《酶及酶工程》教學大綱

《酶及酶工程》教學大綱EnzymeandEnzymeEngineering課程編碼：27A11419 學分：4.0 課程類別：專業(yè)必修課計劃學時：80 其中講課實驗或?qū)嵺`：32適用專業(yè)：生物技術推薦教材：年。參考書目：付加芳編，《酶及酶工程實驗年。郭勇主編，《酶工程》第三版，科學出版社，2009年。課程的教學目的與任務Km值的測定方法，掌握各個因素課程的基本要求通過本課程的學習要求學生了解酶及工程的發(fā)展概況、應用領域及研究內(nèi)容；掌握酶的生產(chǎn)及分離刻苦、務實的學習興趣；樂觀進取、一絲不茍、科學、嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。通過本實驗課程學習，學生應掌握基本的分離純化、純度及分子量測定方法，同時了解凝膠包埋固定Km值的測定方法，掌握各個因素對脲酶活力的影響測定方法等內(nèi)容。該實驗主要各章節(jié)授課內(nèi)容、教學方法及學時分配建議（含課內(nèi)實驗）第一章：緒論 建議學時：4[]了解酶及酶工程的發(fā)展簡史。[教學重點與難] 酶活力的測定及酶的分類命名。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§1.1酶的發(fā)現(xiàn)酶的催化機理研究§1.2酶的分類與命名蛋白類酶的分類與命名核酸類酶的分類其它習慣歸類命名法§1.3酶的活力測定酶活力測定方法酶活力單位酶的轉(zhuǎn)換數(shù)與催化周期固定化酶的活力測定§1.4酶工程發(fā)展歷程第二章：酶生物合成的基本理論[教學目的與要求]掌握酶合成的基本理論；掌握酶生物合成的調(diào)節(jié)。[教學重點與難] 酶生物合成的調(diào)節(jié)機制。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§2.1RNA的生物合成-轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄的起始RNA鏈的延伸RNA鏈合成的終止RNA前體的加工§2.2蛋白質(zhì)的生物合成遺傳密碼及其特點

建議學時：4蛋白質(zhì)合成過程§2.3酶生物合成的調(diào)節(jié)原核生物中酶生物合成的調(diào)節(jié)機制真核生物中酶生物合成的調(diào)節(jié)機制第三章：酶的生物合成法生成 建議學時[]4了解動植物細胞與微生物細胞發(fā)酵產(chǎn)酶的異同。[]微生物發(fā)酵產(chǎn)酶的發(fā)酵條件控制和產(chǎn)酶動力學。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§3.1產(chǎn)酶細胞的選擇應用微生物生產(chǎn)酶的優(yōu)點產(chǎn)酶微生物基本要求§3.2培養(yǎng)基的配制§3.3產(chǎn)酶工藝條件及其控制細胞活化與擴大培養(yǎng)pH的調(diào)節(jié)控制溫度的調(diào)節(jié)控制溶解氧的調(diào)節(jié)控制§3.4微生物發(fā)酵產(chǎn)酶微生物發(fā)酵產(chǎn)酶的方式及其特點提高產(chǎn)酶量的措施酶發(fā)酵動力學固定化微生物細胞發(fā)酵產(chǎn)酶固定化微生物原生質(zhì)體發(fā)酵產(chǎn)酶§3.5植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶植物細胞的特性植物細胞培養(yǎng)的特點植物細胞培養(yǎng)的工藝條件及其控制植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶的過程§3.6動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶動物細胞培養(yǎng)的特點動物細胞培養(yǎng)的方式固定化細胞培養(yǎng)第四章：酶的提取與分離純化 建議學時[]方案的設計。