生物工程综合实验课程教学大纲

生物工程综合实验课程教学大纲课程编号：10031290课程名称：生物工程综合实验/BioengineeringComprehensiveExperiment课程属性：必修实验属性：独立设课开课学期：6学时：48适用专业：生物工程学分：1.5开课部门：化学与生物工程学院考核要求：考查课程简介：本课程实验包括《酶工程》、《基因工程》和《发酵工程》相关的实验，通过生物工程综合实验的教学，使学生了解并初步掌握酶工程、基因工程和发酵工程实验的基本操作技术，使学生对现代生物工程的上、中、下游技术有一个完整的理解；同时通过实验培养学生正确的科学态度和严谨的科学作风。一、实验项目设置及学时分配项目编号实验项目名称实验类型开出要求学时分配产淀粉酶菌株的快速筛选设计性必做6液化型淀粉酶活力及比活力测定综合性必做4酵母蔗糖酶的部分纯化与酶活测定验证性必做3蔗糖酶包埋及固定化酶活测定验证性必做3产淀粉酶的细菌总DNA的提取设计性必做6PCR技术扩增产淀粉酶细菌16SrDNA综合性必做6琼脂糖凝胶电泳检测DNA验证性选做4DNA重组与转化综合性选做6外源基因在大肠杆菌细胞中的表达综合性选做6亚硫酸盐氧化法测定溶氧体积传递系数验证性必做3发酵罐原理与操作实验验证性必做3采用小型发酵罐分批培养酵母菌（或大肠杆菌）及其动力学参数的检测综合性必做10玉米淀粉的液化与糖化综合性选做5固态发酵实验－根酶固体糖化曲的制备设计性选做5学时总计48二、实验内容及教学要求实验项目1：产淀粉酶菌株的快速筛选1、教学内容1)学习和掌握分离目的酶菌株的基本原理。2）学习和掌握快速筛选淀粉酶菌株的筛选方法。2、教学目标（1）了解淀粉酶的种类（2）掌握淀粉酶的测定方法，并熟悉淀粉酶的各种测定方法（3）掌握淀粉酶诱快速筛选的技术实验项目2：液化型淀粉酶活力及比活力测定1、教学内容熟悉并掌握测定液化型淀粉酶活力的原理和方法。2、教学目标（1）液化型淀粉酶（即α－淀粉酶）能催化淀粉水解成小分子的糊精和少量麦芽糖和葡萄糖。（2）认识酶活力测定过程中所要注意的事项（3）掌握以碘的呈色来测定水解作用的速度，从而衡量酶活力的大小。实验项目3：酵母蔗糖酶的部分纯化与酶活测定1、教学内容酵母中含有丰富的蔗糖酶，本实验以酵母为原料，通过破碎细胞方式得到粗酶，并用热变性法除杂蛋白纯化。2、教学目标了解酶的纯化方法。实验项目4：蔗糖酶包埋及固定化酶活测定1、教学内容（1）海藻酸钠在遇到Ca2+时成胶，从而把酶包埋在其中。（2）除了凝胶包埋法，思考还有哪些包埋方法，它们的原理是什么。2、教学目标（1）掌握凝胶包埋法的原理及固定化酶活测定方法（2）学习海藻酸钙包埋固定化酶的方法实验项目5:产淀粉酶的细菌总DNA的提取教学内容：产淀粉酶的细菌总DNA的提取教学目标：（1）了解提取DNA的方法方法（2）熟悉SDS法提取细菌的总DNA方法（3）掌握产淀粉酶的细菌总DNA的提取的原理实验项目6：PCR技术扩增产淀粉酶的细菌16SrDNA序列教学内容：PCR技术扩增产淀粉酶的细菌16SrDNA序列教学目标：（1）学习PCR扩增细菌16SrDNA序列方法（2）熟悉SDS法提取细菌的总DNA方法（3）掌握PCR基本操作技术，以及琼脂糖凝胶电泳技术实验项目7：琼脂糖凝胶电泳检测DNA教学内容：琼脂糖凝胶电泳检测DNA教学目标：（1）了解定性和定量检测DNA测定方法（2）熟悉琼脂糖凝胶电泳检测DNA技术方法（3）掌握琼脂糖凝胶电泳检测DNA原理实验项目8：重组DNA和转化教学内容：淀粉酶的固定化及其酶活性质测定教学目标：（1）了解酶的固定化及酶活测定方法（2）熟悉凝胶包埋法及固定化酶活测定方法（3）掌握凝掌握重组DNA和转化的技术实验项目9：外源基因在大肠杆菌中的诱导表达和检测教学内容：外源基因在大肠杆菌中的诱导表达和检测教学目标：（1）了解外源基因在原核细胞中表达的特点和方法（2）熟悉选择标记法检测外源基因在原核细胞中表达的特点和方法方法（3）掌握蓝白斑筛选外源基因在原核细胞中表达的原理实验项目10：亚硫酸盐氧化法测定溶氧体积传递系数教学内容：亚硫酸盐氧化法测定溶氧体积传递系数教学目标：（1）了解亚硫酸盐氧化法测定溶氧体积传递系数的意义（2）熟悉亚硫酸盐氧化法测定溶氧体积传递系数的原理（3）掌握亚硫酸盐氧化法测定溶氧体积传递系数的方法实验项目11：发酵罐原理与操作实验教学内容：发酵罐原理与操作实验教学目标：（1）了解发酵罐的基本构造（2）熟悉发酵罐的工作原理（3）掌握机械搅拌式发酵罐的使用方法实验项目12：采用小型发酵罐分批培养酵母菌（或大肠杆菌）及其动力学参数的检测教学内容：采用小型发酵罐分批培养酵母菌（或大肠杆菌）及其动力学参数的检测教学目标（1）了解大肠杆菌培养过程的代谢变化。