一、基本信息
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课程代码： |
1011322 |
课程性质： |
专业选修课 |
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课程名称： |
生物催化与生物转化 |
英文名称： |
Biocatalyst and Biotransformation |
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学时/学分： |
2 |
开课时间： |
大三（下） |
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适用对象： |
生物工程专业 |
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先修课程： |
生物化学，微生物学，化工原理 |
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大纲执笔人： |
于平 |
大纲审核人： |
蒋予箭 |
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修订时间： |
2016年4月 |
当前版本： |
2016 |
二、课程描述
生物催化与生物转化是指利用酶或有机体作为催化剂实现化学转化的过程，它为工业、农业、环境保护、食品工业以及精细化工等产业的发展提供了前所未有的动力。通过本课程的学习，使学生掌握生物催化与生物转化的基本理论和基本方法并且熟悉其在各个领域的重要应用。
三、教学目标
通过本课程的理论教学和相关实验训练，使学生具备如下能力：
1、掌握生物催化和生物转化的基本原理和方法
2、掌握生物催化和生物转化在各个领域的应用
3、掌握手性化合物生物催化和生物转化的方法及其应用
四、课程目标对毕业要求的支撑
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毕业要求 |
指标点 |
课程目标 |
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2．生化与分子生物学的基础知识与实验技能
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2.2掌握蛋白质的分离、纯化与鉴定的实验技能。 2.3了解生物分子的物质代谢与生物氧化的理论。 |
课程目标1
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3. 工业微生物与发酵工艺学知识与相应能力 |
3.2工业微生物菌种选育与保藏的理论与实验技能。 3.3微生物的生长曲线与发酵工艺条件优化实验技能。 3.6发酵产物的分离纯化的理论与实践能力培养。 |
课程目标2 |
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4. 生物工程知识与能力 |
4.3熟悉发酵罐的传热设计、搅拌与溶氧设计、放大设计、连续操作设计的基本理论与初步计算能力培养。 4.5掌握生物工程参数的测量与自动控制原理及计算机应用能力 4.6工艺流程图、设备车间布置图、管道图的读图、绘图技能。 |
课程目标3
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五、教学内容
第一章 概论 （支撑课程目标1，2）
重点内容：改进培养方法和寻找新类型微生物
难点内容：生境中微生物基因组DNA的开拓
教学内容：要求掌握微生物的多样性和微生物资源的开拓，改进培养方法和寻找新类型微生物及其产物，生境中微生物基因组DNA的开拓，熟悉生物催化与生物转化的发展与趋向
第二章生生物转化操作与转化反应类型（支撑课程目标1，2）
重点内容：生物转化的类型
难点内容：生物转化的应用
教学内容：要求掌握生物转化的一般操作，生物催化剂的种类及其特点，生物转化的类型，生物转化的应用
第三章 胆固醇合成抑制药物的生物转化（支撑课程目标1，2）
重点内容：胆固醇合成抑制剂的作用机制
难点内容：4种胆固醇合成抑制剂的合成途径
教学内容：要求掌握胆固醇合成抑制剂的作用机制，常见的胆固醇合成抑制剂，4种胆固醇合成抑制剂的合成途径
第四章 内酰胺抗生素母核的生物转化（支撑课程目标1，2）
重点内容：6-APA的生成，7-氨基脱乙酰氧基头孢烷酸（7-ADCA）和7-氨基头孢烷酸（7-ACA）的生产方法
难点内容：直接发酵生产7-ACA的基因工程菌的构建
教学内容：要求掌握6-APA的生成，青霉素酰化酶的纯化及热稳定性，青霉素酰化酶的固定化，日本旭化成公司固定化酰化法生产6-APA，固定化菌体用于APA的生产，国内青霉素G酰化酶生产6-APA的工艺和设备，7-氨基脱乙酰氧基头孢烷酸（7-ADCA）和7-氨基头孢烷酸（7-ACA）的生产，酶法转化头孢菌素C为7-ACA；熟悉直接发酵生产7-ACA的基因工程菌的构建；了解内酰胺抗生素母核的生物转化的研究进展
第五章 长链二元酸的生物转化 （支撑课程目标1，2）
重点内容：研制单一长链二元酸需要解决的关键问题，单一长链二元酸生产菌株的筛选和转化工艺
难点内容：用单一长链二元酸化学合成麝香型香料
教学内容：要求掌握正构烷烃发酵生产单一长链二元酸合成麝香类物质，研制单一长链二元酸需要解决的关键问题，单一长链二元酸生产菌株的筛选和转化工艺，正构烷烃发酵二元酸的调节，用单一长链二元酸化学合成麝香型香料，正构烷烃发酵生产长链二元酸，熟悉工业生产试验和工业化生产
第六章 组合生物合成 （支撑课程目标1，2）
重点内容：组合生物合成的概念，组合生物合成的基本原理
难点内容：聚酮合酶结构的特异性和专一性，聚酮多酶体系的特异性；PKS模块间的相互作用
教学内容：要求掌握组合生物合成的概念，组合生物合成的基本原理，聚酮合酶结构的特异性和专一性，聚酮多酶体系的特异性，PKS模块间的相互作用；熟悉组合生物合成的基因操作，组合生物合成的表达系统；了解其他较新的聚酮类化合物基因簇及进行基因组合生物合成的可能性
第七章 水解反应（支撑课程目标3）
重点内容：酯水解
难点内容：环氧化物水解，酰胺水解
教学内容：要求掌握水解反应的机理和特点，酯水解，具有酯酶活性的蛋白酶，环氧化物水解，酰胺水解，熟悉通过水解反应制备手性化合物的思路和方法；了解水解反应在各个领域中的重要应用
六、教学安排
该课程每周2学时，15周，30学时为课堂授课教学时间。
建议教学进度如下：
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章节 |
学时数 |
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第一章 微生物的多样性和微生物资源的开拓，改进培养方法和寻找新类型微生物及其产物，生境中微生物基因组DNA的开拓，生物催化与生物转化的发展与趋向 |
2 |
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第二章 生物转化的一般操作，生物催化剂的种类及其特点，生物转化的类型，生物转化的应用 |
4 |
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第三章 胆固醇合成抑制剂的作用机制，常见的胆固醇合成抑制剂，4种胆固醇合成抑制剂的合成途径 |
2 |
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第四章 6-APA的生成，青霉素酰化酶的纯化及热稳定性，青霉素酰化酶的固定化，日本旭化成公司固定化酰化法生产6-APA，固定化菌体用于APA的生产，国内青霉素G酰化酶生产6-APA的工艺和设备 |
6 |
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第五章 正构烷烃发酵生产单一长链二元酸合成麝香类物质，研制单一长链二元酸需要解决的关键问题，单一长链二元酸生产菌株的筛选和转化工艺 |
6 |
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第六章 组合生物合成的概念，组合生物合成的基本原理，聚酮合酶结构的特异性和专一性，聚酮多酶体系的特异性 |
6 |
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第七章 水解反应的机理和特点，酯水解 |
4 |
七、课内实验内容、要求及学时
没有课内实验内容。
八、教学方法与手段
课堂教学及多媒体教学相结合。
九、考核方式及成绩评定
考核方式： 闭卷
成绩评定标准：平时成绩占30%、期末考试成绩占70%，成绩评定采用百分制
十、教材及主要参考书
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指定教材： |
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[1]、自编讲义 |
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参考书目： |
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[1]、孙万儒著，《微生物工程》，科学出版社，1999 |
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