《蛋白质与酶工程》课程教学大纲
酶工程教学大纲及复习参考范围备课讲稿
《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。
蛋白质与酶工程
——酶的非水相催化概况
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一、有机介质中的酶催化
概念：酶在含有一定量水（结合水和溶剂水）的有机溶剂中的催化反应。
1)适于疏水性物质（底物或产物）的酶催化作用。 2)有机介质中的酶催化作用，酶底物特异性、立体选择性、区域选择性、键 选择性和热稳定性等都有所改变。
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3）一般选用2≤lgP≤4的有机溶剂作为有机介 质为宜。
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五、酶非相催化特性
1.底物专一性
◆在有机介质中，由于酶分子活性中心的结合部位与底物之间 的结合状态发生某些变化，致使酶的底物特异性会发生改变。 ◆不同的有机溶剂具有不同的极性，所以在不同的有机介质中， 酶的底物专一性也不一样。
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二、有机介质中的反应体系
正胶束体系
（1）胶束又称为正胶束或正胶团，是在大量水溶液中含有少量与水不相混溶的有机
溶剂，加入表面活性剂后形成的水包油的微小液滴。
（2）表面活性剂的极性端朝外，非极性端朝内，有机溶剂包在液滴内部。
（3）反应时，酶在胶束外面的水溶液中，疏水性的底物或产物在胶束内部。反应在
物浓度。
Kcat: 酶的转换数。是酶催化效率的一个指标。指每个酶分子每
分钟催化底物转化的分子数。
◆酶在有机介质中催化，与在水溶液中催化比较，由于介质的特
性发生改变，而引起酶的对映体选择Байду номын сангаас也发生改变。
◆酶在水溶液中催化的立体选择性较强，而在疏水性强的有机介
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质中，酶的立体选择性较差。
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◇在极性较强的有机溶剂中，疏水性较强的底物容易反应；而 在极性较弱的有机溶剂中，疏水性较弱的底物容易反应。
《酶工程》教学大纲
酶工程（Enzyme Engineering）课程编号：0634001B学分：2学时：（其中：讲课学时：24 实验学时：16 上机学时：0 ）先修课程：有机化学、生物化学、微生物学适用专业：生物工程本科教材：酶工程（郭勇主编，科学出版社，第二版，2004年）开课系所：生物与食品工程学院一、课程的性质与任务酶工程是生物工程专业的一门重要的专业方向选修课，其作用是为该专业在专业课方面提供必要的酶工程的基本理论知识和实际运用酶技术的能力，通过该课程的学习使学生达到较灵活地运用知识和理论联系实际的能力。
本课程选用科学出版社郭勇主编的《酶工程》作为主要参考教材，结合目前该学科该领域的最新科研成果及发展现状，特别是一些新的技术和方法涌现，努力使本课程的教学内容与本专业的特点及实际内容相结合，力求使学生更多地掌握较先进的技术和方法。
本课程在生物工程专业中是完整、独立地的体系，在生物工程领域中该学科占有着重要的地位和作用，因此《酶工程》课程是在其它相关课程开设完成后开设。
按有关学科之间的分工原则，尽量避免与其它相关学科的重复，各章内容可根据本学科的特点和不同情况加以取舍。
为了使该课程的讲授更好地和专业相结合，本课程授课均按“重基础、宽口径”的总要求，尽可能采用多媒体教学的方式，全面系统地介绍《酶工程》所涉及到的内容和发展前沿。
本课程的主要任务是：重点介绍和讲授酶的生产和应用的基础理论、基本技术和基本概念。
内容包括：酶的发酵生产，酶的分离纯化，酶分子修饰，酶与细胞固定化，酶的非水相催化，酶反应器和酶的应用。
同时适当地讲授反映酶工程领域中的应用成果和有关新理论、新概念、新技术、新动向。
