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1、生物工程下游技术教学大纲生物工程下游技术教学大纲(生物技术及应用专业适用生物技术及应用专业适用)辽宁农业职业技术学院辽宁农业职业技术学院20072007 年年 2 2 月月第一部分第一部分生物工程下游技术教学基本要求生物工程下游技术教学基本要求一、课程的性质、地位及任务一、课程的性质、地位及任务生物工程下游技术是在生物工程的基础上建立起来的，酶工程、基因工程、细胞工程等技术在社会生活中已经发挥了巨大的作用，生物产品的种类及应用也得到了前所未有的发展，如何进一步使这些生物制品更好的服务于社会，主要取决于生产的规模和提取技术的深化。该课程以细胞的扩大、目标产物的分离纯化、目标产物的分析检测为主线。
2、让学生了解细胞的扩大和目标产物的分离纯化的方法和手段，掌握基本的操作方法。提高学生独立思考问题、分析问题的能力，为全面提高学生的素质服务。二、课程教学的基本要求二、课程教学的基本要求1、初步掌握生物反应器的特点及分类，掌握生物反应器优化的原则。2、初步掌握动植物细胞大规模培养的方法和专用的生物反应器类型3、掌握细胞破碎、蛋白质复性和固液分离的原理和方法。4、掌握膜分离技术的原理，掌握膜分离技术。5、掌握线性色谱与非线性色谱分离和纯化理论与技术。6、掌握凝聚过滤与离子交换层析介质的主要品种。7、掌握有机高分子基质与无机基质高效液相色谱填料结构特征与类型。8、掌握电泳分离技术的原理与应用。9、掌握
3、蛋白质分析检测技术与质量控制方法。说明说明本大纲是根据 2005 级三年制生物技术及应用专业教学计划而制订的。生物工程下游技术为生物技术及应用专业的主干课之一，是生化工程、微生物工程、细胞工程、生物工程的延续，在教学内容上要求注重理论知识的实用性、针对性、体现前沿性。本课程的教学任务在于使学生掌握细胞大规模培养的方法，目标产物的分离与纯化技术原理与相关操作，同时适当介绍当前生物工程发展的最新概况与应用前景。为从事相关工作奠定基础。本课程以课堂理论教学和实验、两种形式进行教学，其中理论教学 34 学时，实验 46学时，共计 80 学时，理论与实验分别安排在第二、三学期进行。执行本大纲时应注意的若
4、干问题如下：1、根据高职教育的特点，课堂讲授注意少而精，强调理论的应用性，并做到学以致用。2、本课程涉及植物学、动物学、微生物学、植物组织培养学、动、植物生理生化、生物工程学等多门科学，实践性强，教学难度较大。这样在理论讲授时应注意采用启发式、讨论式、案例教学、问题情境法等多种有效的教学方法，并充分有效利用现代教育技术手段，做到深入浅出，直观易懂，以加深学生对教学内容的理解和消化，对于前沿性问题开设专题讨论，使学生融入教学中调动积极性，提高认识，加强理解。3.采用多媒体教学注意课件与教学内容的适合性，并注意与传统教学方法的协调运用，以提高教学效果。4.突出学生的主体地位，加强教学互动，加强课堂
5、理论教学与学生素质培养相结合，做到既教书又育人。5.采取灵活多样的考核方法，加强过程考核，注重教学信息反馈、教研与教改，保证教学质量。6.建议本课程在植物学、动物学、微生物学、植物生理生化之后开设。并有优质的实验条件作保障。教教 学学 时时 数数 分分 配配 表表其中章次章节名称总时数理论第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章生物反应器细胞大规模培养和专用生物反应器细胞培养专用微载体动物细胞的微囊化培养细胞破碎、蛋白质复性和固液分离膜分离技术在生物工程中的应用生物大分子的色谱分离和纯化非线性色谱原理及其在蛋白质分离与纯化第八章中的应用第九章凝聚过滤及离子交换层析介质有机高分子机制的高效液相
