《蛋白質(zhì)與酶工程》課程教學大綱

《蛋白質(zhì)與酶工程》課程教學大綱一、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)必修課程開課學期：第5學期學分：1.5總學時：24理論學時：24實驗/實踐學時：0適用專業(yè)：生物技術適用對象：本科先修課程：有機化學、生物化學開課學院：環(huán)境工程與化學學院二、課程簡介《蛋白質(zhì)與酶工程》作為專業(yè)必修課，是酶學、微生物學與化學工程有機結(jié)合的應用型學科。通過本課程的學習，使學生掌握酶制劑生產(chǎn)、提取純化的基本理論和技術方法，同時針對酶的結(jié)構(gòu)、特性，掌握化學修飾、定向進化、分子改造、固定化、非水相催化等技術的原理和操作，并在教學的各個環(huán)節(jié)中培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和創(chuàng)新精神，了解蛋白質(zhì)與酶工程的應用現(xiàn)狀和未來的發(fā)展趨勢，樹立運用所學知識為國家、社會服務的意識。課程教學目標1．課程對畢業(yè)要求的支撐指標點4.1掌握生物發(fā)酵過程和產(chǎn)品檢驗的相關知識，熟悉主要工序的設備和操作過程；指標點6.1基于生物技術相關的原理，采用科學方法，針對生物發(fā)酵、生物分析及診斷領域的實際問題設計實驗方案，并具備進行實施的操作能力；指標點7.1熟悉生物技術行業(yè)的技術標準、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)，并正確理解生物技術對人類健康、社會、經(jīng)濟、環(huán)境等方面的影響。課程教學目標（1）掌握蛋白質(zhì)與酶工程的基礎知識和基本原理，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)、改良和應用環(huán)節(jié)的關鍵技術和操作規(guī)范，具備針對行業(yè)的實際問題進行方案設計和實施的能力；熟悉酶制劑行業(yè)的技術標準，培養(yǎng)嚴謹求實的工作態(tài)度，了解國內(nèi)外酶工業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀，樹立運用所學知識為國家、社會服務的意識和勇于創(chuàng)新的精神。主要教學內(nèi)容與課程教學目標之間的對應關系課程教學目標教學內(nèi)容教學方法目標1：掌握蛋白質(zhì)與酶工程的基礎知識和基本原理，了解酶制劑在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性；酶學基礎、發(fā)酵產(chǎn)酶、酶的提取與純化、化學修飾、定向進化等基本知識和原理，酶的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)對實際應用的影響。1.授課2.啟發(fā)式教學3.案例分析4.翻轉(zhuǎn)課堂目標2：掌握酶制劑生產(chǎn)、改良和應用環(huán)節(jié)的關鍵技術和操作規(guī)范，具備針對行業(yè)的實際問題進行方案設計和實施的能力；酶的修飾、定向進化、固定化、非水相催化、酶反應器等技術和操作要點，同時針對酶制劑生產(chǎn)、改良及應用中出現(xiàn)的實際問題，進行方案設計和可行性分析。1.授課2.啟發(fā)式教學3.翻轉(zhuǎn)課堂4.案例分析5.分組研討目標3：熟悉酶制劑行業(yè)標準，培養(yǎng)嚴謹求實的工作態(tài)度，了解酶工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，樹立運用所學知識為國家、社會服務的意識和勇于創(chuàng)新的精神。酶工業(yè)典型案例分析，行業(yè)規(guī)范和技術標準，了解我國酶制劑發(fā)展的優(yōu)勢與不足，研討行業(yè)的發(fā)展方向。1.翻轉(zhuǎn)課堂2.案例分析3.分組研討教學內(nèi)容及重難點第一章緒論1.教學內(nèi)容：酶的基本概念與發(fā)展歷史、酶催化作用的特點、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.教學重點：掌握酶學基礎知識，使學生對本課程有初步的了解。明確課程的研究對象及內(nèi)容、酶作為生物催化劑所具有的特點；酶的活力測定；酶的生產(chǎn)和應用。3.