性的酶。这些

4、水溶性酶催化结束后，极难回收，因而阻碍了酶工业的进一步发展。60年代后，在酶学研究领域内涌现出固定化酶。它是通过物理的或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上，或将酶束缚在一定的空间内，限制酶分子的自由流动，但能使酶充分发挥催化作用；过去曾称其为水不溶酶或固相酶1953年德国科学家采用聚氨基苯乙烯树脂为载体，与胃蛋白酶、核糖核酸酶等结合，制成固定化酶1971年第一届国际酶工程会上正式建议采用固定化酶的名称。阅读资料1，探究：（1）解决上述问题的思路。（2）什么是固定化酶？（3）如果固定化酶制备成功，你觉得在生产上会带来哪些好处？师生互动，解决问题。过渡：固定化酶能否制备成功呢？我们来看看一个实例

5、。资料探究2：高果糖浆是指果糖含量为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类的健康更有益高果糖浆的生产需要使用葡萄糖异构酶，它能将葡萄糖转化为果糖。这种酶的稳定性好，可以持续发挥作用。但是，酶溶解于葡萄糖溶液后就无法从糖浆中回收，造成很大的浪费。使用固定化酶技术，将这种酶固定于一种颗粒状的载体上，再将这些酶颗粒装到一个反应柱内，柱子底端装上分布有许多小孔的筛板。酶颗粒无法筛板上的小孔，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

6、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。目前，利用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖浆的规模已经超过了每1年000万吨。阅读资料2，思考：（1）高果糖浆的生产原理（写出反应方程式）（2）葡萄糖异构酶的固定及生产流程（识图）（3）反应柱的优点（4）固定化酶技术的优点师生互动，解决问题。过渡：那么如何来制备固定化酶呢？自主学习：阅读教材P52,思考：（1）三种方法固定化酶的原理（2）三种制备方法的优缺点（3）判断下列3幅图分别代表哪类制备方法？师生互动，着重探讨三种制备方法的优缺点。提出新的问题：在生产实际中使用固定化酶技术有无不足?可能在哪些方面存在不足？如有不足，可怎么办?对比学

7、习：固定化细胞技术阅读教材P53,解决以下问题：（1）参照固定化酶，给细胞固定化下个定义（2）细胞固定化的常用方法（3）固定化细胞技术有哪些优势？（4）如果想把微生物的发酵过程变成连续的酶反应，应该选择哪种技术？如果反应物是大分子物质，又应该采用哪种方法？（5）一般来说，酶更适合用吸附法和交联法固定，而细胞多采用包埋法固定，想想看为什么？师生互动，解决问题。课堂归纳，提炼升华：直接使用酶、固定化酶与固定化细胞各有什么优缺点？拓展视野：在英国曼彻斯特大学固定海藻球课堂反馈，巩固提高：（详见PPT）附：课堂导学案课题：制备与应用固定化酶核心问题：1、为什么要制备固定化酶和固定化细胞（技术诞生背景）

8、2、什么是固定化酶和固定化细胞？3、如何制备固定化酶和固定化细胞？4、固定化酶和固定化细胞有哪些应用？导学提纲：酶优点:I问题：:3、设想：固定化酶定义：实例：高果糖浆的生产优点：制备方法：应用：1、高果糖浆的生产2、新型青霉素的生产3、测尿糖试纸4、废水处理问题：设想：固定化细胞定义：优点：制备：1、吸附法2、包埋法实践：酵母细胞的固定化结果分析与评价：应用：课后反思：一、应突出学生在课堂上的主体地位本节知识理论性较强，学生比较陌生，但学生关于酶的一些基础知识在必修教材种已比较熟悉。在教学过程中，教师应很清楚地知道学生已形成的知识根底；要努力通过问题唤醒学生已有的知识，并产生新的问题；不要总

