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《酶工程》教学大纲

  一.教学目的
  二.教学内容
  三.学时分配与考核方式
  四.教材与参考书目


     
 

 

一.教学目的

  酶工程是生物技术专业的选修课,通过本课程的学习,使学生在微生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学,以及发酵工程、基因工程和细胞工程的基础上系统掌握酶工程的基本原理、基本知识和基本技能,掌握酶的分离、提取、精制方法,理解酶催化特性及酶催化动力学,了解酶在不同行业中的应用,以及现代酶工程理论和技术的新发展,建立较为深刻的微生物学观点,形成科学的思维方式。

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二.教学内容 

      本课程主要阐述酶的生产和应用的基本理论和基本技术。内容包括:绪论,酶的发酵产生,酶的分离提纯,酶分子修饰,酶与细胞固定化,酶与固定化酶的反应动力学,酶反应器和酶的应用等八章。

    第一章 绪论
     第一节 酶的基本概念
      1. 酶的专一性
      2. 酶的分类与命名
      3. 酶的活力测定
     第二节 酶工程发展概况
     第三节 酶的生产方法
      1. 提取法
      2. 发酵法
      3. 化学合成法
     第四节 酶的应用前景

    第二章 酶的发酵产生
     第一节 酶生物合成的基本理论
      1. RNA的生物合成——转录
      2. 蛋白质的生物合成——翻译
      3. 酶生物合成的调节
     第二节 酶发酵生产常用的微生物
      1. 枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)
      2. 大肠杆菌(Escherichia coli)
      3. 黑曲霉(Aspergillus niger)
      4. 米曲霉(Aspergillus oryzae)
      5. 青霉(Penicillium)
      6. 木霉(Trichoderma)
      7. 根霉(Rhizopus)
      8. 毛霉(Mucor)
      9. 链霉菌(Streptomyces)
      10. 啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)
      11. 假丝酵母(Candida)
     第三节 发酵工艺条件及控制
      1. 细胞活化与扩大培养
      2. 培养基的配制
      3. pH值的调节
      4. 温度的调节控制
      5. 溶解氧的调节控制
      6. 提高酶产量的措施
     第四节 酶发酵动力学
      1. 酶生物合成的模式
      2. 细胞生长动力学
      3. 产酶动力学
     第五节 固定化细胞发酵产酶
      1. 固定化细胞生长和产酶动力学
      2. 固定化细胞发酵产酶的特点
      3. 固定化细胞发酵产酶的工艺条件控制
     第六节 动、植物细胞发酵产酶
      1. 动植物细胞的特性
      2. 植物细胞发酵的特点
      3. 植物细胞发酵产酶的工艺条件控制
      4. 动物细胞发酵

    第三章 酶的分离提纯
     第一节 细胞破碎
      1. 机械破碎法
      2. 物理破碎法
      3. 化学破碎法
      4. 酶学破碎法
     第二节 酶的提取
      1. 酶提取的主要方法
      2. 酶提取过程的注意事项
     第三节 离心分离
      1. 离心机的种类与用途
      2. 离心方法的选择
      3. 离心条件的确定
     第四节 过滤与膜分离
      1. 粗滤
      2. 膜分离技术
     第五节 沉淀分离
      1. 盐析沉淀法
      2. 等电点沉淀法
      3. 有机溶剂沉淀法
      4. 复合沉淀法
     第六节 层析分离
      1. 吸附层析
      2. 离子交换层析
      3. 凝胶层析
      4. 亲和层析
     第七节 电泳分离
      1. 凝胶电泳
      2. 等电聚焦电泳
     第八节 酶的结晶
      1. 盐析结晶法
      2. 有机溶剂结晶法
      3. 透析平衡结晶法
      4. 等电点结晶法
     第九节 浓缩与干燥
      1. 浓缩
      2. 干燥

