《蛋白質(zhì)與酶工程》課程教學(xué)大綱

《蛋白質(zhì)與酶工程》課程教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：1061139015課程名稱：蛋白質(zhì)與酶工程/ProteinandEnzymeEngineering課程類別：專業(yè)必修課程開課學(xué)期：第5學(xué)期學(xué)分：1.5總學(xué)時(shí)：24理論學(xué)時(shí)：24實(shí)驗(yàn)/實(shí)踐學(xué)時(shí)：0適用專業(yè)：生物技術(shù)適用對(duì)象：本科先修課程：有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)開課學(xué)院：環(huán)境工程與化學(xué)學(xué)院二、課程簡介《蛋白質(zhì)與酶工程》作為專業(yè)必修課，是酶學(xué)、微生物學(xué)與化學(xué)工程有機(jī)結(jié)合的應(yīng)用型學(xué)科。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握酶制劑生產(chǎn)、提取純化的基本理論和技術(shù)方法，同時(shí)針對(duì)酶的結(jié)構(gòu)、特性，掌握化學(xué)修飾、定向進(jìn)化、分子改造、固定化、非水相催化等技術(shù)的原理和操作，并在教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神，了解蛋白質(zhì)與酶工程的應(yīng)用現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢(shì)，樹立運(yùn)用所學(xué)知識(shí)為國家、社會(huì)服務(wù)的意識(shí)。課程教學(xué)目標(biāo)1．課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐指標(biāo)點(diǎn)4.1掌握生物發(fā)酵過程和產(chǎn)品檢驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)，熟悉主要工序的設(shè)備和操作過程；指標(biāo)點(diǎn)6.1基于生物技術(shù)相關(guān)的原理，采用科學(xué)方法，針對(duì)生物發(fā)酵、生物分析及診斷領(lǐng)域的實(shí)際問題設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并具備進(jìn)行實(shí)施的操作能力；指標(biāo)點(diǎn)7.1熟悉生物技術(shù)行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，并正確理解生物技術(shù)對(duì)人類健康、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的影響。課程教學(xué)目標(biāo)（1）掌握蛋白質(zhì)與酶工程的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，了解酶制劑在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性；（2）掌握酶制劑生產(chǎn)、改良和應(yīng)用環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)和操作規(guī)范，具備針對(duì)行業(yè)的實(shí)際問題進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和實(shí)施的能力；熟悉酶制劑行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度，了解國內(nèi)外酶工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，樹立運(yùn)用所學(xué)知識(shí)為國家、社會(huì)服務(wù)的意識(shí)和勇于創(chuàng)新的精神。主要教學(xué)內(nèi)容與課程教學(xué)目標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法目標(biāo)1：掌握蛋白質(zhì)與酶工程的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，了解酶制劑在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性；酶學(xué)基礎(chǔ)、發(fā)酵產(chǎn)酶、酶的提取與純化、化學(xué)修飾、定向進(jìn)化等基本知識(shí)和原理，酶的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)對(duì)實(shí)際應(yīng)用的影響。1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.案例分析4.