实验一 酵母细胞的固定化
高中生物选修1教学设计8：4.3 酵母细胞的固定化教案
酵母细胞的固定化一、教学目标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，胞进行酒精发酵。
3．尝试设计实验探究固定化后酵母细胞的活性并利用固定化细及相关产物。
二、教学重点和难点1．课题重点：制备固定化酵母细胞。
2．课题难点：制备固定化酵母细胞。
3．难点突破：老师课前实践，摸索出各种试剂的最适浓度；录制微课《酵母细胞的固定化》并设计实验学案，让学生课前预习。
三、学法指导学习微课《酵母细胞的固定化》，思考以下问题：1．从操作角度来考虑，固定化酶技术与固定化细胞技术哪一种方法更容易？哪一种方法对酶活性的影响更小？2．如果反应物是大分子物质，又应该选择哪种方法？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，应该选择哪种方法？5．什么是干酵母的活化？如何活化?6．如何配制氯化钙溶液？7．如何配制海藻酸钠溶液？配制过程中为什么改用水浴加热而不用酒精灯直接加热？8．为什么要海藻酸钠溶液冷却后才能加入酵母细胞？9．如何检验凝胶珠的质量是否合格？10．发酵过程中锥形瓶为什么要密封？四、实验过程⑴酵母细胞的活化⑵配制氯化钙溶液⑶配制海藻酸钠溶液挑起海藻酸钠观察其粘稠度（4）藻酸钠溶液与酵母细胞混合（5）固定化酵母细胞凝胶珠的大小、颜色、形态（6）洗涤凝胶珠（7）用固定化细胞进行发酵实验瓶内气泡开瓶后的气味五、结果分析与评价有条件的话在屏幕上同步直播同学们的实验操作过程，将实验结果拍摄出来进行比较，分析凝胶珠合格与否的原因。
六、后续实验让有兴趣的同学继续在实验室完成“洗涤”、“酵母细胞的酒精发酵”、“发酵液中葡萄糖剩余量或者酒精的检测”。
七、教学反思《酵母细胞的固定化》,按照教材中海藻酸钠的浓度配方进行实验的话很难得到合格的凝胶珠，笔者在不断的实践得到更合理浓度配比即0.7g海藻酸钠+25ml蒸馏水；在配制海藻酸钠溶液过程中用酒精灯加热容易焦糊，实践中改用水浴加热；做了这两个改进后学生的成功率大大提升，让他们感受到了收获成功的喜悦，提高后续实验的积极性。
酵母细胞的固定化(定)
作用： 将葡萄糖转化为果糖
如何改进？
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。
三、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
（一）制备固定化酵母细胞 1、酵母细胞的活化：
1g干酵母＋10mL蒸馏水→50mL烧杯→搅拌均匀→放 置1h，使之活化。
〖思考〗活化是指什么？
在缺水状态下，微生物处于休眠状态。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。 操作提示
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
〖思考〗 1、发酵过程中锥形瓶为什么要密封？ 酵母菌的酒精发酵需要缺氧条件。
〖思考〗 2、锥形瓶中的气泡和酒精是怎么形成的？ 酵母菌进行无氧呼吸产生的
本请 并
节 结
完 成 习
做 好 复
束题 习
！
谢谢！
〖思考〗为什么要将海藻酸钠冷却至室温？
以免海藻酸钠温度过高杀死酵母菌
操作提示 海藻酸钠溶液必须冷却至室温，搅拌要彻底充分， 使两者混合均匀，以免影响实验结果的观察。
（5）固定化酵母细胞
以恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加CaCl2 溶液中，将形成的凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡 30min左右。
