《酶及酶工程》教学大纲
《酶工程》课程教学大纲
《酶工程》课程教学大纲（适用于：制药工程（生物药剂工程）专业）一、课程基本情况二、课程教学目的通过本课程的学习，目的是要求学生了解酶学与酶工程的相关内容，掌握酶工程的基本理论，掌握酶学、酶反应动力学、酶制备与纯化基础酶学知识，掌握酶的非水相催化、酶的固定化、酶的化学修饰的实践应用，了解人工酶、纳米酶、抗体酶、核酸酶的利用与发展，了解酶在轻工、食品、医药工业、化工、环境保护、生物工程等领域的应用，以助于解决实际工作中酶应用和生产过程中出现的问题，尤其是对酶类药物的理解、认识及创新开发，为将来进行生物制药奠定基础。
三、教学方法与手段教学手段：以课堂讲授、多媒体教学为主，学生参与讲述个别章节及讨论为辅。
教学方法建议：以课堂讲授为主，多媒体结合板书，讨论讲解课堂习题。
学习方法：学生必须做到课前预习、课后复习，认真完成每章的课后习题。
四、课程的重点、难点教学重点：酶学；非水酶学；酶稳定化与固定化；酶的化学修饰；抗体酶；核酸酶；酶的应用。
教学难点：酶学中酶的分离纯化；酶固定化；酶非水相催化。
五、课程教学内容及教学环节安排课程教学环节学时分配表第一章酶学与酶工程【知识点提示】酶与酶工程的基本概念和理论，酶的特点、分类，酶反应动力学，影响酶催化作用的因素。
【教学要求】了解：酶与酶工程研究的对象和内容；酶学发展简史。
理解：酶作为生物催化剂所具有的特点；酶反应动力学。
掌握：酶的特点和作用影响因素。
【重、难点提示】重点：酶的基本概念和理论，酶作为生物催化剂所具有的特点，酶的国际系统分类；影响酶催化作用的因素。
难点：酶的国际系统分类；影响酶催化作用的因素。
第一节酶的基本概念及特性第二节酶学酶工程发展历史沿革第三节酶的的动力学第二章酶的发酵生产【知识点提示】介绍酶的生产方法，以发酵产酶为主，主要知识点有产酶常用微生物种类，发酵产酶工艺条件及控制，微生物发酵产酶工艺，动物细胞和植物细胞发酵产酶工艺，酶的发酵染菌及控制。
【教学要求】了解：酶的生产方法，动物细胞和植物细胞发酵产酶工艺。
酶工程教学大纲
标题：酶工程教学大纲引言：酶工程是将酶的特性与工程原理相结合，应用于生物技术和工业生产中的一门学科。
它涉及酶的分离纯化、活性检测、酶动力学研究和酶反应工程等内容。
鉴于酶工程在现代生物技术和工业领域的广泛应用，培养具备相关专业知识和技能的人才显得尤为重要。
一、课程目的本课程旨在使学生了解酶的基本原理、方法和应用，培养其掌握酶的分离纯化、活性检测和酶反应工程的能力，并能将其应用于生物技术和工业生产中。
二、教学内容1. 酶的基本原理- 酶的定义与分类- 酶的结构与功能- 酶的催化机理2. 酶的分离纯化- 细胞破碎与酶的释放- 酶的分离与纯化方法- 酶的纯化评价指标3. 酶的活性检测方法- 酶活性的测定原理- 酶活性检测的常用方法- 酶抑制剂的筛选与应用4. 酶动力学研究- Michaelis-Menten方程与酶动力学参数- 受抑制和受激动的酶反应- 酶动力学实验与数据处理5. 酶反应工程- 酶反应的工程原理- 酶反应的优化方法- 酶反应的规模化与工业应用三、教学方法本课程将采用多种教学方法相结合，包括理论讲解、案例分析、实验操作、小组讨论等。
理论讲解部分将通过授课和教材阅读进行，案例分析和小组讨论将有助于学生理解酶工程在实际应用中的问题和解决方法。
实验操作将培养学生的实践能力和团队合作精神。
四、教学评估教学评估将以平时作业、实验报告、期中考试和期末考试等方式进行。
平时作业和实验报告将考察学生对课堂理论的掌握程度以及实际操作能力，期中考试和期末考试将全面评估学生对课程内容的理解与掌握。
五、教材参考1. 《酶工程导论》刘旭著，高等教育出版社2. 《现代酶学原理与技术》张三著，科学出版社3. 《酶工程实验指导》李四著，化学工业出版社结语：通过本课程的学习，学生将掌握酶工程领域的基本知识与技能，为今后从事相关研究和工作奠定基础。
同时，使学生对生物技术和工业生产中酶的应用有更深入的了解，并培养其创新思维和解决实际问题的能力。
酶工程教学大纲20学时
酶工程教学大纲课程名称：酶工程英文名称：Enzyme Engineering学分：2分学时：32学时教学对象：生物工程专业学生先修课程：生物化学、微生物学、生物分离工程教学目的：通过学习本课程，使学生掌握酶工程的基本原理、酶的生产方法、酶的提取与分离纯化、酶的改造方法、非水相酶催化、酶反应器以及酶的应用，根据需要通过人工操作，掌握酶的生产与应用的技术过程。
教学要求：通过课堂授课教学、结合专题内容评述。
使学生对酶的的生产与应用一定的了解，并为以后的研究应用打下基础。
教学内容：第一章绪论1.1 酶的基本概念与发展史1.2 酶催化作用特点1.3 影响酶催化作用的因素1.4 酶的分类与命名1.5 酶活力的测定1.6 酶的生产方法1.7 酶工程发展概况基本要求：掌握酶催化作用的特点、酶活力的测定方法和酶的分类命名方法；重点：酶的生产方法第二章微生物发酵产酶2.1 酶生物合成的基本理论2.2 常用的产酶微生物2.3 发酵工艺条件及其控制2.4 产酶发酵动力学2.5 固定化微生物细胞发酵产酶2.6 固定化原生质体发酵产酶基本要求：掌握酶生物合成的基本理论、微生物和固定化微生物发酵产酶的工艺流程重点：微生物发酵产酶的发酵条件控制和产酶动力学难点：酶生物合成的调节机制第三章动植物细胞培养产酶3.1 植物细胞培养产酶3.2 动物细胞培养产酶基本要求：掌握动植物细胞培养产酶的基本方法和工艺过程重点：动植物细胞的特性及其培养特点第四章酶的提取与分离纯化4.1 酶的特性与分离提取方法的选择4.2 酶分离提取的一般方法4.3 酶分离提取的重点方法概述4.4 典型酶的分离提取工艺流程基本要求：掌握酶分离提取的种类与方法重点：层析和电泳方法在酶分离提取中的应用难点：不同分离提取方法的选择第五章酶分子修饰5.1 