9、不放心地重复学过的内容，那样不仅会挤占了学生阅读、分析、思考、讨论、联系的时间，还会分散学生的注意力，这样必然影响到教学效果。二、要充分发挥教师的主导作用在课堂教学过程中，学生究竟需要什么样的帮助，哪些问题看书能解决，哪些问题需要教师作分析引导，哪些问题要在比较归纳中得出，对这些问题教师是应该很清楚的。所谓备课要备学生就在于此。实践表明，教师的主导作用发挥的越充分，学生的主动性、创造性发挥的越好。本课题中我围绕着从酶到固定化酶再到固定化细胞这根主线，逐步引导学生从已有知识开始到学习新的知识，教学效果比较明显。三、引导探究应结合学生实际在生物学教育中，要改变“重科学结论，轻探究过程”的模式，要以

10、学生的探究活动为主线，倡导探究学习，使学生认识到产生科学知识必须依赖探究，让他们像科学家从事科学探究那样来学习科学，领悟科学探究的真谛。这也是新课程大力提倡的。要实现这一点，要求教师要再现知识的发生过程，变结论式教学为过程式教学。英国学者贝尔纳在1939年就指出：“如果学生不能够以某种方式亲自参加科学发现的过程，就绝对无法使他充分了解现有科学知识的全貌。”学生与科学家的探究思维本质上是一致的。学生在生物学学习中的探究与生物学家研究生物的科学探究有相似的特征，只不过“科学家是为了求知而探究，而学生探究是为了求知。”科学探究要有一定的方法、策略去进行，具有一定的实践经验。学生毕竟不是成人，更不是科

11、学家，他们的探究方式是简单的，还需要教师去教、去引导，如在本节课中，对资料一和资料二中的问题探究，教师应把握深度，能循序渐进的引导，最后把问题的答案弄明白。四、讲清概念仍是课堂教学中最基本方式在生物教学过程中，灵活和综合运用各种学习方式和策略都是必要的，探究不是生物课堂教学唯一的学习方式。必须看到的是，不是所有的生物课的学习主题都要用探究学习的方式来进行，对一些学习内容来说，教师用生动的语言、形象的比喻、活生生的事例讲清楚概念、机理和结论现象等内容，这是一名生物教师必须具备的能力。2019-2020年高中生物动物体的细胞识别和免疫教案1沪科版第二册、教材分析1.内容分析体液免疫和细胞免疫的过程

12、很复杂，又是一个微观的动态过程，既是本节的重点又是难点。可是书上的内容和附图过于简化，反而不利于学生的理解，教师应多翻阅一些参考书，根据学生的实际水平，适当拓展深度和广度。不一定要学生记住扩充的知识，只是希望通过这些知识，更好地理解书上的重点和难点内容，否则学生只会死记硬背，不利于知识的掌握。抗原和抗体的知识是体液免疫和细胞免疫的基础，学生虽然在初中已学过一些，但毕竟粗浅。教师在引导学生复习原有知识的基础上，要注意与高中相关知识的联系，例如抗原的性质、抗体的概念都要联系蛋白质、糖类的结构和功能。在讲抗体时要适当扩展知识，向学生介绍抗体多方面的功能，帮助学生加强对知识的深化理解。2.教学目标知识

13、与技能（1）了解非特异性免疫和非特异性免疫的特点和功能；（2）了解细胞识别；（3）理解抗原和抗体的知识；（4）理解体液免疫和细胞免疫的过程以及两者的关系（5）了解天然免疫和人工免疫的原理和方式过程与方法（1）通过介绍抗体的发现、淋巴细胞的种类、分化和功能等科学研究过程，提高学生从科学事实推理得出正确结论的能力；（2）通过组织小组自学，师生共同创设问题情境，提高学生的自学能力和比较、分析、判断等思维能力情感、态度与价值观（1）通过介绍我国古代劳动人民种人痘预防传染病的历史，增强学生的民族自豪感；（2）通过介绍牛痘的发明以及科学家在免疫科学方面的研究过程，引导学生热爱科学，建立科学的价值观，对学生