    第四章 酶分子修饰
     第一节 金属离子置换修饰
     第二节 大分子结合修饰
      1. 通过修饰提高酶活力
      2. 通过修饰增加酶的稳定性
      3. 通过修饰降低或消除抗原性
     第三节 肽链有限水解修饰
     第四节 酶蛋白侧链集团修饰
      1. 氨基修饰剂
      2. 羧基修饰剂
      3. 胍基修饰剂
      4. 巯基修饰剂
      5. 酚基修饰剂
      6. 分子内交联剂
     第五节 氨基酸置换修饰
     第六节 物理修饰

    第五章 酶与细胞固定化
     第一节 酶和菌体固定化
      1. 酶和菌体固定化方法
      2. 固定化酶的性质
      3. 固定化酶的应用
     第二节 微生物、植物和动物细胞固定化
      1. 细胞固定化的方法
      2. 固定化微生物细胞的应用
      3. 固定化植物细胞
      4. 动物细胞固定化
     第三节 原生质体固定化
      1. 原生质体的制备
      2. 原生质体固定化
      3. 固定化原生质体的应用

    第六章 酶与固定化酶的反应动力学
     第一节 酶反应动力学
      1. 单底物动力学
      2. 多底物动力学
      3. 温度对酶反应速度的影响
      4. pH对酶反应速度的影响
      5. 抑制剂对酶反应速度的影响
     第二节 固定化反应动力学
      1. 固定化对酶反应系统的影响
      2. 固定化酶反应动力学
     第三节 各种因素的动力学分析
      1. 分配效应的影响
      2. 外扩散限制的影响
      3. 内扩散限制的影响
      4. pH的影响
     第四节 动力学参数的测定
      1. 一些参数的实测与估算
      2. 稳定性的测定

    第七章 酶反应器
     第一节 酶反应器的特点与类型
      1. 游离酶反应器
      2. 固定化酶反应器
      3. 酶反应器的发展
     第二节 酶反应器的设计与选型
      1. 酶反应器的设计
      2. 酶反应的选择
     第三节 酶反应器的操作
      1. 酶反应器中流动状态的控制
      2. 酶反应器的恒定生产能力的控制
      3. 酶反应器的稳定性

    第八章 酶的应用
     第一节 酶的轻工、食品方面的应用
      1. 酶在食品工业方面的应用
      2. 酶在轻工业方面的应用
     第二节 酶在医药方面的应用
      1. 酶在疾病诊断方面的应用
      2. 酶在疾病治疗方面的应用
      3. 酶在药物制造方面的应用
     第三节 酶在分析检测方面的应用
      1. 单酶反应检测
      2. 多酶偶联反应检测
      3. 酶标记免疫反应检测
     第四节 酶在生物工程中的应用
      1. 酶在除去细胞壁方面的应用
      2. 酶在大分子切割方面的应用
      3. 酶在分子拼接方面的应用

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三.学时分配与考核方式:

  1. 学时分配
  本课程教学时数为36学时,理论讲授32学时,课堂讨论、复习4学时,目前未开发实验课。各章讲授进度如下:
 第一章 绪论………………………………………………………………2学时
 第二章 酶的发酵产生……………………………………………………4学时
 第三章 酶的分离提纯……………………………………………………8学时
 第四章 酶分子修饰………………………………………………………4学时
 第五章 酶与细胞固定化 ……………………………………………… 6学时
 第六章酶与固定化酶的反应动力学…………………………………… 6学时
 第七章酶反应器………………………………………………………… 2学时
 第八章酶的应用 …………………………………………………… 2~4学时

 2. 考核方式
 文献综述和部分开卷笔试,满分100分(文献综述和开卷笔试各50分)。


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四.教材与参考书目

 1. 教材
  郭勇主编,酶工程,中国轻工业出版社,1997。
 2. 参考书目
 [1]张树政主编,酶制剂工业,科学出版社,1984。
 [2]熊振平编,酶工程,化学工业出版社,1989。

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执笔人:马艳玲

 
     

 

   

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