金属离子置换修饰5.2 大分子结合修饰5.3 酶分子的侧链基团修饰5.4 肽链有限水解修饰5.5 核苷酸链剪切修饰5.6 氨基酸置换修饰5.7 核苷酸置换修饰5.8 酶分子的物理修饰5.9 酶分子修饰的应用基本要求：掌握酶分子修饰的一般方法和作用重点：大分子结合修饰的特点与应用难点：氨基酸和核苷酸的置换修饰第六章酶、细胞和原生质体的固定化6.1 酶固定化6.2 细胞固定化6.3 原生质体固定化基本要求：掌握酶与细胞固定化的原理和方法重点：酶和微生物细胞的固定化难点：动植物细胞的固定化第七章酶的定向进化7.1 酶定向进化的特点7.2 酶基因的随机突变7.3 酶突变基因的定向选择7.4 酶定向进化的应用基本要求：掌握酶定向进化的基本过程与方法；重点：酶定向进化中突变基因库的构建方法；难点：酶突变基因的筛选；第八章酶的非水相催化8.1 酶非水相催化的研究概况8.2 有机介质中水和有机溶剂对酶催化反应的影响8.3 酶在有机介质中的催化特性8.4 有机介质中酶催化反应的工艺条件控制8.5 有机介质中酶催化反应的应用基本要求：掌握非水相中酶促反应的特点与一般规律；重点：水对有机相中酶促反应的影响；难点：有机相中酶促反应中水的控制；第九章酶反应器9.1 酶反应器的类型9.2 酶反应器的选择9.3 酶反应器的设计9.4 酶反应器的操作基本要求：掌握酶反应器的不同类型及其特点重点：不同酶反应器的特性和适用范围难点：酶反应器型式的选择第十章酶的应用10.1 酶在医药领域的应用10.2 酶在食品领域的应用10.3 酶在轻工和化工领域的应用10.4 酶在环保领域的应用10.5 酶在生物技术领域的应用基本要求：掌握了解酶在各领域中的应用重点：酶在医药、食品和轻化工领域中的应用参考教材：1．郭勇编著，酶工程（第三版），2009，北京：科学出版社2．袁勤生、赵键主编，酶与酶工程，2006，上海：华东理工大学出版社3．罗贵民主编，酶工程，2002，北京：化学工业出版社4．王大成主编，蛋白质工程，2002，北京：化学工业出版社5．张今主编，进化生物技术-酶定向分子进化，2004，北京：科学出版社。
酶工程教学大纲及复习参考范围
《酶工程》教学大纲课程名称：酶工程适用专业：2016级生物工程（专升本函授）、微生物技术及应用（专科函授）辅导教材：《酶工程（第三版）》郭勇编著科学出版社一、本课程的地位、任务和作用酶工程是研究生物催化剂在工程中应用的一门学科，是现代生物技术的重要组成部分，它与生物工程、细胞工程、发酵工程密切相关不可分割。
近代科学把发展酶工程作为现代阶段生物技术的战略重点。
本课程的目的是使学生了解酶工程发展概况及新进展，掌握酶的生产、提取、纯化、修饰及固定化技术，了解酶工程的新理论、新技术，酶反应器的特性和发展方向，掌握酶反应器的设计、操作及应用，扩大学生对酶应用技术的知识面。
它在研究酶的发酵生产、分离纯化和分子工程修饰的基础上着重探讨酶作为一种高效的工业生物催化剂在工程上如何实际应用的问题以及酶作为一种高效的生物大分子在基因工程中应用问题，使酶能够在工业上发挥其独特、重要的作用。
酶作为一种主要的工业催化剂，势必对工业发展的生产模式、发展形态产生深远的影响；酶工程的研究内容向分子水平的拓展，也势必对基因工程等生命前沿学科的发展产生不可估量的影响。
二、本课程的相关课程本课程是生物技术、生物工程、食品科学与工程专业的一门专业课，要求学生已掌握酶学基本知识，酶制剂工艺学，微生物学，生物化学，化工原理等课程。
三、本课程的基本内容及要求第一篇酶学基础理论第一章酶学与酶工程教学要求：重点：①酶的基本概念及特征。
②酶的发展及其主要成就。
酶分类与命名。
教学内容：酶及酶工程的概念、发展及应用前景：酶与酶工程研究的重要意义；酶学研究简史；酶工程简介。
第二章酶的生物学特征教学要求：重点：①酶催化作用的机制，②酶催化的化学本质，③酶活力的测定。
难点：酶催化的化学本质教学内容：酶的命名、分类、组成、结构特点和作用机制；酶催化的化学本质；酶活力的分析。
第三章酶反应动力学教学要求：重点：①酶促反应动力学；②酶的抑制作用难点：①抑制剂对酶反应速度的影响教学内容：单底物动力学：米氏方程推导，米氏方程的意义，Km和Vm 的求取。
酶工程教学大纲
《酶工程》课程教学大纲总学时数：30一、课程的地位、性质和任务酶工程（enzyme engneering）是生物技术专业的主干必修课，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的一门新的科学技术，在生物技术人才培养中处于至关重要的地位。
它涉及细胞工程、基因工程、发酵工程、生物分离工程和化学工程等诸多学科，主要内容包括酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶和细胞固定化以及酶的分子工程。
学生通过酶工程的学习，能够掌握酶的生产与分离纯化的基本理论、基本技术以及自然酶、化学修饰酶、固定化酶的研究和应用，了解酶在各行各业中的最新发展及研究趋势。
二、课程教学的基本要求学生通过酶工程的学习，应熟悉从应用目的出发研究酶，在一定生物反应装置中利用酶的催化性质的研究路线，掌握酶的生产与应用的基本理论、基本技术、酶的分离纯化、固定化酶以及酶的化学修饰的研究和应用，进一步了解酶在各行各业中实际应用的最新发展和发展趋势，在以后的毕业环节和工作中能够自觉地应用这些技术方法来指导自己的工作。
本课程理论课30学时，于本科三年级第二学期开设。
讲授方式：1．讲授2．利用CAI课件三、各章主要内容、学时分配及教学要求第一章绪论 2学时【单元目标】1．了解酶工程的研究意义；2．掌握酶工程的概念及研究内容。
