(高考生物)生物工程下游技術(shù).doc

1、（生物科技行業(yè)）生物工程下游技術(shù)湖北省高等教育自學(xué)考試大綱課程名稱：生物工程下游技術(shù)課程代碼：6705第一部分課程性質(zhì)與目標(biāo)一、課程性質(zhì)與特點生物工程下游技術(shù)這門課程適合于理工科專業(yè)生物工程專業(yè)進行學(xué)習(xí)。本課程的內(nèi)容更多的涉及到工業(yè)應(yīng)用。下游技術(shù)是對于由生物界自然產(chǎn)生的生物體或由微生物菌體發(fā)酵的、動植物細(xì)胞組織培養(yǎng)的、酶反應(yīng)、微生物轉(zhuǎn)化等各種生物工業(yè)生產(chǎn)過程獲得的生物原料，經(jīng)提取分離、加工并精制目的成分，最終使其成為產(chǎn)品的技術(shù)，也稱為下游工程或下游加工過程，是生物技術(shù)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化的必經(jīng)之路。目前所指的下游技術(shù)大多數(shù)屬于“物質(zhì)分離”范疇。主要研究的是物質(zhì)分離的方法原理及相關(guān)的儀器設(shè)備。生物工程下游

2、技術(shù)這門課程涉及到物理，化學(xué)，生物化學(xué)，發(fā)酵工程，生物工程與設(shè)備等多門學(xué)科。二、課程目標(biāo)與基本要求通過學(xué)習(xí)生物工程下游技術(shù)這門課程應(yīng)掌握以下基本知識點：1.生物工程下游技術(shù)的研究對象和發(fā)展歷程2.下游技術(shù)的理論基礎(chǔ)3.發(fā)酵液預(yù)處理，微生物細(xì)胞破碎方法和設(shè)備4.溶劑萃取和浸取，超臨界流體萃取，雙水相萃取，反膠團萃取，膜分離過程，液膜分離，離子交換法，色譜法等主要分離單元操作技術(shù)及分離過程的特點，工藝設(shè)計與設(shè)備選型通過學(xué)習(xí)了解各種分離方法的原理，適用范圍，熟悉常用分離設(shè)備的操作，在實際應(yīng)用中可以選擇合適的分離方法對儀器進行操作達到分離的目的。通過學(xué)習(xí)，具備對生物產(chǎn)品的分離、純化技術(shù)的應(yīng)用能力，及對

3、生物物質(zhì)提純最佳方案的設(shè)計能力。三、與本專業(yè)其他課程的關(guān)系本課程的內(nèi)容更多的涉及到工業(yè)應(yīng)用。下游技術(shù)對各種生物工業(yè)生產(chǎn)過程獲得的生物原料，經(jīng)提取分離、加工并精制目的成分，最終使其成為產(chǎn)品的技術(shù)。在生物工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)中，是一門將生物工程上游技術(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)中所需要借助的手段。物理學(xué)，無機化學(xué)，有機化學(xué)，物理化學(xué)等基礎(chǔ)課是這門課程的基礎(chǔ)，微生物學(xué)，生物化學(xué)，酶工程，發(fā)酵工程，生物工程與設(shè)備等專業(yè)課的知識也會運用到這門課程中，其后繼課程有發(fā)酵工廠設(shè)計等。第二部分考核內(nèi)容與考核目標(biāo)第一章緒論一、學(xué)習(xí)目的與要求學(xué)習(xí)并了解生物工程下游技術(shù)的研究對象，生物工程下游技術(shù)的重要性，生物工程下游技術(shù)的特點，

