蛋白质与酶工程教学大纲

《蛋白质与酶工程》教学大纲

课程名称：蛋白质与酶工程

学分：2

学时：32

先修课程：生物化学

适用专业：生物工程

开课系部：生命科学学院

一、课程性质、目的和培养目标

课程性质：专业选修课

课程目的：本课程是生物工程本科专业选修课，目的是让学生在学习了普通生化的基础上，进一步对蛋白质和酶工程进行深入系统的学习。并对于酶在生产实践中的应用，也能有一些感性和理性的认识。

课程培养目标：采用多媒体课件和国内外最新的教学参考书、教案，灵活运用多种教学方法，因材施教，使学生在牢固掌握基础知识和基本概念的同时，得到科学研究、科学思维和科学方法的良好训练，为其他专业基础课和专业课的学习及日后的研究工作打下基础。

二、课程内容和建议学时分配

第一章绪

论

2课时

（一）教学基本要求

掌握蛋白质工程和酶工程的定义，了解其发展史，以及应用前景。

（二）教学内容

第一节蛋白质工程概论

第二节蛋白质工程的应用

第三节蛋白质工程展望

第四节酶工程简介

一酶工程

二组成：酶的产生；酶的分离纯化；酶的固定化；生物反应器。

三分类：化学酶工程；生物酶工程。

第五节酶与酶工程的发展简史

一酶学研究简史

二酶工程研究简史

（三）教学重点和难点

重点：蛋白质与酶工程定义; 难点：酶工程的组成分类

第二章蛋白质的结构与功能 2课时（一）教学基本要求

掌握蛋白质的基本结构组成及功能

（二）教学内容

第一节蛋白质的基本结构与功能

一蛋白质的组成

二蛋白质的一级结构

三蛋白质一级结构与功能的关系

第二节蛋白质的空间结构与功能

一蛋白质的二级结构

二超二级结构和结构域

三蛋白质的三级结构

四蛋白质空间结构与功能的关系

五蛋白质-蛋白质相互作用

（三）教学重点和难点

重点：蛋白质的空间结构；难点：蛋白质间的相互作用；

第三章蛋白质的修饰和表达4课时（一）教学基本要求

掌握蛋白质的化学修饰途经，了解蛋白质改造的一些途经等。

（二）教学内容

第一节蛋白质修饰的化学途径

一功能基团的特异性修饰

1多位点取代

2

3

二基于蛋白质片段的嵌合修饰

第二节蛋白质改造的分子生物学途径

一编码基因的专一性位点和区域性定向突变

1

2

二基因融合和基因剪接

三tRNA介导定点搀入非天然氨基酸

第三节重组蛋白质的表达

一目标蛋白质在大肠杆菌中的表达

1

2

3

二目标蛋白质在酵母细胞中的表达

三重组蛋白质在哺乳动物细胞中的表达116

1

2

四噬菌体显示

（三）教学重点和难点

重点：蛋白质的修饰和表达；难点：蛋白质间的修饰；

第四章蛋白质的分离纯化及酶的分离工程8课时

（一）教学基本要求

了解蛋白质和酶分离的一般过程、生物材料的处理方法，掌握酶的分析方法和分离纯化的方法、技术。

（二）教学内容

第一节蛋白质分析分离中的电泳技术

第二节色谱技术及高效液相色谱

第三节酶的分析法：酶活力测定、活力测定方法、酶法分析以及酶分离纯化的一般原则

第四节细胞的破碎及酶的提取

一生物材料的破碎：机械破碎法、物理破碎法、温度差破碎法、压力差破碎法、超声波法、化学破碎法、酶促破碎法

二酶液的提取：盐溶液提取、酸溶液提取、碱溶液提取、有机溶剂提取

第五节酶的纯化

一调节溶解度的方法

二根据酶分子大小、形状不同的分离方法

三根据酶分子电荷性质的方法

四根据专一性结合的方法

五酶的结晶

第六节酶纯度的检验

第七节浓缩与干燥

第八节酶的生产：生产方法、生产工艺、实例

（三）教学重点和难点

重点：蛋白质的分离及酶的分离；难点：酶的纯化与蛋白质的纯化；

第五章酶与细胞固定化4课时（一）教学基本要求

了解细胞及原生质体的固定化、固定化酶的制备原则；掌握酶的固定化方法及常见酶的固定技术。

（二）教学内容

第一节固定化酶(immobilized enzyme)的定义及优缺点

第二节固定化酶的制备原则及固定化方法

一非共价结合法：结晶法、分散法、物理吸附法、离子键结合法

二化学结合法：共价键结合法、交联法

三包埋法：凝胶包埋法、半透膜包埋法

四各种固定化方法的比较

第三节固定化酶的性质及评价指标：稳定性、最适温度、最适pH值、底物特异性、酶活力、米氏常数。

第四节辅酶的固定化及辅基的固定化，细胞的固定化，原生质体的固定化，固定化酶反应器，固定化酶的制备实例介绍：纤维素酶、漆酶等，固定化酶的应用。

（三）教学重点和难点

重点：固定化酶的定义与方法；难点：固定化酶的性质及评价指标；

第六章酶的分子工程8课时

（一）教学基本要求

了解核酶、抗体酶的一般特点、酶的分子定向及蛋白酶抑制剂的设计等。掌握酶的化学修饰、修饰因素、方法及修饰酶的特点。

（二）教学内容

第一节概述

第二节酶的分子工程

一对酶分子的侧链基团，尤其酶活性中心中的必需基团进行化学修饰，研究酶的结构与功能关系；

二通过对酶功能基团的修饰和与水不溶性大分子的结合，改造酶性能，增加酶的稳定性；

三通过对酶分子内或分子间的交联，或与水不溶性载体的结合制成固定化酶，催化特定的反应；

四用化学方法合成新的有机催化剂，使其具有酶活性（模拟酶）；

五用分子生物学方法克隆酶或修饰基因以产生新的酶（突变酶），或设计新基因合成自然界不存在的新酶（抗体酶）。

第三节分子的化学修饰