《微生物與酶工程》課程教學(xué)大綱

1、微生物與酶工程課程教學(xué)大綱課程編號(hào)：233105課程名稱：微生物與酶工程總學(xué)時(shí)數(shù)：64先修課及后續(xù)課：先修主要課程有：有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)；后續(xù)課程有：基因工程、細(xì)胞工程、生物制藥工藝學(xué)、免疫學(xué)。一、說(shuō)明部分1課程性質(zhì)本課程屬于生物技術(shù)專業(yè)必修專業(yè)課，授課對(duì)象為該專業(yè)本科學(xué)生。2教學(xué)目標(biāo)及意義生物技術(shù)包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程（包括微生物工程）等領(lǐng)域。在生物技術(shù)領(lǐng)域里，由于微生物生物技術(shù)的高速發(fā)展和對(duì)其他生物技術(shù)發(fā)展的重要影響，所以一直處于領(lǐng)先地位，并且還將在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)處于領(lǐng)先地位。本課程的任務(wù)為將理科的有關(guān)知識(shí)與必要的工程技術(shù)知識(shí)有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生既能掌

2、握比較專業(yè)的理論知識(shí)，又能掌握基本的計(jì)算和設(shè)計(jì)工藝流程的原理和方法。本課程是為了配合新興的理工結(jié)合的生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)科建設(shè)開(kāi)設(shè)的本科生課程。其目的是希望通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生能夠掌握較系統(tǒng)的微生物工程的必要知識(shí)，為以后的工作奠定較好的基礎(chǔ)。3教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)要求教學(xué)內(nèi)容共分四大部分：第一部分微生物工程原理，第二部分微生物工程下游加工工程，第三部分酶工程，第四部分微生物工程生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品舉例。要求學(xué)生在聽(tīng)課的過(guò)程中隨時(shí)復(fù)習(xí)所涉及的基本原理，對(duì)沒(méi)有聽(tīng)懂的知識(shí)點(diǎn)及時(shí)提問(wèn)， 以免影響對(duì)后面知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握。同時(shí)根據(jù)課程內(nèi)容隨時(shí)更新講稿或課件，使學(xué)生及時(shí)了解本學(xué)科的進(jìn)展及發(fā)展動(dòng)態(tài)。4教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1）

3、微生物工程和酶工程的基本原理。2）微生物下游工程的技術(shù)種類和特點(diǎn)及應(yīng)用范圍。3）微生物工程的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。5教學(xué)方法及手段在教學(xué)方法上采取課堂講授為主，輔以多媒體課件、課堂提問(wèn)、課后習(xí)題、等，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的消化和理解，在教學(xué)過(guò)程應(yīng)注意啟發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。6教材及主要參考書教材：微生物工程曹軍衛(wèi)、馬輝文、張甲耀主編，科學(xué)出版社，2007主要參考書：發(fā)酵工程徐巖主編，高等教育出版社，2011.06微生物工程陳必鏈編，科學(xué)出版社2010.09酶工程郭勇編，科學(xué)出版社，2010二、正文部分第 1 章 微生物工程概論一、教學(xué)要求1. 了解微生物工程的特點(diǎn)、組成和發(fā)展

4、歷史。2. 了解微生物工程的應(yīng)用范圍和發(fā)展趨勢(shì)。二 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 微生物工程的定義、特點(diǎn)和內(nèi)容知識(shí)要點(diǎn)：定義、特點(diǎn)和內(nèi)容。第二節(jié) 微生物工程發(fā)展簡(jiǎn)史知識(shí)要點(diǎn)：微生物工程發(fā)展的四個(gè)階段及其各階段的特征第三節(jié)微生物工程的應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)：微生物工程在農(nóng)、工、醫(yī)等領(lǐng)域的應(yīng)用第四節(jié)微生物工程的發(fā)展趨勢(shì)三、本章學(xué)時(shí)數(shù)2 學(xué)時(shí)第 2 章 生產(chǎn)菌種的來(lái)源一、教學(xué)要求1. 了解生產(chǎn)菌種的來(lái)源。2. 掌握生物物質(zhì)產(chǎn)生菌的篩選和菌種的分離。二 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)生物活性物質(zhì)產(chǎn)生菌的篩選知識(shí)要點(diǎn)：標(biāo)本的預(yù)處理及菌種的分離方法第二節(jié)菌種的分離知識(shí)要點(diǎn)：菌種的篩選步驟及分離方法三、本章學(xué)時(shí)數(shù)1 學(xué)時(shí)第 4 章 優(yōu)良菌種選育一