二、课程的基本内容及要求本课程着重阐述《酶工程》的基本概念和基本规律，反映近代《酶工程》中较为成熟的新成果。
通过本课程的讲授，要求学生重点掌握酶的发酵生产，酶的分离纯化，酶分子修饰，酶与细胞固定化，酶的非水相催化，酶反应器和酶的应用，初步掌握它们在生物工程领域中开发利用的手段、技术与前景。
2.蛋白质与酶工程 酶学基本理论
氧化还原酶类 Oxidoreductases 转移酶类 Transferases 水解酶类 Hydrolases 裂合酶类 Lyases 异构酶类 Isomerases 合成酶类 Synthetases Synthases
分子内催化R酶(in cis ribozyme) 自我剪切酶(self-cleavage rebozyme)
误解，就必须建立一套酶的
分类(classification)和
命名(nomenclature) 的原则
目录
国际系统分类命名法原则-（1）根据酶的底物来命名
Ribonuclease 核糖核酸酶 Protease 蛋白酶
（2）根据所催化的反应类型来命名
Dehydrogenase 脱氢酶 Phosphotransferase 磷酸转移酶 Aminotransferase 转氨酶
目录
酶的不同形式
单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。
寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同 亚基以非共价键连接组成的酶。 多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能 的酶彼此聚合形成的多酶复合物。
多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶 (tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由 于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽 链中，这类酶称为多功能酶。
目录
分子间催化的R酶
据其所作用的底物分子不同，分为若干亚类-（1）RNA剪切酶 （2）DNA剪切酶 （3）多肽剪切酶 （4）多糖剪切酶 （5）多功能R酶：催化其它分子进行多种反应的R 酶，例如 L-19 IVS能够催化RNA剪接、限制性 内切、去磷酸等作用
蛋白质与酶工程课件
酶（蛋白质）分子设计就是以酶（蛋白质）结
构预测为基础设计一个针对性地改造酶（蛋白质）
分子的方案。
一、分子设计的类型 小改设计（1或几个aa替换、 删除、插入）
中改设计（一个肽段或一个结构域）
基于天然 蛋白质的 分子设计
大改设计（从头设计） 全新蛋白质设计
二、分子设计的原理 1、内核假设 内核是指蛋白质在进化中保守的内部区域。内核
第七章 酶(蛋白质)的基因水平分子改造
（蛋白质工程） 基因水平的蛋白质分子改造是采用定点突变对 蛋白质编码基因进行改造，改变蛋白质的氨基酸获 得具有预期性状的蛋白质。
分子设计
突变酶
新酶
克隆酶
第一节 概述 一、基因水平分子改造的基本程序
第一，分离纯化需改造的目标蛋白； 第二，目标蛋白的序列分析、结构分析和功能分 析； 第三，分子设计和结构预测（计算机模拟）； 第四，分离克隆目标蛋白的编码基因； 第五，基因定点突变； 第六，突变基因的表达载体构建与表达 第七，突变蛋白的分离纯化与功能检测
由氢键连接的二级结构单元（α螺旋或β折叠）组成， 氢键都是最大化的。内核都是致密堆积的疏水区(很 少有空穴大到可以结合一个水分子或惰性气体)，并 且没有重叠。
2、疏水或亲水氨基酸需要合理地分布 疏水性氨基酸通常出现在蛋白质的活性中心区域； 环区、转角区和带电荷区通常位于蛋白质的表面， 或在底物结合区和配基结合区。
Glu，这种改变有可能导致肽链的局部构象发生改变， 从而使蛋白失活。
酶 野生型酶 突变酶A 突变酶B 突变酶C 突变酶D
氨基酸及其位置 Asn14、Asn78 Asn14、Thr78 Asn14、Ile78 Thr14、Ile78 Asp14、Asn78