4、生物工程下游技術(shù)的發(fā)展歷程，生物工程下游技術(shù)的一般工藝過程，以及生物工程下游技術(shù)的發(fā)展動態(tài)。二、考核知識點與考核目標(biāo)1.1生物工業(yè)下游技術(shù)的工作領(lǐng)域1.1.1技術(shù)范疇（識記）1.1.2生物工程下游技術(shù)的發(fā)展歷程（理解）1.2生物工程下游技術(shù)的一般工藝過程（重點）1.2.1原料及產(chǎn)品特性（識記）1.2.2下游技術(shù)的一般工藝過程（理解）1.3生物工業(yè)下游技術(shù)的發(fā)展動態(tài)（一般）1.3.1傳統(tǒng)分離技術(shù)的提高和完善（理解）1.3.2新技術(shù)的研究和開發(fā)（理解）1.3.3清潔生產(chǎn)（理解）第二章下游技術(shù)的理論基礎(chǔ)一、學(xué)習(xí)目的與要求掌握下游技術(shù)的理論基礎(chǔ)。掌握物理學(xué)過程中平衡論的主要內(nèi)容，理解平衡、非平衡、擬平

5、衡過程的區(qū)別；理解化學(xué)過程中化學(xué)分子間的相互識別及識別機理，分子間的相互作用和化學(xué)反應(yīng)；理解生物分離過程的特異性相互作用及作用方式。二、考核知識點與考核目標(biāo)2.1下游技術(shù)中的物理學(xué)過程（次重點）2.1.1基礎(chǔ)物性（理解）2.1.2物理學(xué)過程分類（識記）2.1.3平衡論及各種平衡關(guān)系（識記）2.1.4傳遞現(xiàn)象及傳遞方式（識記）2.2下游技術(shù)中的化學(xué)過程（重點）2.2.1化學(xué)分子識別機理及相互作用（識記）2.2.2下游技術(shù)中的化學(xué)反應(yīng)（理解）2.3下游技術(shù)中的生物學(xué)過程（重點）2.3.1生物特異性相互作用機理，作用方式和影響因素（識記）2.3.2親和色譜（應(yīng)用）第三章發(fā)酵液預(yù)處理一、學(xué)習(xí)目的與要求

6、了解發(fā)酵液進行預(yù)處理的目的，掌握具體的改善發(fā)酵液過濾特性的處理方法。掌握發(fā)酵液中高價無機離子和雜蛋白質(zhì)的去除方法。了解固液分離的方法，設(shè)備以及各分離設(shè)備的類型，分離原理和分離適用范圍。二、考核知識點與考核目標(biāo)3.1發(fā)酵液過濾特性的改變（次重點）3.1.1發(fā)酵液的特性（理解）3.1.2改善發(fā)酵液過濾特性的方法（識記）3.2發(fā)酵液的相對純化（一般）3.2.1發(fā)酵液的雜質(zhì)對提取精制的影響（理解）3.2.2高價無機離子的去除方法（識記）3.2.3雜蛋白質(zhì)的去除方法（識記）3.3固液分離工程及設(shè)備（重點）3.3.1固液分離方法的種類（識記）3.3.2離心分離的原理（識記）3.3.3離心分離各種類型的設(shè)備

7、，分離適用范圍和分離原理（應(yīng)用）3.3.4過濾操作的種類（理解）3.3.5常用的過濾設(shè)備類型和工作機理（應(yīng)用）3.3.6錯流過濾原理（理解）3.3.7錯流過濾應(yīng)用（應(yīng)用）3.3.8其他固液分離方法（理解）第四章微生物細(xì)胞破碎一、學(xué)習(xí)目的與要求回顧微生物細(xì)胞壁的組成與結(jié)構(gòu)，區(qū)分G 菌、G菌以及酵母菌細(xì)胞壁的差別。掌握微生物細(xì)胞破碎的原因，具體的破碎方法以及不同破碎方法各自的原理及適用范圍。細(xì)胞破壁應(yīng)注意的問題。掌握破碎率的測定方法。二、考核知識點與考核目標(biāo)4.1細(xì)胞壁的組成與結(jié)構(gòu)（一般）4.1.1細(xì)胞壁和細(xì)胞膜的組成和各自的作用（理解）4.1.2細(xì)菌，酵母菌，霉菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)（識記）4.1.3細(xì)

