《發(fā)酵工業(yè)調(diào)控學》課程教學大綱

《發(fā)酵工業(yè)調(diào)控學》課程教學大綱一、課程信息課程代碼319B3353課程名稱發(fā)酵工業(yè)調(diào)控學課程性質(zhì)專業(yè)選修課學分2學時32先修課程生物反應(yīng)工程、微生物學、生物化學、細胞生物學、化工原理適用專業(yè)生物工程課程簡介：《發(fā)酵工業(yè)調(diào)控學》是研究如何充分表達菌種的生產(chǎn)潛力和運用發(fā)酵調(diào)控的理論和手段來分析和解決發(fā)酵研究和生產(chǎn)中遇到的問題的一門學科，是生物工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課。該課程講解生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化中需要解決的共性和關(guān)鍵技術(shù)問題；以基因工程、代謝工程手段優(yōu)化代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，利用同位素示蹤技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)細胞微觀代謝流的定量研究；通過細胞生理特性與反應(yīng)器流場特性相結(jié)合的手段，實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模發(fā)酵工藝的優(yōu)化及理性放大的技術(shù)路線和思路。通過本課程的教學，學生理解技術(shù)環(huán)境的多樣化、技術(shù)應(yīng)用發(fā)展和技術(shù)進步對于知識和能力的影響與要求，了解國內(nèi)外發(fā)酵工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；了解與發(fā)酵有關(guān)的微生物生理生化、代謝網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)物合成與調(diào)控、代謝工程技術(shù)原理及微生物的代謝規(guī)律和發(fā)酵調(diào)控的基本知識；掌握從分子、細胞和工藝工程水平去探討微生物產(chǎn)物合成與調(diào)節(jié)的內(nèi)在機制及外在環(huán)境條件的優(yōu)化、控制；能夠分析出各參數(shù)與產(chǎn)物合成之間的關(guān)系，具有發(fā)酵過程建模和計算機控制方面的具體解決方案的能力。二、課程目標通過本課程的學習與訓(xùn)練，學生應(yīng)具備以下幾方面的目標:通過本課程學習，學生能夠理解技術(shù)環(huán)境的多樣化、技術(shù)應(yīng)用發(fā)展和技術(shù)進步對于知識和能力的影響與要求，了解國內(nèi)外發(fā)酵工業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；通過本課程學習，學生能夠了解與發(fā)酵有關(guān)的微生物生理生化、代謝網(wǎng)絡(luò)、產(chǎn)物合成與調(diào)控、代謝工程技術(shù)原理及微生物的代謝規(guī)律和發(fā)酵調(diào)控的基本知識；通過本課程學習，學生能夠掌握從分子、細胞和工藝工程水平去探討微生物產(chǎn)物合成與調(diào)節(jié)的內(nèi)在機制及外在環(huán)境條件的優(yōu)化、控制；通過本課程學習，學生能夠通過發(fā)酵進程的各種參數(shù)變化規(guī)律，分析出各參數(shù)與產(chǎn)物合成之間的關(guān)系，具有發(fā)酵過程建模和計算機控制方面的具體解決方案的能力。課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系表畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標1課程目標2課程目標3課程目標4畢業(yè)要求4畢業(yè)要求指標點4.3H畢業(yè)要求指標點4.4H畢業(yè)要求5畢業(yè)要求指標點5.3H畢業(yè)要求12畢業(yè)要求指標點12.1M三、教學內(nèi)容與預(yù)期學習成效知識單元對應(yīng)課程目標知識點預(yù)期學習成效實現(xiàn)環(huán)節(jié)學時微生物生長與調(diào)節(jié)課程目標3微生物的生長細胞周期生長效率生長調(diào)節(jié)運輸過程了解微生物的生長方式，細胞分裂和調(diào)節(jié)的規(guī)律；掌握測量微生物生長的各種方法；了解微生物生長繁殖的形式與工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系，環(huán)境變化對微生物生長的影響。教學方法：課堂講授、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合理論4學時微生物的基礎(chǔ)代謝課程目標2、4能量代謝原理微生物的分解代謝微生物的組成代謝了解細胞中的生物化學反應(yīng)，微生物的基礎(chǔ)代謝和能量轉(zhuǎn)換的規(guī)律；掌握有效控制微生物生長繁殖和有用代謝產(chǎn)物的合成。