5、、教學(xué)要求1. 掌握菌種選育方法的分類；2. 熟悉菌種常用選育方法的主要內(nèi)容；二 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 出發(fā)菌株的選擇原則知識(shí)要點(diǎn)：出發(fā)菌株的選擇第二節(jié)工業(yè)菌種育種的手段知識(shí)要點(diǎn)：掌握優(yōu)良菌種的不同選育類型的概念第三節(jié)誘變育種舉例-營(yíng)養(yǎng)缺陷型第四節(jié)雜交育種第五節(jié)原生質(zhì)體融合技術(shù)知識(shí)要點(diǎn)：原生質(zhì)體融合技術(shù)特性及方法，基因工程技術(shù)表達(dá)系統(tǒng)三、本章學(xué)時(shí)數(shù)1 學(xué)時(shí)第 5 章 菌種保藏的原理和方法一、教學(xué)要求了解并掌握菌種保藏的原理及各種方法二 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)理想的菌種保藏方法應(yīng)具備的條件知識(shí)要點(diǎn)：菌種保藏的原理第二節(jié)工業(yè)微生物菌種保藏技術(shù)知識(shí)要點(diǎn)：菌種保藏方法；基因工程菌的保藏；細(xì)菌的保藏；放線菌的保藏；微

6、生物活力和穩(wěn)定性測(cè)定第三節(jié) 菌種的衰退與復(fù)壯知識(shí)要點(diǎn)：菌種衰退的表現(xiàn)；菌種衰退的實(shí)質(zhì)；菌種的復(fù)壯三、本章學(xué)時(shí)數(shù)4 學(xué)時(shí)第六章 培養(yǎng)基教學(xué)要求了解培養(yǎng)基成分及類型二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)培養(yǎng)基成分及類型知識(shí)要點(diǎn)：概述培養(yǎng)基各主要成分及類型，了解并掌握碳源、氮源物質(zhì)的作用，掌握不同類型培養(yǎng)基的概念第二節(jié) 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的調(diào)節(jié)知識(shí)要點(diǎn)：碳氮比、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用速度第三節(jié)發(fā)酵培養(yǎng)基的選擇知識(shí)要點(diǎn)：培養(yǎng)基的選擇原則第四節(jié)工業(yè)微生物培養(yǎng)基的滅菌三、本章學(xué)時(shí)數(shù)2 學(xué)時(shí)第七章 發(fā)酵工藝控制1、 教學(xué)要求了解并掌握影響發(fā)酵的各種因素及控制方法2、 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)溫度、pH 及氧對(duì)發(fā)酵的影響知識(shí)要點(diǎn)：最適溫度的控制；發(fā)酵熱、傳質(zhì)

7、方程式，掌握溫度對(duì)發(fā)酵的影響第二節(jié) pH 及氧對(duì)發(fā)酵的影響知識(shí)要點(diǎn)：最適pH 的控制第三節(jié) 氧對(duì)發(fā)酵的影響知識(shí)要點(diǎn)：氧對(duì)發(fā)酵的影響，氧的控制；第四節(jié)二氧化碳對(duì)發(fā)酵的影響知識(shí)要點(diǎn)：二氧化碳對(duì)發(fā)酵的影響及控制；第五節(jié)泡沫對(duì)發(fā)酵的影響知識(shí)要點(diǎn)：泡沫產(chǎn)生的原因、危害及控制；第六節(jié) 補(bǔ)料的控制知識(shí)要點(diǎn)：補(bǔ)料的條件和時(shí)機(jī)。第七節(jié) 菌體濃度與基質(zhì)對(duì)發(fā)酵的影響三、本章學(xué)時(shí)數(shù)4 學(xué)時(shí)第十章 微生物工程下游加工工程概論一、教學(xué)要求了解下游加工工程的特點(diǎn)及重要性，掌握基本原理及一般程序二、 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 下游加工工程的特點(diǎn)和重要性知識(shí)要點(diǎn)：微生物工程下游加工工程的特點(diǎn)及重要性第二節(jié) 下游加工過(guò)程的基本原理知識(shí)要點(diǎn)

8、：基本原理第三節(jié) 下游加工的工藝流程和技術(shù)知識(shí)要點(diǎn)：下游加工工程基本原理及一般程序三、本章學(xué)時(shí)數(shù)1 學(xué)時(shí)第十一章發(fā)酵液的預(yù)處理和過(guò)濾一、教學(xué)要求了解和掌握發(fā)酵液預(yù)處理的方法二 、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 發(fā)酵液的預(yù)處理知識(shí)要點(diǎn)：高價(jià)無(wú)機(jī)離子、雜蛋白、色素及其他物質(zhì)的去除方法第二節(jié)發(fā)酵液的固液分離第三節(jié)微生物細(xì)胞的破碎和分離知識(shí)要點(diǎn)：發(fā)酵液的過(guò)濾特性，影響因素及細(xì)胞破碎方法三、本章學(xué)時(shí)數(shù)3 學(xué)時(shí)第十二章沉淀法一、教學(xué)要求了解并掌握各種沉淀法的原理及方法二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 鹽析法第二節(jié) 等電沉淀法知識(shí)要點(diǎn)：原理及影響因素；Cohn 方程式；鹽析法及等電沉淀法的原理及影響因素。第三節(jié) 有機(jī)溶劑沉淀法、非離子型

