《酶及酶工程》教学大纲

《酶及酶工程》教学大纲EnzymeandEnzymeEngineering课程编码：27A11419 学分：4.0 课程类别：专业必修课计划学时：80 其中讲课实验或实践：32适用专业：生物技术推荐教材：年。参考书目：付加芳编，《酶及酶工程实验年。郭勇主编，《酶工程》第三版，科学出版社，2009年。课程的教学目的与任务Km值的测定方法，掌握各个因素课程的基本要求通过本课程的学习要求学生了解酶及工程的发展概况、应用领域及研究内容；掌握酶的生产及分离刻苦、务实的学习兴趣；乐观进取、一丝不苟、科学、严谨的工作作风。通过本实验课程学习，学生应掌握基本的分离纯化、纯度及分子量测定方法，同时了解凝胶包埋固定Km值的测定方法，掌握各个因素对脲酶活力的影响测定方法等内容。该实验主要各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）第一章：绪论 建议学时：4[]了解酶及酶工程的发展简史。[教学重点与难] 酶活力的测定及酶的分类命名。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§1.1酶的发现酶的催化机理研究§1.2酶的分类与命名蛋白类酶的分类与命名核酸类酶的分类其它习惯归类命名法§1.3酶的活力测定酶活力测定方法酶活力单位酶的转换数与催化周期固定化酶的活力测定§1.4酶工程发展历程第二章：酶生物合成的基本理论[教学目的与要求]掌握酶合成的基本理论；掌握酶生物合成的调节。[教学重点与难] 酶生物合成的调节机制。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§2.1RNA的生物合成-转录转录的起始RNA链的延伸RNA链合成的终止RNA前体的加工§2.2蛋白质的生物合成遗传密码及其特点

建议学时：4蛋白质合成过程§2.3酶生物合成的调节原核生物中酶生物合成的调节机制真核生物中酶生物合成的调节机制第三章：酶的生物合成法生成 建议学时[]4了解动植物细胞与微生物细胞发酵产酶的异同。[]微生物发酵产酶的发酵条件控制和产酶动力学。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§3.1产酶细胞的选择应用微生物生产酶的优点产酶微生物基本要求§3.2培养基的配制§3.3产酶工艺条件及其控制细胞活化与扩大培养pH的调节控制温度的调节控制溶解氧的调节控制§3.4微生物发酵产酶微生物发酵产酶的方式及其特点提高产酶量的措施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§3.5植物细胞培养产酶植物细胞的特性植物细胞培养的特点植物细胞培养的工艺条件及其控制植物细胞培养产酶的过程§3.6动物细胞培养产酶动物细胞培养的特点动物细胞培养的方式固定化细胞培养第四章：酶的提取与分离纯化 建议学时[]方案的设计。[教学重点与难点]重点为层析和电泳方法在酶分离提取中的应用，难点是不同分离提取方法的选择。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§4.1细胞破碎§4.2提取酶提取的方法影响酶提取的主要因素§4.3沉淀分离盐析沉淀法有机溶剂沉淀法复合沉淀选择性变性沉淀法§4.4离心分离离心机的选择§4.5过滤与膜分离非膜过滤膜分离技术§4.6分配层析凝胶层析§4.7纸电泳薄层电泳薄膜电泳凝胶电泳§4.8萃取分离双水相萃取超临界萃取反胶束萃取§4.9结晶盐析结晶法有机溶剂结晶法透析平衡结晶法等电点结晶法§4.10浓缩干燥第五章：酶改性的基本理论[教学目的与要求]掌握酶活性中心的概念及共性。[教学重点与难点]酶的结构与催化特性的关系。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§5.1酶的化学组成蛋白类酶的基本组成单位核酸类酶的基本组成单位酶的辅因子§5.2酶的化学结构酶蛋白的化学结构酶RNA的化学结构§5.3酶的空间结构酶蛋白的空间结构酶蛋白的二级结构三级结构四级结构§5.4酶的活性中心酶活性中心上的氨基酸残接触残基附近肽链的一级结构

