(2.2)-酶工程教學(xué)大綱2017

《酶工程》課程教學(xué)大綱【課程代碼】034057101【課程修習(xí)類型】必修【開(kāi)課學(xué)院】生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院【適用專業(yè)】生物技術(shù)相關(guān)專業(yè)【學(xué)分?jǐn)?shù)】1.5【學(xué)時(shí)數(shù)】總學(xué)時(shí)（課內(nèi)理論/課外學(xué)時(shí)）96（24/72）【建議修讀學(xué)期】三春【先修課程】微生物學(xué)、生物化學(xué)一、課程說(shuō)明1.課程介紹(中、英文)酶工程是生物技術(shù)的主要內(nèi)容之一，是隨著酶學(xué)研究迅速發(fā)展，特別是酶的應(yīng)用推廣使酶學(xué)和工程學(xué)相互滲透結(jié)合、發(fā)展結(jié)合成的一門(mén)新的技術(shù)學(xué)科，整本書(shū)的講授以酶的應(yīng)用為中心目的。學(xué)生通過(guò)酶工程的學(xué)習(xí)，應(yīng)熟悉從應(yīng)用目的出發(fā)研究酶，掌握酶的生產(chǎn)與應(yīng)用的基本理論、基本技術(shù)以及自然酶、化學(xué)修飾酶、固定化酶的研究和應(yīng)用，進(jìn)一步了解酶在各行各業(yè)中實(shí)際應(yīng)用的最新發(fā)展和發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，不僅要求掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，在以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)和工作中能夠自覺(jué)地應(yīng)用這些技術(shù)方法，尤其是思想來(lái)指導(dǎo)自己的工作。Enzymeengineeringisarequiredcourseforundergraduatestudentsofbiotechnologymajors.Enzymeengineeringisthetechnologyofmakinguseofthebiocatalysisoftheenzyme,microbialcell,cellsofanimalsandplantsormicrobialcell,whichareplacedincertaincontainers,sothatthematerialcanbeconvertedintousefulsubstancewithengineeringmethods,anditscorrespondingapplicationinthesocietyanddailylife.Attheendofthecourse,thestudentswouldhavelearntaboutclassificationofenzymes,immobilization,extractionandpurificationofenzymes,molecularmodificationofenzyme,thedesignandexpandingofenzymereactorandapplicationsofenzymeengineering.2.課程內(nèi)容及課時(shí)安排：章次內(nèi)容（宋體五號(hào)字）總學(xué)時(shí)理論學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐學(xué)時(shí)一酶工程概述826二微生物發(fā)酵產(chǎn)酶826三酶的提取與分離純化16412四酶分子修飾16412五酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體的固定化16412六酶非水相催化826七酶定向進(jìn)化826八酶反應(yīng)器826九酶的應(yīng)用8263．課程教學(xué)目標(biāo)：（1）課程教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)學(xué)習(xí)本課程，使學(xué)生能系統(tǒng)掌握酶工程的基本理論、基本技術(shù)，進(jìn)一步了解酶在各行業(yè)中實(shí)際應(yīng)用的最新進(jìn)展和發(fā)展趨勢(shì)，達(dá)到如下教學(xué)目標(biāo)：①掌握基本酶學(xué)知識(shí)、酶學(xué)理論；②掌握酶生產(chǎn)的方法、酶生物合成模式及酶合成的基本理論；③掌握酶分離純化的方法、原理；④掌握酶固定化的方法、原理，固定化酶酶學(xué)性質(zhì)變化及結(jié)合率、活力回收率的計(jì)算；⑤掌握酶分子修飾的方法、原理及修飾酶酶學(xué)性質(zhì)的變化；⑥熟悉酶非水相催化的類型，影響因素及應(yīng)用；⑦熟悉酶定向進(jìn)化的原理、方法及應(yīng)用；⑧了解酶反應(yīng)器的分類及設(shè)計(jì)；⑨了解酶在各行各業(yè)中的最新發(fā)展及研究趨勢(shì)；⑩了解酶工程發(fā)展歷史、前沿理論和最新進(jìn)展。