[教學重點與難點]重點為層析和電泳方法在酶分離提取中的應用，難點是不同分離提取方法的選擇。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§4.1細胞破碎§4.2提取酶提取的方法影響酶提取的主要因素§4.3沉淀分離鹽析沉淀法有機溶劑沉淀法復合沉淀選擇性變性沉淀法§4.4離心分離離心機的選擇§4.5過濾與膜分離非膜過濾膜分離技術§4.6分配層析凝膠層析§4.7紙電泳薄層電泳薄膜電泳凝膠電泳§4.8萃取分離雙水相萃取超臨界萃取反膠束萃取§4.9結晶鹽析結晶法有機溶劑結晶法透析平衡結晶法等電點結晶法§4.10濃縮干燥第五章：酶改性的基本理論[教學目的與要求]掌握酶活性中心的概念及共性。[教學重點與難點]酶的結構與催化特性的關系。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§5.1酶的化學組成蛋白類酶的基本組成單位核酸類酶的基本組成單位酶的輔因子§5.2酶的化學結構酶蛋白的化學結構酶RNA的化學結構§5.3酶的空間結構酶蛋白的空間結構酶蛋白的二級結構三級結構四級結構§5.4酶的活性中心酶活性中心上的氨基酸殘接觸殘基附近肽鏈的一級結構

建議學時：4§5.5酶的結構與催化特性的關系酶金屬離子與酶催化功能的關系第六章：酶分子修飾 建議學時[]分子修飾的方法。掌握蛋白酶側鏈基團的修飾。[教學重點與難點]重點：大分子結合修飾的特點與應用；難點：氨基酸和核苷酸的置換修飾。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§6.1主鏈切斷修飾主鏈連接修飾§6.2酶分子的側鏈基團修飾蛋白類酶側鏈修飾方法核酸類酶側鏈修飾方法酶分子的側鏈基團修飾§6.3酶的組成單位置換修飾酶分子組成單位置換修飾的作用定點突變技術在酶分子中的應用§6.4金屬離子置換修飾金屬離子置換修飾的定義及原理金屬離子置換修飾的技術過程§6.5酶分子的物理修飾酶分子物理修飾的特點酶分子物理修飾的作用和意義第七章：酶分子定向進化 建議學時[]應用。[教學重點與難點]重點：酶定向進化中突變基因庫的構建方法；難點：酶突變基因的篩選。[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§7.1酶基因的體外隨機突變基因體外隨機突變方法及其特點易錯PCR技術DNA重排技術基因家族重排技術§7.2酶突變基因的定向選擇突變基因文庫的構建突變基因的篩選§7.3酶分子的定向進化的應用提高酶的催化活性增強酶的穩(wěn)定性改變酶的底物特異性第八章：酶固定化 建議學時[教學目的與要求]掌握固定化酶和固定化細胞的定義及特點；掌握固定化方法，包括吸附、包埋、結合、交聯(lián)等方法的原理及過程；了解固定化酶和固定化細胞的性質(zhì)及應用。[教學重點與難點]重點：酶和微生物細胞的固定化；難點：動植物細胞的固定化[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§8.1酶固定化方法包埋法結合法交聯(lián)法熱處理法§8.2穩(wěn)定性pH底物特異性§8.3固定化技術的應用固定化酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應用固定化細胞的應用第九章：酶非水相催化 建議學時[教學目的與要求]掌握非水相中酶促反應的特點與一般規(guī)律。[教學重點與難點]重點：水對有機相中酶促反應的影響；難點：有機相中酶促反應中水的控制；[授課方法]以課堂講授為主，課堂討論和課下自學為輔。[授課內(nèi)容]§9.1酶非水相催化的研究概況有機介質(zhì)反應體系有機溶劑對酶促反應的作用非水介質(zhì)中生物催化特點§9.2水與酶的柔性結合水水活度水對酶活性和選擇性的調(diào)節(jié)§9.3非水相介質(zhì)中酶催化的特性熱力學穩(wěn)定性酶的特異性位置選擇性和化學選擇性§9.4非水相介質(zhì)中酶催化反應的條件及其控制有機溶劑對酶必需水的影響有機溶劑對底物和產(chǎn)物的影響有機溶劑對酶的影響§9.5超臨界流體中的酶催化反應超臨界流體應用于酶促反應的優(yōu)越性超臨界流體對酶立體選擇性的影響因傳統(tǒng)的有機溶劑和超臨界流體的對比§9.6離子液中的酶催化反應離子液的組成與在酶催化反應中的優(yōu)越性離子液中酶催化的影響因素離子液中酶的穩(wěn)定性離子液中酶的選擇性專題討論課酶的應用 建議學時6[教學目的與要求]了解酶在各領域的應用。