半寿期min 13 17 16 25 11
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%。
09135蛋白质工程共9页word资料
《蛋白质工程》课程（09135）教学大纲一、课程基本信息课程中文名称：蛋白质工程课程代码：09135学分与学时：2学分38学时课程性质：专业选修授课对象：生物工程专业二、本课程教学目标与任务蛋白质工程是随着生物化学、分子生物学、结构生物学、晶体学和计算机技术等的迅猛发展而诞生的，也与基因组学、蛋白质组学、生物信息学等的发展密切相关，是融合了蛋白质晶体学、蛋白质动力学、蛋白质化学和计算机辅助设计等多学科而发展起来的新兴研究领域。
由于蛋白质工程学科的边缘性，所以本课程在介绍蛋白质基本内容的同时，兼顾学科发展动向，旨在使学生了解现代蛋白质工程理论的新进展并为相关学科提供知识和技术。
通过本课程的学习，使学生掌握蛋白质工程的基本理论、基础知识、主要研究方法和技术以及生物信息学和现代生物技术在蛋白质工程上的应用及典型研究实例，熟悉从事蛋白质工程的重要方法和途径。
努力培养学生具有科学思维方式、启发学生科学思维能力和勇于探索，善于思考、分析问题的能力，激发学生的学习热情，为未来的学习和工作奠定坚实的理论和实践基础。
三、学时安排课程内容与学时分配表四、课程教学内容与基本要求第一章绪论教学目的：使学生了解蛋白质工程的基本概况。
基本要求：理解掌握蛋白质工程研究内容和蛋白质工程设计的原理。
重点与难点：蛋白质工程的原理，蛋白质工程的程序和操作方法。
教学方法：课堂讲授为主。
主要内容：一、蛋白质工程的物质基础二、蛋白质工程的原理三、蛋白质工程的程序和操作方法四、蛋白质工程的产生与发展五、蛋白质工程的应用领域第二章蛋白质结构基础教学目的：使学生理解蛋白质的结构与功能及二者之间的关系，理解蛋白质多肽链的折叠方式。
基本要求：要求掌握蛋白质各个结构层次的组成、基本特点和维持结构的作用力、结构与功能的关系。
蛋白质的变性和复性、蛋白质的折叠以及分子伴侣和折叠酶在蛋白质折叠中的作用。
重点与难点：重点：蛋白质的结构与功能，蛋白质结构与功能的关系。
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《蛋白质与酶工程》课程教学大纲
课程名称：蛋白质与酶工程课程类别：专业主干课
适用专业：生物技术考核方式：考试
总学时、学分：32 学时 2 学分其中实验学时：0 学时
一、课程教学目的
蛋白质与酶工程（Protein and enzyme engneering）是生物技术专业与生物工程专业的主干必修课，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，主要内容包括蛋白质与酶的发酵生产、蛋白质与酶的分离纯化、酶和细胞固定化以及蛋白质与酶的分子工程。
学生通过蛋白质与酶工程的学习，能够掌握蛋白质与酶的生产与分离纯化的基本理论、基本技术以及自然蛋白质与酶、化学修饰蛋白质与酶、固定化酶的研究和应用，了解蛋白质与酶在各行各业中的最新发展及研究趋势。
二、课程教学要求
学生通过蛋白质与酶工程的学习，应熟悉从应用目的出发研究蛋白质与酶，在一定生物反应装置中利用酶的催化性质的研究路线，掌握蛋白质与酶的生产与应用的基本理论、基本技术、蛋白质与酶的分离纯化、固定化酶以及酶的化学修饰的研究和应用，进一步了解蛋白质与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。
三、先修课程
植物学、动物学、生物化学、有机化学、微生物学、细胞生物学、分子生物学
四、课程教学重、难点
教学重点：蛋白质与酶的发酵生产、蛋白质与酶的分离纯化、酶和细胞固定化、蛋白质与酶的定向进化、酶反应器、酶在非水相中的催化；
教学难点：蛋白质与酶的生产与分离纯化的基本理论、基本技术以及自然蛋白质与酶、化学修饰蛋白质与酶、固定化酶的研究和应用。
五、课程教学方法与教学手段
教学方法：PBL法、思维导图法、教师讲授与学生讨论相结合。
教学手段：PPT课件、教学视频、网络在线课程、微信公众平台。