8、胞壁結(jié)構(gòu)和細(xì)胞破碎（應(yīng)用）4.2常用破碎方法（重點）4.2.1細(xì)胞破碎方法分類（識記）4.2.2機械破碎方法原理（理解）4.2.3不同類型機械破碎設(shè)備（應(yīng)用）4.2.4細(xì)胞機械破碎影響因素（識記）4.2.5非機械破碎方法種類（識記）4.2.6不同細(xì)胞破碎方法適用范圍（識記）4.2.7不同細(xì)胞破碎方法各自優(yōu)缺點（理解）4.2.8其他破碎方法（理解）4.3破碎率的測定與破碎技術(shù)的研究方向（次重點）4.3.1破碎率的測定方法（識記）4.3.2破碎技術(shù)的研究方向（理解）第五章溶劑萃取和浸取一、學(xué)習(xí)目的與要求掌握溶劑萃取法分離機制，溶劑萃取中的基本概念。了解溶劑萃取基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型萃取技術(shù)。了解工業(yè)

9、萃取方式及過程計算。掌握乳化和去乳化概念和過程。了解萃取設(shè)備。浸取基本概念，步驟，理論基礎(chǔ)和擴散機理。二、考核知識點與考核目標(biāo)5.1溶劑萃?。ㄖ攸c）5.1.1溶劑萃取過程的理論基礎(chǔ)（識記）5.1.2基本概念（識記）5.1.3相似相溶原理（理解）5.1.4溶解過程（理解）5.1.5溶劑的互溶性規(guī)律（應(yīng)用）5.1.6溶劑萃取溶劑的選擇（應(yīng)用）5.1.7分配定律和分配因數(shù)（識記）5.1.8溶劑萃取水相條件的影響（識記）5.1.9工業(yè)萃取方式（識記）5.1.10不同工業(yè)萃取方式過程計算（識記）5.1.11乳化和去乳化概念和過程（識記）5.1.12萃取設(shè)備簡介（應(yīng)用）5.2浸?。ù沃攸c）5.2.1基本概

10、念（識記）5.2.2浸取過程（理解）5.2.3費克定律（理解）5.2.4不同介質(zhì)中的分子擴散（理解）5.2.5相平衡（識記）5.2.6溶劑選擇原理（應(yīng)用）第六章超臨界流體萃取一、學(xué)習(xí)目的與要求掌握超臨界流體萃取中相關(guān)概念，了解超臨界流體萃取技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用。掌握超臨界流體萃取的基本原理，超臨界流體的性質(zhì)，超臨界流體的選擇性，夾帶劑的使用，超臨界流體萃取的特點。掌握超臨界流體萃取的基本過程。了解超臨界流體萃取設(shè)備。二、考核知識點與考核目標(biāo)6.1序言（一般）6.1.1超臨界流體萃取的基本概念（識記）6.1.2超臨界流體萃取在工業(yè)上的應(yīng)用（理解）6.2超臨界流體萃取的基本原理（重點）6.2.1癸酸

11、為列說明超臨界流體萃取的基本原理（理解）6.2.2溶劑氣體的臨界溫度和溶解度之間的關(guān)系（理解）6.3超臨界CO2溶劑特征（重點）6.3.1超臨界CO2的相圖（識記）6.3.2萃取溶劑CO2的性質(zhì)（識記）6.4超臨界CO2萃?。ù沃攸c）6.4.1超臨界CO2萃取舉例（應(yīng)用）6.4.2拖帶劑概念及作用（理解）6.5超臨界CO2萃取流程（重點）6.5.1咖啡豆中咖啡因萃取（理解）6.5.2啤酒花萃?。ɡ斫猓?.6超臨界CO2萃取技術(shù)在生物，食品等工業(yè)中的應(yīng)用（一般）第七章雙水相萃取技術(shù)一、學(xué)習(xí)目的與要求了解雙水相體系的形成。掌握雙水相萃取的基本原理。了解影響雙水相萃取得率的因素。了解雙水相萃取技術(shù)的