[授課方法]以課堂討論為主，教師組織學生以班級為單位分組分別討論酶的應用。[授課內(nèi)容]酶的應用討論酶在醫(yī)藥、食品、化工、環(huán)境、生物技術等領域的應用。實驗一：蛋清溶菌酶的分離 建議學時：6[]淀蛋白酶，聚丙烯酰胺處理蛋白，鹽析沉淀蛋白。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]生物工程教學實驗室。[作業(yè)要求]預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗使用聚丙烯酸進行處理，需做好學生的安全防護教育。實驗二：蛋清溶菌酶的純化 建議學時：6[]學會下列操作技術：聚丙烯層析柱裝柱，加樣，洗脫去雜蛋白、收集溶菌酶。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]生物工程教學實驗室。[作業(yè)要求]預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗使用玻璃柱進行層析，需注意玻璃層析柱不要打碎。實驗三：蛋清溶菌酶純度以及分子量鑒定 建議學時：6[教學目的與要求]了解SDS蛋白電泳的原理，熟練掌握蛋白電泳的操作。學生學會下列操作技術：SDS膠板安裝，制備分離膠，制備濃縮膠，樣品處理與加樣，考馬斯亮藍染色，脫色。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]生物工程教學實驗室。[作業(yè)要求]預習下個實驗項目，撰寫預習報告，第二天觀察實驗結果。[注意事項]聚丙烯酰胺凝膠電泳所用的丙烯酰胺單體為劇毒物質(zhì)，需對學生做好安全防護教育。實驗四：凝膠包埋法固定脲酶 建議學時：4[]脲酶，卡拉膠固定脲酶，瓊脂固定脲酶，海藻酸鈉固定脲酶，明膠固定脲酶。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]生物工程教學實驗室。[作業(yè)要求]預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]本實驗使用的丙烯酰胺單體為劇毒物質(zhì)，需做好學生的安全防護教育。實驗五：固定化脲酶酶活力及其回收率的測定 建議學時：6[教學目的與要求]了解固定化酶活力測定的測定原理，掌握溶液酶活力測定方法。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]生物工程教學實驗室。[作業(yè)要求]預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]酶活反應需要在最適PH值和溫度下，需嚴格控制酶促反應的溫度與PH值，盡量使酶促反應處于最佳條件。實驗六：脲酶酶促反應動力學 建議學時：4[]了解脲酶米氏常數(shù)Km操作技術：酶促反應與終止，比色法測定脲酶活力，米氏方程計算。[教學方式]教師課堂講解，學生分組操作。[場所及條件要求]生物工程教學實驗室。[作業(yè)要求]預習下個實驗項目，撰寫預習報告。[注意事項]酶促反應動力學測定需要在最適PH值和溫度下，需嚴格控制酶促反應的溫度與PH值，盡量使酶促反應處于最佳條件。成績考核與評定成績考核分為理論課程考核和實驗課程考核兩部分組成，各占50%，均為百分制。其中：（一）理論課程考核成績=平時成績×30%+期末考試成績×70%平時成績：課堂交流，百分制期末考試成績：閉卷考試，百分制。（二）實驗課程考核方式為提交實驗報告和平時成績，實驗報告占總成績70%，平時成績占總成績30%。實驗報告的評定根據(jù)實驗原理、步驟、實驗結果和討論分析等部分的