教學難點：酶催化反應原理和酶催化動力學；影響酶催化作用的因素。第二章微生物發(fā)酵產(chǎn)酶1.教學內(nèi)容：微生物細胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)、產(chǎn)酶微生物的特點、發(fā)酵工藝條件及其控制、酶發(fā)酵動力學、固定化微生物細胞發(fā)酵產(chǎn)酶、固定化微生物原生質(zhì)體發(fā)酵產(chǎn)酶。2.教學重點：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)酵動力；固定化微生物細胞發(fā)酵產(chǎn)酶；固定化微生物原生質(zhì)體發(fā)酵產(chǎn)酶。3.教學難點：發(fā)酵工藝條件及控制；酶發(fā)酵動力；固定化微生物細胞發(fā)酵產(chǎn)酶；固定化微生物原生質(zhì)體發(fā)酵產(chǎn)酶。第三章動植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶1.教學內(nèi)容：動植物細胞中酶生物合成的調(diào)節(jié)、植物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶、動物細胞培養(yǎng)產(chǎn)酶。2.教學重點：通過動植物細胞與微生物的特性差異，分析動植物細胞產(chǎn)酶與微生物細胞產(chǎn)酶的主要技術差別及工藝條件控制的不同特點；掌握動物細胞和植物細胞產(chǎn)酶的工藝過程。3.教學難點：動植物細胞與微生物產(chǎn)酶的主要技術差別及工藝條件控制。第四章酶的提取與分離純化1.教學內(nèi)容：細胞破碎、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.教學重點：了解細胞破碎的方法；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.教學難點：細胞破碎的方法及原理；各種分離技術方法及原理。第五章酶分子修飾1.教學內(nèi)容：金屬離子置換修飾、大分子結(jié)合修飾、側(cè)鏈基團修飾、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、酶分子修飾的應用。2.教學重點：了解酶分子修飾的目的；影響酶蛋白修飾反應的因素；酶分子修飾的設計；修飾程度和修飾部位的測定；酶分子修飾的方法；酶分子修飾的應用。3.教學難點：酶蛋白功能基的超反應性；修飾酶活性部位的氨基酸殘基應具備的特征；蛋白質(zhì)不可逆失活的原因和機理；模擬酶的設計。第六章酶、細胞、原生質(zhì)體固定化1.教學內(nèi)容：酶固定化、細胞固定化、原生質(zhì)體固定化。2.教學重點：掌握酶的固定化方法；細胞的固定化方法；原生質(zhì)體的固定化方法。3.教學難點：固定化酶的制備原則；固定化酶的性質(zhì)；固定化細胞在實際應用中的缺陷。第七章酶非水相催化1.教學內(nèi)容：酶非水相催化的主要內(nèi)容、有機介質(zhì)中水和有機溶劑對酶催化反應的影響、酶在有機介質(zhì)中的催化特性、有機介質(zhì)中酶催化反應的條件及其控制、酶非水相催化的應用（列舉我國在非水相催化領域的杰出貢獻，樹立國家自信和民族自信）2.教學重點：了解酶非水相催化研究的概況；有機介質(zhì)中酶催化反應的特點，反應條件的控制及有機介質(zhì)中酶催化的應用。3.教學難點：有機介質(zhì)中酶催化反應的特點及反應條件的控制。第八章酶定向進化1.教學內(nèi)容：酶定向進化的特點、酶基因的隨機突變、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，逐步進行優(yōu)化）、酶定向進化的應用。2.教學重點：了解酶定向進化簡介；掌握定向進化的策略；基因文庫的構(gòu)建與篩選；了解定向進化的應用及未來發(fā)展趨勢。3.教學難點：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。第九章酶反應器1.教學內(nèi)容：酶反應器的類型、酶反應器的選擇、酶反應器的設計、酶反應器的操作。2.教學重點：酶反應器的選擇；酶反應器的設計和酶反應器的操作。3.教學難點：酶反應器的設計。第十章酶的應用1.教學內(nèi)容：酶在醫(yī)藥方面的應用、酶在食品方面的應用、酶在輕工及化工方面的應用、酶在環(huán)境保護方面的應用、酶在生物技術方面的應用（舉例我國在酶制劑領域的優(yōu)勢及不足，樹立運用所學知識為國家、社會服務的意識）。