6、色谱分离柱填第十章料第十一章第十二章第十三章第十四章无机基质高效色谱填料液相色谱用填充材料羟基磷灰石径向色谱柱的发展与应用电泳分离技术目标产品的蛋白质分析检测技术及质量控第十五章制合计803446102834115321521084462442226115682211322实验4246第二部分第二部分大纲正文大纲正文第一章第一章生物反应器生物反应器教学目标教学目标：了解细胞生长和代谢的规律，掌握生物反应器的类型和特点。教学内容教学内容：细胞生长的特点；细胞浓度的测定；生物反应器的分类及特点；生物反应器的放大；生物反应器的控制及优化。第二章第二章细胞大规模培养和专用生物反应器细胞大规模培养和专用
7、生物反应器教学目标：教学目标：了解动、植物细胞常用的培养方法及专用生物反应器，掌握培养方式及放大方法。教学内容：教学内容：第一节 常用的培养方法一、动物细胞常用的培养方法贴壁培养；悬浮培养；固定化培养。二、植物细胞常用的培养方法悬浮培养；固定化培养。第二节 细胞培养的操作方式分批式操作；流加式操作；半连续式操作；连续操作；灌注式操作培养。第三节 细胞培养过程的放大培养基组成；限制细胞生长的因素；污染的控制；产物表达的控制；产物收获。第四节细胞培养生物反应器生物反应器种类；气升式细胞培养生物反应器；中空纤维管生物反应器；通气搅拌生物反应器；无泡搅拌反应器。实验一大肠杆菌的悬浮培养第三章第三章细胞
8、培养专用微载体细胞培养专用微载体教学目标：教学目标：了解微载体的概念及常用的微载体。教学内容教学内容：微载体；动物细胞在微载体上贴壁生长的机理；微载体的特性；常见的微载体。第四章第四章 动物细胞微囊化培养动物细胞微囊化培养教学目标：教学目标：了解微囊化培养的概念、方法、条件和具体应用。教学内容：教学内容：微囊化；动物细胞微囊化方法；微囊化细胞的培养；应用。第五章第五章细胞破碎、蛋白质复性和固液分离细胞破碎、蛋白质复性和固液分离教学目标：教学目标：掌握细胞破碎的方法及蛋白质复性的方法，以及固液分离的操作。教学内容教学内容：第一节细胞破碎细胞破碎技术分类；常用的细胞破碎方法。第二节 蛋白质复性复性
9、；蛋白质复性的工艺路线；常用的复型方法。第三节固液分离离心沉降；微孔膜过滤；双水相萃取；泡沫分离法；扩张床吸附。实验二双水相萃取法的应用第六章第六章 膜分离技术在生物工程中的应用膜分离技术在生物工程中的应用教学目标：教学目标：掌握膜的种类、膜分离技术、清洗方法及产业化发展。教学内容教学内容：膜分离技术；膜材料与膜种类；膜污染及清洗；膜技术开发及产业化。实验三活性碳脱色第七章第七章 生物大分子的色谱分离和纯化生物大分子的色谱分离和纯化教学目标教学目标：掌握色谱分离方法的原理及操作技术，学习蛋白质的色谱复性及纯化方法。教学内容教学内容：有效柱长和最短柱长；装置和操作技术；色谱纯化工艺的优化；蛋白质
10、色谱复性及纯化。实验四等电点沉淀法提取谷氨酸实验五盐析法提取酶第八章第八章 非线性色谱原理及其在蛋白质分离与纯化中的应用非线性色谱原理及其在蛋白质分离与纯化中的应用教学目标：教学目标：了解色谱法的基本特点及线性色谱和非线性色谱的区别，掌握非线性色谱的实验方法和应用。教学内容：教学内容：色谱法的特点；线性色谱和非线性色谱；非线性色谱的实验方法；非线性色谱在分离和纯化蛋白质中的应用。实验六絮凝剂的使用第九章第九章 凝聚过滤及离子交换层析介质凝聚过滤及离子交换层析介质教学目标教学目标：掌握凝胶过滤的介质种类、条件；掌握离子交换法的特点、交换剂的选择和种类。教学内容教学内容：第一节 凝胶过滤介质凝胶过
11、滤；介质应具备的条件；介质的种类。第二节 凝胶过滤介质的主要品种葡聚糖系；琼脂糖系；聚丙烯酰胺系；Sephacryl 系；Superdex 系；聚乙烯醇系。第三节 离子交换法及离子交换剂的选择离子交换法；离子交换剂的特点；离子交换剂的选择。第四节 离子交换介质的种类通用型离子交换树脂功能基种类；通用型树脂；生化通用离子交换介质。实验七树脂的预处理和装柱第十章第十章 有机高分子基质的高效液相色谱分离柱填料有机高分子基质的高效液相色谱分离柱填料教学目标教学目标：掌握有机高分子基质的高效液相色谱分离柱填料的介质种类、条件。教学内容教学内容：第一节 有机高分子类型 HPLC 填料的结构特征填料的物理结