教學方法：課堂講授、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合理論6學時代謝調(diào)節(jié)與代謝工程課程目標2、4酶活性的調(diào)節(jié)酶合成的調(diào)節(jié)代謝系統(tǒng)的分子控制機制代謝調(diào)節(jié)代謝工程了解微生物快速啟動或關(guān)閉蛋白質(zhì)的合成和有關(guān)的代謝途徑；掌握平衡各代謝物流和反應(yīng)速率來適應(yīng)外界環(huán)境的變化規(guī)律，掌握代謝控制機制。教學方法：課堂講授、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合理論6學時微生物次級代謝與調(diào)節(jié)課程目標2、3、4次級代謝的特征和類型次級代謝物生物合成的前體次級代謝物生物合成原理抗生素的生物合成微生物次級代謝作用的調(diào)控了解微生物次級代謝的特征，掌握次級代謝與微生物生命活動的關(guān)系，次級代謝產(chǎn)物生物合成及其代謝調(diào)節(jié)機理；掌握基因工程在提高生產(chǎn)性能上的應(yīng)用及合成生物學的應(yīng)用。教學方法：課堂講授、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合理論6學時發(fā)酵過程控制與優(yōu)化課程目標2、4發(fā)酵過程技術(shù)原理發(fā)酵條件的影響及其控制泡沫對發(fā)酵的影響及其控制發(fā)酵終點的判斷與自溶的監(jiān)測發(fā)酵染菌的防治及處理基因工程菌培養(yǎng)與表達。了解發(fā)酵過程的幾種方式及其理論基礎(chǔ)和優(yōu)缺點；了解培養(yǎng)基、及發(fā)酵各參數(shù)對發(fā)酵的影響與控制技術(shù)；掌握原理連續(xù)發(fā)酵流程，克隆基因的蛋白、干擾素、氨基酸等發(fā)酵策略掌握發(fā)酵過程的控制、防治及處理方法。教學方法：課堂講授、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合理論6學時發(fā)酵過程參數(shù)檢測與計算機監(jiān)控課程目標1、2、3發(fā)酵過程參數(shù)監(jiān)測的研究概況生物過程的控制特征用于控制的生物過程建模發(fā)酵過程估算技術(shù)發(fā)酵過程的控制策略用于發(fā)酵診控制的數(shù)據(jù)分析基于模式識別技術(shù)的新方法。了解發(fā)酵過程中的監(jiān)控與控制的關(guān)鍵要素；掌握過程控制規(guī)范化的要求及進展，傳統(tǒng)模型估算和黑箱模型估算方法；掌握發(fā)酵過程的各參數(shù)控制及故障分析，發(fā)酵測量與估算變量分類，模式識別的好處、方法和數(shù)據(jù)分析；掌握代謝速率的計算與過程參數(shù)的估算，生理狀態(tài)變量的計算。教學方法：課堂講授、歸納總結(jié)；教學手段：多媒體課件和傳統(tǒng)教學相結(jié)合理論4學時四、成績評定及考核方式知識單元對應(yīng)課程目標考核方式成績評定微生物生長與調(diào)節(jié)課程目標3出勤及課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)課程成績包括2個部分，分別為出勤及課堂表現(xiàn)和課后作業(yè)。具體要求及成績評定方法如下：1.出勤及課堂表現(xiàn)（20%），具體方案為：總分為100分，無故曠課一次扣5分，無故曠課超過學校規(guī)定次數(shù)者，按學校有關(guān)規(guī)定處理；上課睡覺、玩手機、吃零食者被老師發(fā)現(xiàn)一次扣5分。2.課后作業(yè)（80%），每個知識單元布置一次課后作業(yè)，評分以答題思路的規(guī)范性、整潔性、整體性、邏輯性、創(chuàng)新性為依據(jù)，每次滿分為100分，最后取平均分。微生物的基礎(chǔ)代謝課程目標2、4出勤及課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)代謝調(diào)節(jié)與代謝工程課程目標2、4出勤及課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)微生物次級代謝與調(diào)節(jié)課程目標2、3、4出勤及課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)發(fā)酵過程控制與優(yōu)化課程目標2、4出勤及課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)發(fā)酵過程參數(shù)檢測與計算機監(jiān)控課程目標1、2、3出勤及課堂表現(xiàn)、課后作業(yè)五、課程建議教材及主要