9、多聚物沉淀法、聚電解質(zhì)沉淀知識(shí)要點(diǎn)：各種沉淀法的原理及影響因素；有機(jī)溶劑沉淀法、非離子型多聚物沉淀法、聚電解質(zhì)沉淀的原理及影響因素三、本章學(xué)時(shí)數(shù)2 學(xué)時(shí)第十三章溶劑萃取法一、教學(xué)要求理解并掌握溶劑萃取法原理及影響因素二、 教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)基本原理及影響因素知識(shí)要點(diǎn)：分配定律，有機(jī)溶劑的選擇，影響因素第二節(jié)乳化、萃取方法和理論得率計(jì)算知識(shí)要點(diǎn)：乳化形成得原因及穩(wěn)定條件，各種萃取方法；萃取方法和理論得率計(jì)算；乳濁液形成得原因及穩(wěn)定條件三、本章學(xué)時(shí)數(shù)4 學(xué)時(shí)第十四章雙水相萃取法一、教學(xué)要求了解和掌握雙水相萃取法得原理、影響因素及應(yīng)用二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)水相體系及分配理論知識(shí)要點(diǎn)：水相的形成及分配理論；相

10、圖，表面自由能及電荷的影響第二節(jié)影響物質(zhì)分配的因素及應(yīng)用知識(shí)要點(diǎn)：影響物質(zhì)分配的因素，雙水相萃取技術(shù)的應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展三、本章學(xué)時(shí)數(shù)2 學(xué)時(shí)第十六章離子交換法一、教學(xué)要求了解和掌握離子交換樹(shù)脂的類型、性能測(cè)定、機(jī)制及操作條件控制二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)離子交換樹(shù)脂的類型、性能測(cè)定知識(shí)要點(diǎn)：不同離子交換樹(shù)脂分類、命名法及物理化學(xué)性能測(cè)定第二節(jié)離子交換樹(shù)脂的過(guò)程機(jī)制、選擇及控制知識(shí)要點(diǎn):離子交換靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)； 離子交換樹(shù)脂的過(guò)程機(jī)制、選擇及控制條件。三、本章學(xué)時(shí)數(shù)2 學(xué)時(shí)第十七章結(jié)晶法一、教學(xué)要求了解和掌握晶體的一般性質(zhì)，形成晶體的條件及結(jié)晶方法二、教學(xué)內(nèi)容第一節(jié) 晶體的一般性質(zhì)、形成條件及結(jié)晶方法知識(shí)

11、要點(diǎn):晶體的一般性質(zhì)及生物物質(zhì)形成晶體的條件；掌握樣品純度、溶液飽和度及溶劑的影響第二節(jié)溶液結(jié)晶過(guò)程設(shè)備第三節(jié)結(jié)晶操作及其應(yīng)用三、本章學(xué)時(shí)數(shù)2 學(xué)時(shí)酶工程 第 1 章 緒論一、教學(xué)要求：理解與掌握酶的定義與特征，了解酶與酶工程的發(fā)展歷史。了解酶的分類與命名，酶結(jié)構(gòu)與功能之間相互關(guān)系、掌握酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、及酶活力的測(cè)定，并了解影響酶催化反應(yīng)因素。二、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)要點(diǎn)：1.1 酶與酶工程發(fā)展簡(jiǎn)史1.2 酶與酶工程1.3 酶的分類組成1.4 酶的結(jié)構(gòu)與功能1.5 催化動(dòng)力學(xué)1.6 影響酶催化反應(yīng)因素1.7 酶活性測(cè)定三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：4 學(xué)時(shí)酶工程 第 2 章 微生物發(fā)酵產(chǎn)酶、教學(xué)要求:了解常見(jiàn)的產(chǎn)

12、酶微生物及發(fā)酵產(chǎn)酶的方法，理解與掌握酶生物合成及調(diào)節(jié)控制的基本理論，深刻理解與掌握酶發(fā)酵生產(chǎn)的工藝條件及其控制、提高酶產(chǎn)量的措施及酶生物合成模式。二、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)要點(diǎn)：2.1 常見(jiàn)產(chǎn)酶微生物2.2 微生物產(chǎn)酶的方2.3 酶發(fā)酵工藝條件及控制2.4 酶生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)力學(xué)三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：4 學(xué)時(shí)酶工程 第 3 章 酶的分離純化一、教學(xué)要求：理解與掌握酶分離純化的基本原則與一般程序、細(xì)胞破碎與酶的提取方法，深刻理解與掌握酶的純化原理與方法（離心分離、沉淀分離、層析分離、電泳分離、膜分離、結(jié)晶等），了解酶的濃縮與干燥方法、分離純化指標(biāo)與酶純度鑒定。二、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)要點(diǎn)：3.1 發(fā)酵醪液預(yù)處理3.2 酶的