酵母细胞的固定化
酵母细胞的固定化课题5 酵母细胞的固定化1. 游离酶、固定化酶和固定化细胞的⽐较(1) 物理吸附法(吸附法)是将酶吸附在载体表⾯的⼀种固定⽅法。
特点是⼯艺简便且条件温和，应⽤⼴泛。
实质是利⽤酶与载体之间的范德华⼒实现吸附。
(2) 化学结合法(交联法)是利⽤酶与载体之间形成的共价键将酶进⾏固定的。
2. 酵母细胞的固定化（1）活化:在缺⽔状态下，微⽣物处于休眠状态。
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。
（2）⽤蒸馏⽔配制CaCl溶液,⽽不⽤⾃来⽔。
原因是防⽌⾃来⽔中各种2离⼦影响实验结果。
溶液的作⽤：使胶体聚沉，凝胶珠形成稳定的结构。
（3）CaCl2（4）海藻酸钠的作⽤：包埋细胞。
溶液中浸泡⼀段时间，以便形成稳定的结（5）刚形成的凝胶珠应在CaCl2构。
（6）检验凝胶珠的质量是否合格，可以使⽤下列⽅法。
⼀是⽤镊⼦夹起⼀个凝胶珠放在实验桌上⽤⼿挤压，如果凝胶珠不容易破裂，没有液体流出，就表明凝胶珠的制作成功。
⼆是在实验桌上⽤⼒摔打凝胶珠，如果凝胶珠很容易弹起，也能表明制备的凝胶珠是成功的。
（7）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，则说明海藻酸钠的浓度偏⾼，制作失败，需要再作尝试。
3. ⽤固定化酵母细胞发酵（1）配制麦芽汁或葡萄糖溶液:注意浓度适宜，过⾼会造成固定的酵母细胞失⽔，甚⾄死亡。
（2）葡萄糖的作⽤：既可以作为发酵底物，也作为酵母菌细胞的营养物质。
（3）固定化酵母凝胶珠的处理:固定好的凝胶珠从氯化钙溶液取出后要⽤蒸馏⽔冲洗2~3次。
洗去氯化钙溶液的⽬的是防⽌凝胶珠硬度过⼤，影响通透性。
（4）发酵:开始时凝胶珠沉在发酵液的底部，⼀段时间后慢慢上浮且有⽓泡产⽣，发酵液有酒味。
思考：1.发酵过程中锥形瓶为什么要密封？2.锥形瓶中的⽓泡和酒精是怎么形成的？3.发酵时为什么要将温度控制在25℃？例题：为了探究啤酒酵母固定化的最佳条件，科研⼈员研究了氯化钙浓度对固定化酵母发酵性能的影响，结果如下图所⽰。
酵母菌细胞的固定化技术
浓度太低：固定的酵母菌太少
第四步：将海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合
① 过程 将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入以活化的酵 母细胞，进行充分搅拌，再转移至注射器中 ②注意事项 为什么要冷却至室温？
防止高温杀死酵母菌。恒定的速度缓慢的将注射器中的溶液滴加到配制好的 CaCl2溶液中，浸泡30min左右。 ②注意事项 为什么要浸泡30分钟？
③注意事项 溶解物质要彻底，勿用自来水溶解，以防自来水中各种离 子影响实验结果
第三步：配制海藻酸钠溶液
① 过程 称取0.2g海藻酸钠，放入40ml蒸馏水，用酒精灯小火间 断加热至完全溶化。 ②注意事项 为什么要小火间断加热？
防止海藻酸钠焦糊。 为什么说该步骤是实验成败的关键步骤？
浓度太高：得不到规则的凝胶珠
酵母菌细胞的固定化技术
一、基本步骤：
酵母细胞的活化 配制CaCl2溶液 配制海藻酸钠溶液 将海藻酸钠溶液与酵母细胞的混合 固定化酵母细胞
第一步：酵母细胞的活化
加水 活化
由于缺水，酵母处于 休眠状态
活化的干酵母
第二步：配制0.05mol/L的CaCl2
① 过程 称取无水CaCl2 0.83g，放入200ml的烧杯中，加入150ml 的蒸馏水，使其充分溶解，待用 ② 目的 使胶体聚沉
以便凝胶珠形成稳定的结构
球形或椭 球形，浅 黄色
二、用固定化酵母发酵
1.将固定好的酵母细胞（凝胶珠）用_蒸__馏__水__冲洗2~3次。
