《蛋白质工程》教学大纲

《蛋白质工程》教学大纲ProteinEngineering课程编码：27A11714学分：1.5课程类别：专业任选课计划学时：24其中讲课：24实验或实践：0适用专业：生物技术专业推荐教材：刘贤锡著，《蛋白质工程原理与技术》，山东大学出版社，2002年。参考书目：汪世华著，《普通高等教育"十一五"规划教材-蛋白质工程》，科学出版社，2008年。课程的教学目的与任务通过本课程的学习，掌握蛋白质工程的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及蛋白质工程的应用，熟悉从事蛋白质工程的重要方法和途径。形成科学的思维方式、培养学生科学思维能力和勇于探索、善于思考、分析问题的能力，激发学生对蛋白质工程的学习热情，为将来的学习和工作奠定坚实的理论和实践基础。课程的基本要求本课程的教学目的是使学生掌握蛋白质和蛋白质工程的概念，并在此基础上通过对蛋白质分子设计、蛋白质的热力学和动力学、蛋白质的修饰和表达、蛋白质的结构的学习，加深蛋白质的功能和应用的掌握,通过蛋白质组学的学习了解蛋白质工程的原理。同时兼顾学科发展动向，着重涉及当今蛋白质工程的应用。旨在使本科生了解现代蛋白质工程理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。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：2[教学目的与要求]了解蛋白质工程发展的历史及理论基础、基本研究内容与研究程序，掌握蛋白质结构与功能的关系，了解蛋白质工程的发展方向。[教学重点与难点]本部分教学重点也是难点为蛋白质结构与功能的关系。[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]§1.1蛋白质工程概论蛋白质工程的理论基础蛋白质工程的研究内容蛋白质工程的基本程序§1.2蛋白质工程的应用研究蛋白质结构与功能的关系改变蛋白质的特性生产蛋白质和多肽类活性物质设计合成全新蛋白质§1.3蛋白质工程展望第二章：蛋白质的结构与功能建议学时：4[教学目的与要求]了解蛋白质组成与结构，掌握蛋白质的二级、超二级、结构域、三级、四级结构的概念以及不同空间结构的主要代表结构，并掌握不同的蛋白结构与蛋白质功能的关系，了解蛋白质与蛋白质相互作用及主要实例。[教学重点与难点]蛋白质的不同空间结构，蛋白质结构与功能的关系[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]§2.1蛋白质的基本结构与功能蛋白质的组成蛋白质的一级结构蛋白质一级结构与功能的关系§2.2蛋白质的空间结构与功能蛋白质的二级结构超二级结构和结构域蛋白质的三级结构蛋白质的四级结构蛋白质空间结构与功能的关系蛋白质—蛋白质相互作用第三章：定点诱变与蛋白质工程建议学时：2[教学目的与要求]了解蛋白质定点诱变中M13DNA寡核苷酸诱变、PCR定点诱变、盒式诱变、随机诱变及蛋白质工程中相关方法的概念与区别，掌握定点诱变的几种技术原理与基本方法，掌握蛋白质工程的基本操作方法；学会在实际中合理运用以上技术解决问题。[教学重点与难点]蛋白质的不同空间结构，蛋白质结构与功能的关系[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]§3.1定点诱变M13DNA寡核苷酸诱变PCR定点诱变盒式诱变随机诱变§3.2蛋白质工程加入二硫键将Asn和Gln转换成其他氨基酸减少游离Cys残基的数目增加酶的活性改变酶的特异性第四章：酶蛋白质工程建议学时：4[教学目的与要求]了解酶蛋白质工程的概念，掌握酶的分子结构与催化作用机制，进一步学习酶促反应动力学相关知识，结合典型的酶工程实例，学习蛋白酶工程、葡萄糖异构酶工程、酶蛋白的定向进化的基本原理与方法。[教学重点与难点]教学重点是典型的酶工程实例，教学难点是酶促反应动力学。[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]§4.1酶的分子结构与催化功能酶的结构特点与功能酶催化作用的机制酶促反应动力学参数§4.2蛋白酶工程枯草杆菌蛋白酶的定点改造组织型纤溶酶原激活剂的定点改造§4.3葡萄糖异构酶工程§4.4酶蛋白的定向进化第五章：蛋白质分离纯化技术建议学时：4[教学目的与要求]掌握蛋白质工程中蛋白分离与纯化的一般程序，了解蛋白质电泳技术的原理以及不同的电泳方法的优缺点，掌握色谱技术的各大种类及其作用原理，学会结合实例分析解决蛋白质分离纯化问题的能力。[教学重点与难点]色谱技术的各大种类及其作用原理。[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蛋白质分离与纯化蛋白质分离纯化的前处理粗分级分离精分级分离§5.2蛋白质分析分离中的电泳技术电泳技术发展简史与分类电泳的基本原理聚丙烯酰胺凝胶电泳毛细管电泳§5.3色谱技术（层析技术）层析技术简介与分类排阻层析（凝胶层析）离子交换层析吸附层析分配层析亲和层析金属螯合层析高效液相色谱（HPLC）第六章：蛋白质结构分析技术建议学时：4[教学目的与要求]了解蛋白质结构分析技术的基本原理与应用范围，掌握蛋白质氨基酸和多肽结构预测的方法，学习x射线晶体衍射技术及核磁共振波谱技术在蛋白质晶体结构测定中的应用，把握蛋白质组学的研究范围及研究方向、前沿。[教学重点与难点]蛋白质氨基酸和多肽结构预测的方法[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蛋白质和多肽的氨基酸序列分析N端序列分析C端序列分析§6.2生物质谱技术在蛋白质和多肽结构测定中的应用MALDI-MSESI-MS§6.3x射线晶体衍射技术在蛋白质晶体结构测定中的应用X射线晶体衍射的基本原理蛋白质X射线晶体结构测定的基本过程§6.4核磁共振波谱技术在蛋白质结构测定中的应用NMR基本原理与应用由NMR数据决定蛋白质结构的过程§6.5蛋白质组学蛋白质组学的定义与历史蛋白质组学的研究现状蛋白质组学的前沿第七章：蛋白质和多肽药物工程建议学时：4[教学目的与要求]了解多肽类以及蛋白类药物的分类与代表药物，学习具有代表性的多肽类和蛋白类药物的结构性质与生产工艺，要求掌握胰岛素的结构、性质及其基本的生产工艺流程。[教学重点与难点]胰岛素的结构、性质及其基本的生产工艺。[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概述多肽类药物与分类蛋