【授课内容】一．酶与酶工程发展简史（一）酶学研究简史（二）酶工程研究简史二. 酶工程简介1.酶工程2.组成3.分类第二章微生物发酵产酶 4学时【单元目标】1.掌握酶生物合成的调节类型及调节机制2.了解产酶微生物的分离和选育方法3.了解动植物细胞与微生物细胞发酵产酶的异同【授课内容】第一节酶生物合成及调节一、酶的生物合成（一）RNA的生物合成--转录(transcription) （二）蛋白质的生物合成--翻译(translation) 1．翻译2．翻译过程即蛋白质的合成过程二、酶生物合成的调节（一）基因调控理论（二）酶合成调节的类型1.诱导 (induction)2.阻遏 (repression)（三）酶合成的调节机制三、提高酶产量的策略（一）菌种选育1.诱变育种2.基因工程育种（二）条件控制第二节酶发酵动力学一、细胞生长动力学（Monod方程）二、产酶动力学(一) 酶生物合成的模式1.生长偶联型2.部分生长偶联型3.非生长偶联型(二) 产酶动力学第三节微生物发酵产酶一、产酶微生物的分离和选育二、微生物发酵产酶方法1.固体培养2.液体培养3.固定化细胞三、微生物酶的类型1.胞外酶2.胞内酶第三章动、植物细胞培养产酶2学时一、动植物细胞与微生物细胞主要特性差异二、植物细胞培养产酶1.植物细胞培养的特点、提取法缺点2.培养基特点3.培养方法4.培养条件的影响与控制5.植物细胞培养产酶实例三、动物细胞培养产酶1.动物细胞培养的特点2.培养基3.培养方法4.培养条件的影响与控制第四章酶的提取与分离纯化 12学时【单元目标】1．掌握酶分离纯化的常用方法及其原理2．掌握几种常用的电泳方法及操作步骤2．了解酶的纯化方案的设计【授课内容】第一节酶的分离4学时一、发酵液预处理(一)发酵液的相对纯化(二)发酵液的固液分离二、细胞破碎（一）细胞壁组成（二）细胞破碎的方法（三）细胞破碎确认三、酶的提取(extraction)（一）理想提取液具备的条件、目标原则（二）提取方法四、离心分离（一）基本原理（二）离心机的种类（三）常用离心方法1．差速离心2．密度梯度离心3. 等密度梯度离心又称沉降平衡离心（四）应用五、沉淀分离（根据溶解度的不同）（一）盐析沉淀法（改变离子强度）（二）有机溶剂沉淀（降低介电常数）（三）等电点沉淀(isoelectric precipitation) （四）有机聚合物沉淀法（五）选择性变性沉淀法六、萃取（extraction）分离（一）溶剂萃取法（二）双水相萃取技术（三）超临界流体萃取（四）反胶团萃取第二节酶的精制5学时一、膜分离技术（一）扩散膜分离（二）加压膜分离（三）电场膜分离二、层析法（一）吸附层析（adsorption chromatography）1.原理2.吸附剂3.洗脱剂4.应用（二）凝胶过滤层析)(gel filtration chromatography)1.基本原理2.凝胶的种类和性质3.操作4.应用（三）离子交换层析（ion exchange chromatography，IEC）1. 原理2. 阴离子交换剂分离蛋白质的过程3. 操作4. 应用- 制备纯化生物大分子（四）疏水层析（hydrophobic interaction）1、原理2. 吸附剂3. 操作4. 应用（五）亲和层析(affinity chromatography)1. 原理2. 基质的选择3. 配体的选择4. 偶联（亲和吸附剂的制备）5. 操作及应用(六) 高效（压）液相层析（HPLC：high performance（pressure）liquid chromatography)1. 基本原理2. 分类3. 色谱仪组成第三节电泳一、电泳的基本理论1. 原理2. 电泳的分类3. 电泳常用设备二、聚丙烯酰胺凝胶电泳1.原理2.分离效应三、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳1. 原理2. 操作四、等电聚焦 ( isoelectric focusing，IEF )1. 原理2. 操作3. 应用第四节酶的浓缩、干燥与结晶2学时一、酶的浓缩(一)蒸发浓缩(二)超滤浓缩(三)吸水剂(四)反复冻融浓缩(五)沉淀法二、酶的干燥三、酶的结晶（一）结晶的条件（二）结晶的方法第五节纯化方案的设计与评价１学时一、纯化方案的设计（一）纯化方法的选择依据（二）纯化方法的排序二、纯化方案的评价（一）酶活力测定（二）蛋白质浓度测定（三）提纯倍数与回收率第五章酶分子的化学修饰 2学时【单元目标】1．掌握酶活性中心的概念及共性2．了解酶化学修饰的目的及原理3．了解酶化学修饰的种类及应用【授课内容】第一节酶的活性中心一、活性中心的概念二、活性中心的共性三、研究酶活性中心的方法1.物理学方法2.化学修饰法3.蛋白质工程第二节酶化学修饰及修饰目的一、酶化学修饰1.限制酶大规模应用的原因2.改变酶特性有两种主要的方法3.酶化学修饰的概念二、酶化学修饰的目的1.研究酶的结构与功能的关系2.人为改变天然酶的某些性质，扩大酶的应用范围第三节酶化学修饰的原理一、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性二、如何保护酶活性部位与抗抑制剂三、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶四、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境第四节酶化学修饰的设计一、充分认识酶分子的特性二、修饰剂的选择三、反应条件的选择第五节酶化学修饰的种类及应用一、酶的表面化学修饰（一）大分子修饰（大分子结合修饰）1．定义2．修饰剂3．应用（二）小分子修饰（酶蛋白侧链基团修饰）1．定义2．侧链基团修饰剂3．几种重要的修饰反应（三）交联修饰（交联法）（四）固定化修饰（共价偶联法）二、酶分子内部修饰（一）蛋白主链修饰（肽链有限水解修饰）（二）氨基酸置换修饰（三）金属离子置换修饰第六章酶与细胞的固定化 2学时【单元目标】1．