《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
一酶化学修饰的目的：研究酶的结构与功能、增强酶天然构象的稳定性与耐热性、保护酶的活性部位与抗抑制剂、维持酶结构功能的完整性与抗蛋白水解酶、消除酶的抗原性及稳定酶的微环境。
二影响酶蛋白化学修饰反应的因素
1．蛋白质功能基的反应性：影响因素、微区的极性、氢键效应、静电效应、位阻效应
2．酶蛋白功能基的超反应性
三修饰剂的反应性：选择吸附、静电相互作用、位阻因素、催化因素、局部环境的极性
四酶化学修饰的设计
1. 对酶性质的了解
2. 修饰试剂的选择：选择蛋白质修饰剂要考虑的问题、修饰酶活性部位的氨基酸
残基应具备的特征、反应条件的选择、反应的专一性
五修饰程度和修饰部位的测定
1 分析方法：直接法、间接法
2 化学修饰数据的分析：化学修饰的时间进程分析、确定必需基团的性质和数目
六酶蛋白侧链的修饰
七酶的化学交联：交联剂、分类、应用
八蛋白质化学修饰的局限性
第四节蛋白质的稳定性与稳定化
一蛋白质稳定性因素：金属离子、底物、辅因子和其它低分子质量配体的结合使蛋白质构象稳定；蛋白质与其它的生物大分子尤其是蛋白质与脂的作用；盐键：①蛋白质分子表面、②蛋白质分子内部；
氢键；二硫键；对氧化修饰敏感的氨基酸含量降低；氨基酸残基的坚实装配；疏水相互作用。
二测定蛋白质稳定性的方法</SP
（三）教学重点和难点
重点：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；难点：化学修饰、修饰因素、方法及修饰酶的特点；
教学进度安排表
三、教材和参考书目
教材：《蛋白质工程》，王大成主编，化学工业出版社。
《酶与酶工程》，袁勤生、赵健主编，华东理工大学出版社。
参考书：《酶工程》罗贵民主编，化学工业出版社。
《生物化学》，王镜岩等编著，高等教育出版社，2002年8月，第三版（小四号仿宋）
四、课外学习要求
（可包括课前预习、课后复习、读书报告等项内容）
学生应先修完生物化学的课程。
五、考核方式
（可由书面考试、实验考试、读书报告、平时作业等组成，并说明各部分所占总成绩的百分比）
考核方式：书面考试
总分100分，卷面占80%，平时占15%，出勤占5%。
撰写人：裘雪梅
撰写时间：2007.7.20
审定人：批准人：。