2.发酵时的温度就为__2_5_℃___，时间_2_4_h____（底物为葡 萄糖） 3.将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖溶液后会发现有_气__泡___ 产生，同时有_酒__精__味散发。
实验一 酵母细胞的固定化
实验一酵母细胞的固定化一、实验原理与目的原理：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或者细胞固定在一定空间的技术，包括包埋法,化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。
常用的包埋载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维和聚丙烯酰胺等。
本实验选用海藻酸钠作为载体包埋酵母菌细胞。
目的:了解细胞固定化的原理；掌握酵母细胞固定化实验操作.二、仪器与用具仪器:50ml烧杯、200ml烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、石棉网、针筒、三角瓶、水浴锅、恒温箱.化学材料：活化酵母菌(酵母悬液)、蒸馏水、无水CaCl2、海藻酸钠、葡萄糖。
三、试剂配制1、0.05mol/L的CaCl2溶液150ml；2、海藻酸钠溶液：每0.7g海藻酸钠加入10ml水加热溶液成糊状；3、10％葡萄糖溶液150ml。
四、实验方法与步骤1、干酵母活化：1g干酵母+10ml蒸馏水→50ml烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
2、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已经活化的酵母细胞,用玻璃棒充分搅拌混合均匀。
3、固定化酵母细胞：用20ml注射器吸取海藻酸钠与酵母细胞混合液，在恒定的高度（建议距液面12~15cm处，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅），缓慢将混合液滴加到CaCl2中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。
将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
4、固定化酵母细胞发酵：用5ml移液器吸取蒸馏水冲洗固定好的凝胶珠2～3次，然后加入装有150ml10％葡萄糖溶液的三角瓶中，置于25℃发酵24h,观察结果。
实验开始时，凝胶球是沉在烧杯底部,24h后，凝胶球浮在溶液悬浮在上层,而且可以观察到凝胶球并不断产生气泡，说明固定化的酵母细胞正在利用溶液中的葡萄糖产生酒精和二氧化碳,结果凝胶球内包含的二氧化碳气泡使凝胶球悬浮于溶液上层.五、结果观察：打开瓶盖，闻气味,观察葡萄糖液中的变化。
酵母固定化 实验报告
酵母固定化实验报告
酵母固定化是将酵母细胞固定在一定载体上的过程。
这种方法可以使酵母在酶反应中重复使用，提高产量和效率。
在本次实验中，我们使用凝胶微珠作为载体，通过将酵母细胞培养在微珠表面上，使其固定化。
本实验的目的是探究酵母固定化对酵母细胞生长和代谢的影响。
首先，我们准备了酵母固定化实验所需的材料。
包括酵母细胞悬浮液、凝胶微珠、培养基和培养设备等。
接下来，我们按照实验流程进行操作。
首先，我们将凝胶微珠浸泡在无菌水中，以去除可能存在的污染物。
然后，将凝胶微珠放入培养基中，在摇床上以适当的速度和时间进行搅拌，使酵母细胞均匀地附着在微珠表面上。
接下来，我们将固定化的酵母细胞收集并洗涤，以去除未附着的细胞，并将其转移到新的培养基中。
然后，我们在恒温恒氧条件下进行培养，并定期观察酵母细胞的生长情况。
