《蛋白质与酶工程》课程教学大纲

《蛋白质与酶工程》课程教学大纲一、课程基本情况课程代码：1061139015课程名称：蛋白质与酶工程/ProteinandEnzymeEngineering课程类别：专业必修课程开课学期：第5学期学分：1.5总学时：24理论学时：24实验/实践学时：0适用专业：生物技术适用对象：本科先修课程：有机化学、生物化学开课学院：环境工程与化学学院二、课程简介《蛋白质与酶工程》作为专业必修课，是酶学、微生物学与化学工程有机结合的应用型学科。通过本课程的学习，使学生掌握酶制剂生产、提取纯化的基本理论和技术方法，同时针对酶的结构、特性，掌握化学修饰、定向进化、分子改造、固定化、非水相催化等技术的原理和操作，并在教学的各个环节中培养学生严谨求实的科学态度和创新精神，了解蛋白质与酶工程的应用现状和未来的发展趋势，树立运用所学知识为国家、社会服务的意识。课程教学目标1．课程对毕业要求的支撑指标点4.1掌握生物发酵过程和产品检验的相关知识，熟悉主要工序的设备和操作过程；指标点6.1基于生物技术相关的原理，采用科学方法，针对生物发酵、生物分析及诊断领域的实际问题设计实验方案，并具备进行实施的操作能力；指标点7.1熟悉生物技术行业的技术标准、产业政策和法律法规，并正确理解生物技术对人类健康、社会、经济、环境等方面的影响。课程教学目标（1）掌握蛋白质与酶工程的基础知识和基本原理，了解酶制剂在工业生产中的重要性；（2）掌握酶制剂生产、改良和应用环节的关键技术和操作规范，具备针对行业的实际问题进行方案设计和实施的能力；熟悉酶制剂行业的技术标准，培养严谨求实的工作态度，了解国内外酶工业发展的现状，树立运用所学知识为国家、社会服务的意识和勇于创新的精神。主要教学内容与课程教学目标之间的对应关系课程教学目标教学内容教学方法目标1：掌握蛋白质与酶工程的基础知识和基本原理，了解酶制剂在工业生产中的重要性；酶学基础、发酵产酶、酶的提取与纯化、化学修饰、定向进化等基本知识和原理，酶的结构、性质对实际应用的影响。1.授课2.启发式教学3.案例分析4.翻转课堂目标2：掌握酶制剂生产、改良和应用环节的关键技术和操作规范，具备针对行业的实际问题进行方案设计和实施的能力；酶的修饰、定向进化、固定化、非水相催化、酶反应器等技术和操作要点，同时针对酶制剂生产、改良及应用中出现的实际问题，进行方案设计和可行性分析。1.授课2.启发式教学3.翻转课堂4.案例分析5.分组研讨目标3：熟悉酶制剂行业标准，培养严谨求实的工作态度，了解酶工业发展现状，树立运用所学知识为国家、社会服务的意识和勇于创新的精神。酶工业典型案例分析，行业规范和技术标准，了解我国酶制剂发展的优势与不足，研讨行业的发展方向。1.翻转课堂2.案例分析3.分组研讨教学内容及重难点第一章绪论1.教学内容：酶的基本概念与发展历史、酶催化作用的特点、影响酶催化作用的因素、酶的分类与命名、酶的活力测定、酶的生产方法、酶工程发展概况。2.教学重点：掌握酶学基础知识，使学生对本课程有初步的了解。明确课程的研究对象及内容、酶作为生物催化剂所具有的特点；酶的活力测定；酶的生产和应用。3.教学难点：酶催化反应原理和酶催化动力学；影响酶催化作用的因素。第二章微生物发酵产酶1.教学内容：微生物细胞中酶生物合成的调节、产酶微生物的特点、发酵工艺条件及其控制、酶发酵动力学、固定化微生物细胞发酵产酶、固定化微生物原生质体发酵产酶。2.教学重点：了解酶生物合成的理论；常用的产酶微生物；掌握发酵工艺条件及控制；酶发酵动力；固定化微生物细胞发酵产酶；固定化微生物原生质体发酵产酶。3.教学难点：发酵工艺条件及控制；酶发酵动力；固定化微生物细胞发酵产酶；固定化微生物原生质体发酵产酶。第三章动植物细胞培养产酶1.教学内容：动植物细胞中酶生物合成的调节、植物细胞培养产酶、动物细胞培养产酶。2.教学重点：通过动植物细胞与微生物的特性差异，分析动植物细胞产酶与微生物细胞产酶的主要技术差别及工艺条件控制的不同特点；掌握动物细胞和植物细胞产酶的工艺过程。3.教学难点：动植物细胞与微生物产酶的主要技术差别及工艺条件控制。第四章酶的提取与分离纯化1.教学内容：细胞破碎、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、结晶、浓缩与干燥。2.教学重点：了解细胞破碎的方法；酶的提取方法及其影响因素；了解沉淀、离心、层析、电泳、萃取、结晶和浓缩干燥等分离方法。3.教学难点：细胞破碎的方法及原理；各种分离技术方法及原理。第五章酶分子修饰1.教学内容：金属离子置换修饰、大分子结合修饰、侧链基团修饰、肽链有限水解修饰、核苷酸链剪切修饰、氨基酸置换修饰、核苷酸置换修饰、物理修饰、酶分子修饰的应用。2.教学重点：了解酶分子修饰的目的；影响酶蛋白修饰反应的因素；酶分子修饰的设计；修饰程度和修饰部位的测定；酶分子修饰的方法；酶分子修饰的应用。3.教学难点：酶蛋白功能基的超反应性；修饰酶活性部位的氨基酸残基应具备的特征；蛋白质不可逆失活的原因和机理；模拟酶的设计。第六章酶、细胞、原生质体固定化1.教学内容：酶固定化、细胞固定化、原生质体固定化。2.教学重点：掌握酶的固定化方法；细胞的固定化方法；原生质体的固定化方法。