（2）課程目標(biāo)對(duì)培養(yǎng)要求的支撐：培養(yǎng)要求課程支撐點(diǎn)課程教學(xué)目標(biāo)知識(shí)要求：掌握酶工程的基本理論和基本方法。掌握基本酶學(xué)知識(shí)、酶學(xué)理論、酶的生產(chǎn)、酶的改造教學(xué)目標(biāo)①、②、③、④、⑤能力要求：具有綜合運(yùn)用酶工程知識(shí)的能力，熟悉酶工程實(shí)驗(yàn)技能和設(shè)計(jì)方法。掌握酶的分離純化方法，熟悉酶定向進(jìn)化、非水相催化的原理及方法。教學(xué)目標(biāo)⑥、⑦、⑧素質(zhì)要求：具有良好的科學(xué)素質(zhì)、專業(yè)素養(yǎng)和自主學(xué)習(xí)的能力，了解酶工程理論前沿和發(fā)展動(dòng)態(tài)。通過(guò)專題討論課強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)，并拓展課外專業(yè)閱讀。教學(xué)目標(biāo)⑨、⑩4．課程教學(xué)方法與手段：該課程將結(jié)合酶工程的課程特點(diǎn)，借助多媒體以案例教學(xué)豐富教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)啟發(fā)式、提問(wèn)式等靈活多樣的教學(xué)方法，激發(fā)學(xué)生的興趣，提高課堂教學(xué)效果。5．課程資源：（1）推薦教材及參考文獻(xiàn)：教材：《酶工程》(第四版)郭勇主編，2017年，科學(xué)出版社。參考書(shū)：《酶工程》（第二版）陳守文主編，2016年，科學(xué)出版社；《酶工程》（第三版）羅貴民、曹淑貴主編，2016年，化學(xué)工業(yè)出版社；《酶與酶工程》袁勤生主編，2012年，華東理工大學(xué)出版社；《酶學(xué)》陳石根主編，2001年，復(fù)旦大學(xué)出版社；《酶制劑生產(chǎn)與應(yīng)用》焦云鵬主編，2015年，輕工業(yè)出版社；《酶制劑生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)》，

周濟(jì)銘主編，2014年，重慶大學(xué)出版社。（2）課程網(wǎng)站：6．學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)定：（1）考核方式：閉卷考試（2）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：（明確評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的基本標(biāo)準(zhǔn)，可從課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成度闡述）考核等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)秀（90-100）非常熟練掌握酶工程有關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，分析解決相關(guān)酶工程問(wèn)題的能力出色。良好（80-89）熟練掌握酶工程有關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，分析解決相關(guān)酶工程問(wèn)題的能力比較出色。中等（70-79）比較熟練掌握酶工程有關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，分析解決相關(guān)酶工程問(wèn)題的能力一般。及格（60-69）基本掌握酶工程有關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，分析解決相關(guān)酶工程問(wèn)題的能力較差。不及格（低于60）不能掌握酶工程有關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，分析解決相關(guān)酶工程問(wèn)題的能力非常差。（3）成績(jī)構(gòu)成：（明確平時(shí)成績(jī)與課程總成績(jī)之間比例）平時(shí)20%，學(xué)科論文30%，期末50%（4）過(guò)程考核：平時(shí)20%（出勤，課堂參與度，課后作業(yè)），學(xué)科論文30%（看文獻(xiàn)寫(xiě)酶工程相關(guān)論文），期末考試50%。過(guò)程監(jiān)控：出勤記錄、課堂參與度及課后作業(yè)完成情況，期末卷面考試。