掌握固定化酶和固定化细胞的定义及特点2．了解固定化酶和固定化细胞的性质及应用【授课内容】第一节酶与细胞的固定化一、固定化酶和固定化细胞的定义及特点1.固定化酶 (immobilized enzyme)2.固定化细胞（immobilized cell）二、固定化方法（一）酶的固定化方法1.吸附法（adsorption）2.共价偶联法（covalent binding or covalent coupling）3.交联法（crosslinking）4.包埋法(encapsulation)（二）各种固定化方法的优缺点比较（三）细胞的固定化方法1.固定化细胞的分类2.固定化方法（四）原生质体的固定化方法第二节固定化酶和固定化细胞的性质与表征一、固定化酶的性质二、固定化细胞的性质三、固定化酶（细胞）的评价指标第三节固定化酶与固定化细胞的应用一、在工业生产上的应用1．氨基酰化酶（Aminoacylase）2．葡萄糖异构酶二、固定化酶在医学上的应用1．消血栓2. 人工肾三、在分析检测中的应用1. 酶传感器1）酶传感器的原理2）酶传感器的应用2. 酶联免疫测定第七章酶反应器 2学时【单元目标】1．了解酶反应器的几种类型2．了解酶反应器的设计原理及操作【授课内容】第一节酶反应器的特点与类型一、酶反应器的类型（一）搅拌罐型（Stirred Tank Reacter, STR）（二）固定床型（也称填充床，Packed Bed Reactor, PBR ）（三）流化床型(Fludized Bed Reactor, FBR)（四）膜式反应器(Membrane Reactor)（五）鼓泡塔型反应器二、酶反应器的发展第二节酶反应器的设计与选择一、酶反应器的设计1.设计目的2.设计原理（依据）二、酶反应器的选择（一）酶的应用形式（二）底物的物理性质（三）反应操作要求（四）酶的稳定性（五）应用的可塑性及成本三、酶反应器的操作第八章酶的应用 4学时【单元目标】1．了解酶在医药方面的应用2．了解酶在食品方面的应用3．了解酶在化工方面的应用4. 了解酶在环境保护方面的应用5. 了解酶在生物技术领域的应用【授课内容】第一节酶在医药方面的应用第二节酶在食品方面的应用第三节酶在化工方面的应用第四节酶在环境保护方面的应用第五节酶在生物技术领域的应用四、使用教材与主要参考书目录1教材《酶工程》（第二版）作者：郭勇科学出版社 20042 主要参考书目郭勇现代生化技术，华南理工大学出版社， 1996郭勇酶的生产与应用，化学工业出版社个，2003罗贵民酶工程，化学工业出版社，2002张树政酶制剂工业，科学出版社，1984邹国林酶学，武汉大学出版社， 1997五、考核方法和成绩构成本课程为考试考核，包括两部分：期中及平时为30%，期末70%。
《酶及酶工程》教学大纲
《酶及酶工程》教学大纲Enzyme and Enzyme Engineering课程编码：27A11419 学分： 4.0课程类别：专业必修课计划学时：80 其中讲课：48 实验或实践：32适用专业：生物技术推荐教材：郭勇主编，《酶工程原理与技术》第二版，高等教育出版社，2010年。
参考书目：付加芳编，《酶及酶工程实验》，济南大学出版，2015年。
郭勇主编，《酶工程》第三版，科学出版社，2009年。
课程的教学目的与任务学生通过该课程的学习，应熟悉从应用目的出发研究酶，掌握酶工程的基本原理、酶的生产方法、酶的提取与分离纯化、酶的改造方法、非水相酶催化、酶反应器以及酶的应用，根据需要通过人工操作，掌握酶的生产与应用的技术过程。
进一步了解酶在各行各业中实际应用的最新发展和发展趋势，在以后的毕业环节和工作中能够自觉地应用这些技术方法来指导自己的工作。
本课程实验部分是为《酶及酶工程》课所开的实验。
通过本实验，应使学生掌握酶基本的分离纯化、纯度及分子量测定方法，同时了解凝胶包埋固定脲酶的处理方法及活力、Km值的测定方法，掌握各个因素对脲酶活力的影响测定方法。
通过系统的实验训练，培养学生的独立实验、观察问题、分析问题和解决问题的能力。
课程的基本要求通过本课程的学习要求学生了解酶及工程的发展概况、应用领域及研究内容；掌握酶的生产及分离纯化、酶和细胞的固定化、酶分子的修饰和改造的理论基础；熟悉工业酶生产常用菌种的产酶特性；熟悉工业酶发酵的工业流程、培养条件的优化调控以及提高酶产量所采取的措施；了解固定化细胞、动、植物细胞发酵产酶的特点及工艺条件控制；掌握酶的结晶、浓缩与干燥的原理与常用方法；掌握酶和菌体固定的原理、方法，以及固定化酶的性质。
掌握和了解微生物、植物、动物细胞和原生质的固定方法及应用。
对酶反应器有一定的认识，并掌握酶反应器的设计原理和操作要点；了解酶的动力学和酶在轻工、食品、医药工业、化工、环境保护等领域的应用以及酶应用的最新发展。
《酶工程》课程教学大纲
《酶工程》课程简介课程内容：《酶工程》是生物工程专业、生物技术专业的重要主干课程，在生物工程人才培养中处于至关重要的地位。
课程主要内容包括：酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶和细胞固定化、酶反应器类型、酶的定向进化、酶的非水相催化以及酶的工业化应用等。
课程任务是通过讲授酶的发酵生产、分离纯化、固定化、以及酶的定向进化等原理和技术，以及酶作为生物催化剂在实际生产和工业绿色制造中的作用，使学生学会酶工程的基本知识，并综合运用所学的基本理论知识和技术来解决与生产相关的实际问题。
