《酶工程》课程教学大纲

酶工程EnzymeEngineering教学大纲学分数2适用专业生物技术使用教材（按作者、教材名称、出版社、出版年月顺序填写）郭勇主编，《酶工程原理与技术》（第二版），高等教育出版社，2010.11教学参考资料（按作者、参考资料名称、出版者、出版年月顺序填写；填写的教学参考资料应不少于三种）[1]郭勇主编，《酶工程》（第三版），科学出版社，2009.08[2]袁勤生主编，《酶与酶工程》（第二版），华东理工大学出版社，2012.08[3]魏东芝主编，《生物催化剂与酶工程》，科学出版社，2008.09[4]罗贵民主编，《酶工程》（第三版），化学工业出版社，2016.05一、概述1、课程定位与性质酶工程是现代生物工程技术的重要组成部分。该课程在生物技术专业的课程体系中处于核心地位，是生物技术本科专业的专业必修课程，对于培养现代生物技术的高级应用型人才至关重要。该课程教学以酶的生产、酶的改性和酶的应用过程中的主要单元操作原理与工程实践为主要内容，使学生能掌握酶的生产、改性和应用的基本理论与知识，进而由理论指导实践，学会分析生产和应用过程中存在的关键技术问题，并具备解决问题能力。2、课程教学目标通过《酶工程》课程教学，使学生既掌握本学科的基础知识、基本概念和基本理论，又掌握发展前沿领域和酶的应用领域。强调课程的理论与实践的结合，通过学习，学生应熟悉从应用目的出发研究酶，掌握酶的生产、改性与应用的基本理论、基本技术，同时掌握酶在发酵、食品、制药、造纸、纺织、化工绿色制造等方面的应用现状和发展趋势，增进对生物催化在化工绿色制造和节能减排的重要性的认识。3、课程适用专业、年级、开课时间本课程适用于生物技术本科专业，三年级；开课时间为秋季学期。二、教学内容与学时分配1、各章课时分配表章节讲授内容讲授学时第一章绪论4第二章酶的生物合成及其调节2第三章微生物酶的发酵生产与控制6第四章酶的提取与分离纯化6第五章酶反应器2第六章酶分子修饰2第七章酶的固定化2第八章酶的非水相催化2第九章酶的剂型与复配2第十章酶的应用（I）2第十一章酶的应用（II）22、第一章绪论4学时教学内容：一、酶的基本概念与发展历史；二、酶的分类与命名；三、酶活力的测定；四、酶工程发展概况与前景。教学要求：掌握酶的概念，酶的作用特点，酶活力定义，酶活力测定的条件及方法。理解酶的分类原则。了解酶的发现历史和酶工程发展前景。重点和难点：重点：酶的概念、酶的分类与命名、酶活力的测定。难点：酶的分类与命名、酶活力单位的定义、酶活力测定的条件及方法。3、第二章酶的生物合成及其调节2学时教学内容：一、酶生物合成的调节；二、酶基因的异源表达教学要求：掌握原核生物和真核生物酶生物合成的调节；酶基因的克隆、异源表达。重点和难点：重点：掌握原核生物和真核生物酶生物合成的调节；酶基因的克隆、异源表达。难点：掌握原核生物和真核生物酶生物合成的调节；酶基因的克隆、异源表达。4、第三章微生物酶的发酵生产与控制6学时教学内容：一、酶的来源与生产菌株；二、产酶培养基的配制；三、微生物发酵及产酶控制；四、酶发酵动力学五、微生物液体深层发酵产酶六、微生物固体发酵产酶教学要求：了解产酶发酵中常用的微生物的种类；理解产酶细胞的选择原则，培养基配制的基本原则；掌握产酶发酵的工艺条件及其控制，酶生物合成的模式、特点。教学重点和难点：重点：产酶发酵的工艺条件及其控制；酶生物合成的模式、特点。难点：酶生物合成的模式、特点。其他教学环节：作业酶的生物合成模式有哪几种，每种模式有何特点？如何进行调控才能接近最优的合成模式来提高产量？教学要求：回顾酶生物合成的模式、特点等章节内容，完成上述作业。教学目的：培养学生运用所学知识和技能解决实际问题的能力。5、第四章酶的提取与分离纯化6学时教学内容：一、细胞破碎：机械破碎、物理破碎、化学破碎、酶促破碎；二、酶的提取：酶提取的方法、影响酶提取的主要因素；三、沉淀分离：盐析沉淀、等电点沉淀、有机溶剂沉淀、复合沉淀、选择变性沉淀；四、离心分离：离心机的选择、离心方法的选用、离心条件的确定；五、过滤与膜分离：非膜过滤、膜分离技术；六、层析分离：吸附层析、分配层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析、层析聚焦；七、电泳分离：纸电泳、薄层电泳、薄膜电泳、凝胶电泳、等电点聚焦电泳；八、萃取分离：有机溶剂萃取、双水相萃取、超临界萃取、反胶束萃取；九、结晶：盐析结晶、有机溶剂结晶、透析平衡结晶、等电点结晶；十、浓缩与干燥。教学要求：掌握细胞破碎、酶的提取、沉淀分离、离心分离、过滤与膜分离、层析分离、电泳分离、萃取分离等方法；理解结晶、浓缩与干燥的方法。