12、构；填料的化学结构。第二节 有机高分子类型 HPLC 填料的基质树脂多糖型基质材料；聚合物型基质材料。第三节 有机高分子类型的反相 HPLC 填料第四节 有机高分子类型的离子交换 HPLC 填料多糖基质介质；聚合物基质离子交换色谱填料；高聚物型离子色谱填料第五节 有机高分子类型的疏水性相互作用 HPLC 填料第六节 有机高分子类型的空间排除 HPLC 填料SEC 填料；凝胶渗透色谱填料；凝胶过滤色谱填料第七节 有机高分子类型的生物亲和 HPLC 填料多糖基质的 AFC 填料；高聚物基质的 AFC 填料。实验八离子交换法提取谷氨酸第十一章第十一章 无机基质高效色谱填料无机基质高效色谱填料教学目标
13、：教学目标：掌握无机基质的高效液相色谱分离柱填料的介质种类、条件。教学内容：教学内容：第一节 无机基质硅胶；可控孔径玻璃；其它。第二节 正相色谱填料种类和性质；常见的填料和色谱柱。第三节 反相填料及色谱柱原理；种类和性质；制备；常见的反相填料。第四节 凝胶过滤色谱填料原理；种类与性能；制备；常见的凝胶过滤色谱填料；色谱柱的使用与维护。第五节高效离子交换色谱填料原理；种类与性能；制备；常见的高效离子交换色谱填料。第六节 高效亲和色谱填料原理；制备。第七节 高效疏水作用填料第八节 生化分离用色谱填料细粒径填料；降低硅胶填料的非特异性吸附；贯流色谱；整体柱。第十二章第十二章 液相色谱用填充材料液相色
14、谱用填充材料-羟基磷灰石羟基磷灰石教学目标：教学目标：掌握羟基磷灰石的性能、制备方法及具体应用。教学内容教学内容：HPLC 对介质的要求及羟基磷灰石的性能；制备方法；羟基磷灰石柱色谱机理；具体应用。实验九液膜法萃取柠檬酸第十三章第十三章 径向色谱柱的发展与应用径向色谱柱的发展与应用教学目标：教学目标：了解径向色谱柱的结构与填料、应用及介质传递过程。教学内容教学内容：径向色谱柱的结构与填料；径向色谱的应用；径向色谱中的传质过程。第十四章第十四章 电泳分离技术电泳分离技术教学目标教学目标：掌握电泳技术原理及其在生物技术研究上的应用；了解 PCR 的原理、种类及操作技术。教学内容教学内容：电泳技术原
15、理；电泳技术；产品分离纯化上的电泳技术；PCR 技术原理及应用。实验十 CTAB 法提取植物（杨树）总 DNA实验十一杨树 DNA 随机 PCR 实验实验十二 DNA 琼脂糖凝胶电泳技术第十五章第十五章 目标产品的蛋白质分析检测技术与质量控制目标产品的蛋白质分析检测技术与质量控制教学目标教学目标：掌握目标产品的蛋白质分析检测方法与技术，并能熟练操作。教学内容教学内容：蛋白质含量及纯度；氨基酸分析；蛋白质的分子量测定；蛋白质的等电点；蛋白质化学分析技术及进展。实验十三大米的蛋白质含量测定实验十四氨基酸的纸层析教学参考书目：教学参考书目：1、动物细胞培养技术与应用王捷主编化学工业出版社2、生物工程
16、概论廖湘萍主编科学出版社3、生物工程设备高平、刘书志主编化学工业出版社4、生物工程分析董文宾主编化学工业出版社5、农业生物工程莽克强主编化学工业出版社6、基因工程陆德如、陈永青编化学工业出版社7、分子生物学实验原理与技术姜静主编东北林业大学出版社8、生物工业下游技术毛忠贵主编中国轻工业出版社实验大纲说明实验大纲说明本大纲是根据三年制 2005 级农业实用生物技术专业教学计划而制订的。生物工程下游技术为生物技术专业的主要专业课之一。为适应高职教育的改革要求，也为了拓宽学生的知识面，增加就业面，本大纲注重对细胞的扩大和目标产物的分离纯化的实验技能的培养。提高学生独立思考问题、分析问题的能力，为全面
17、提高学生的素质，为从事生物工程下游技术工作奠定良好的基础。实验开设 46 学时。其中生物反应器及大规模细胞培养部分 4 学时，目标产品的分离与纯化部分 34 学时，目标产品的分析检测及质量控制部分 8 学时，共计 46 学时，20062007学年第二学期与 20072008 学年第一学期完成。执行本大纲时应注意的若干问题如下：1注意对实验原理的讲解，真正使学生掌握实验的原理。2细讲实验过程要，注意关鍵环节的把握。3做好演示实验，防止学生实验的盲目性。4加强学生动手能力的培养，分组协作完成实验内容。5加强实验考核，确保每个实验的成功。次序次序一二三四五六七八九十十一十二十三十四实验项目名称实验项