14、进行科学精神和科学态度的教育；（3）通过学习体液免疫和细胞免疫的过程和两者的关系，认识到生命的物质性、生命运动的多样性，树立普遍联系的观点。3重点与难点抗原和抗体的理解体液免疫和细胞免疫的过程4、课时安排3课时二、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图引入免疫的概念一、细胞识别1、在细胞识别中起重要作用的糖蛋白和糖脂指出：当21世纪钟声敲响的时候，人们发现许多麻烦已伴随着这钟声一同进入新世纪，艾滋病就是其中之一。据估计到XX年底，全世界感染这种“世纪之疫”病毒的已有3610万人。现在每天都有1.6万人成为带毒者。由于艾滋病毒是以人的T细胞为攻击靶子，直接破坏了人的免疫系统，所以称为“获得性免

15、疫缺陷综合症”，也成为迄今为止最难对付的疾病，所以攻克艾滋病成为现代免疫学的重要研究课题。什么是免疫？教师给出现在对免疫概念比较一致的看法是：免疫是肌体的一种特殊的保护性生理功能，通过免疫，机体能够识别“自己”，排除“非己”，以维持内环境的平衡和稳定。肌体是如何能够识别自己和异己的呢？提问：威尔逊的实验说明什么？介绍细胞的识别功能与细胞膜上的糖蛋白和糖脂有关。展示：中国古代种人痘和詹纳种牛痘的图。使学生了解古代中国人通过穿患者的衣服、用痘痂研细吹入鼻孔的回忆初中知识观察威尔逊的实验回答出细胞具有识别功能激发兴起，引入新课通过这一概念使学生理解免疫是人体内环境稳态的重要组成部分。提高推理能力2、

16、抗原方法预防天花，这在防治传染病方面是一大创举，而詹纳的工作开创了免疫疗法的先河。教师提问：为什么种牛痘可以预防天花？我们就把天花病毒、牛痘病毒都称为抗原。教师提出启发性问题：(1) 是否人体内部和外界环境中各种各样的物质都是抗原？(2) 抗原具有哪些性质呢？(3) 人体的免疫系统会与自身成分发生免疫反应吗？为什么？补充后归纳：(1)并非人体内部和外部所有物质都可以成为抗原。(2)抗原应该具有如下性质：第一，异物性：一般说抗原与机体之间的亲缘关系越远，组织结构差异越大，其免疫原性越强。各种病原体、动物蛋自制剂等对人都是强抗原；同种异体也用异物，也有免疫原性；自身成分在胚胎期未与免疫活性细胞充分

17、接触过的物质也具有免疫原性，如精子、脑组织、眼球晶状体蛋白和免疫球蛋自的独特型抗原，都属自身抗原。另外，外伤和癌变细胞也能成为抗原。教师引导学生讨论：通过上面的分析得出抗原的概念学生以小组合作的形式自学课本上的相关内容，分析讨论上述问题引导学生热爱科学,建立科学的价值观提高学生的分析推理能力二、非特异性免疫第二，大分子性：相对分子量小于6000的物质一般无抗原性;不能引起免疫反应。一般说来，蛋白质的抗原性强于多糖，寡糖和低聚精、脂类均没有抗原性，不能刺激动物产生抗体。第三，特异性：一种抗原只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合，这种特异性取决于抗原物质表面具有的某些特定的化学基团，即抗原决

18、定簇。（3）人体的免疫系统一般不会与自身成分发生免疫反应。但当自身细胞因某些特殊憎况（如外伤、癌变等）而发生改变后，免疫系统会与这些细胞发生免疫反应。显示皮肤的保护作用、呼吸道黏膜上纤毛的清扫作用等几幅插图，请学生回答：1什么是特异性免疫和非特异性免疫？2人体的三道防线是什么？讲述概念：靠抗体实现的免疫方式就称为体液免疫。介绍抗体的发现过程：（1）19世纪末20世纪初，科学家们在实验中发现，用细菌或其外毒阅读P24-25后归纳提高学生的自学能力三、特异性的免疫1、体液免疫A概念B什么是抗体C、体液免疫的过程素给动物注射，过一段时间后，该动物的血清中出现一些有防御作用的保护性成分。(2) 在20世纪30年代，科学家用电泳法鉴定，证明抗体是一种球蛋白。(3) 1959年科学家对抗体的结构进行了研究，证明它是由四条肽链组成，借二硫键连接在一起，形成一个“Y型的四链分子。不同的抗体某些部分氨基酸序列各不相同，决定抗体的特异