Brief IntroductionCourse Description:This course is the optional subject for the Biotechnological students. The main content of this course include: brief introduction, enzyme production, enzyme seperation & purification, enzyme & cell immobilization, non aqueous enzymatic catalysis, enzyme directed evolution and enzyme application. The mission of this course is to introduce the principle and methods of enzyme production, enzyme purification, enzyme & cell immobilization, enzyme directed evolution, non aqueous enzymatic catalysis and the use of enzyme.《酶工程》课程教学大纲一、教学内容第一章绪论1.1 酶工程的发展史和研究内容1.2 国内外酶制剂工业概况1.3 酶工程研究最新进展教学难点：酶工程的新技术教学重点：酶工程的发展历程、酶工程的新技术第二章酶的生产2.1 微生物产酶2.2 植物来源酶2.3 动物来源酶教学难点：酶的筛选教学重点：微生物酶的生产方法第三章酶的分离纯化3.1 酶的提取方法3.2 酶的分离纯化方法3.3 酶纯化步骤设计教学难点：酶纯化步骤设计教学重点：酶的分离纯化的方法及纯化步骤的设计第四章固定化酶4.1 概述4.2固定化酶的性质及其影响因素4.3 固定化酶和细胞的制备4.4 固定化辅酶和原生质体4.5 固定化酶反应器4.6 固定化酶的应用教学难点：酶固定化的原理教学重点：酶的固定化方法与固定化酶的应用第五章有机介质中的酶促反应5.1 概述5.2 有机介质中酶促反应的条件5.3 有机介质对酶性质的影响5.4 有机介质中酶促反应应用举例教学难点：有机介质中酶促反应的条件教学重点：有机介质对酶性质的影响。
酶工程课程教学大纲
《酶学》课程教学大纲课程名称：酶学课程类型: 必修课总学时： 45 讲课学时： 45 学分：2.5适用对象: 生物技术专业先修课程：有机化学，生物化学一、课程性质、目的和任务酶学是研究酶生物催化剂的一门理论性科学，是生物化学的分支学科。
其主要阐述酶分子的组成、结构、性质、功能、生物合成及其调节等方面的基本理论与基本知识。
它在研究酶的性质、作用机制的基础上着重探讨酶的催化功能问题，旨在对酶的动力学特性进行详细的分析。
酶作为一种主要的工业催化剂，势必对工业生产的发展模式、发展形态产生深远的影响，酶学是酶工程的理论基础，指导酶工程研究内容向分子水平的拓展，也势必对基因工程等生命前沿学科的发展产生不可估量的影响。
二、教学基本要求通过本课程的教学，要使学生系统地掌握酶的组成、结构、性质、功能、生物合成及调节等方面基本理论与知识，特别是酶的结构与功能关系，酶的催化机制，酶催化动力学等。
四、课程的重点和难点第一章绪论重点：①酶的催化作用特点；②酶活力测定；③酶的分离纯化难点：①层析分离；②电泳分离；③萃取分离。
第二章酶的结构与功能重点：①酶的空间结构；②酶的活性中心特征与鉴定；③酶的结构与功能关系；难点：①酶活性中心基团检测；②酶分子修饰方法学及影响。
第三章酶的催化机制重点：①酶催化机制的基本内容（趋向与定向效应,构象变化效应；酸碱催化效应；共价催化机制；微环境效应）；②酶作用机制研究方法难点：①酸碱催化机制；②共价催化机制；③微环境的形成原理及对酶催化过程的影响例子。
第四章酶催化反应动力学重点：①单多底物反应动力学；②抑制作用动力学（可逆抑制作用的类型及特征）；③多底物反应动力学推导及参数求解；④别构酶反应动力学模型；难点：①米氏方程的讨论与参数求取；②抑制反应动力学推导及类型判断，抑制动力学参数Ki的二次作图法求解；③多底物反应动力学推导（Alberty方程与Daziel方程参数的作图法求解）；④别构酶的动力学模型特征（MWC模型与KNF模型及饱和分数推导）。
酶工程教学大纲
酶工程教学大纲
一、引言
A. 背景介绍
B. 目的和目标
C. 教学方法和评估方式
二、酶工程概述
A. 酶的定义与特点
B. 酶工程的定义和作用
C. 酶工程的发展历程
三、酶的结构与功能
A. 酶的化学结构
1. 蛋白质组成
2. 酶的活性中心
3. 酶的辅助分子
B. 酶的功能与作用机制
1. 酶的催化作用原理
2. 酶的底物特异性和催化效率
3. 酶的调控机制
四、酶的分离与纯化
A. 酶的源和提取方法
1. 酶的细胞来源
2. 细胞破碎与酶的提取
B. 酶的分离与纯化方法
1. 萃取分离方法
2. 柱层析方法
3. 电泳分离方法
五、酶的性质和测定
A. 酶的催化速度和底物浓度关系。
酶工程教学大纲
酶工程教学大纲《酶工程》课程教学大纲总学时数：30一、课程的地位、性质和任务酶工程（enzyme engneering）是生物技术专业的主干必修课，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的一门新的科学技术，在生物技术人才培养中处于至关重要的地位。
它涉及细胞工程、基因工程、发酵工程、生物分离工程和化学工程等诸多学科，主要内容包括酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶和细胞固定化以及酶的分子工程。
学生通过酶工程的学习，能够掌握酶的生产与分离纯化的基本理论、基本技术以及自然酶、化学修饰酶、固定化酶的研究和应用，了解酶在各行各业中的最新发展及研究趋势。
二、课程教学的基本要求学生通过酶工程的学习，应熟悉从应用目的出发研究酶，在一定生物反应装置中利用酶的催化性质的研究路线，掌握酶的生产与应用的基本理论、基本技术、酶的分离纯化、固定化酶以及酶的化学修饰的研究和应用，进一步了解酶在各行各业中实际应用的最新发展和发展趋势，在以后的毕业环节和工作中能够自觉地应用这些技术方法来指导自己的工作。
