《酶工程》課程教學大綱（本科）

1、酶工程(Enzyme Engineering)課程代碼：09410025學分：2.5學時：48 （其中：課堂教學學時：32實驗學時：16上機學時：課程實踐學時：）先修課程：生物化學、基因工程、微生物學、發(fā)酵工程適用專業(yè)：生物技術(shù)教材：酶工程，羅貴民等，化學工業(yè)出版社，2008年5月第2版一課程性質(zhì)與課程目標（-）課程性質(zhì)酶工程是生物工程的重要組成部分，是隨著酶學研究迅速發(fā)展，特別是酶的應(yīng)用推廣，使酶學 和工程學相互滲透、結(jié)合、發(fā)展而成的一門新的技術(shù)科學，是在酶學、微生物學的基本原理與化學 工程有機結(jié)合而產(chǎn)生的科學技術(shù)。它從應(yīng)用的目的出發(fā)研究酶，在一定生物反應(yīng)裝置中利用酶的催 化性質(zhì)，將相應(yīng)原料

2、轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)的技術(shù)，是生物技術(shù)專業(yè)的專業(yè)必修課程。（二）課程目標通過酶工程的學習，使學生掌握酶學的基本知識、酶的固定化、化學修飾、非水酶學、人工及 抗體酶、核酶及脫氧核酶、進化及雜合酶等專業(yè)理論知識；將理論與實踐相結(jié)合，使學生在理論知 識的基礎(chǔ)上，掌握酶工程的應(yīng)用知識，為進一步探究生命科學以及從事與生物技術(shù)、生化工程等相 關(guān)的研究工作打下基礎(chǔ)；通過實驗內(nèi)容，使學生深入理解酶工程課程的基本知識；鞏固和加深所學 的基本理論；掌握酶工程中基本的操作技能；同時，通過實驗培養(yǎng)學生獨立觀察、思考和分析問題、 解決和提出問題的能力，養(yǎng)成實事求是、嚴肅認真的科學態(tài)度，以及敢于創(chuàng)新的開拓精神；在實驗 中進一步

3、提高學生的科學素養(yǎng)。1、知識目標1）理解并掌握酶的分類組成和結(jié)構(gòu)特點、作用機制；2）理解并掌握固定化酶（細胞）的性質(zhì)、評價指標、固定化原則與方法；七、大綱說明（內(nèi)容可包括課程基本要求、習題要求及其它一些必要的說明）.酶工程和酶工程實驗安排于第4學年的第一學期；.采用多媒體教學，課堂教學為主，課余閱讀為輔。指定閱讀參考書。每章講授完畢，布 置練習作業(yè)，使學生進一步掌握和鞏固所學知識。2017年8月24日3）理解并掌握化學修飾的一般原理和方法；4） 了解蛋白質(zhì)穩(wěn)定性和穩(wěn)定化的機理；5）理解并掌握非水酶學催化基礎(chǔ)、反應(yīng)條件、對酶學性質(zhì)的影響；6）理解并掌握人工模擬酶和印跡酶的理論基礎(chǔ)與策略和制備方法

4、；7）理解并掌握抗體酶的理論機制與制備方法；8）理解并掌握核酶和脫氧核酶定義、催化策略與應(yīng)用；9）理解并掌握酶的分子定向進化的基本原理和策略；10）理解并掌握雜合酶理論與制備方法。11）理解并掌握酶的分離純化、純度等檢測方法，具備酶分離純化與檢測實驗技能;12）理解并掌握酶的最適pH、溫度測定方法，具備酶學基本性質(zhì)評價技能；13）理解并掌握酶（細胞）的固定化方法，具備酶固定化實驗設(shè)計與操作技能；2、能力目標1）具備酶的固定化、修飾、非水反應(yīng)、穩(wěn)定化的理論與應(yīng)用能力；2）具備人工酶、抗體酶、進化酶、核酶和脫氧核酶的理論與初步應(yīng)用能力；3）具備較強酶工程自主學習意識；4）具備酶工程基本實驗技能操作

