生物工程下游技术教学大纲

生物工程下游技术教学大纲一、课程基本信息1.课程名称：生物工程下游技术2.课程代码：[具体代码]3.课程类型：专业必修课4.学分/学时：[X]学分，[X]学时5.适用专业：生物工程6.先修课程：生物化学、微生物学、分子生物学、发酵工程等

二、课程目标1.使学生掌握生物工程下游技术的基本概念、原理和方法，理解其在生物产品分离、纯化和精制过程中的重要性。2.培养学生运用所学知识解决生物工程下游实际问题的能力，能够根据生物产品的特性选择合适的下游技术和工艺路线。3.提高学生的实验技能和创新思维，通过实验教学使学生熟悉生物工程下游技术的操作流程，具备独立设计和实施实验方案的能力。4.让学生了解生物工程下游技术的发展趋势和应用前景，培养学生的职业素养和团队合作精神，为今后从事生物工程相关领域的工作奠定基础。

三、课程内容与学时安排

绪论（2学时）1.生物工程下游技术的定义和范畴生物工程下游技术的概念生物工程下游技术在生物产业中的地位和作用2.生物工程下游技术的发展历程和现状发展阶段概述当前主要的下游技术和应用领域3.生物工程下游技术的发展趋势新技术的涌现（如膜分离技术、亲和层析技术等）与其他学科的交叉融合智能化和自动化发展方向

生物工程下游技术的基本原理和方法（8学时）1.细胞破碎技术机械破碎法（如匀浆法、珠磨法等）物理破碎法（如超声破碎法、渗透压冲击法等）化学破碎法（如酸碱处理、表面活性剂处理等）酶解破碎法各种破碎方法的原理、优缺点及适用范围2.离心分离技术离心分离的基本原理离心机的类型（如管式离心机、碟片式离心机等）离心分离操作参数的选择（如转速、离心时间等）离心分离在生物工程下游的应用实例3.过滤与膜分离技术过滤的基本原理（如重力过滤、真空过滤、加压过滤等）过滤介质的种类和选择膜分离技术的分类（如微滤、超滤、纳滤、反渗透等）膜分离的原理、特点及应用膜污染的原因及防治措施4.萃取技术萃取的基本原理（如液液萃取、超临界流体萃取等）萃取剂的选择原则液液萃取的操作流程和影响因素超临界流体萃取的特点和应用优势

色谱分离技术（12学时）1.色谱分离技术概述色谱分离的基本原理色谱分离的分类（如吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、亲和色谱等）色谱分离技术的特点和应用范围2.吸附色谱吸附剂的种类和性质（如硅胶、氧化铝等）吸附色谱的分离机制吸附色谱的操作条件优化吸附色谱在生物工程下游的应用实例3.分配色谱固定相和流动相的选择分配色谱的分离原理和影响因素纸色谱、薄层色谱和柱色谱的特点及应用4.离子交换色谱离子交换树脂的类型和结构离子交换色谱的分离机制离子交换色谱的操作流程（如装柱、上样、洗脱等）离子交换色谱在生物大分子分离中的应用5.亲和色谱亲和色谱的基本原理和特点配基的选择和固定化方法亲和色谱的操作过程和优化策略亲和色谱在生物活性物质分离纯化中的应用案例

电泳技术（6学时）1.电泳技术的基本原理带电粒子在电场中的迁移规律影响电泳迁移率的因素2.电泳技术的分类自由界面电泳区带电泳（如聚丙烯酰胺凝胶电泳、琼脂糖凝胶电泳等）等电聚焦电泳双向电泳3.聚丙烯酰胺凝胶电泳聚丙烯酰胺凝胶的制备聚丙烯酰胺凝胶电泳的操作流程不同浓度凝胶的分离范围及应用SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDSPAGE）的原理和用途4.电泳技术在生物工程下游的应用蛋白质纯度鉴定蛋白质分子量测定蛋白质等电点测定蛋白质分离和制备