13、初步純化3.3 酶的高度純化3.4 酶的高度純化3.5 酶的濃縮與干燥三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：4 學(xué)時(shí)酶工程 第 4 章 酶的固定化一、教學(xué)要求：理解與掌握酶的固定化方法（吸附法、包埋法、 共價(jià)偶聯(lián)法、交聯(lián)法的基本概念、制備技術(shù)及特點(diǎn)）及原理，了解固定化酶研究的意義及固定化酶的應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)要點(diǎn)：5.1 酶固定化方法5.2 固定化酶的性質(zhì)5.3 酶固定化的應(yīng)用三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：4 學(xué)時(shí)酶工程 第 5 章 酶的化學(xué)修飾一、教學(xué)要求：掌握酶修飾技術(shù)的基本概念、原理（金屬離子置換修飾、大分子結(jié)合修飾、側(cè)鏈基因修飾、肽鏈有限水解修飾）。了解酶修飾的目的、現(xiàn)狀及進(jìn)展。二、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)要點(diǎn)：5.1 酶分子修

14、飾定義及要求和條件5.2 酶分子的修飾方法：酶分子側(cè)鏈基團(tuán)的化學(xué)修飾；有機(jī)大分子對(duì)酶的修飾；蛋白質(zhì)類及其他；修飾酶的性質(zhì)及特點(diǎn)5.3 酶化學(xué)修飾的應(yīng)用三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：2 學(xué)時(shí)酶工程 第 6 章 酶的非水相催化一、教學(xué)要求：了解目前酶的非水相催化的研究趨勢(shì)與進(jìn)展，掌握有機(jī)介質(zhì)催化的幾種體系及有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化性質(zhì)的影響，了解酶非水相催化的應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)要點(diǎn)：6.1 酶非水相催化研究概況6.2 有機(jī)介質(zhì)中水和有機(jī)溶劑對(duì)酶催化反應(yīng)影響6.3 有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的條件及其控制6.4 有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的應(yīng)用三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：2 學(xué)時(shí)酶工程 第 7 章 酶的應(yīng)用一、教學(xué)要求：了解酶在食品、醫(yī)藥、

15、輕工和化工、環(huán)境保護(hù)及生物技術(shù)等方面的應(yīng)用。二、教學(xué)內(nèi)容知識(shí)要點(diǎn)：7.1 酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用7.2 酶在食品方面的應(yīng)用7.3 酶在輕工、化工方面的應(yīng)用7.4 酶在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用7.5 酶在生物技術(shù)方面的應(yīng)用三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：2 學(xué)時(shí)微生物工程生產(chǎn)工藝綜述一、教學(xué)要求：了解發(fā)酵技術(shù)及發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展歷史，了解發(fā)酵與釀造的特點(diǎn)。二、教學(xué)內(nèi)容 知識(shí)要點(diǎn)：1 什么是發(fā)酵、釀造2 發(fā)酵技術(shù)的微生物技術(shù)發(fā)展史3 發(fā)酵工業(yè)的工程技術(shù)發(fā)展史4 發(fā)酵食品的淵源及其文化內(nèi)涵5 發(fā)酵與釀造的研究對(duì)象6 食品發(fā)酵與釀造的特點(diǎn)7 發(fā)酵與釀造工程中常用技術(shù)8 食品發(fā)酵與釀造發(fā)展趨勢(shì)及研究熱點(diǎn)三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：2 學(xué)時(shí)第 22.1 章 抗生素生產(chǎn)工藝一、教學(xué)要求了解抗生素種類及其生產(chǎn)工藝，轉(zhuǎn)化的反應(yīng)類型及工藝二、教學(xué)內(nèi)容抗生素種類及其生產(chǎn)工藝，轉(zhuǎn)化的反應(yīng)類型及工藝知識(shí)要點(diǎn)：1 抗生素的生物來(lái)源2 抗生素化學(xué)結(jié)構(gòu)的分類3 抗生素的作用機(jī)制4 我國(guó)抗生素工業(yè)的發(fā)展5 與抗生素合成有關(guān)的初級(jí)代謝6 抗生素生產(chǎn)的工藝過(guò)程7 抗生素的提取、精制8 青霉素生產(chǎn)工藝三、本章學(xué)時(shí)數(shù)：2 學(xué)時(shí)第 23.2章 醋的生產(chǎn)一、教學(xué)要求了解