在实验过程中，我们对比了未固定化的酵母细胞和固定化的酵母细胞的生长速率和代谢活性。
结果显示，固定化的酵母细胞在培养基中生长得更快，并且具有更高的酶活性。
这表明固定化技术可以提高酵母细胞的代谢效率。
此外，我们还测试了固定化酵母细胞的稳定性。
结果显示，固定化酵母细胞在多
次重复使用后仍能保持较高的活性，而未固定化的酵母细胞的活性逐渐下降。
这进一步证实了固定化技术的可行性和有效性。
综上所述，酵母固定化技术可以提高酵母细胞的生长速率和代谢活性，增加产量和效率。
此外，固定化的酵母细胞还具有较好的稳定性，可以重复使用。
因此，酵母固定化技术具有广阔的应用前景，在工业生产和科研领域有着重要的意义。
酵母细胞固定化实验的实验总结
酵母细胞固定化实验的实验总结酵母细胞固定化实验是高中生物选修一中的一个操作实验。
通过必修一和选修一的学习，学生已经掌握了酶的概念、特性、影响活性的因素、传统发酵技术等有关知识和酶制剂在生产中的一些应用，也了解了固定化酶和固定化细胞技术及其应用。
本实验旨在通过学生动手操作了解固定化细胞的包埋法，并在活动中理解和体会生物技术的魅力和与我们生活的密切关系。
一、选择适合配方本试验成功的关键是海藻酸钠溶液的配置，其配方在不同的教材中存在差异。
苏教版教材中海藻酸钠溶液的配方是：4克聚乙烯醇和0.2克海藻酸钠，加入40 ml无菌水，适当加热至完全溶化。
聚乙烯醇是一种胶黏剂，它和海藻酸钠构成的联合载体包埋效果较好，但是聚乙烯醇对人体有害，吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体有害，对眼睛和皮肤有刺激作用。
人教版上的配方：称取0.7 g海藻酸钠，放入10 ml水加热溶解。
二、实验操作中常遇到的问题1.关于加热本实验中海藻酸钠为固体粉末，需要加热促进其溶解。
直接用酒精灯对烧杯进行加热，为防止海藻酸钠焦糊要用小火，或者间断加热。
通过学生实验我们发现中这种方法不易操作，学生不好掌握间断加热的时间间隔，造成加热时间延长，是整个实验时间加长。
改用水浴加热：在酒精灯石棉网上放一个500ml大烧杯，向烧杯中注入事先加热至70℃～80℃的热水，另取一个50ml小烧杯，向小烧杯中加入海藻酸钠和蒸馏水，将小烧杯放入大烧杯中水浴加热，并边加热边搅拌，可大大缩短加热时间。
2.海藻酸钠的结块和粘壁问题海藻酸钠粉末在水中易结块不宜溶解，加热溶解后易粘到玻璃棒和烧杯壁上，使溶液不易定容至10ml。
解决方法：（1）注意试剂放入烧杯的顺序：配置海藻酸钠溶液时先称量海藻酸钠粉末放入烧杯中，再向烧杯中加入蒸馏水覆盖住海藻酸钠粉末。
（2）调整加入蒸馏水的量：教材中要求加入10ml蒸馏水，但加热溶解海藻酸钠时这个比例比较黏稠，搅拌不动。
而由于加热过程中水分的蒸发使烧杯中的蒸馏水减少，更增加了海藻酸钠的黏稠度，使之粘在玻璃棒和试管壁上，加热后不易定容。
人教版高中生物选修一《生物技术实践》 酵母细胞的固定化及其应用说课稿
酵母细胞的固定化及其应用一、使用教材人教版生物选修一《生物技术实践》专题四课题三。
二、实验器材干酵母粉、小球藻种、光合细菌、活性炭、海藻酸钠、琼脂、冰粉粉、卡拉胶、琼脂糖、亚甲基蓝、亚硝酸盐试剂盒、柠檬酸钠。
分光光度计、数码显微镜、电子天平、水浴锅三、实验创新要求/改进要点1、实验改进要点：降低海藻酸钠浓度，以提高固定化酵母细胞发酵效果和反复发酵次数。
2、实验创新要点：（1）自主创新建立凝胶珠质量量化评价标准（2）制作凝胶珠临时切片观察固定化细胞生长状况（3）利用活性炭吸附，将物理吸附法与包埋法结合固定原核细胞（4）利用固定化细胞技术对养鱼废水进行处理。
四、实验原理/实验设计思路通过预实验探索能够反复使用的固定化酵母细胞，并测定固定化酵母细胞连续使用的时间，并应用于废水处理，同时探究几种不同的固定化细胞对养鱼废水处理的效果。
