《发酵工业调控学》课程教学大纲

《发酵工业调控学》课程教学大纲一、课程信息课程代码319B3353课程名称发酵工业调控学课程性质专业选修课学分2学时32先修课程生物反应工程、微生物学、生物化学、细胞生物学、化工原理适用专业生物工程课程简介：《发酵工业调控学》是研究如何充分表达菌种的生产潜力和运用发酵调控的理论和手段来分析和解决发酵研究和生产中遇到的问题的一门学科，是生物工程专业的一门专业选修课。该课程讲解生物技术产业化中需要解决的共性和关键技术问题；以基因工程、代谢工程手段优化代谢调控网络，利用同位素示踪技术研究发现细胞微观代谢流的定量研究；通过细胞生理特性与反应器流场特性相结合的手段，实现工业规模发酵工艺的优化及理性放大的技术路线和思路。通过本课程的教学，学生理解技术环境的多样化、技术应用发展和技术进步对于知识和能力的影响与要求，了解国内外发酵工业的现状和发展趋势；了解与发酵有关的微生物生理生化、代谢网络、产物合成与调控、代谢工程技术原理及微生物的代谢规律和发酵调控的基本知识；掌握从分子、细胞和工艺工程水平去探讨微生物产物合成与调节的内在机制及外在环境条件的优化、控制；能够分析出各参数与产物合成之间的关系，具有发酵过程建模和计算机控制方面的具体解决方案的能力。二、课程目标通过本课程的学习与训练，学生应具备以下几方面的目标:通过本课程学习，学生能够理解技术环境的多样化、技术应用发展和技术进步对于知识和能力的影响与要求，了解国内外发酵工业的现状和发展趋势；通过本课程学习，学生能够了解与发酵有关的微生物生理生化、代谢网络、产物合成与调控、代谢工程技术原理及微生物的代谢规律和发酵调控的基本知识；通过本课程学习，学生能够掌握从分子、细胞和工艺工程水平去探讨微生物产物合成与调节的内在机制及外在环境条件的优化、控制；通过本课程学习，学生能够通过发酵进程的各种参数变化规律，分析出各参数与产物合成之间的关系，具有发酵过程建模和计算机控制方面的具体解决方案的能力。课程目标对毕业要求的支撑关系表毕业要求毕业要求指标点课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4毕业要求4毕业要求指标点4.3H毕业要求指标点4.4H毕业要求5毕业要求指标点5.3H毕业要求12毕业要求指标点12.1M三、教学内容与预期学习成效知识单元对应课程目标知识点预期学习成效实现环节学时微生物生长与调节课程目标3微生物的生长细胞周期生长效率生长调节运输过程了解微生物的生长方式，细胞分裂和调节的规律；掌握测量微生物生长的各种方法；了解微生物生长繁殖的形式与工业生产的关系，环境变化对微生物生长的影响。教学方法：课堂讲授、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合理论4学时微生物的基础代谢课程目标2、4能量代谢原理微生物的分解代谢微生物的组成代谢了解细胞中的生物化学反应，微生物的基础代谢和能量转换的规律；掌握有效控制微生物生长繁殖和有用代谢产物的合成。教学方法：课堂讲授、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合理论6学时代谢调节与代谢工程课程目标2、4酶活性的调节酶合成的调节代谢系统的分子控制机制代谢调节代谢工程了解微生物快速启动或关闭蛋白质的合成和有关的代谢途径；掌握平衡各代谢物流和反应速率来适应外界环境的变化规律，掌握代谢控制机制。教学方法：课堂讲授、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合理论6学时微生物次级代谢与调节课程目标2、3、4次级代谢的特征和类型次级代谢物生物合成的前体次级代谢物生物合成原理抗生素的生物合成微生物次级代谢作用的调控了解微生物次级代谢的特征，掌握次级代谢与微生物生命活动的关系，次级代谢产物生物合成及其代谢调节机理；掌握基因工程在提高生产性能上的应用及合成生物学的应用。教学方法：课堂讲授、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合理论6学时发酵过程控制与优化课程目标2、4发酵过程技术原理发酵条件的影响及其控制泡沫对发酵的影响及其控制发酵终点的判断与自溶的监测发酵染菌的防治及处理基因工程菌培养与表达。了解发酵过程的几种方式及其理论基础和优缺点；了解培养基、及发酵各参数对发酵的影响与控制技术；掌握原理连续发酵流程，克隆基因的蛋白、干扰素、氨基酸等发酵策略掌握发酵过程的控制、防治及处理方法。教学方法：课堂讲授、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合理论6学时发酵过程参数检测与计算机监控课程目标1、2、3发酵过程参数监测的研究概况生物过程的控制特征用于控制的生物过程建模发酵过程估算技术发酵过程的控制策略用于发酵诊控制的数据分析基于模式识别技术的新方法。了解发酵过程中的监控与控制的关键要素；掌握过程控制规范化的要求及进展，传统模型估算和黑箱模型估算方法；掌握发酵过程的各参数控制及故障分析，发酵测量与估算变量分类，模式识别的好处、方法和数据分析；掌握代谢速率的计算与过程参数的估算，生理状态变量的计算。教学方法：课堂讲授、归纳总结；教学手段：多媒体课件和传统教学相结合理论4学时四、成绩评定及考核方式知识单元对应课程目标考核方式成绩评定微生物生长与调节课程目标3出勤及课堂表现、课后作业课程成绩包括2个部分，分别为出勤及课堂表现和课后作业。具体要求及成绩评定方法如下：1.出勤及课堂表现（20%），具体方案为：总分为100分，无故旷课一次扣5分，无故旷课超过学校规定次数者，按学校有关规定处理；上课睡觉、玩手机、吃零食者被老师发现一次扣5分。2.课后作业（80%），每个知识单元布置一次课后作业，评分以答题思路的规范性、整洁性、整体性、逻辑性、创新性为依据，每次满分为100分，最后取平均分。微生物的基础代谢课程目标2、4出勤及课堂表现、课后作业代谢调节与代谢工程课程目标2、4出勤及课堂表现、课后作业微生物次级代谢与调节课程目标2、3、4出勤及课堂表现、课后作业发酵过程控制与优化课程目标2、4出勤及课堂表现、课后作业发酵过程参数检测与计算机监控课程目标1、2、3出勤及课堂表现、课后作业五、课程建议教材及主要