《生物分離工程》課程介紹與教學(xué)大綱

PAGE1PAGE5《生物分離工程》課程簡(jiǎn)介課程編號(hào)：03044903課程名稱：生物分離工程/BioseparationEngineering學(xué)分:2.5學(xué)時(shí)：40其中課內(nèi)實(shí)驗(yàn)(踐)：16適用專業(yè)：化學(xué)生物學(xué)建議修讀學(xué)期：第6學(xué)期開課單位：化學(xué)生物學(xué)與制藥工程系先修課程：生物化學(xué)、化工原理、微生物學(xué)考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：課程考核采用百分制。課程考核成績(jī)采用平時(shí)成績(jī)（包括實(shí)驗(yàn)成績(jī)）＋期終考試成績(jī)相結(jié)合的方式，平時(shí)成績(jī)占課程考核成績(jī)的30%，平時(shí)成績(jī)考核采用考勤、課堂提問、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等方式；期終成績(jī)考核采用考試方式，期終考試成績(jī)占課程考核成績(jī)的70%。教材與主要參考書目：教材：《生物分離工程》第3版，孫彥編著，化學(xué)工業(yè)出版社，2013主要參考書目：《生物分離工程》，田瑞華主編，科學(xué)出版社，2008《生物工程下游技術(shù)》，劉國(guó)詮主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2005《生物產(chǎn)品分離純化技術(shù)》，李從軍等，華中師范大學(xué)出版社，2009內(nèi)容概述：該課程主要介紹生物產(chǎn)物分離純化的原理、方法、過程理論及應(yīng)用。該課程內(nèi)容包括：發(fā)酵液的預(yù)處理、細(xì)胞破碎、離心、膜分離、萃取、蛋白質(zhì)沉淀、吸附、色譜（如凝膠過濾層析、離子交換色譜、疏水吸附色譜、聚焦色譜、反相色譜等）、親和分離技術(shù)、結(jié)晶、干燥等。Thecoursefocusesontheprinciple,methods,processestheoryandapplicationofseparationandpurificationofbiologicalproducts.Itincludesthepretreatmentoffermentationbroth,celldisruption,centrifugation,membraneseparation,extraction,proteinprecipitation,adsorption,chromatography(e.g.,gelfiltrationchromatography,ionexchangechromatography,hydrophobicadsorptionchromatography,focusingchromatography,reversedphasechromatography,etc.),affinityseparation,crystallization,drying,etc.《生物分離工程》教學(xué)大綱課程編號(hào)：03044903課程名稱：生物分離工程/BioseparationEngineering學(xué)分:2.5學(xué)時(shí)：40其中課內(nèi)實(shí)驗(yàn)(踐)：16適用專業(yè)：化學(xué)生物學(xué)建議修讀學(xué)期：第6學(xué)期開課單位：化學(xué)生物學(xué)與制藥工程系先修課程：生物化學(xué)、化工原理、微生物學(xué)一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)本課程主要講授生物產(chǎn)物分離純化的原理、方法、過程理論及應(yīng)用，是生物工程中不可缺少的組成部分，通過對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，能使學(xué)生針對(duì)生物產(chǎn)物的特性，較好地運(yùn)用各種分離技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)合理的提取、精制的工藝路線，并能從理論上解釋各種現(xiàn)象，提高分析問題和解決問題的能力，是一門理論和實(shí)踐密切結(jié)合的課程，同時(shí)作為一門專業(yè)選修課，有助于其它專業(yè)課的學(xué)習(xí)。教學(xué)目標(biāo)：本課程的目的和任務(wù)是使學(xué)生①掌握生物產(chǎn)物分離純化所涉及的一些基礎(chǔ)理論和分離純化技術(shù)的一般過程（對(duì)應(yīng)化生畢業(yè)要求2-1）；②能使學(xué)生針對(duì)不同產(chǎn)品的特性，較好運(yùn)用各種分離技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)合理的提取和純化工藝路線或改進(jìn)現(xiàn)有工藝，并能從理論上解釋各種實(shí)際問題，提高分析問題和解決問題的能力（對(duì)應(yīng)化生畢業(yè)要求3-2）。附：化學(xué)生物學(xué)畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)2.掌握化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)等化學(xué)生物學(xué)交叉領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論、基本實(shí)驗(yàn)技能以及相關(guān)的基本工程技術(shù)知識(shí)，了解國(guó)內(nèi)外化學(xué)生物學(xué)理論前沿、應(yīng)用前景和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)。指標(biāo)點(diǎn)2-1：掌握本專業(yè)所需的化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)等化學(xué)生物學(xué)交叉領(lǐng)域?qū)W科相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本理論、基本實(shí)驗(yàn)技能、基本工程技術(shù)知識(shí)及其在人類健康和疾病方面的重要應(yīng)用，用于解決化學(xué)生物學(xué)相關(guān)的科學(xué)問題。