《酶工程》教学大纲 甘肃农业大学生命科学技术学院 2014年9月
《酶工程》教学大纲 甘肃农业大学生命科学技术学院 2014 年 9 月
《酶工程》教学大纲 (生物技术专业四年制本科)】 一、课程基本信息 中文名称 酶工程 课程名称 英文名称 Enzyme Engineering 课程代码 030480 课程类型 专业课 开课学期 第2学期 总学时 48 讲课 36 实验（实习） 12 学分 3.0 预修课程 基础生物化学 二、课程的性质、地位和任务 酶工程(Enzyme Engineering)是现代生物工程五大技术的主要内容之一，被列为生物技术方向学 生的专业课程。 酶工程是生物化学和生物学的分支学科，在酶学基本理论的基础上，与化工技术相互渗透结合，发 展而成的一门新的技术学科，包括酶的大规模生产和利用酶在工业、农业、医学、药学及环保能源等方 面发挥作用的应用技术。 本课程的主要任务是使学生在了解酶的生物催化特性，酶的作用原理和酶的生物学功能的基础上， 全面掌握酶工程的主要内容及其工艺过程，从而更好地为人类的生产实践服务。 三、课程教学的基本要求 本课程应该在学生学完生物化学、发酵工程等课程后开设，目的使学生较好地掌握酶的性质和产酶、 催化等作用原理，进一步全面掌握酶的生产、纯化、修饰和固定化等主要研究内容，从而整体构建关于 现代生物技术的框架，为进一步地开发酶及酶的应用奠定坚实的理论基础和操作技能。 四、课程学时分配的建议 教学内容与学时分配 教学时 讲课学时 教学内容 小计 备注 第一章绪论 2 2 总36学时 第二章酶的基本性质 2 v 第三章酶的发酵生产 6 6 第一节酶的生物合成过程 2 第二节常用的产酶微生物 2 第三节发酵工艺条件及控制 1.5 第四节酶发酵动力学 0.5 第四章酶的分离和纯化 8 8 2
2 《酶工程》教学大纲 （生物技术专业四年制本科） 一、课程基本信息 课程名称 中文名称 酶工程 英文名称 Enzyme Engineering 课程代码 030480 课程类型 专业课 开课学期 第 2 学期 总 学 时 48 讲课 36 实验（实习） 12 学分 3.0 预修课程 基础生物化学 二、课程的性质、地位和任务 酶工程（Enzyme Engineering）是现代生物工程五大技术的主要内容之一，被列为生物技术方向学 生的专业课程。 酶工程是生物化学和生物学的分支学科，在酶学基本理论的基础上，与化工技术相互渗透结合，发 展而成的一门新的技术学科，包括酶的大规模生产和利用酶在工业、农业、医学、药学及环保能源等方 面发挥作用的应用技术。 本课程的主要任务是使学生在了解酶的生物催化特性，酶的作用原理和酶的生物学功能的基础上， 全面掌握酶工程的主要内容及其工艺过程，从而更好地为人类的生产实践服务。 三、课程教学的基本要求 本课程应该在学生学完生物化学、发酵工程等课程后开设，目的使学生较好地掌握酶的性质和产酶、 催化等作用原理，进一步全面掌握酶的生产、纯化、修饰和固定化等主要研究内容，从而整体构建关于 现代生物技术的框架，为进一步地开发酶及酶的应用奠定坚实的理论基础和操作技能。 四、课程学时分配的建议 教学内容与学时分配 教学时 教学内容 讲课学时 小计 备注 第一章 绪论 2 2 总 36 学时 第二章 酶的基本性质 2 2 第三章 酶的发酵生产 6 6 第一节 酶的生物合成过程 2 第二节 常用的产酶微生物 2 第三节 发酵工艺条件及控制 1.5 第四节 酶发酵动力学 0.5 第四章 酶的分离和纯化 8 8