建议学时：4§5.5酶的结构与催化特性的关系酶金属离子与酶催化功能的关系第六章：酶分子修饰 建议学时[]分子修饰的方法。掌握蛋白酶侧链基团的修饰。[教学重点与难点]重点：大分子结合修饰的特点与应用；难点：氨基酸和核苷酸的置换修饰。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§6.1主链切断修饰主链连接修饰§6.2酶分子的侧链基团修饰蛋白类酶侧链修饰方法核酸类酶侧链修饰方法酶分子的侧链基团修饰§6.3酶的组成单位置换修饰酶分子组成单位置换修饰的作用定点突变技术在酶分子中的应用§6.4金属离子置换修饰金属离子置换修饰的定义及原理金属离子置换修饰的技术过程§6.5酶分子的物理修饰酶分子物理修饰的特点酶分子物理修饰的作用和意义第七章：酶分子定向进化 建议学时[]应用。[教学重点与难点]重点：酶定向进化中突变基因库的构建方法；难点：酶突变基因的筛选。[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§7.1酶基因的体外随机突变基因体外随机突变方法及其特点易错PCR技术DNA重排技术基因家族重排技术§7.2酶突变基因的定向选择突变基因文库的构建突变基因的筛选§7.3酶分子的定向进化的应用提高酶的催化活性增强酶的稳定性改变酶的底物特异性第八章：酶固定化 建议学时[教学目的与要求]掌握固定化酶和固定化细胞的定义及特点；掌握固定化方法，包括吸附、包埋、结合、交联等方法的原理及过程；了解固定化酶和固定化细胞的性质及应用。[教学重点与难点]重点：酶和微生物细胞的固定化；难点：动植物细胞的固定化[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§8.1酶固定化方法包埋法结合法交联法热处理法§8.2稳定性pH底物特异性§8.3固定化技术的应用固定化酶在工业生产中的应用固定化细胞的应用第九章：酶非水相催化 建议学时[教学目的与要求]掌握非水相中酶促反应的特点与一般规律。[教学重点与难点]重点：水对有机相中酶促反应的影响；难点：有机相中酶促反应中水的控制；[授课方法]以课堂讲授为主，课堂讨论和课下自学为辅。[授课内容]§9.1酶非水相催化的研究概况有机介质反应体系有机溶剂对酶促反应的作用非水介质中生物催化特点§9.2水与酶的柔性结合水水活度水对酶活性和选择性的调节§9.3非水相介质中酶催化的特性热力学稳定性酶的特异性位置选择性和化学选择性§9.4非水相介质中酶催化反应的条件及其控制有机溶剂对酶必需水的影响有机溶剂对底物和产物的影响有机溶剂对酶的影响§9.5超临界流体中的酶催化反应超临界流体应用于酶促反应的优越性超临界流体对酶立体选择性的影响因传统的有机溶剂和超临界流体的对比§9.6离子液中的酶催化反应离子液的组成与在酶催化反应中的优越性离子液中酶催化的影响因素离子液中酶的稳定性离子液中酶的选择性专题讨论课酶的应用 建议学时6[教学目的与要求]了解酶在各领域的应用。[授课方法]以课堂讨论为主，教师组织学生以班级为单位分组分别讨论酶的应用。[授课内容]酶的应用讨论酶在医药、食品、化工、环境、生物技术等领域的应用。实验一：蛋清溶菌酶的分离 建议学时：6[]淀蛋白酶，聚丙烯酰胺处理蛋白，盐析沉淀蛋白。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]生物工程教学实验室。[作业要求]预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验使用聚丙烯酸进行处理，需做好学生的安全防护教育。实验二：蛋清溶菌酶的纯化 建议学时：6[]学会下列操作技术：聚丙烯层析柱装柱，加样，洗脱去杂蛋白、收集溶菌酶。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]生物工程教学实验室。[作业要求]预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验使用玻璃柱进行层析，需注意玻璃层析柱不要打碎。实验三：蛋清溶菌酶纯度以及分子量鉴定 建议学时：6[教学目的与要求]了解SDS蛋白电泳的原理，熟练掌握蛋白电泳的操作。学生学会下列操作技术：SDS胶板安装，制备分离胶，制备浓缩胶，样品处理与加样，考马斯亮蓝染色，脱色。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]生物工程教学实验室。[作业要求]预习下个实验项目，撰写预习报告，第二天观察实验结果。[注意事项]聚丙烯酰胺凝胶电泳所用的丙烯酰胺单体为剧毒物质，需对学生做好安全防护教育。实验四：凝胶包埋法固定脲酶 建议学时：4[]脲酶，卡拉胶固定脲酶，琼脂固定脲酶，海藻酸钠固定脲酶，明胶固定脲酶。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]生物工程教学实验室。[作业要求]预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]本实验使用的丙烯酰胺单体为剧毒物质，需做好学生的安全防护教育。实验五：固定化脲酶酶活力及其回收率的测定 建议学时：6[教学目的与要求]了解固定化酶活力测定的测定原理，掌握溶液酶活力测定方法。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]生物工程教学实验室。[作业要求]预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]酶活反应需要在最适PH值和温度下，需严格控制酶促反应的温度与PH值，尽量使酶促反应处于最佳条件。实验六：脲酶酶促反应动力学 建议学时：4[]了解脲酶米氏常数Km操作技术：酶促反应与终止，比色法测定脲酶活力，米氏方程计算。[教学方式]教师课堂讲解，学生分组操作。[场所及条件要求]生物工程教学实验室。[作业要求]预习下个实验项目，撰写预习报告。[注意事项]酶促反应动力学测定需要在最适PH值和温度下，需严格控制酶促反应的温度与PH值，尽量使酶促反应处于最佳条件。成绩考核与评定成绩考核分为理论课程考核和实验课程考核两部分组成，各占50%，均为百分制。其中：（一）理论课程考核成绩=平时成绩×30%+期末考试成绩×70%平时成绩：课堂交流，百分制期末考试成绩：闭卷考试，百分制。（二）实验课程考核方式为提交实验报告和平时成绩，实验报告占总成绩70%，平时成绩占总成绩30%。实验报告的评定根据实验原理、步骤、实验结果和讨论分析等部分的