翻轉(zhuǎn)課堂目標(biāo)2：掌握酶制劑生產(chǎn)、改良和應(yīng)用環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)和操作規(guī)范，具備針對(duì)行業(yè)的實(shí)際問題進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和實(shí)施的能力；酶的修飾、定向進(jìn)化、固定化、非水相催化、酶反應(yīng)器等技術(shù)和操作要點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)酶制劑生產(chǎn)、改良及應(yīng)用中出現(xiàn)的實(shí)際問題，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和可行性分析。1.授課2.啟發(fā)式教學(xué)3.翻轉(zhuǎn)課堂4.案例分析5.分組研討目標(biāo)3：熟悉酶制劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度，了解酶工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，樹立運(yùn)用所學(xué)知識(shí)為國家、社會(huì)服務(wù)的意識(shí)和勇于創(chuàng)新的精神。酶工業(yè)典型案例分析，行業(yè)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，了解我國酶制劑發(fā)展的優(yōu)勢(shì)與不足，研討行業(yè)的發(fā)展方向。1.翻轉(zhuǎn)課堂2.案例分析3.分組研討教學(xué)內(nèi)容及重難點(diǎn)第一章緒論1.教學(xué)內(nèi)容：酶的基本概念與發(fā)展歷史、酶催化作用的特點(diǎn)、影響酶催化作用的因素、酶的分類與命名、酶的活力測定、酶的生產(chǎn)方法、酶工程發(fā)展概況。2.教學(xué)重點(diǎn)：掌握酶學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，使學(xué)生對(duì)本課程有初步的了解。明確課程的研究對(duì)象及內(nèi)容、酶作為生物催化劑所具有的特點(diǎn)；酶的活力測定；酶的生產(chǎn)和應(yīng)用。3.教學(xué)難點(diǎn)：酶催化反應(yīng)原理和酶催化動(dòng)力學(xué)；影響酶催化作用的因素。第二章微生物發(fā)酵產(chǎn)酶1.教學(xué)內(nèi)容：微生物細(xì)胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)、產(chǎn)酶微生物的特點(diǎn)、發(fā)酵工藝條件及其控制、酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)、固定化微生物細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶、固定化微生物原生質(zhì)體發(fā)酵產(chǎn)酶。2.教學(xué)重點(diǎn)：了解酶生物合成的理論；常用的產(chǎn)酶微生物；掌握發(fā)酵工藝條件及控制；酶發(fā)酵動(dòng)力；固定化微生物細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶；固定化微生物原生質(zhì)體發(fā)酵產(chǎn)酶。3.教學(xué)難點(diǎn)：發(fā)酵工藝條件及控制；酶發(fā)酵動(dòng)力；固定化微生物細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶；固定化微生物原生質(zhì)體發(fā)酵產(chǎn)酶。第三章動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶1.教學(xué)內(nèi)容：動(dòng)植物細(xì)胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)、植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶。2.教學(xué)重點(diǎn)：通過動(dòng)植物細(xì)胞與微生物的特性差異，分析動(dòng)植物細(xì)胞產(chǎn)酶與微生物細(xì)胞產(chǎn)酶的主要技術(shù)差別及工藝條件控制的不同特點(diǎn)；掌握動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞產(chǎn)酶的工藝過程。3.教學(xué)難點(diǎn)：動(dòng)植物細(xì)胞與微生物產(chǎn)酶的主要技術(shù)差別及工藝條件控制。第四章酶的提取與分離純化1.教學(xué)內(nèi)容：細(xì)胞破碎、提取、沉淀分離、離心分離、過濾與膜分離、層析分離、電泳分離、萃取分離、結(jié)晶、濃縮與干燥。2.教學(xué)重點(diǎn)：了解細(xì)胞破碎的方法；酶的提取方法及其影響因素；了解沉淀、離心、層析、電泳、萃取、結(jié)晶和濃縮干燥等分離方法。3.教學(xué)難點(diǎn)：細(xì)胞破碎的方法及原理；各種分離技術(shù)方法及原理。第五章酶分子修飾1.教學(xué)內(nèi)容：金屬離子置換修飾、大分子結(jié)合修飾、側(cè)鏈基團(tuán)修飾、肽鏈有限水解修飾、核苷酸鏈剪切修飾、氨基酸置換修飾、核苷酸置換修飾、物理修飾、酶分子修飾的應(yīng)用。2.