生物工程下游产品的浓缩、干燥与保存（6学时）1.浓缩技术蒸发浓缩的原理和方法冷冻浓缩的原理和特点超滤浓缩的原理和操作要点2.干燥技术干燥的基本原理和分类（如热风干燥、真空干燥、冷冻干燥等）各种干燥方法的优缺点及适用范围冷冻干燥的工艺流程和操作参数控制3.生物工程下游产品的保存影响生物产品稳定性的因素（如温度、pH、氧化等）生物产品保存的常用方法（如添加保护剂、低温保存等）

生物工程下游技术实验（12学时）1.实验一：细胞破碎与离心分离实验目的实验原理实验材料和仪器实验步骤（如细胞破碎方法的选择、离心分离操作等）实验数据记录与处理结果分析与讨论2.实验二：过滤与膜分离实验实验目的实验原理实验材料和仪器实验步骤（如不同膜分离方法的操作、膜通量测定等）实验数据记录与处理结果分析与讨论3.实验三：色谱分离实验实验目的实验原理（选择一种色谱分离方法）实验材料和仪器实验步骤（如色谱柱的装填、样品分离等）实验数据记录与处理结果分析与讨论4.实验四：电泳技术实验实验目的实验原理（选择一种电泳方法）实验材料和仪器实验步骤（如凝胶制备、样品加样与电泳操作等）实验数据记录与处理结果分析与讨论

四、教学方法与手段1.课堂讲授：系统讲解生物工程下游技术的基本概念、原理、方法和应用，结合实际案例分析，使学生深入理解课程内容。2.实验教学：通过实验操作，让学生亲身体验生物工程下游技术的操作过程，培养学生的实验技能和动手能力。实验教学采用教师指导、学生自主操作的方式，实验前进行预习指导，实验过程中及时解答学生的问题，实验后组织学生进行总结和讨论。3.多媒体教学：运用图片、动画、视频等多媒体手段，直观展示生物工程下游技术的原理、设备结构和操作流程，增强教学的直观性和趣味性，提高学生的学习积极性。4.小组讨论：针对一些重点和难点问题，组织学生进行小组讨论，鼓励学生发表自己的观点和见解，培养学生的团队合作精神和创新思维能力。5.案例教学：引入实际生物工程下游生产案例，分析其中的技术问题和解决方案，使学生了解课程知识在实际生产中的应用，提高学生解决实际问题的能力。

五、考核方式1.平时成绩（40%）课堂表现（10%）：包括出勤情况、课堂参与度、回答问题等。作业完成情况（15%）：布置适量的课后作业，检查学生对课程知识的掌握程度和应用能力。实验成绩（15%）：根据学生在实验中的操作技能、数据记录与处理、结果分析与讨论等方面的表现进行评分。2.期末考试成绩（60%）：采用闭卷考试的方式，主要考查学生对生物工程下游技术的基本概念、原理、方法和应用的掌握情况，以及综合运用所学知识解决问题的能力。考试题型包括选择题、填空题、简答题、计算题和论述题等。

六、教材及参考资料1.教材《生物工程下游技术》，[主编姓名]，[出版社名称]，[出版年份]2.参考资料《生物分离工程》，[主编姓名]，[出版社名称]，[出版年份]《蛋白质纯化技术手册》，[主编姓名]，[出版社名称]，[出版年份]《生物工程下游技术实验教程》，[主编姓名]，[出版社名称]，[出版年份]相关学术期刊（如《JournalofChromatographyA》《BiotechnologyandBioengineering》等）上的文献

七、课程特色与创新点1.理论与实践相结合：课程内容紧密围绕生物工程下游实际生产过程，通过理论教学和实验教学的有机结合，使学生在掌握理论知识的同时，具备较强的实践操作能力。2.注重技术应用能力培养：强调培养学生运用生物工程下游技术解决实际问题的能力，通过案例分析、实验设计等教学环节，引导学生将所学知识应用于实际生产场景。3.跟踪学科前沿：及时将生物工程下游技术的最新