（2）掌握大肠杆菌培养过程动力学参数的测定和计算方法。实验项目13：玉米淀粉的液化与糖化教学内容：玉米淀粉的液化与糖化教学目标：（1）了解玉米淀粉的液化与糖化的意义（2）熟悉玉米淀粉的液化与糖化的原理（3）掌握玉米淀粉的液化与糖化的方法实验项目14：固态发酵实验－根酶固体糖化曲的制备教学内容：固态发酵实验－根酶固体糖化曲的制备教学目标（1）了解浅盘固态发酵的意义（2）熟悉浅盘固态发酵的工艺流程（3）掌握糖化曲的制备方法以及糖化酶活力的测定方法三、考核方式及要求考查，分值中酶工程35%，基因工程30%，发酵工程30%；其中平时成绩占40%，实验报告成绩占60%，实验总成绩=平时成绩*40%+实验报告成绩*60%。四、主要仪器设备及实验材料项目编号实验项目名称主要仪器设备及台（套）数实验材料备注液化型淀粉酶活力及比活力测定恒温培养箱、水浴锅、离心机、冰箱、分光光度计等a-淀粉酶、碘化钾等产淀粉酶菌株的快速筛选超净工作台1台、高压灭菌锅1台、天平、pH计、恒温震荡培养箱等RBV-Starch（Sigma）等酵母蔗糖酶的部分纯化与酶活测定天平、pH计、干酵母蔗糖酶包埋及固定化酶活测水浴锅、离心机、冰箱、分光光度计等干酵母产淀粉酶的细菌总DNA的提取恒温培养箱、冷藏柜、冷冻干燥机、血球计数板、过滤装置、加热装置、盛奶容器细菌菌种（采用嗜热菌）、Tris饱和酚一瓶，氯仿一瓶，十六烷基三甲基溴化铵CTAB一瓶，器2.5微升2支，氨苄青霉素8支，SDSPCR技术扩增产淀粉酶细菌16SrDNA高速组织捣碎机、解剖刀、镊子、剪刀、烧杯、离心机、漏斗、纱布、棉线、移液管、玻璃棒、透析袋移液器10微升2支，移液细菌16SrDNA扩增通用引物:F8(5AGAGTTTGATCCTGGCTCAG一3’)和R1513(5’一ACGGHTACCTTGTTACGACTT一3’)；TaqPCRMasterMix试剂盒一盒，琼脂粉eppendorf管（500个1.5ml）Tris(三羟甲基氨基甲烷）EDTA（已二氨四已酸），乙醇，氯仿-异戊醇溴酚蓝，胰蛋白胨，琼脂糖凝胶电泳检测DNA电泳仪，低温高速离心机，PCR仪紫外可见光分光光度计、试管、试管架、恒温水浴、微量吸管、移液器DNA10aker2000，酵母粉,琼脂糖（5g）DNA染色剂---GeneFindeDNA重组与转化紫外可见光分光光度计、试管、试管架、恒温水浴、微量吸血管电泳仪，低温高速离心机试大肠杆菌DH5a菌株一管；琼脂糖10g,溴酚蓝，一次性手套，4SRedPlus核酸染色剂；限制性内切酶BamH〡T4DNA连接酶DNAmarker2000；T-载体PCR产物克隆试剂盒剂盒外源基因在大肠杆菌细胞中的表达恒温水浴、微量吸血管电泳仪，低温高速离心机吸头二包（500个配200μl，500个配20μl）及配合的塑料盒10个IPTG异丙基-硫代-β-D-半乳糖苷,X-gal(5-溴-4-氯-3-吲哚-β-D-半乳糖苷）,氨苄青霉素,二甲基甲酰胺亚硫酸盐氧化法测定溶氧体积传递系数摇床小型发酵罐亚硫酸钠硫酸铜碘量瓶硫代硫酸钠淀粉重铬酸钾发酵罐原理与操作实验小型发酵罐酵母粉硫酸铵磷酸氢二钾磷酸二氢钾葡萄糖硫酸镁采用小型发酵罐分批培养酵母菌（或大肠杆菌）及其动力学参数的检测小型发酵罐分光光度计离心机酵母菌（或大肠杆菌）、麦芽汁葡萄糖玉米浆尿素液化的玉米粉糖化液硫酸铵玉米淀粉的液化与糖化小型板框过滤机烘箱水浴锅分光光度计淀粉酶糖化酶玉米粉固态发酵实验－根霉固体糖化曲的制备生化培养箱分光光度计根霉麸皮土豆五、教材及参考书1、郭勇主编，《酶工程（第四版）》科学出版社，2017年2、由德林主编，《酶工程原理》科学出版社，2011年3、王贵学主编，《生物工程综合大实验》，科学出版社，2012年4、杜昌升主编，《分子生物学和基因工程实验》，清华