《代谢工程》课程教学大纲

第页课程编号：030439Z1课程名称：代谢工程英文名称：MetabolicEngineering学时与学分:24/1.5先修课程要求：微生物学生物化学适应专业：生物工程参考教材：《微生物工程》，吴松刚编著，科学出版社，2004年，标准书号：ISBN7-03-014029-X。《途径工程》，张惠展编著，中国轻工业出版社，2002年，标准书号：ISBN7-5019-3462-2。《微生物重要代谢产物》，陈坚等编著，化学工业出版社，2005年，标准书号：ISBN7-5025-7420-4。《代谢工程》，斯蒂芬那保罗(美)编著，化学工业出版社，2003年，标准书号：ISBN7-5025-4568-9。《代谢工程的途径分析与优化》，内斯托尔(西班牙)编著，化学工业出版社，2005年，标准书号：ISBN7-5025-7002-0。课程简介：代谢工程是应用重组DNA技术和应用分析与生物学相关的遗传学手段来进行有精确目标的基因操作，以改变生物原有的调节系统，通过有目的地对细胞代谢进行修饰以改变细胞某些方面的代谢活性的整套工作，从而达到实现目的代谢活性的提高这一预期目标的一个崭新领域。本课程注重以酶学、化学计量学、分子反应动力学以及现代数学的理论和技术为研究手段，在细胞水平上阐明代谢途径与代谢网络之间局部与整体的关系、胞内代谢过程与胞外物质运输之间的偶联以及代谢流流向与控制的机制，并在此基础上通过工程和工艺操作达到优化细胞性能的目的。它综合了基因工程、生物化学、生化工程等领域的最新成果，是目前国内外研究的热点。课程教学大纲：一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程是面向生命科学学院所有专业本科生的一门选修课。根据生物学专业的本科教学要求和学生专业特点及需要，力求体现素质教育特色，课程安排过程中注意内容精炼，基本理论知识充足，涵盖最新研究进展。由于本课程涉及领域较多，与微生物学、微生物发酵工程、细胞工程等多个学科均有交叉，因此在与其他相关专业知识相结合的基础上力求突出代谢工程特色，要求学生通过本课程的学习了解代谢工程尤其是微生物代谢工程基本理论知识及其应用的相关领域。二、课程的基本要求要求学生掌握微生物代谢工程概述、代谢调节的基本类型、初级代谢产物的代谢工程、次级代谢产物的代谢工程、细胞遗传特性修饰的代谢工程。通过学习旨在使学生了解生物技术中的前沿技术，使其理解代谢工程的原理，掌握代谢工程的基本方法及技术，并了解其应用前景。三、课程的基本内容以及重点难点绪论代谢工程的概念代谢工程的基本操作代谢工程的基本原理代谢工程的研究技术代谢工程的研究战略代谢工程的应用及发展前景第一章代谢调控第一节生物代谢与代谢调节生物代谢生物代谢调节第二节生物初级代谢与调节初级代谢与初级代谢产物反馈调节产能代谢的能荷调节核糖核蛋白体合成的调节第三节生物次级代谢与调节次级代谢与次级代谢产物次级代谢产物的诱导调节次级代谢产物的反馈调节分解代谢物的调节磷酸盐的调节初级代谢产物的调节产生菌生长速率的调节第四节生物初级代谢与次级代谢的关系第二章细胞代谢途径的解析与控制第一节细胞代谢的概念第二节细胞代谢流的分析和测定细胞代谢流分析的基本理论解脂假丝酵母柠檬酸发酵代谢流的分析细胞代谢流的测定第三节代谢网络的结构分析及其应用代谢网络结构组成代谢刚性代谢网络结构的基本类型代谢网络的节点网络应答主要节点刚性的评估1，6-二磷酸果糖的超量生产第四节代谢控制分析代谢控制分析的基本理论代谢控制分析的应用代谢控制分析的局限性第三章生物代谢工程的基因操作技术第一节原核生物的同源重组细菌的基因转移程序与同源重组有关的原核生物基因同源重组在微生物代谢工程中的应用第二节基因工程菌构建的主要步骤DNA的制备目的基因的分离DNA的重组重组体DNA的转化重组质粒的细菌菌落的鉴定目的基因的表达第四章生物初级代谢工程第一节乙醇第二节有机酸醇第三节氨基酸第四节维生素第五节生物色素第六节多聚物第七节氢气第五章生物次级代谢工程第一节聚酮类抗生素的生物合成途径第二节聚酮生物合成的基因操作第三节非核糖体肽类化合物的基因操作第四节β-内酰胺类抗生素的基因操作第五节氨基糖苷类抗生素的生物合成途径第六节林可胺类抗生素的生物合成途径第六章生物细胞遗传特性修饰第一节非生物物质的降解微生物降解非生物物质的战略聚氯联苯的降解氯代烯烃的降解苯、甲苯和对二甲苯混合物的降解第二节碳氮代谢途径设计氮代谢途径的优化底物吸收的改善底物利用范围的扩展糖酵解途径的修饰葡萄糖效应的解除辅助因子工程第三节生物生理特性改良氧利用率的提高超代谢流的防止遗传稳定性的维持蛋白质加工过程的强化生物过程性能的改良四、实验要求无五、课程学时分配章节章节内容讲课实验实践合计绪论微生物代谢工程的概念、基本原理等22第一章微生物的代谢调控44第二章细胞代谢途径的解析与控制4