六、课程教学内容
第一章绪论（1学时）
1．教学内容
（1）酶与酶工程、蛋白质与蛋白质工程发展简史；
（2）蛋白质工程与酶工程简介；
（3）酶的组成及分类。
2．重、难点提示
（1）了解蛋白质与酶工程的研究意义；
（2）掌握蛋白质与酶工程的概念及研究内容。
第二章微生物发酵产酶（6学时）
1．教学内容
（1）酶生物合成及调节： RNA的生物合成-转录、蛋白质的生物合成-翻译、基因调控理论、酶合成调节的类型（诱导、阻遏）、酶合成的调节机制、提高酶产量的策略；
（2）酶发酵动力学：细胞生长动力学（Monod方程）、产酶动力学；
（3）酶生物合成的模式：生长偶联型、部分生长偶联型、非生长偶联型；
（4）微生物发酵产酶：产酶微生物的分离和选育、微生物发酵产酶方法（固体培养、液体培养、固定化细胞）、微生物酶的类型（胞外酶、胞内酶）
2．重、难点提示
（1）酶生物合成的调节类型及调节机制；
（2）酶生物合成的模式。
第三章动、植物细胞培养产酶（自学）
1．教学内容
（1）动植物细胞与微生物细胞主要特性差异；
（2）植物细胞培养产酶：植物细胞培养的特点、提取法缺点、培养基特点、培养方法、培养条件的影响与控制、植物细胞培养产酶实例；
（3）动物细胞培养产酶：动物细胞培养的特点、培养基、培养方法、培养条件的影响与控制。
2．重、难点提示
（1）动植物细胞与微生物细胞的特性、培养及提取酶的差异；
（2）动物细胞培养方法及条件控制。
第四章蛋白质与酶的提取与分离纯化（6学时）
1．教学内容
（1）蛋白质与酶的分离：发酵液预处理、细胞破碎、酶的提取、离心分离、沉淀分离、萃取分离；
（2）蛋白质与酶的精制：膜分离技术、层析法（吸附层析、凝胶过滤层析、离子交换层析、疏水层析、亲和层析、高效（压）液相层析）；
（3）电泳：电泳的基本理论、聚丙烯酰胺凝胶电泳、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳、等电聚焦电泳；
（4）蛋白质与酶的浓缩、干燥与结晶；
（5）纯化方案的设计与评价：纯化方法的选择依据、纯化方法的排序、纯化方案的评价（酶活力测定、蛋白质浓度测定、提纯倍数与回收率）。
2．重、难点提示
（1）掌握蛋白质与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。
第五章蛋白质与酶分子的化学修饰（6学时）
1．教学内容
（1）酶的活性中心：概念、共性、研究方法（物理学方法、化学修饰法、蛋白质工程）；（2）蛋白质与酶化学修饰及修饰目的
（3）蛋白质与酶化学修饰的原理
（4）蛋白质与酶化学修饰的设计
（5）蛋白质与酶化学修饰的种类及应用：酶的表面化学修饰（大分子修饰、小分子修饰、交联修饰、固定化修饰、共价偶联法）、酶分子内部修饰（蛋白主链修饰、氨基酸置换修饰、金属离子置换修饰）
2．重、难点提示
（1）掌握酶活性中心的概念及共性；
（2）蛋白质与酶化学修饰的目的及原理；
（3）蛋白质与酶化学修饰的种类及应用。
第六章酶与细胞的固定化（5学时）
1．教学内容
（1）酶与细胞的固定化：固定化酶和固定化细胞的定义及特点、固定化方法、酶的固定化方法（吸附法、共价偶联法、交联法、包埋法）、各种固定化方法的优缺点比较、细胞的固定化方法、原生质体的固定化方法；
（2）固定化酶和固定化细胞的性质与表征；
（3）固定化酶与固定化细胞的应用：在工业生产上的应用（氨基酰化酶、葡萄糖异构酶）、固定化酶在医学上的应用（消血栓、人工肾）、在分析检测中的应用（酶传感器、酶联免疫测定）。
2．重、难点提示
（1）固定化酶和固定化细胞的定义及特点；
（2）固定化酶和固定化细胞的性质及应用。
第七章酶的非水相催化（4学时）
1．教学内容
（1）酶非水相催化的主要内容和特点；
（2）有机介质中水和有机溶剂对酶催化反应的影响；
（3）酶在有机介质中的催化特性；
（4）有机介质中酶催化反应的类型与影响因素；
（5）酶非水相催化的应用。
2．重、难点提示
［11］张今, 李爽, 李宾, & 孙妍红. (2004). 进化生物技术——酶定向分子进化. 医学分子生物学杂志(6), 327-333.
［12］小木虫论坛
［13］分子模拟论坛。