12、應(yīng)用和雙水相萃取技術(shù)的進展。二、考核知識點與考核目標(biāo)7.1概述（一般）7.1.1雙水相萃取的特點（理解）7.1.2雙水相萃取的基本概念（識記）7.1.3雙水相萃取現(xiàn)象（應(yīng)用）7.1.4聚合物的不相溶性（理解）7.2雙水相分離理論（重點）7.2.1雙水相形成（理解）7.2.2幾種典型的雙水相系統(tǒng)（識記）7.2.3相圖（理解）7.2.4物質(zhì)在兩相中的分配（理解）7.2.5雙水相系統(tǒng)中物質(zhì)分配的影響因素（理解）7.3雙水相萃取技術(shù)的應(yīng)用（次重點）7.3.1酶的提取和純化（應(yīng)用）7.3.2核酸的分離及純化（應(yīng)用）7.4雙水相萃取技術(shù)的進展（一般）7.4.1廉價雙水相體系（應(yīng)用）7.4.2雙水相萃取技術(shù)

13、同生物轉(zhuǎn)化相結(jié)合（應(yīng)用）7.4.3雙水相萃取技術(shù)同膜分離技術(shù)相結(jié)合（應(yīng)用）7.4.4雙水相萃取技術(shù)同親和層析相結(jié)合（應(yīng)用）第八章反膠團萃取一、學(xué)習(xí)目的與要求掌握反膠束的形成和概念，比較反膠束和正常膠束。掌握反膠團的物理化學(xué)性質(zhì)，了解反膠束萃取的基本原理。學(xué)習(xí)反膠團的制備方法。理解蛋白質(zhì)向非極性溶劑中的溶解模型。掌握影響反膠束萃取得率的因素。了解反膠團萃取在分離工藝中的應(yīng)用。二、考核知識點與考核目標(biāo)8.1概述（一般）8.1.1反膠團的概念（識記）8.1.2反膠團的功能（理解）8.1.3反膠團的應(yīng)用方面（應(yīng)用）8.1.4反膠團萃取的優(yōu)點（理解）8.2反膠團的形成（重點）8.2.1反膠團的構(gòu)造（理解

14、）8.2.2反膠團的物理化學(xué)性質(zhì)（識記）8.2.3反膠團和正膠團的比較（理解）8.2.4反膠團的制備方法（識記）8.3生物活性物質(zhì)的分離濃縮（重點）8.3.1反膠團萃取的原理（理解）8.3.2蛋白質(zhì)向非極性溶劑中的溶解模型（識記）8.3.3反膠束萃取蛋白質(zhì)的影響因素（識記）8.3.4AOT/異辛烷體系中立體性、靜電性、疏水性相互作用的分離特性和效果（應(yīng)用）8.4反膠團萃取在分離工藝中的應(yīng)用（次重點）8.4.1分離核糖核酸酶，細(xì)胞色素和溶菌酶的混合物流程（應(yīng)用）第九章膜分離過程一、學(xué)習(xí)目的與要求掌握膜分離的基本概念，基本操作模式。了解膜分離的特點，膜的分類。了解膜分離過程的機理和模型。了解膜的性

15、能參數(shù)及其中的基本概念，影響膜壽命的因素。了解膜組件的結(jié)構(gòu)與特點。比較反滲透、納濾與超濾。二、考核知識點與考核目標(biāo)9.1概述（一般）9.1.1膜的概念（識記）9.1.2膜分離的優(yōu)點（理解）9.2膜和膜分離過程的分類和特性（重點）9.2.1膜的分類（識記）9.2.2膜分離過程的種類（識記）9.2.3膜分離過程的區(qū)別和使用范圍（識記）9.3膜的基本理論（重點）9.3.1膜分離過程的基本傳質(zhì)過程（理解）9.3.2膜分離過程的機理（識記）9.3.3濃差極化（識記）9.3.4膜分離過程的擴散模型（理解）9.3.5膜的性能和參數(shù)（識記）9.3.6膜的性能參數(shù)中的基本概念（識記）9.3.7膜的使用壽命的影響

16、因素（理解）9.3.8膜的使用壽命的影響因素中的基本概念（識記）9.4膜的應(yīng)用（次重點）9.4.1膜組件的結(jié)構(gòu)和特點（理解）9.4.2各種膜組件性能的比較（應(yīng)用）9.4.3反滲透法膜的基本性能參數(shù)和應(yīng)用（應(yīng)用）9.4.4超濾法膜的基本性能參數(shù)和應(yīng)用（應(yīng)用）9.4.5微孔過濾的基本性能參數(shù)和應(yīng)用（應(yīng)用）9.4.6納米過濾的基本性能參數(shù)和應(yīng)用（應(yīng)用）第十章液膜分離一、學(xué)習(xí)目的與要求了解液膜的分類，乳化液膜的形成。掌握乳化液膜的分離機制，乳化液膜的制備方法。掌握乳化液膜分離技術(shù)的一般工藝流程。了解乳化液膜在不同行業(yè)上的應(yīng)用。分析液膜分離和反膠團萃取各自的異同點。二、考核知識點與考核目標(biāo)10.1概述（