本课程理论课30学时，于本科三年级第二学期开设。
讲授方式：1．讲授2．利用CAI课件三、各章主要内容、学时分配及教学要求第一章绪论 2学时【单元目标】1．了解酶工程的研究意义；2．掌握酶工程的概念及研究内容。
【授课内容】一．酶与酶工程发展简史（一）酶学研究简史（二）酶工程研究简史二. 酶工程简介1.酶工程2.组成3.分类第二章微生物发酵产酶 4学时【单元目标】1.掌握酶生物合成的调节类型及调节机制2.了解产酶微生物的分离和选育方法3.了解动植物细胞与微生物细胞发酵产酶的异同【授课内容】第一节酶生物合成及调节一、酶的生物合成（一）RNA的生物合成--转录(transcription) （二）蛋白质的生物合成--翻译(translation) 1．翻译2．翻译过程即蛋白质的合成过程二、酶生物合成的调节（一）基因调控理论（二）酶合成调节的类型1.诱导 (induction)2.阻遏 (repression)（三）酶合成的调节机制三、提高酶产量的策略（一）菌种选育1.诱变育种2.基因工程育种（二）条件控制第二节酶发酵动力学一、细胞生长动力学（Monod方程）二、产酶动力学(一) 酶生物合成的模式1.生长偶联型2.部分生长偶联型3.非生长偶联型(二) 产酶动力学第三节微生物发酵产酶一、产酶微生物的分离和选育二、微生物发酵产酶方法1.固体培养2.液体培养3.固定化细胞三、微生物酶的类型1.胞外酶2.胞内酶第三章动、植物细胞培养产酶 2学时一、动植物细胞与微生物细胞主要特性差异二、植物细胞培养产酶1.植物细胞培养的特点、提取法缺点2.培养基特点3.培养方法4.培养条件的影响与控制5.植物细胞培养产酶实例三、动物细胞培养产酶1.动物细胞培养的特点2.培养基3.培养方法4.培养条件的影响与控制第四章酶的提取与分离纯化 12学时【单元目标】1．掌握酶分离纯化的常用方法及其原理2．掌握几种常用的电泳方法及操作步骤2．了解酶的纯化方案的设计【授课内容】第一节酶的分离4学时一、发酵液预处理(一)发酵液的相对纯化(二)发酵液的固液分离二、细胞破碎（一）细胞壁组成（二）细胞破碎的方法（三）细胞破碎确认三、酶的提取(extraction)（一）理想提取液具备的条件、目标原则（二）提取方法四、离心分离（一）基本原理（二）离心机的种类（三）常用离心方法1．差速离心2．密度梯度离心3. 等密度梯度离心又称沉降平衡离心（四）应用五、沉淀分离（根据溶解度的不同）（一）盐析沉淀法（改变离子强度）（二）有机溶剂沉淀（降低介电常数）（三）等电点沉淀(isoelectric precipitation) （四）有机聚合物沉淀法（五）选择性变性沉淀法六、萃取（extraction）分离（一）溶剂萃取法（二）双水相萃取技术（三）超临界流体萃取（四）反胶团萃取第二节酶的精制5学时一、膜分离技术（一）扩散膜分离（二）加压膜分离（三）电场膜分离二、层析法（一）吸附层析（adsorption chromatography）1.原理3.洗脱剂4.应用（二）凝胶过滤层析)(gel filtration chromatography)1.基本原理2.凝胶的种类和性质3.操作4.应用（三）离子交换层析（ion exchange chromatography，IEC）1. 原理2. 阴离子交换剂分离蛋白质的过程3. 操作4. 应用- 制备纯化生物大分子（四）疏水层析（hydrophobic interaction）1、原理2. 吸附剂3. 操作4. 应用（五）亲和层析(affinity chromatography)1. 原理2. 基质的选择3. 配体的选择4. 偶联（亲和吸附剂的制备）5. 操作及应用(六) 高效（压）液相层析（HPLC：high performance （pressure）liquid chromatography)1. 基本原理3. 色谱仪组成第三节电泳一、电泳的基本理论1. 原理2. 电泳的分类3. 电泳常用设备二、聚丙烯酰胺凝胶电泳1.原理2.分离效应三、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳1. 原理2. 操作四、等电聚焦 ( isoelectric focusing，IEF )1. 原理2. 操作3. 应用第四节酶的浓缩、干燥与结晶2学时一、酶的浓缩(一)蒸发浓缩(二)超滤浓缩(三)吸水剂(四)反复冻融浓缩(五)沉淀法二、酶的干燥三、酶的结晶（一）结晶的条件（二）结晶的方法第五节纯化方案的设计与评价１学时一、纯化方案的设计（一）纯化方法的选择依据（二）纯化方法的排序二、纯化方案的评价（一）酶活力测定（二）蛋白质浓度测定（三）提纯倍数与回收率第五章酶分子的化学修饰 2学时【单元目标】1．掌握酶活性中心的概念及共性2．了解酶化学修饰的目的及原理3．了解酶化学修饰的种类及应用【授课内容】第一节酶的活性中心一、活性中心的概念二、活性中心的共性三、研究酶活性中心的方法1.物理学方法2.化学修饰法3.蛋白质工程第二节酶化学修饰及修饰目的一、酶化学修饰1.限制酶大规模应用的原因2.改变酶特性有两种主要的方法3.酶化学修饰的概念二、酶化学修饰的目的1.研究酶的结构与功能的关系2.人为改变天然酶的某些性质，扩大酶的应用范围第三节酶化学修饰的原理一、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性二、如何保护酶活性部位与抗抑制剂三、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶四、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境第四节酶化学修饰的设计一、充分认识酶分子的特性二、修饰剂的选择三、反应条件的选择第五节酶化学修饰的种类及应用一、酶的表面化学修饰（一）大分子修饰（大分子结合修饰）1．