教學(xué)重點(diǎn)：了解酶分子修飾的目的；影響酶蛋白修飾反應(yīng)的因素；酶分子修飾的設(shè)計(jì)；修飾程度和修飾部位的測定；酶分子修飾的方法；酶分子修飾的應(yīng)用。3.教學(xué)難點(diǎn)：酶蛋白功能基的超反應(yīng)性；修飾酶活性部位的氨基酸殘基應(yīng)具備的特征；蛋白質(zhì)不可逆失活的原因和機(jī)理；模擬酶的設(shè)計(jì)。第六章酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化1.教學(xué)內(nèi)容：酶固定化、細(xì)胞固定化、原生質(zhì)體固定化。2.教學(xué)重點(diǎn)：掌握酶的固定化方法；細(xì)胞的固定化方法；原生質(zhì)體的固定化方法。3.教學(xué)難點(diǎn)：固定化酶的制備原則；固定化酶的性質(zhì)；固定化細(xì)胞在實(shí)際應(yīng)用中的缺陷。第七章酶非水相催化1.教學(xué)內(nèi)容：酶非水相催化的主要內(nèi)容、有機(jī)介質(zhì)中水和有機(jī)溶劑對(duì)酶催化反應(yīng)的影響、酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化特性、有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的條件及其控制、酶非水相催化的應(yīng)用（列舉我國在非水相催化領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，樹立國家自信和民族自信）2.教學(xué)重點(diǎn)：了解酶非水相催化研究的概況；有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)，反應(yīng)條件的控制及有機(jī)介質(zhì)中酶催化的應(yīng)用。3.教學(xué)難點(diǎn)：有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的特點(diǎn)及反應(yīng)條件的控制。第八章酶定向進(jìn)化1.教學(xué)內(nèi)容：酶定向進(jìn)化的特點(diǎn)、酶基因的隨機(jī)突變、酶突變基因的定向選擇（任何問題的解決方案，都要從化繁為簡開始，逐步進(jìn)行優(yōu)化）、酶定向進(jìn)化的應(yīng)用。2.教學(xué)重點(diǎn)：了解酶定向進(jìn)化簡介；掌握定向進(jìn)化的策略；基因文庫的構(gòu)建與篩選；了解定向進(jìn)化的應(yīng)用及未來發(fā)展趨勢(shì)。3.教學(xué)難點(diǎn)：基因文庫構(gòu)建的要素、構(gòu)建策略、構(gòu)建載體系統(tǒng)及文庫篩選。第九章酶反應(yīng)器1.教學(xué)內(nèi)容：酶反應(yīng)器的類型、酶反應(yīng)器的選擇、酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、酶反應(yīng)器的操作。2.教學(xué)重點(diǎn)：酶反應(yīng)器的選擇；酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和酶反應(yīng)器的操作。3.教學(xué)難點(diǎn)：酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。第十章酶的應(yīng)用1.教學(xué)內(nèi)容：酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用、酶在食品方面的應(yīng)用、酶在輕工及化工方面的應(yīng)用、酶在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用、酶在生物技術(shù)方面的應(yīng)用（舉例我國在酶制劑領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)及不足，樹立運(yùn)用所學(xué)知識(shí)為國家、社會(huì)服務(wù)的意識(shí)）。2.教學(xué)重點(diǎn)：掌握酶在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用的情況。3.教學(xué)難點(diǎn)：酶在生物技術(shù)中的應(yīng)用，酶在食品工業(yè)中和動(dòng)物飼料中的應(yīng)用情況。五、教學(xué)安排序號(hào)教學(xué)內(nèi)容學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)應(yīng)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1第一章緒論21、2、37.12第二章微生物發(fā)酵產(chǎn)酶21、34.1、6.1、7.13第三章動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶21、34.1、6.1、7.14第四章酶的提取與分離純化41、34.1、6.1、7.15第五章酶分子修飾42、34.1、6.1、7.16第六章酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化22、34.1、6.1、7.17第七章酶的非水相催化22、34.1、6.1、7.18第八章酶的定向進(jìn)化22、34.1、6.1、7.19第九章酶反應(yīng)器22、34.1、6.1、7.110第十章酶的應(yīng)用234.1、6.1、7.1合計(jì)24六、課程考核方式與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1.