第一节细胞破碎 1 第二节酶的提取 1 第三节酶的分离纯化方法 4 第四节酶的结晶 0.5 第五节浓缩与干燥 0.5 第六节酶活力和纯度鉴定 1 第五章酶分子修饰 4 4 第一节酶分子修饰的原因及原理 0.5 第二节核酸水平的酶工程 0.5 第三节酶化学修饰的方法及修饰剂 2.5 第四节物理修饰 0.5 第六章酶与细胞固定化 4 4 第一节酶的固定化方法 1.5 第二节固定化酶的性质 0.5 第三节固定化酶的应用 1 第四节动植物细胞的固定化 1 第七章酶反应器 4 4 第一节酶反应器的特点和类型 1.5 第二节酶反应器的设计及操作 1.5 第三节酶传感器 1 第八章酶的应用 6 6 第一节酶在轻工、食品工业方面的应用 2 第二节酶在医学方面的应用 2 第三节酶在分析检测方面的应用 1 第四节酶在生物工程中的应用 1 实验内容 试验学时 小计 备注 1、酵母细胞的活化 3 总12学时 2、蔗糖酶的提取和分离纯化 7 3、蔗糖酶的纯度测定 2 3
3 第一节 细胞破碎 1 第二节 酶的提取 1 第三节 酶的分离纯化方法 4 第四节 酶的结晶 0.5 第五节 浓缩与干燥 0.5 第六节 酶活力和纯度鉴定 1 第五章 酶分子修饰 4 4 第一节 酶分子修饰的原因及原理 0.5 第二节 核酸水平的酶工程 0.5 第三节 酶化学修饰的方法及修饰剂 2.5 第四节 物理修饰 0.5 第六章 酶与细胞固定化 4 4 第一节 酶的固定化方法 1.5 第二节 固定化酶的性质 0.5 第三节 固定化酶的应用 1 第四节 动植物细胞的固定化 1 第七章 酶反应器 4 4 第一节 酶反应器的特点和类型 1.5 第二节 酶反应器的设计及操作 1.5 第三节 酶传感器 1 第八章 酶的应用 6 6 第一节 酶在轻工、食品工业方面的应用 2 第二节 酶在医学方面的应用 2 第三节 酶在分析检测方面的应用 1 第四节 酶在生物工程中的应用 1 实验内容 试验学时 小计 备注 1、酵母细胞的活化 3 总 12 学时 2、蔗糖酶的提取和分离纯化 7 3、蔗糖酶的纯度测定 2
《酶工程》教学大纲 第一章绪论(2学时) (一)教学目的与要求： 学习目的要求：通过教学使学生了解酶学与酶工程的概念：掌握酶学与酶工程研究的主要内容以及酶学 研究的历史与现状，明确酶学与酶工程研究的重要意义。 (二)教学内容： 一、国内外酶制剂生产和应用现状 二、酶与酶工程发展简史 1、酶学研究简史 2、酶学理论研究 3、 酶工程研究简史 三、酶工程的概念和酶工程研究的主要内容 四、酶学与酶工程研究的重要意义 五、酶工程的学习方法 第二章酶的基本性质(2学时) (一)教学目的与要求： 学习目的要求：通过教学使学生了解酶的分类命名原则和六大酶类及其主要特点：掌握酶作为生物催化 剂的特点，清晰Koshland对酶分子中氨基酸残基的功能类型分类，以及酶促反应动力学。 (二)教学内容： 第一节酶的概念 一.酶的化学本质 二、酶的分子组成单纯酶，结合酶 三.酶的催化特点 第二节酶的作用机制 一、酶的活性中心 二、酶促反应的机理 第三节影响酶催化作用的因素 酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、值、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。 一、底物浓度的影响 二、酶浓度的影响 三、温度的影响 四、pH值的影响 五、抑制剂的影响 六、激活剂的影响 第四节酶的分类命名原则 酶的国际系统命名法、习惯命名法。 六大酶类类及其主要特点 一、氧化还原酶类
4 《酶工程》教学大纲 第一章 绪论（2 学时） （一）教学目的与要求： 学习目的要求：通过教学使学生了解酶学与酶工程的概念；掌握酶学与酶工程研究的主要内容以及酶学 研究的历史与现状，明确酶学与酶工程研究的重要意义。 （二）教学内容： 一、国内外酶制剂生产和应用现状 二、 酶与酶工程发展简史 1、酶学研究简史 2、 酶学理论研究 3、 酶工程研究简史 三、酶工程的概念和酶工程研究的主要内容 四、酶学与酶工程研究的重要意义 五、酶工程的学习方法 第二章 酶的基本性质（2 学时） （一）教学目的与要求： 学习目的要求：通过教学使学生了解酶的分类命名原则和六大酶类及其主要特点；掌握酶作为生物催化 剂的特点，清晰 Koshland 对酶分子中氨基酸残基的功能类型分类，以及酶促反应动力学。 （二）教学内容： 第一节 酶的概念 一. 酶的化学本质 二、 酶的分子组成 单纯酶，结合酶 三. 酶的催化特点 第二节 酶的作用机制 一、酶的活性中心 二、酶促反应的机理 第三节 影响酶催化作用的因素 酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH 值、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。 一、底物浓度的影响 二、酶浓度的影响 三、温度的影响 四、pH 值的影响 五、 抑制剂的影响 六、激活剂的影响 第四节 酶的分类命名原则 酶的国际系统命名法、习惯命名法。 六大酶类类及其主要特点 一、氧化还原酶类
二、移酶类、 三、水解酶类、 四、解合酶类、 五、异构酶类、 六、合成酶类 第六节酶的活力测定 酶活力测定方法和酶活力测定的步骤： 一、酶活力及表示法 二、酶活力单位 三、比活力 四、酶的转换数 第六节酶的生产方法 一、提取分离法： 二、生物合成法 三、化学合成法 第三章酶的发酵生产(6学时) (一)教学目的与要求： 学习目的与要求：通过教学使学生掌握常用的产酶微生物种类、菌种的分离、富集和选育过程，学习了 解产酶调节机制：熟悉微生物发酵产酶的工艺流程及其具体环节。明确酶生物合成的模式、特点及原因， 理解酶生物合成动力学方程。 (二)教学内容： 第一节酶的生物合成过程 一酶生物合成的基本理论 1.1RNA的生物合成一转录（参考相应的生物化学与分子生物学课程知识） 1.2蛋白质的生物合成一翻译（参考相应的生物化学与分子生物学课程知识） 二、酶生物合成的调节 1)酶合成的诱导 2)分解代谢物阻遏 3)酶生物合成的反馈阻遏作用 第二节常用的产酶微生物 用于酶的生产的细胞必须具备几个条件 1、大肠杆菌，是最为著名的原核生物。 2、醋酸杆菌(Acetobacter) 3、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis) 4、根霉(Rhizopus)代表种：米根霉、黑根霉等。 5、曲霉(Aspergillus)代表种：黑曲霉、黄曲霉 第三节、酶的发酵工艺条件与控制 一、培养基 5
5 二、移酶类、 三、水解酶类、 四、解合酶类、 五、异构酶类、 六、合成酶类 第六节 酶的活力测定 酶活力测定方法和酶活力测定的步骤： 一、酶活力及表示法 二、酶活力单位 三、 比活力 四、酶的转换数 第六节 酶的生产方法 一、提取分离法： 二、生物合成法 三、化学合成法 第三章 酶的发酵生产（6 学时） （一）教学目的与要求： 学习目的与要求: 通过教学使学生掌握常用的产酶微生物种类、菌种的分离、富集和选育过程，学习了 解产酶调节机制；熟悉微生物发酵产酶的工艺流程及其具体环节。明确酶生物合成的模式、特点及原因， 理解酶生物合成动力学方程。 （二）教学内容： 第一节 酶的生物合成过程 一 酶生物合成的基本理论 1.1 RNA 的生物合成—转录（参考相应的生物化学与分子生物学课程知识） 1.2 蛋白质的生物合成—翻译（参考相应的生物化学与分子生物学课程知识） 二、酶生物合成的调节 1)酶合成的诱导 2)分解代谢物阻遏 3)酶生物合成的反馈阻遏作用 第二节 常用的产酶微生物 用于酶的生产的细胞必须具备几个条件 1、 大肠杆菌，是最为著名的原核生物。 2、 醋酸杆菌（Acetobacter） 3、枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） 4、 根霉(Rhizopus) 代表种：米根霉、黑根霉等。 5、曲霉(Aspergillus) 代表种：黑曲霉、黄曲霉 第三节、 酶的发酵工艺条件与控制 一、培养基