二、教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)分配緒論（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：復(fù)習(xí)并要求學(xué)生掌握酶學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)習(xí)酶工程課程的主要內(nèi)容，使學(xué)生對(duì)本課程有初步的了解。了解酶工程研究的對(duì)象及內(nèi)容、酶的生產(chǎn)方法及應(yīng)用，掌握酶催化作用的影響因素。掌握酶及酶工程的概念。2.主要內(nèi)容：酶催化作用的特點(diǎn)、影響酶催化作用的因素、酶的活力測(cè)定、酶的生產(chǎn)方法。3.教學(xué)方法：多媒體講授4.閱讀材料：參考教材《酶工程》(第四版)第一章5.思考作業(yè)題：1）酶有哪些顯著的催化特性？2）簡(jiǎn)述影響酶催化作用的主要因素3）簡(jiǎn)述酶工程的發(fā)展概況及前景4）舉例說(shuō)明酶催化的絕對(duì)專一性和相對(duì)專一性第二章微生物發(fā)酵產(chǎn)酶（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：掌握酶合成的基本理論；了解主要產(chǎn)酶微生物種類、產(chǎn)酶微生物培養(yǎng)方法；重點(diǎn)掌握酶生物合成的幾種模式；掌握細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和產(chǎn)酶動(dòng)力學(xué)方程及含義；了解影響酶生物合成的主要因素；2.主要內(nèi)容：酶生物生物合成的調(diào)節(jié)、酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、微生物酶的類型3.教學(xué)方法：多媒體講授4.閱讀材料：參考教材《酶工程》(第四版)第二章5.思考作業(yè)題：1）簡(jiǎn)述酶生物合成的基本過(guò)程2）簡(jiǎn)述分解代謝物阻遏作用的原理和解除方法3）酶的生物合成有哪幾種模式4）提高酶產(chǎn)量的措施主要有哪些5）簡(jiǎn)述酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)的主要內(nèi)容第三章酶的提取與分離純化（4學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：理解酶分離純化的一般原則；掌握細(xì)胞破碎的各種方法；了解各種酶純化方法的原理、步驟、特點(diǎn)以及一些有關(guān)的計(jì)算；了解酶的結(jié)晶、濃縮與干燥的條件和方法；了解酶分離純化指標(biāo)與酶純度鑒定。2.主要內(nèi)容：酶的提取、酶的分離純化原理及技術(shù)、酶分離純化方案的設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)3.教學(xué)方法：多媒體講授及課堂討論4.閱讀材料：參考教材《酶工程》(第四版)第四章5.思考作業(yè)題：1）細(xì)胞破碎的方法主要有哪些2）簡(jiǎn)述酶沉淀分離的主要方法及其原理3）試述凝膠層析、親和層析、離子交換層析的原理及操作要點(diǎn)4）簡(jiǎn)述凝膠電泳的分類及其操作要點(diǎn)5）簡(jiǎn)述酶結(jié)晶的主要方法第四章酶分子修飾（4學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：了解酶分子修飾的目的、現(xiàn)狀及進(jìn)展；掌握酶化學(xué)修飾基本技術(shù)的概念、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）；理解蛋白酶修飾的方法和修飾后起到的作用；了解酶分子的物理修飾作用；了解酶分子修飾的應(yīng)用。2.主要內(nèi)容：金屬離子置換修飾、大分子結(jié)合修飾、側(cè)鏈基團(tuán)修飾、肽鏈有限水解修飾、物理修飾、酶分子修飾的意義3.教學(xué)方法：多媒體講授及課堂討論4.閱讀材料：參考教材《酶工程》(第四版)第五章5.思考作業(yè)題：1）簡(jiǎn)述酶分子修飾的概念和作用2）何謂金屬離子置換修飾？簡(jiǎn)述其主要修飾過(guò)程和作用3）何謂大分子結(jié)合修飾？有何作用？4）舉例說(shuō)明肽鏈有限水解修飾的作用5）酶分子的物理修飾有何特點(diǎn)？查閱近三年文獻(xiàn)翻譯一篇關(guān)于酶分子修飾的文獻(xiàn)第五章酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體的固定化（4學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：掌握固定化酶的定義、分析固定化酶的優(yōu)缺點(diǎn)；理解固定化酶的制備原則和酶的固定化方法，了解細(xì)胞的固定化、原生質(zhì)體的固定化的基本概念、基本方法及優(yōu)缺點(diǎn)；掌握固定化酶的性質(zhì)及其影響因素。2.