定义2．修饰剂3．应用（二）小分子修饰（酶蛋白侧链基团修饰）1．定义2．侧链基团修饰剂3．几种重要的修饰反应（三）交联修饰（交联法）（四）固定化修饰（共价偶联法）二、酶分子内部修饰（一）蛋白主链修饰（肽链有限水解修饰）（二）氨基酸置换修饰（三）金属离子置换修饰第六章酶与细胞的固定化 2学时【单元目标】1．掌握固定化酶和固定化细胞的定义及特点2．了解固定化酶和固定化细胞的性质及应用【授课内容】第一节酶与细胞的固定化一、固定化酶和固定化细胞的定义及特点1.固定化酶 (immobilized enzyme)2.固定化细胞（immobilized cell）二、固定化方法（一）酶的固定化方法1.吸附法（adsorption）2.共价偶联法（covalent binding or covalent coupling）3.交联法（crosslinking）4.包埋法(encapsulation)（二）各种固定化方法的优缺点比较（三）细胞的固定化方法1.固定化细胞的分类2.固定化方法（四）原生质体的固定化方法第二节固定化酶和固定化细胞的性质与表征一、固定化酶的性质二、固定化细胞的性质三、固定化酶（细胞）的评价指标第三节固定化酶与固定化细胞的应用一、在工业生产上的应用1．氨基酰化酶（Aminoacylase）2．葡萄糖异构酶二、固定化酶在医学上的应用1．消血栓2. 人工肾三、在分析检测中的应用1. 酶传感器1）酶传感器的原理2）酶传感器的应用2. 酶联免疫测定第七章酶反应器 2学时【单元目标】1．了解酶反应器的几种类型2．了解酶反应器的设计原理及操作【授课内容】第一节酶反应器的特点与类型一、酶反应器的类型（一）搅拌罐型（Stirred Tank Reacter, STR）（二）固定床型（也称填充床，Packed Bed Reactor, PBR ）（三）流化床型(Fludized Bed Reactor, FBR)（四）膜式反应器(Membrane Reactor)（五）鼓泡塔型反应器二、酶反应器的发展第二节酶反应器的设计与选择一、酶反应器的设计1.设计目的2.设计原理（依据）二、酶反应器的选择（一）酶的应用形式（二）底物的物理性质（三）反应操作要求（四）酶的稳定性（五）应用的可塑性及成本三、酶反应器的操作第八章酶的应用 4学时【单元目标】1．了解酶在医药方面的应用2．了解酶在食品方面的应用3．了解酶在化工方面的应用4. 了解酶在环境保护方面的应用5. 了解酶在生物技术领域的应用【授课内容】第一节酶在医药方面的应用第二节酶在食品方面的应用第三节酶在化工方面的应用第四节酶在环境保护方面的应用第五节酶在生物技术领域的应用四、使用教材与主要参考书目录1教材《酶工程》（第二版）作者：郭勇科学出版社 20042 主要参考书目郭勇现代生化技术，华南理工大学出版社， 1996郭勇酶的生产与应用，化学工业出版社个，2003罗贵民酶工程，化学工业出版社，2002张树政酶制剂工业，科学出版社，1984邹国林酶学，武汉大学出版社， 1997五、考核方法和成绩构成本课程为考试考核，包括两部分：期中及平时为30%，期末70%。
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《酶及酶工程》教学大纲Enzyme and Enzyme Engineering课程编码：27A11419 学分： 4.0课程类别：专业必修课计划学时：80 其中讲课：48 实验或实践：32适用专业：生物技术推荐教材：郭勇主编，《酶工程原理与技术》第二版，高等教育出版社，2010年。
参考书目：付加芳编，《酶及酶工程实验》，济南大学出版，2015年。
郭勇主编，《酶工程》第三版，科学出版社，2009年。
课程的教学目的与任务学生通过该课程的学习，应熟悉从应用目的出发研究酶，掌握酶工程的基本原理、酶的生产方法、酶的提取与分离纯化、酶的改造方法、非水相酶催化、酶反应器以及酶的应用，根据需要通过人工操作，掌握酶的生产与应用的技术过程。
进一步了解酶在各行各业中实际应用的最新发展和发展趋势，在以后的毕业环节和工作中能够自觉地应用这些技术方法来指导自己的工作。
本课程实验部分是为《酶及酶工程》课所开的实验。
通过本实验，应使学生掌握酶基本的分离纯化、纯度及分子量测定方法，同时了解凝胶包埋固定脲酶的处理方法及活力、Km值的测定方法，掌握各个因素对脲酶活力的影响测定方法。
通过系统的实验训练，培养学生的独立实验、观察问题、分析问题和解决问题的能力。
课程的基本要求通过本课程的学习要求学生了解酶及工程的发展概况、应用领域及研究内容；掌握酶的生产及分离纯化、酶和细胞的固定化、酶分子的修饰和改造的理论基础；熟悉工业酶生产常用菌种的产酶特性；熟悉工业酶发酵的工业流程、培养条件的优化调控以及提高酶产量所采取的措施；了解固定化细胞、动、植物细胞发酵产酶的特点及工艺条件控制；掌握酶的结晶、浓缩与干燥的原理与常用方法；掌握酶和菌体固定的原理、方法，以及固定化酶的性质。
掌握和了解微生物、植物、动物细胞和原生质的固定方法及应用。
对酶反应器有一定的认识，并掌握酶反应器的设计原理和操作要点；了解酶的动力学和酶在轻工、食品、医药工业、化工、环境保护等领域的应用以及酶应用的最新发展。
课程的主要任务包括一次期末考试和多次的章节作业以及课程问题讨论等；课程教学致力于引导学生积极参与学习的改革。
培养学生严肃、认真、刻苦、务实的学习兴趣；乐观进取、一丝不苟、科学、严谨的工作作风。
通过本实验课程学习，学生应掌握基本的分离纯化、纯度及分子量测定方法，同时了解凝胶包埋固定脲酶的处理方法及活力、Km值的测定方法，掌握各个因素对脲酶活力的影响测定方法等内容。