五、实验教学目标1、在预实验中培养观察提问、实验设计能力，在正式实验中培养方案实施、合作交流等科学探究能力。
2、通过设定并实施酒精发酵实验方案体验固定化细胞反复使用的优点。
3、尝试使用“建模和模型”的科学思维方法构建酵母菌海藻酸钠混合溶液配比模型，为后续实验提供简化方案。
4、探索固定化技术对家庭养鱼废水的处理效果、培养环境保护的社会责任意识和稳态与平衡的生命观念，体会固定化技术易于固液分离的优点。
5、通过自主学习、自主探究，使用“批判与创造”的科学思维优化实验步骤，解决生活中真实的问题六、实验教学内容本节课是学习通过预实验发现教材实验中的问题，拟定探究课题在课上进行探究，从而改进方案制备固定化酵母细胞。
再比较几种固定化细胞对养鱼废水中亚硝酸盐的去除效果，选择合适的凝胶珠处理废水。
七、实验教学过程1、引入：教师按照教材步骤和配方制备的固定化酵母细胞酒精发酵后，凝胶珠易碎、松散。
给布置任务进行预实验，发现问题，从而改进实验。
2、探究：各小组学生按照本组探究课题进行实验3、解释：各组汇报交流结果，优化固定化酵母细胞制备的操作、改进海藻酸钠溶液的浓度。
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实验一酵母细胞的固定化
一、实验原理与目的
原理：固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或者细胞固定在一定空间的技术，包括包埋法，化学结合法（将酶分子或细胞相互结合，或将其结合到载体上）和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。
常用的包埋载体有明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维和聚丙烯酰胺等。
本实验选用海藻酸钠作为载体包埋酵母菌细胞。
目的：了解细胞固定化的原理；掌握酵母细胞固定化实验操作。
二、仪器与用具
仪器：50ml烧杯、200ml烧杯、玻璃棒、量筒、酒精灯、石棉网、针筒、三角瓶、水浴锅、恒温箱。
化学材料：活化酵母菌（酵母悬液）、蒸馏水、无水CaCl2、海藻酸钠、葡萄糖。
三、试剂配制
1、0.05mol/L的CaCl2溶液150ml；
2、海藻酸钠溶液：每0.7g海藻酸钠加入10ml水加热溶液成糊状；
3、10%葡萄糖溶液150ml。
四、实验方法与步骤
1、干酵母活化：1g干酵母+10ml蒸馏水→50ml烧杯→搅拌均匀→放置1h，使之活化。
2、海藻酸钠溶液与酵母细胞混合：将溶化好的海藻酸钠溶液冷却至室温，加入已经活化的酵母细胞，用玻璃棒充分搅拌混合均匀。
3、固定化酵母细胞：用20ml注射器吸取海藻酸钠与酵母细胞混合液，在恒定的高度（建议距液面12~15cm处，过低凝胶珠形状不规则，过高液体容易飞溅），缓慢将混合液滴加到CaCl2中，观察液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠的情形。
将凝胶珠在CaCl2溶液中浸泡30min左右。
4、固定化酵母细胞发酵：用5ml移液器吸取蒸馏水冲洗固定好的凝胶珠2~3次，然后加入装有150ml10%葡萄糖溶液的三角瓶中，置于25℃发酵24h，观察结果。
实验开始时，凝胶球是沉在烧杯底部，24h后，凝胶球浮在溶液悬浮在上层，而且可以观察到凝胶球并不断产生气泡，说明固定化的酵母细胞正在利用溶液中的葡萄糖产生酒精和二氧化碳，结果凝胶球内包含的二氧化碳气泡使凝胶球悬浮于溶液上层。
五、结果观察：打开瓶盖，闻气味，观察葡萄糖液中的变化。
六、思考题
1、酵母细胞活化的目的是什么？
2、为什么凝胶珠需要在CaCl2溶液中浸泡一定时间？
3、观察结果说明了什么问题？
4、分析可能导致酵母细胞包埋效果不理想的原因。