課程考核方式本課程總成績包括形成性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)，形成性評(píng)價(jià)（平時(shí)成績）占40%，主要包括學(xué)習(xí)習(xí)慣（考勤、課堂提問）和課堂討論(15%)、作業(yè)(10%)、階段性測驗(yàn)(15%)；結(jié)果性評(píng)價(jià)（期末成績）占60%，主要包括課程設(shè)計(jì)大作業(yè)(30%)，期末測驗(yàn)滿分100分，折算30%計(jì)入總成績。2.課程教學(xué)目標(biāo)的考核方式序號(hào)課程教學(xué)目標(biāo)考核內(nèi)容考核方式1掌握蛋白質(zhì)與酶工程的基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理，了解酶制劑在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性；酶制劑的基本知識(shí)、蛋白質(zhì)與酶工程的發(fā)展歷史，酶的生產(chǎn)、提取、改良、應(yīng)用的內(nèi)容和原理。課堂提問、階段性測驗(yàn)、作業(yè)和期末測驗(yàn)。2掌握酶制劑生產(chǎn)、改良和應(yīng)用環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)和操作規(guī)范，具備針對(duì)行業(yè)的實(shí)際問題進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和實(shí)施的能力；酶提取純化、分子修飾、定向進(jìn)化、固定化、非水相催化等技術(shù)方法的適用范圍，操作要點(diǎn)、注意事項(xiàng)及優(yōu)化措施等課堂提問與課堂討論、階段性測驗(yàn)、作業(yè)和期末測驗(yàn)。3熟悉酶制劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作態(tài)度，了解酶工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，樹立運(yùn)用所學(xué)知識(shí)為國家、社會(huì)服務(wù)的意識(shí)和勇于創(chuàng)新的精神。典型酶制劑的生產(chǎn)、改良、應(yīng)用等環(huán)節(jié)，以及制約酶工業(yè)的問題和未來的發(fā)展方向。課程設(shè)計(jì)大作業(yè)、期末測驗(yàn)3.成績?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)形成性評(píng)價(jià)（平時(shí)成績）評(píng)定辦法考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（<60分）學(xué)習(xí)習(xí)慣和課堂討論（15%）全勤，上課注意聽講，課堂提問成績高；預(yù)習(xí)非常充分，積極參加課堂討論，并有自己獨(dú)到的見解缺勤一次或請(qǐng)假兩次以上，課堂表現(xiàn)較好，跟隨老師思路；預(yù)習(xí)較為充分，積極參加課堂討論缺勤三次，課堂提問成績較低；預(yù)習(xí)基本充分，能夠主動(dòng)參加課堂討論缺勤三次，課堂不抬頭；預(yù)習(xí)基本充分，能夠參加課堂討論缺勤四次以上；無預(yù)習(xí)，不能有效參加課堂討論作業(yè)（10%）作業(yè)能夠獨(dú)立、按時(shí)完成，問題回答正確且字跡工整作業(yè)能夠按時(shí)完成，問題回答正確基本按時(shí)完成作業(yè)，完成情況一般能獨(dú)立完成作業(yè)，完成情況較差不交作業(yè)階段性測驗(yàn)（15%）學(xué)期中間開展2次課堂測試，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為參考答案，依次給出（A、B、C、D等）結(jié)果性評(píng)價(jià)（期末成績）評(píng)定辦法：考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（<60分）課程設(shè)計(jì)大作業(yè)（30%）能提出多種有效解決方案；很好的闡述項(xiàng)目的背景和意義，格式準(zhǔn)確，方案設(shè)計(jì)完整，關(guān)鍵點(diǎn)突出；只能提出一種有效解決方案；較好的闡述項(xiàng)目的背景和意義，格式無明顯錯(cuò)誤，有完整的方案；提供一種解決方案，且有效性不足；設(shè)計(jì)不完整，無項(xiàng)目意義或無分析依據(jù)；不能提出解決方案，但無復(fù)制粘貼，格式不準(zhǔn)確，毫無新意；完全的復(fù)制粘貼或不交作業(yè)期末測驗(yàn)（30%）試卷題型共分為六大類型，包括：填空題、選擇題、判斷題、問答題、計(jì)算題、設(shè)計(jì)題。涉及酶學(xué)基礎(chǔ)、酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的修飾、定向進(jìn)化