17、一般）10.1.1液膜分離的概念（識記）10.1.2液膜分離的應(yīng)用簡介（理解）10.1.3液膜的分類（識記）10.1.4液膜的膜相組成（識記）10.2乳化液膜的制備與分離機制（重點）10.2.1乳化液膜的制備方法（理解）10.2.2乳化液膜的兩大分離機制（識記）10.3載體（一般）10.3.1載體分類及簡要介紹（理解）10.4乳化液膜分離技術(shù)的工藝流程及其應(yīng)用（次重點）10.4.1乳化液膜分離技術(shù)的一般工藝流程（識記）10.4.2工業(yè)規(guī)模角度對膜相成分的要求（理解）10.4.3破乳化（理解）10.4.4乳化液膜分離在工業(yè)上的應(yīng)用（應(yīng)用）10.4.5乳化液膜分離在生物化學(xué)上的應(yīng)用（應(yīng)用）10.4

18、.6乳化液膜分離在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用（應(yīng)用）10.5乳化液膜過程的不利因素（一般）10.5.1膜破裂（理解）10.5.2膜膨脹的兩種機理（理解）10.5.3選擇性載體的開發(fā)（理解）第十一章離子交換法一、學(xué)習(xí)目的與要求掌握離子交換原理。了解離子交換樹脂的種類，離子交換樹脂的理化性能。了解離子交換平衡及其影響因素。學(xué)習(xí)離子交換裝置和離子交換樹脂的工作過程。生化用離子交換劑的類型和特點。二、考核知識點與考核目標(biāo)11.1概述（一般）11.1.1離子交換劑的簡介（理解）11.2離子交換原理及分類（次重點）11.2.1離子交換原理（識記）11.2.2離子交換樹脂分類（理解）11.2.3樹脂的命名（識記）11.3

19、離子交換樹脂的理化性能（一般）11.3.1基本概念（理解）11.3.2離子交換樹脂的基本要求（理解）11.4離子交換過程的理論基礎(chǔ)（重點）11.4.1離子交換平衡（理解）11.4.2離子交換選擇性（理解）11.4.3離子交換選擇性的影響因素（識記）11.4.4離子交換過程（識記）11.4.5影響離子交換過程速度的因素（理解）11.5離子交換的應(yīng)用（次重點）11.5.1離子交換裝置（理解）11.5.2離子交換樹脂的工作過程（應(yīng)用）11.6生化用離子交換劑的特點和種類（一般）11.6.1生化用離子交換劑的特點（理解）11.6.2生化用離子交換劑的種類（應(yīng)用）第十二章色譜分離一、學(xué)習(xí)目的與要求了解色

20、譜分離的原理，色譜分離的發(fā)展歷程以及色譜分離的的基本特點。了解色譜分離的類型。比較分析色譜與制備色譜及工業(yè)色譜。掌握分配色譜，吸附色譜，凝膠色譜，層析色譜，親和色譜各自的分離原理，特點。二、考核知識點與考核目標(biāo)12.1概述（一般）12.1.1色譜分離的概念（識記）12.1.2色譜分離的發(fā)展歷程（理解）12.1.3色譜分離的的基本特點（理解）12.2色譜分離的分類（一般）12.2.1按分離機理不同分類（理解）12.2.2按固定相形狀不同分類（理解）12.2.3其他分類方法（理解）12.3生物工業(yè)中的色譜分離（次重點）12.3.1色譜分離規(guī)模劃分（理解）12.3.2色譜分離方法的選擇（應(yīng)用）12.