主要內(nèi)容：酶的固定化、細(xì)胞及原生質(zhì)體的固定化、固定化酶的性質(zhì)及影響因素3.教學(xué)方法：多媒體講授及課堂討論4.閱讀材料：參考教材《酶工程》(第四版)第六章5.思考作業(yè)題：1）簡(jiǎn)述常用的固定化方法及其應(yīng)用范圍2）何謂固定化酶？固定化酶的特性與游離酶比較有哪些改變？3）舉例說(shuō)明固定化酶在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用4）簡(jiǎn)述固定化原生質(zhì)體的制備方法與特點(diǎn)5）分析固定化酶與固定化細(xì)胞的異同6）改變固定化酶最適pH的影響因素有哪些？查閱近三年文獻(xiàn)寫(xiě)一篇2000字左右關(guān)于酶固定化的研究進(jìn)展報(bào)告第六章酶非水相催化（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：了解酶在有機(jī)介質(zhì)、氣相介質(zhì)、超臨界流體、離子液介質(zhì)等非水相中酶催化的研究概況，掌握酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化特性；理解非水介質(zhì)中的酶學(xué)基礎(chǔ)和酶催化反應(yīng)的條件及控制。2.主要內(nèi)容：酶非水相催化的主要內(nèi)容、酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化特性、反應(yīng)條件及其控制3.教學(xué)方法：多媒體講授4.閱讀材料：參考教材《酶工程》(第四版)第七章5.思考作業(yè)題：1）酶的非水相催化有哪些特點(diǎn)？2）酶在有機(jī)溶劑介質(zhì)中與在水溶液中的特性有何改變？3）什么是必需水和水活度？它們對(duì)非水相中酶的催化有何影響？4）有機(jī)溶劑對(duì)酶催化有何影響？5）簡(jiǎn)述有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的影響因素及其控制6）舉例說(shuō)明酶非水催化的應(yīng)用。第七章酶定向進(jìn)化（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：了解酶定向進(jìn)化的特點(diǎn)；熟悉酶定向進(jìn)化的技術(shù)；了解酶定向進(jìn)化的應(yīng)用。2.主要內(nèi)容：酶定向進(jìn)化的方法與特點(diǎn)、酶定向進(jìn)化的應(yīng)用3.教學(xué)方法：多媒體講授4.閱讀材料：參考教材《酶工程》(第四版)第八章5.思考作業(yè)題：1）何謂酶定向進(jìn)化？有何特點(diǎn)？2）簡(jiǎn)述易錯(cuò)PCR技術(shù)與常規(guī)PCR技術(shù)的異同點(diǎn)3）什么叫做DNA重排技術(shù)？其主要過(guò)程包括哪些步驟？4）什么是基因家族重排技術(shù)？它與DNA重排技術(shù)有何異同？5）舉例說(shuō)明酶定向進(jìn)化技術(shù)的應(yīng)用。第八章酶反應(yīng)器（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：了解攪拌式、填充床式、流化床式等幾種基本酶反應(yīng)器的構(gòu)造特點(diǎn)和這些反應(yīng)器適應(yīng)的酶反應(yīng)類型；重點(diǎn)掌握最常利用的攪拌式酶反應(yīng)器；掌握酶反應(yīng)器選擇的幾項(xiàng)基本原則，主要是根據(jù)酶的應(yīng)用形式、底物和產(chǎn)物的理化性質(zhì)選擇酶反應(yīng)器；了解酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)基本原則；了解酶反應(yīng)器的操作的基本方法和注意事項(xiàng)。2.主要內(nèi)容：酶反應(yīng)器的基本類型、酶反應(yīng)器的性能評(píng)價(jià)3.教學(xué)方法：多媒體講授4.閱讀材料：參考教材《酶工程》(第四版)第九章5.思考作業(yè)題：1）試述酶反應(yīng)器的主要類型和特點(diǎn)2）選擇酶反應(yīng)器的主要依據(jù)有哪些？3）簡(jiǎn)述酶反應(yīng)器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容4）簡(jiǎn)述酶反應(yīng)器的操作條件及其控制的主要內(nèi)容5）在酶反應(yīng)器的操作過(guò)程中要注意哪些問(wèn)題？第九章酶的應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）1.教學(xué)要求：了解酶在醫(yī)藥、食品、輕工、化工、環(huán)保、生物技術(shù)等方面的應(yīng)用，通過(guò)一些具體實(shí)例對(duì)酶工程有感性的了解，并將前面所學(xué)理論與實(shí)際結(jié)合；了解酶工程