教学重点和难点：重点：酶的提取、分离纯化的各种方法及原理。难点：膜分离、层析分离的方法及原理。6、第五章酶反应器2学时教学内容：一、酶的催化特性：酶催化作用的特点，影响酶催化活性的因素；二、酶反应动力学：动力学数据的获得与分析、单底物酶促反应体系。三、酶反应器的类型1、酶反应器操作的三种模式2、各种酶反应器优缺点、适用对象及适用的操作模式3、了解各种酶反应器的操作方法四、酶反应器的选择五、酶反应器的设计六、酶反应器的操作教学要求：掌握酶催化作用的特点、各种酶反应器优缺点、适用对象及适用的操作模式、各种酶反应器的操作方法；理解影响酶催化活性的因素、酶反应动力学；酶反应器的选择原则；了解酶反应器的设计、酶反应器的操作以及操作的注意事项。重点和难点：重点：酶催化作用的特点、影响酶催化活性的因素、酶反应动力学。各种酶反应器优缺点、适用对象及适用的操作模式、各种酶反应器的操作方法，酶反应器的选择。难点：酶反应动力学；酶反应器适用对象及适用的操作模式。7、第六章酶分子修饰2学时教学内容：一、酶分子的物理修饰二、酶分子的化学修饰：主链修饰、侧链基团修饰、组成单位置换修饰、金属离子置换修饰。三、酶分子的基因修饰：理性设计与定点突变；随机突变与定向进化。教学要求：掌握酶分子修饰的各种方法及原理。酶分子定向进化的方法、原理，了解酶分子定向进化的应用。教学重点和难点：重点：掌握酶分子修饰的各种方法及原理；理解酶分子定向进化的方法、原理；了解酶分子定向进化的应用。难点：酶分子侧链基团修饰方法、定点突变技术。酶基因的体外随机突变方法和原理，包括易错PCR技术、DNA重排技术、基因家族重排技术。其他教学环节：作业论述定点突变技术、定向进化技术在酶分子修饰中的应用。教学要求：查阅文献，完成一篇关于突变技术、定向进化技术对某一种酶进行分子修饰的应用综述，题目自拟。教学目的：培养学生自主学习能力，锻炼学生文献查阅、分析和归纳总结的能力。8、第七章酶的固定化2学时教学内容：一、固定化方法：吸附法、包埋法、结合法、交联法、热处理法二、固定化酶的特性：稳定性、最适温度、最适pH、底物特异性三、固定化技术的应用教学要求：掌握固定化酶制备的方法及载体；理解固定化酶的评价指标及酶活力测定方法；了解固定化酶的特性及应用。重点和难点：重点：酶固定化的方法、载体；固定化酶的特性。难点：酶固定化的方法、载体。9、第八章酶的非水相催化2学时教学内容：一、酶非水相催化的研究概述1、酶非水相催化的发展进程2、酶非水相催化的特点3、酶的非水相催化二、水和非水介质对酶催化反应的影响1、水与酶的柔性2、结合水3、水活度4、水对酶活性和选择性的调节三、非水介质中酶催化的特性酶的热力学稳定性、底物选择性、立体选择性、位置选择性、化学选择性四、有机介质中酶催化反应的条件及其控制1、有机溶剂对酶必须水的影响2、有机溶剂对底物和产物的影响3、有机溶剂对酶的影响教学要求：掌握酶在有机介质中的催化特性；理解水和非水介质对酶催化反应的影响有机介质中酶催化反应的条件及其控制；了解有机介质中酶催化的应用。重点和难点：重点：水对有机介质中酶空间构象的影响、对酶催化活性的影响，有机介质中酶的催化特性、有机介质中酶催化反应的条件及其控制。难点：水对有机介质中酶空间构象的影响、有机介质中酶的催化特性。10、第九章酶的剂型与复配2学时教学内容：一、酶的剂型1、酶的剂型分类2、液体酶的制备与生产工艺3、固体酶的制备与生产工艺二、酶的复配及加工技术复配原理与原则、复配技术与应用。教学要求：掌握酶的剂型分类、液体酶的制备与生产工艺、固体酶的制备与生产工艺；理解酶的复配原理与原则；了解复配技术与应用。重点和难点：重点：酶的剂型分类、液体酶的制备与生产工艺、固体酶的制备与生产工艺；酶的复配原理与原则、复配技术与应用。难点：液体酶的制备与生产工艺、固体酶的制备与生产工艺；酶的复配技术。11、第十章酶的应用（I）2学时教学内容：教学内容：一、酶在食品领域的应用；二、酶在饲料行业的应用；三、酶在医药方面的应用：疾病诊断、治疗、药物制造等。教学要求：理解酶在食品、饲料、制药等方面的应用；了解其应用现状和发展趋势。重点和难点：重点：酶在各领域中的应用。难点：酶在各领域中的应用。其他教学环节：作业选择一种酶制剂，论述其在各个领域中的应用。教学要求：查阅文献，完成一篇关于某种酶在各个领域的应用综述，题目自拟。教学目的：帮助学生了解酶的最新应用知识，培养学生自主学习能力，锻炼学生文献查阅、分析和归纳总结的能力。12、第十一章酶的应用（II）2学时教学内容：一、酶在纺织行业的应用；二、酶在制浆造纸领域的应