21、3.3分析色譜與制備色譜及工業(yè)色譜的比較（理解）12.4色譜分離的基本原理（重點）12.4.1色譜分離的原理示意圖（理解）12.4.2分配色譜的分配系數(shù)（識記）12.4.3分配色譜的阻滯因素（識記）12.4.4分配色譜的塔板理論（識記）12.4.5吸附色譜的典型等溫曲線（理解）12.4.6凝膠色譜分離原理（理解）12.4.7凝膠色譜分離中的概念（識記）12.5柱色譜分離法（次重點）12.5.1層析劑的概念（理解）12.5.2層析劑的分類（理解）12.5.3層析色譜分離裝置（理解）12.5.4層析色譜分離的操作（應(yīng)用）12.5.5層析色譜分離的洗脫方法（應(yīng)用）12.5.6徑向色譜的原理（理解）1

22、2.6親和色譜（次重點）12.6.1親和色譜的概念（識記）12.6.2親和色譜的特點（理解）12.6.3親和色譜常用的配基（理解）12.6.4親和層析劑的制備過程（理解）12.6.5常規(guī)親和色譜層析劑的簡介（理解）12.6.6親和色譜操作中的洗脫方法（應(yīng)用）第三部分有關(guān)說明與實施要求一、考核的能力層次表述本大綱在考核目標(biāo)中，按照“識記”、“理解”、“應(yīng)用”三個能力層次規(guī)定其應(yīng)達到的能力層次要求。各能力層次為遞進等級關(guān)系，后者必須建立在前者的基礎(chǔ)上，其含義是：識記：能知道有關(guān)的名詞、概念、知識的含義，并能正確認(rèn)識和表述，是低層次的要求。理解：在識記的基礎(chǔ)上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法

23、，能掌握有關(guān)概念、原理、方法的區(qū)別與聯(lián)系，是較高層次的要求。應(yīng)用：在理解的基礎(chǔ)上，能運用基本概念、基本原理、基本方法聯(lián)系學(xué)過的多個知識點分析和解決有關(guān)的理論問題和實際問題，是最高層次的要求。二、教材1、指定教材毛忠貴生物工業(yè)下游技術(shù)中國輕工業(yè)出版社，20032、參考教材嚴(yán)?？瞪蛛x工程化學(xué)工業(yè)出版社，2001孫彥生物分離工程.化學(xué)工業(yè)出版社，2001劉國詮生物工程下游技術(shù)（第二版）化學(xué)工業(yè)出版社，2003GarciaAABioseparationprocessscience生物分離過程科學(xué)北京:清華大學(xué)出版社,2002劉茉娥膜分離技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社，2000鄭領(lǐng)英，王學(xué)松膜技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社

24、，2000張鏡澄超臨界流體萃取化學(xué)工業(yè)出版社，2000陳維鈕超臨界流體萃取的原理和應(yīng)用化學(xué)工業(yè)出版社，1998師治賢，王俊德生物大分子的液相色譜分離和制備北京：科學(xué)出版社，1999三、自學(xué)方法指導(dǎo)1、在開始閱讀指定教材某一章之前，先翻閱大綱中有關(guān)這一章的考核知識點及對知識點的能力層次要求和考核目標(biāo)，以便在閱讀教材時做到心中有數(shù)，有的放矢。2、閱讀教材時，要逐段細(xì)讀，逐句推敲，集中精力，吃透每一個知識點，對基本概念必須深刻理解，對基本理論必須徹底弄清，對基本方法必須牢固掌握。3、在自學(xué)過程中，既要思考問題，也要做好閱讀筆記，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，這可從中加深對問題的認(rèn)知、理解和記憶，以利于突出重點，并涵蓋整個內(nèi)容，可以不斷提高自學(xué)能力。4、完成書后作業(yè)和適當(dāng)?shù)妮o導(dǎo)練習(xí)是理解、消化和鞏固所學(xué)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題及提高能力的重要環(huán)節(jié)，在做練習(xí)之前，應(yīng)認(rèn)真閱讀教材，按考核目標(biāo)所要求的不同層次，掌握教材內(nèi)容，在練習(xí)過程中對所學(xué)知識進行合理的回顧與發(fā)揮，注重理論聯(lián)系實際和具體問題具體分析，解