该实验主要为操作型实验，要求学生自己按照实验方案进行操作，自己动手完成各项实验，并处理和分析实验结果，增强学生独立完成实验的能力。
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：4[教学目的与要求]掌握酶、酶工程的概念和研究内容；掌握酶活力测定的方法和酶的分类命名方法；了解酶及酶工程的发展简史。
[教学重点与难点] 酶活力的测定及酶的分类命名。
[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酶的基本概念与发展历史酶的发现酶的本质及催化机理研究酶的催化机理研究§1.2酶的分类与命名蛋白类酶的分类与命名核酸类酶的分类其它习惯归类命名法§1.3酶的活力测定酶活力测定方法酶活力单位酶的转换数与催化周期固定化酶的活力测定§1.4酶工程发展概况与前景酶工程发展历程当代酶工程技术酶工程应用状况第二章：酶生物合成的基本理论建议学时：4[教学目的与要求] 掌握酶合成的基本理论；掌握酶生物合成的调节。
[教学重点与难点] 酶生物合成的调节机制。
[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 RNA的生物合成-转录转录的起始RNA链的延伸RNA链合成的终止RNA前体的加工§2.2蛋白质的生物合成-翻译遗传密码及其特点蛋白质合成过程蛋白质前体的加工§2.3酶生物合成的调节原核生物中酶生物合成的调节机制真核生物中酶生物合成的调节机制第三章：酶的生物合成法生成建议学时：4[教学目的与要求] 了解主要产酶微生物种类，熟悉发酵工艺条件及控制。
掌握酶生物合成的4种模式。
了解动植物细胞与微生物细胞发酵产酶的异同。
[教学重点与难点] 微生物发酵产酶的发酵条件控制和产酶动力学。
[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]§3.1产酶细胞的选择优良产酶细胞应具备的条件应用微生物生产酶的优点产酶微生物基本要求§3.2培养基的配制§3.3产酶工艺条件及其控制细胞活化与扩大培养pH的调节控制温度的调节控制溶解氧的调节控制§3.4微生物发酵产酶微生物发酵产酶的方式及其特点提高产酶量的措施酶发酵动力学固定化微生物细胞发酵产酶固定化微生物原生质体发酵产酶§3.5植物细胞培养产酶植物细胞的特性植物细胞培养的特点植物细胞培养的工艺条件及其控制植物细胞培养产酶的过程§3.6动物细胞培养产酶动物细胞培养的特点动物细胞培养的方式固定化细胞培养第四章：酶的提取与分离纯化建议学时：8[教学目的与要求] 掌握酶分离纯化的基本原则；掌握酶分离纯化的常用方法及其原理；了解酶的纯化方案的设计。
[教学重点与难点] 重点为层析和电泳方法在酶分离提取中的应用，难点是不同分离提取方法的选择。
[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细胞破碎机械破碎法物理破碎法化学破碎法酶促破碎法§4.2提取酶提取的方法影响酶提取的主要因素§4.3沉淀分离盐析沉淀法等电点沉淀法有机溶剂沉淀法复合沉淀选择性变性沉淀法§4.4离心分离离心机的选择离心方法的选用离心条件的确定§4.5过滤与膜分离非膜过滤膜分离技术§4.6层析分离吸附层析分配层析离子交换层析凝胶层析亲和层析层析聚焦§4.7电泳分离纸电泳薄层电泳薄膜电泳凝胶电泳§4.8萃取分离有机溶剂萃取双水相萃取超临界萃取反胶束萃取§4.9结晶盐析结晶法有机溶剂结晶法透析平衡结晶法等电点结晶法§4.10浓缩与干燥浓缩干燥第五章：酶改性的基本理论建议学时：4[教学目的与要求] 掌握酶活性中心的概念及共性。
[教学重点与难点] 酶的结构与催化特性的关系。
[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]§5.1酶的化学组成蛋白类酶的基本组成单位核酸类酶的基本组成单位酶的辅因子§5.2酶的化学结构酶蛋白的化学结构酶RNA的化学结构§5.3酶的空间结构酶蛋白的空间结构酶蛋白的二级结构超二级结构和结构域三级结构四级结构§5.4酶的活性中心酶活性中心上的氨基酸残接触残基附近肽链的一级结构§5.5酶的结构与催化特性的关系酶的一级结构与催化特性的关系酶的三级结构与催化功能的关系酶的四级结构与催化功能的关系金属离子与酶催化功能的关系第六章：酶分子修饰建议学时：4[教学目的与要求] 了解酶分子修饰的目的、影响酶蛋白修饰反应的因素。
掌握酶分子修饰的设计、酶分子修饰的方法。
掌握蛋白酶侧链基团的修饰。
[教学重点与难点] 重点：大分子结合修饰的特点与应用；难点：氨基酸和核苷酸的置换修饰。
[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酶分子的主链修饰主链切断修饰主链连接修饰§6.2 酶分子的侧链基团修饰蛋白类酶侧链修饰方法核酸类酶侧链修饰方法酶分子的侧链基团修饰§6.3 酶的组成单位置换修饰酶分子组成单位置换修饰的作用定点突变技术在酶分子中的应用§6.4 金属离子置换修饰金属离子置换修饰的定义及原理金属离子置换修饰的技术过程§6.5 酶分子的物理修饰酶分子物理修饰的特点酶分子物理修饰的作用和意义第七章：酶分子定向进化建议学时：6[教学目的与要求] 掌握酶基因的体外随机突变；掌握酶突变基因的定向选择；熟悉酶分子定向进化的应用。
[教学重点与难点] 重点：酶定向进化中突变基因库的构建方法；难点：酶突变基因的筛选。
[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 酶基因的体外随机突变基因体外随机突变方法及其特点易错PCR技术DNA重排技术基因家族重排技术§7.2 酶突变基因的定向选择突变基因文库的构建突变基因的筛选§7.3 酶分子的定向进化的应用提高酶的催化活性。