2.教學重點：掌握酶在各個領域中應用的情況。3.教學難點：酶在生物技術中的應用，酶在食品工業(yè)中和動物飼料中的應用情況。五、教學安排序號教學內(nèi)容學時對應課程教學目標對應畢業(yè)要求指標點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第三章動植物細胞培養(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第八章酶的定向進化22、34.1、6.1、7.19第九章酶反應器22、34.1、6.1、7.110第十章酶的應用234.1、6.1、7.1合計24六、課程考核方式與評分標準1.課程考核方式本課程總成績包括形成性評價和結(jié)果性評價，形成性評價（平時成績）占40%，主要包括學習習慣（考勤、課堂提問）和課堂討論(15%)、作業(yè)(10%)、階段性測驗(15%)；結(jié)果性評價（期末成績）占60%，主要包括課程設計大作業(yè)(30%)，期末測驗滿分100分，折算30%計入總成績。2.課程教學目標的考核方式序號課程教學目標考核內(nèi)容考核方式1掌握蛋白質(zhì)與酶工程的基礎知識和基本原理，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、蛋白質(zhì)與酶工程的發(fā)展歷史，酶的生產(chǎn)、提取、改良、應用的內(nèi)容和原理。課堂提問、階段性測驗、作業(yè)和期末測驗。2掌握酶制劑生產(chǎn)、改良和應用環(huán)節(jié)的關鍵技術和操作規(guī)范，具備針對行業(yè)的實際問題進行方案設計和實施的能力；酶提取純化、分子修飾、定向進化、固定化、非水相催化等技術方法的適用范圍，操作要點、注意事項及優(yōu)化措施等課堂提問與課堂討論、階段性測驗、作業(yè)和期末測驗。3熟悉酶制劑行業(yè)標準，培養(yǎng)嚴謹求實的工作態(tài)度，了解酶工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，樹立運用所學知識為國家、社會服務的意識和勇于創(chuàng)新的精神。典型酶制劑的生產(chǎn)、改良、應用等環(huán)節(jié)，以及制約酶工業(yè)的問題和未來的發(fā)展方向。課程設計大作業(yè)、期末測驗3.成績評定標準形成性評價（平時成績）評定辦法考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(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）學習習慣和課堂討論（15%）全勤，上課注意聽講，課堂提問成績高；預習非常充分，積極參加課堂討論，并有自己獨到的見解缺勤一次或請假兩次以上，課堂表現(xiàn)較好，跟隨老師思路；預習較為充分，積極參加課堂討論缺勤三次，課堂提問成績較低；預習基本充分，能夠主動參加課堂討論缺勤三次，課堂不抬頭；預習基本充分，能夠參加課堂討論缺勤四次以上；無預習，不能有效參加課堂討論作業(yè)（10%）作業(yè)能夠獨立、按時完成，問題回答正確且字跡工整作業(yè)能夠按時完成，問題回答正確基本按時完成作業(yè)，完成情況一般能獨立完成作業(yè)，完成情況較差不交作業(yè)階段性測驗（15%）學期中間開展2次課堂測試，評分標準為參考答案，依次給出（A、B、C、D等）結(jié)果性評價（期末成績）評定辦法：考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標準評估項目及權(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）課程設計大作業(yè)（30%）能提出多種有效解決方案；很好的闡述項目的背景和意義，格式準確，方案設計完整，關鍵點突出；只能提出一種有效解決方案；較好的闡述項目的背景和意義，格式無明顯錯誤，有完整的方案；提供一種解決方案，且有效性不足；設計不完整，無項目意義或無分析依據(jù)；不能提出解決方案，但無復制粘貼，格式不準確，毫無新意；完全的復制粘貼或不交作業(yè)期末測驗（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、計算題、設計題。涉及酶學基礎、酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶的修飾、定向進化