3.教学难点：固定化酶的制备原则；固定化酶的性质；固定化细胞在实际应用中的缺陷。第七章酶非水相催化1.教学内容：酶非水相催化的主要内容、有机介质中水和有机溶剂对酶催化反应的影响、酶在有机介质中的催化特性、有机介质中酶催化反应的条件及其控制、酶非水相催化的应用（列举我国在非水相催化领域的杰出贡献，树立国家自信和民族自信）2.教学重点：了解酶非水相催化研究的概况；有机介质中酶催化反应的特点，反应条件的控制及有机介质中酶催化的应用。3.教学难点：有机介质中酶催化反应的特点及反应条件的控制。第八章酶定向进化1.教学内容：酶定向进化的特点、酶基因的随机突变、酶突变基因的定向选择（任何问题的解决方案，都要从化繁为简开始，逐步进行优化）、酶定向进化的应用。2.教学重点：了解酶定向进化简介；掌握定向进化的策略；基因文库的构建与筛选；了解定向进化的应用及未来发展趋势。3.教学难点：基因文库构建的要素、构建策略、构建载体系统及文库筛选。第九章酶反应器1.教学内容：酶反应器的类型、酶反应器的选择、酶反应器的设计、酶反应器的操作。2.教学重点：酶反应器的选择；酶反应器的设计和酶反应器的操作。3.教学难点：酶反应器的设计。第十章酶的应用1.教学内容：酶在医药方面的应用、酶在食品方面的应用、酶在轻工及化工方面的应用、酶在环境保护方面的应用、酶在生物技术方面的应用（举例我国在酶制剂领域的优势及不足，树立运用所学知识为国家、社会服务的意识）。2.教学重点：掌握酶在各个领域中应用的情况。3.教学难点：酶在生物技术中的应用，酶在食品工业中和动物饲料中的应用情况。五、教学安排序号教学内容学时对应课程教学目标对应毕业要求指标点1第一章绪论21、2、37.12第二章微生物发酵产酶21、34.1、6.1、7.13第三章动植物细胞培养产酶21、34.1、6.1、7.14第四章酶的提取与分离纯化41、34.1、6.1、7.15第五章酶分子修饰42、34.1、6.1、7.16第六章酶、细胞、原生质体固定化22、34.1、6.1、7.17第七章酶的非水相催化22、34.1、6.1、7.18第八章酶的定向进化22、34.1、6.1、7.19第九章酶反应器22、34.1、6.1、7.110第十章酶的应用234.1、6.1、7.1合计24六、课程考核方式与评分标准1.课程考核方式本课程总成绩包括形成性评价和结果性评价，形成性评价（平时成绩）占40%，主要包括学习习惯（考勤、课堂提问）和课堂讨论(15%)、作业(10%)、阶段性测验(15%)；结果性评价（期末成绩）占60%，主要包括课程设计大作业(30%)，期末测验满分100分，折算30%计入总成绩。2.课程教学目标的考核方式序号课程教学目标考核内容考核方式1掌握蛋白质与酶工程的基础知识和基本原理，了解酶制剂在工业生产中的重要性；酶制剂的基本知识、蛋白质与酶工程的发展历史，酶的生产、提取、改良、应用的内容和原理。课堂提问、阶段性测验、作业和期末测验。2掌握酶制剂生产、改良和应用环节的关键技术和操作规范，具备针对行业的实际问题进行方案设计和实施的能力；酶提取纯化、分子修饰、定向进化、固定化、非水相催化等技术方法的适用范围，操作要点、注意事项及优化措施等课堂提问与课堂讨论、阶段性测验、作业和期末测验。3熟悉酶制剂行业标准，培养严谨求实的工作态度，了解酶工业发展现状，树立运用所学知识为国家、社会服务的意识和勇于创新的精神。典型酶制剂的生产、改良、应用等环节，以及制约酶工业的问题和未来的发展方向。课程设计大作业、期末测验3.成绩评定标准形成性评价（平时成绩）评定办法考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（<60分）学习习惯和课堂讨论（15%）全勤，上课注意听讲，课堂提问成绩高；预习非常充分，积极参加课堂讨论，并有自己独到的见解缺勤一次或请假两次以上，课堂表现较好，跟随老师思路；预习较为充分，积极参加课堂讨论缺勤三次，课堂提问成绩较低；预习基本充分，能够主动参加课堂讨论缺勤三次，课堂不抬头；预习基本充分，能够参加课堂讨论缺勤四次以上；无预习，不能有效参加课堂讨论作业（10%）作业能够独立、按时完成，问题回答正确且字迹工整作业能够按时完成，问题回答正确基本按时完成作业，完成情况一般能独立完成作业，完成情况较差不交作业阶段性测验（15%）学期中间开展2次课堂测试，评分标准为参考答案，依次给出（A、B、C、D等）结果性评价（期末成绩）评定办法：考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（<60分）课程设计大作业（30%）能提出多种有效解决方案；很好的阐述项目的背景和意义，格式准确，方案设计完整，关键点突出；只能提出一种有效解决方案；较好的阐述项目的背景和意义，格式无明显错误，有完整的方案；提供一种解决方案，且有效性不足；设计不完整，无项目意义或无分析依据；不能提出解决方案，但无复制粘贴，格式不准确，毫无新意；完全的复制粘贴或不交作业期末测验（30%）试卷题型共分为六大类型，包括：填空题、选择题、判断题、问答题、计算题、设计题。涉及酶学基础、酶的生产、酶的分离纯化、酶的修饰、定向进化