《酶工程》課程教學(xué)大綱

1、酶工程教學(xué)大綱課程編號14113605課程名稱酶工程考試/考查考查總學(xué)時數(shù)32實驗學(xué)時數(shù)0學(xué)分數(shù)2課程性質(zhì)專業(yè)方向必修課適用專業(yè)生物工程承擔單位生工學(xué)院1.課程的目的和任務(wù)酶工程是生物技術(shù)的基礎(chǔ)和重要組成部分，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。酶工程課程是生物工程專業(yè)必修的一門專業(yè)課程，是生物工程的主要內(nèi)容之一。酶工程是隨著酶學(xué)研究迅速發(fā)展，特別是酶的應(yīng)用推廣使酶學(xué)和工程學(xué)相互滲透結(jié)合、發(fā)展而成的一門新的技術(shù)科學(xué)，是酶學(xué)、微生物學(xué)的基本原理與化學(xué)工程相結(jié)合而產(chǎn)生的交叉科學(xué)技術(shù)。它是從應(yīng)用的目的出發(fā)研究酶，是在一定生物反應(yīng)裝置中利用酶的催化性質(zhì)，將相應(yīng)原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)的技術(shù)，是生物工程的重要組成部分

2、。通過本課程的學(xué)習(xí)，要求各專業(yè)學(xué)生較全面了解酶學(xué)與酶工程的具體內(nèi)容，掌握酶工程的基本理論，解決酶工程產(chǎn)業(yè)化過程中出現(xiàn)的主要問題；理解并掌握酶分析方法和技術(shù)、化學(xué)酶工程和生物酶工程的相關(guān)內(nèi)容，特別是固定化酶的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用。使學(xué)生學(xué)會綜合運用所學(xué)的基本理論知識和技術(shù)來解決一些與生產(chǎn)相關(guān)的實際問題，并為從事新產(chǎn)品和新工藝的研究與開發(fā)奠定應(yīng)有的理論基礎(chǔ)。2.課程教學(xué)基本要求通過本課程的教學(xué)，要使學(xué)生系統(tǒng)地掌握酶的生產(chǎn)與應(yīng)用的技術(shù)過程，即通過人工操作獲得人們所需的酶，并通過各種方法使酶發(fā)揮其功能。其中包括酶的生物合成模式、酶的分離純化過程、酶分子修飾方法學(xué)及應(yīng)用、酶的固定化技術(shù)與在工業(yè)中的應(yīng)用、非水相

3、體系中酶催化的研究、酶反應(yīng)器的設(shè)計與應(yīng)用等。本課程教學(xué)在第五學(xué)期完成。成績評定：考查。3.課程教學(xué)內(nèi)容及主要知識點本課程主要闡述酶的生產(chǎn)和應(yīng)用的基本理論和基本技術(shù)。內(nèi)容包括：緒論、酶的發(fā)酵生產(chǎn)、酶的分離提純、酶分子修飾、酶與細胞固定化、酶與固定化酶的反應(yīng)動力學(xué)、酶反應(yīng)器和酶的應(yīng)用等，共計10章。內(nèi)容及要求如下：3.1緒論了解酶基本概念與發(fā)展史，酶的基本內(nèi)容，如酶的作用特點，掌握酶的專一性、酶的分類與命名以及酶活力的測定方法。掌握酶的生產(chǎn)方法，酶的提取法、發(fā)酵法、化學(xué)合成法。了解酶工程發(fā)展概況。3.2酶學(xué)基礎(chǔ)了解酶的化學(xué)本質(zhì)和結(jié)構(gòu)、酶的活性部位、酶的催化機理、酶活性的調(diào)節(jié)機制。掌握酶促反應(yīng)動力學(xué)

4、中各種影響因素，如底物濃度、酶濃度、溫度、pH、激活劑、抑制劑等。酶的生物合成及調(diào)節(jié)機理。3.3微生物發(fā)酵產(chǎn)酶了解操縱子調(diào)節(jié)等酶蛋白生物合成理論，酶發(fā)酵生產(chǎn)常用的微生物；理解酶發(fā)酵動力學(xué)，四種酶生物合成模式內(nèi)涵與特征，細胞生長動力學(xué)分析，產(chǎn)酶動力學(xué)分析。掌握發(fā)酵工藝條件及控制及提高產(chǎn)酶量的措施，固定化細胞發(fā)酵產(chǎn)酶技術(shù)，固定化原生質(zhì)體發(fā)酵產(chǎn)酶技術(shù)，工藝特征，操作條件等。3.4酶的分離純化理解酶的各種分離技術(shù)的分離原理和機制。掌握細胞破碎、離心分離、過濾與膜分離、沉淀分離、各種層析分離（吸附層析、凝膠過濾層析、離子交換層析、親和層析等）、電泳分離、結(jié)晶、濃縮與干燥等技術(shù)的具體操作過程及注意事項。3

5、.5動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶了解植物細胞特點，動物細胞特點，熟悉理解動植物細胞培養(yǎng)條件具體要求，動物細胞培養(yǎng)條件具體要求。掌握動植物細胞培養(yǎng)工藝（包括流程、培養(yǎng)基配制、產(chǎn)酶過程等）。3.6酶分子修飾了解修飾方法的類別，包括金屬離子置換、大分子結(jié)合、肽鏈有限水解、酶蛋白側(cè)鏈基團修飾、氨基酸置換、物理修飾等。理解修飾的方法的作用與原理。掌握各類修飾方法的操作過程、反應(yīng)式及作用。3.7酶與細胞、原生質(zhì)體固定化了解固定化依據(jù)及分類，原生質(zhì)體固定化。熟悉理解酶固定化，細胞固定化，固定化酶的應(yīng)用（如工業(yè)生產(chǎn)、酶傳感器等）。掌握固定化方法，包括吸附、包埋、結(jié)合、交聯(lián)等方法的原理及過程，酶固定前后特性的改變及原理。

6、3.8酶的非水相催化了解酶非水相催化的研究概況，有機介質(zhì)中酶催化的應(yīng)用。熟悉理解有機介質(zhì)體系的組成，酶在有機介質(zhì)中的催化特性的改變及原因（底物專一性改變，對映體選擇性、區(qū)域選擇性、鍵選擇性，熱穩(wěn)定性改變，pH特性等），有機介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的條件及其控制。掌握有機介質(zhì)中水和有機溶液劑對酶催化反應(yīng)的影響。3.9酶反應(yīng)器了解酶反應(yīng)器的基本類型，酶反應(yīng)器的選擇的依據(jù)。熟悉理解酶反應(yīng)器的操作條件確認與調(diào)控。掌握攪拌罐式反應(yīng)器（BSTR，CSTR）、填充床式反應(yīng)器（PCR）、流化床式反應(yīng)器（FBR）、鼓泡式反應(yīng)器、膜反應(yīng)器（MBR）代表的反應(yīng)器類型及操作特點。3.10酶的應(yīng)用了解酶在食品方面的應(yīng)用，酶在生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。重點了解酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用，酶在輕工、化工方面的應(yīng)用。了解酶在環(huán)境保護方面的應(yīng)用，如環(huán)境監(jiān)測、廢水處理、可降解材料開發(fā)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。4.學(xué)時分配參考表章 次內(nèi) 容授課學(xué)時數(shù)備 注1緒 論32酶學(xué)基礎(chǔ)43微生物發(fā)酵產(chǎn)酶34動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶25酶的分離純化86酶分子的修飾27酶與細胞固定化28酶反應(yīng)器29酶的非水相催化210酶的應(yīng)用4合 計325.主要參考教材1郭勇.酶工程（第3版）.北京:科學(xué)出版社,