課程目標(biāo)13.具有從事化學(xué)生物學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的教學(xué)、科研、技術(shù)開發(fā)和管理工作的能力。指標(biāo)點(diǎn)3-2：掌握化學(xué)生物學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的基本原理、基本方法和基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析處理數(shù)據(jù)和解決問題等的科學(xué)研究能力。課程目標(biāo)2二、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配本課程總學(xué)時(shí)數(shù)為40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時(shí)；課程教學(xué)共有12章，具體內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排等如下表所示：課程內(nèi)容教學(xué)要求重點(diǎn)（☆）難點(diǎn)（△）學(xué)時(shí)安排實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)上機(jī)學(xué)時(shí)備注第一章緒論C2講授第一節(jié)生物技術(shù)與生物分離C第二節(jié)生物物質(zhì)和生物分離C第三節(jié)生物分離過程的特點(diǎn)B第四節(jié)生物分離技術(shù)和原理B☆第五節(jié)生物分離效率C第二章細(xì)胞分離與破碎A2講授第一節(jié)細(xì)胞分離（重力沉降、離心沉降、過濾）A☆第二節(jié)細(xì)胞破碎（細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞破碎和產(chǎn)物釋放原理、細(xì)胞破碎技術(shù)、目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性釋放）B第三章初級(jí)分離A2講授第一節(jié)沉淀分級(jí)（蛋白質(zhì)的表面特性、鹽析沉淀、等電點(diǎn)沉淀、有機(jī)溶劑沉淀、熱沉淀）A☆第二節(jié)泡沫分離（泡沫分離原理、泡沫分離設(shè)備和過程、泡沫分離的應(yīng)用）C第四章膜分離B2講授第一節(jié)各種膜分離法及其原理B☆第二節(jié)影響膜分離速度的主要因素（操作形式、流速、壓力、料液濃度）C第五章萃取A2講授第一節(jié)萃取的基本概念C第二節(jié)分配定律與分配平衡B△第三節(jié)有機(jī)溶劑萃取A☆△第四節(jié)雙水相萃取A☆第五節(jié)液膜萃取B第六章吸附分離技術(shù)和理論B2講授第一節(jié)吸附分離介質(zhì)B第二節(jié)吸附平衡理論B☆△第三節(jié)吸附過程傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)C第七章液相色譜A2講授第一節(jié)色譜原理與分類B第二節(jié)凝膠過濾色譜A☆△第三節(jié)離子交換色譜A☆△第四節(jié)疏水性相互作用色譜B第五節(jié)反相色譜B第八章親和色譜B2講授第一節(jié)親和色譜原理B☆△第二節(jié)親和吸附平衡B△第三節(jié)親和色譜的應(yīng)用（干擾素的純化、基因重組融合蛋白的純化）C第九章電泳和電色譜B2講授第一節(jié)電泳基礎(chǔ)理論C☆第二節(jié)凝膠電泳B☆△第三節(jié)等電點(diǎn)聚焦（分離原理、分離裝置、特點(diǎn)）C第十章蛋白質(zhì)復(fù)性B2講授第一節(jié)包含體的形成和性質(zhì)及體內(nèi)抑制C第二節(jié)包含體的純化和溶解C第三節(jié)蛋白質(zhì)復(fù)性B第十一章結(jié)晶B2講授第一節(jié)結(jié)晶原理（溶解度、過飽和溶液與介穩(wěn)區(qū)）B☆第二節(jié)結(jié)晶的生長(zhǎng)（生長(zhǎng)速率、ΔL定律）C△第三節(jié)結(jié)晶操作及其應(yīng)用C第十二章干燥B2講授第一節(jié)干燥速度（傳導(dǎo)干燥和對(duì)流干燥）B☆第二節(jié)濕空氣和物料中水分的性質(zhì)C第三節(jié)干燥過程C△第四節(jié)干燥設(shè)備及其應(yīng)用C實(shí)驗(yàn)一雙水相體系中蛋白質(zhì)分配系數(shù)的測(cè)定A8實(shí)驗(yàn)二凝膠色譜法分離甘油三酯A8實(shí)驗(yàn)三離子交換樹脂總交換容量的測(cè)定（選做）A8（教學(xué)基本要求：A-熟練掌握；B-掌握；C-了解）三、建議實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)雙水相體系中蛋白質(zhì)分配系數(shù)的測(cè)定8凝膠色譜法分離甘油三酯8離子交換樹脂總交換容量的測(cè)定（選做）8四、教學(xué)方法與教學(xué)手段采用多媒體講課和實(shí)驗(yàn)兩種方式進(jìn)行的，講課以啟發(fā)為主，講授生物產(chǎn)物分離純化的原理、方法、過程理論及應(yīng)用。重點(diǎn)闡明常見分離純化技術(shù)的原理、方法、操作等。在實(shí)驗(yàn)課中以教師指導(dǎo)學(xué)生自己操作為主。五、考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)課程考核采用百分制。課程考核成績(jī)采用平時(shí)成績(jī)（包括實(shí)驗(yàn)成績(jī)）＋期終考試成績(jī)相結(jié)合的方式，平時(shí)成績(jī)占課程考核成績(jī)的30%，平時(shí)成績(jī)考核采用考勤、課堂提問、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)等方式；期