18、目名称大肠杆菌的悬浮培养双水相萃取法的应用活性炭脱色等电点沉淀法提取谷氨酸盐析法提取酶絮凝剂的使用树脂的预处理和装柱离子交换法提取谷氨酸液膜法萃取柠檬酸CTAB 法提取植物（杨树）总 DNA杨树 DNA 随机 PCR 实验DNA 琼脂糖凝胶电泳技术大米的蛋白质含量测定氨基酸的纸层析合计大大纲纲内内容容实验一实验一大肠杆菌的悬浮培养大肠杆菌的悬浮培养教学时数分配教学时数分配4243324424424446开设学期开设学期44444445555555教学目标：教学目标：掌握 LB 培养基的配置方法以及大肠杆菌的接种及培养方法。教学内容：教学内容：实验二实验二双水相萃取法的应用双水相萃取法的应用教学
19、目标：教学目标：掌握双水相萃取法的基本原理及其在胞内产物提取方面的应用。教学内容：教学内容：细胞的破碎；调节萃取条件后；上相与下相分离分离情况。实验三实验三活性炭脱色活性炭脱色教学目标：教学目标：掌握活性炭脱色的基本原理以及不同性质活性炭的脱色操作教学内容：教学内容：粉末活性炭的脱色；GH-15 颗粒活性炭的脱色。实验四实验四等电点沉淀法提取谷氨酸等电点沉淀法提取谷氨酸教学目标：教学目标：加深对等电点沉淀法的理解，掌握其基本原理及影响因素。教学内容：教学内容：发酵液处理；搅拌育晶；谷氨酸含量测定。实验五实验五盐析法提取酶盐析法提取酶教学目标教学目标：掌握盐析法的基本原理，如深对盐析法的理解。教
20、学内容：教学内容：酶液处理；温度调节；湿酶粉获得。实验六实验六絮凝剂的使用絮凝剂的使用教学目标：教学目标：掌握絮凝剂的工作原理及其在发酵液预处理中的应用。教学内容：教学内容：量取发酵液；加入絮凝剂；搅拌；凝块形成。实验七实验七 树脂的预处理和装柱树脂的预处理和装柱教学目标：教学目标：学习树脂预处理的基本方法，掌握树脂装柱的基本技术。教学内容：教学内容：阳离子交换树脂的预处理；阴离子交换树脂的预处理；大孔吸附树脂的预处理；树脂的装填。实验八实验八液膜法萃取柠檬酸液膜法萃取柠檬酸教学目标：教学目标：加深对液膜分离法的理解，掌握该方法的基本原理。教学内容：教学内容：制备液膜；液膜萃取；澄清分离；破乳
21、。实验九实验九离子交换法提取谷氨酸离子交换法提取谷氨酸教学目标：教学目标：掌握离子交换法提取谷氨酸的基本原理，上柱量计算方法，冼脱曲线的绘制方法及树腊再生的方法。教学内容：教学内容：双柱串联；树脂预处理；样品上柱；上柱液PH 与流速调节；洗脱；洗脱曲线绘制；树脂再生。实验十实验十CTABCTAB 法提取植物总法提取植物总 DNADNA教学目标：教学目标：掌握从高等植物组织中提取总 DNA 的方法；了解并掌握离心机的使用方法及原理。教学内容：教学内容：取材；破胞；DNA 的提取。实验十一实验十一 杨树杨树 DNADNA 随机随机 PCRPCR教学目标：教学目标：掌握杨树 DNA 随机 PCR 的
22、原理和方法。教学内容：教学内容：杨树 DNA 的提取；PCR 扩增检测。实验十二实验十二 DNA DNA 琼脂糖凝胶电泳技术琼脂糖凝胶电泳技术教学目标：教学目标：掌握 DNA 琼脂糖凝胶电泳原理和方法；了解 DNA 的纯度、浓度及相对分子质量的检测。教学内容：教学内容：杨树 DNA 的提取；制胶；上样；结果观察。实验十三实验十三大米的蛋白质含量测定大米的蛋白质含量测定教学目标：教学目标：掌握蛋白质测定的原理与方法，并能独立操作。教学内容：教学内容：消煮；蒸馏；滴定；结果计算。实验十四实验十四氨基酸的纸层析氨基酸的纸层析教学目标：教学目标：通过氨基酸的分离，学习纸层析法的基本原理及操作方法。教学内容：教学内容：制备层析滤纸；点样；扩展；显色；计算各种氨基酸的 Rf值。