5、能力；5）具備酶工程實驗過程中分析與解決問題的能力；二、課程內(nèi)容與教學要求第一章緒論（一）課程內(nèi)容（1）酶工程概述 研究意義、研究簡史、酶工程簡介；（2）酶工程研究現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化介紹（二）教學要求了解酶學發(fā)展歷程；了解酶工程研究現(xiàn)狀與趨勢。（三）重點與難點.重點酶工程簡史.難點的工程研究現(xiàn)狀與趨勢第一章酶學與酶工程(一)課程內(nèi)容(1)酶的分類 分類、組成和結(jié)構(gòu)特點、作用機制；(2)酶是催化劑;(3)酶活性；(4)酶的動力學；(5)酶的純化。(二)教學要求了解酶的分類、特點、機制；(2)掌握酶工程基本概念、酶工程的基本知識和酶的性質(zhì)及提取純化方法。(三)重點與難點.重點前的分類組成和結(jié)構(gòu)特點、作用

6、機制；.難點酶的動力學。第二章酶與細胞的固定化(-)課程內(nèi)容(1)酶的固定化 定義、制備原則、固定化方法、性質(zhì)影響因素；(2)輔酶的固定化 分類、方法和再生；(3)細胞的固定化 固定化細胞的特征、分類、性質(zhì)和制備；(4)固定化酶和固定化細胞的表征 指標、測定；(5)固定化酶的應(yīng)用。(二)教學要求了解固定化酶(細胞)的性質(zhì)、評價指標和測定；(2)掌握酶和細胞的固定化方法、制備原則；了解固定化酶和固定化細胞的應(yīng)用。(三)重點與難點.重點酶的固定化方法以及其對酶的性質(zhì)影響；.難點酶固定化的表征。第三章酶的化學修飾(一)課程內(nèi)容(1)化學修飾的原理；(2)化學修飾的方法；(3)醐蛋白側(cè)鏈的修飾 竣基、

7、氨基、羥基、筑基；(4)酶的親和修飾；(5)酶化學修飾的應(yīng)用。(二)教學要求(1)掌握化學修飾的一般原理和方法；了解酶的側(cè)鏈修飾、親和修飾及其應(yīng)用。(三)重點與難點.重點化學修飾的原理；.難點化學修飾的方法。第四章 酶蛋白的穩(wěn)定性和穩(wěn)定化(-)課程內(nèi)容(1)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性及其變性機理；(2)蛋白質(zhì)穩(wěn)定化；(3)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定化研究進展(二)教學要求了解蛋白質(zhì)穩(wěn)定性和穩(wěn)定化的機理；了解蛋白質(zhì)穩(wěn)定化的研究進展。(三)重點與難點.重點蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性及其變性機理；.難點蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性及其變性機理。第五章非水酶學(-)課程內(nèi)容(1)非水酶學反應(yīng)基礎(chǔ)；(2)非水酶學反應(yīng)條件；(3)非水介質(zhì)對酶學性質(zhì)的影響；

8、(4)非水酶學應(yīng)用。(二)教學要求了解并掌握非水酶學催化基礎(chǔ)、反應(yīng)條件、對酶學性質(zhì)的影響以及其應(yīng)用。(三)重點與難點.重點非水酶學反應(yīng)條件；.難點非水介質(zhì)對酶學性質(zhì)的影響。第六章人工酶(一)課程內(nèi)容(1)人工酶概念、理論基礎(chǔ)；(2)人工酶的分類及制備；(3)印跡酶；(4)人工酶的研究進展。(-)教學要求了解的人工模擬酶和印跡酶的概念、分類以及理論基礎(chǔ)和策略;(2)掌握人工酶的制備方法。(三)重點與難點.重點人工酶的分類及制備；.難點人工酶、印跡酶的制備方法。第七章抗體酶(-)課程內(nèi)容(1)抗體酶發(fā)現(xiàn)、定義；(2)抗體酶機制；(3)抗體酶的制備方法；(4)抗體酶的應(yīng)用。(二)教學要求了解抗體酶的

9、概念、機制；(2)掌握抗體酶的制備方法。(三)重點與難點.重點抗體酶機制；.難點抗體酶的制備方法。第八章核酶和脫氧核酶(-)課程內(nèi)容(1)天然核醵；(2)脫氧核酶；(3)核酶、脫氧核酶的體外選擇；(4)人工設(shè)計及修飾；(5)核酶的應(yīng)用。(二)教學要求了解核酶和脫氧核酶定義、研究進展；了解核酶、脫氧核酶的催化策略與應(yīng)用。(三)重點與難點.重點核酶、脫氧核酶概念及設(shè)計；.難點核酶、脫氧核酶設(shè)計。第九章進化酶(一)課程內(nèi)容(1)酶定向化簡介基本原理、發(fā)展方向；(2)定向進化的策略及原理；(3)定向進化的高通量篩選(3)定向進化的應(yīng)用。(二)教學要求(1)充分理解酶的分子定向進化的基本原理；(2)掌握

10、定向進化的策略，了解定向進化發(fā)展動向及應(yīng)用。(三)重點與難點.重點酶定向化原理；.難點定向進化的策略。第十章雜合酶(-)課程內(nèi)容(1)雜合酶的構(gòu)建策略；(2)雜合酶的制備方法；(3)雜合酶的應(yīng)用；(二)教學要求了解雜合酶的構(gòu)建策略與應(yīng)用前景；(2)掌握雜合酶的制備方法。(三)重點與難點.重點雜合酶的構(gòu)建策略；.難點雜合酶的制備方法。第十一章酶制劑的應(yīng)用(-)課程內(nèi)容(1)概論酶制劑的市場和發(fā)展歷史、酶制劑的來源和特點；(2)酶在食品方面的應(yīng)用；(3)酶在輕工業(yè)方面的應(yīng)用；(4)嗨在醫(yī)學中的應(yīng)用；(5)醐在能源開發(fā)方面的應(yīng)用；(6)酶在環(huán)境保護方面的應(yīng)用；(7)極端酶的應(yīng)用。(二)教學要求了解酶

11、及酶技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用情況，著重熟悉酶在工業(yè)化生產(chǎn)中的新進展。(三)重點與難點.重點酶制劑的來源和特點；.難點酶制劑的來源和特點及應(yīng)用。三、本課程開設(shè)的實驗項目編號實驗項目名稱學時類型要求支撐的課程目標1酶的分離純化4驗證必做知識目標11;能力目標4, 52酶純度、分子量檢 測4驗證必做知識目標11;能力目標4, 53最適反應(yīng)條件測 定4驗證必做知識目標12；能力目標4, 54酶(細胞)的固定 化設(shè)計與實驗4設(shè)計必做知識目標13；能力目標4, 5注：1.類型：指驗證性、綜合性、設(shè)計性等;.要求：指必做、選做。實驗1：（酶的分離純化）根據(jù)酶的基本性質(zhì)和層析基本原理，對粗酶液樣品進行分離純化。實

12、驗2：（酶純度、分子量檢測）根據(jù)SDS基本原理，對粗酶液和純酶樣品進行酶電泳分析，的純度及分子量檢測分析。實驗3：（最適反應(yīng)條件測定）根據(jù)酶學基本原理和方法，測定酶的最適pH值及最適反應(yīng)溫度。實驗4：（酶（細胞）的固定化設(shè)計與實驗）根據(jù)醯（細胞）的基本性質(zhì)與固定化原理和基本方法，對酶（細胞）進行固定化，測定固定化 后對酶性質(zhì)（pH、溫度）的影響。四、學時分配及教學方法章（按序填寫）教學形式及學時分配主要教學方法支撐的課程目標課堂 教學實 驗上機課程 實踐小計緒論22第一章酶學與酶工程77講授法知識目標1;能力目標1, 3第二章酶與細胞的固定化66講授法、討論法知識目標2；能 力目標1，3第三章

13、酶的化學修飾22講授法、討論 法知識目標3；能 力目標1，3第四章蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性和穩(wěn)定化11講授法知識目標4；能 力目標1，3第五章非水酶學44講授法知識目標5；能力目標1, 3第六章人工酶11講授法知識目標6；能力目標2, 3第七章抗體酶22講授法知識目標7；能力目標2, 3第八章核酶和脫氧 核酶11講授法知識目標8；能力目標2, 3第九章進化酶33講授法、討論法知識目標9；能 力目標2, 3第十章雜合酶11講授法、討論法知識目標10；能力目標2, 3第十一章酶制劑的 應(yīng)用22講授法、討論 法能力目標1-3合計3232注：1 .課程實踐學時按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計劃列入表格;2.主要教學方法包括講授法、討論法、演示法、研究型教學方法（基于問題、項目、案例 等教學方法）等。五、課程考核考核形式考核要求考核權(quán)重備注期末考試閉卷60%實驗撰寫實驗報告30%平時出勤率和聽課、實驗認真程度 等10%注：1.分學期設(shè)置和考核的課程應(yīng)按學期分別填寫上表。.考核形式主要包括課堂表現(xiàn)、平時作