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生物工程专业课程标准和教学大纲
2017-02-20 09:12   审核人:

《生物化学》课程标准

课程编号

141130501

课程名称

生物化学

考试/考查

考试

总学时数

64

实验学时数

24

学分数

5.5

课程性质

专业必修课

适用专业

生物工程

承担单位

生工学院

1.前言

1.1课程性质及设置目的

生物化学主要是用化学的理论和方法研究生物体化学组成及其变化规律的科学,是介于生物学和化学之间的一门交叉学科。在生物工程专业中,生物化学课程是作为一门重要的专业基础课而开设的。开设本课程的任务是:培养学生从分子水平上认识生命现象的化学本质及其变化规律,系统掌握生物化学的基本理论、基础知识和基本技能,为学生进行后续课程的学习和毕业后从事生物工程领域相关产品的开发奠定必备的知识基础。

本课程是在学生学习了数学、物理学、无机及分析化学、有机化学、普通生物学等基础课的基础上开设的,开设本课程又为学生学习生物化学实验、微生物学、分子生物学、细胞生物学等后续课程奠定知识基础。

1.2课程设计思路

通过生物化学基本理论、基础知识的讲授,结合生化实验技术及技能的训练,使学生系统的学习和掌握有关生物大分子如蛋白质、核酸、酶的结构、性质和生物学功能方面的基础理论和基础知识,掌握组成生物体的基本物质在生命活动中新陈代谢过程的化学变化规律,了解生物化学学科发展和研究工作的新动态、新进展。

本课程采用多媒体辅助课堂讲授、专题讨论和实验技能训练等多种组织方式进行教学,增加教与学的互动,提高学生学习兴趣,并融入联想记忆法,帮助学生掌握基础知识和实验技能。

成绩考核评定:理论课考试卷面成绩占60%;平时成绩占10%,包括课堂考勤、提问、专题讨论几部分;实验课成绩占总成绩30%,根据学生的实验预习、实验纪律、实验操作及实验报告结果进行综合评定,其中实验预习、纪律及实验操作(占50%),实验报告成绩(占50%)。

2.课程目标

运用生物化学知识解释与生命活动相关的几类主要物质的结构、功能以及代谢规律及相关实践性问题,结合理论授课和实验操作,培养学生科学思维、观察分析问题的能力,训练严谨求实的科学态度和工作作风。

掌握生物化学实验的一般知识,常用生化仪器的操作基技能,掌握实验项目基本原理,培养时间观察及动手能力,为学生进一步学习专业课打下坚实基础,为学生未来就业发展奠定基础。

通过总结讨论、推理、实践操作等手段,培养学生的观察分析、归纳总结、探究思维以及自主扩充阅读文献资料的能力。构建生物化学理论来源于实践又作用于实践的辩证意识,培养学生严谨求实的工作态度和职业精神。

3.教学内容与要求

3.1绪论

了解生物化学的涵义、生物化学发展史,生物化学在工业、农业、食品、医药卫生等领域的应用,以及生物化学研究工作的现状和未来发展的趋势。掌握生物化学的概念、学科特点、研究内容及研究对象。

3.2糖类化合物

了解常见糖类及其主要代表性化合物的种类及性质,了解其研究动态和在生产中的应用情况。掌握几种主要单糖、双糖和多糖的结构、性质及应用。

3.3蛋白质化学

了解蛋白质的现代概念和分类;蛋白质的化学组成、氨基酸的理化性质、常见20α-氨基酸的结构特点和分类方法;肽、肽键、肽平面的概念;几种重要的活性多肽。理解蛋白质是生命物质基础的涵义和蛋白质空间结构层次的划分;一级结构顺序分析的原理及二级结构中α-螺旋、β-折叠模型要点;超二级结构、结构域、三级结构及四级结构的概念和特点。掌握蛋白质生物学功能的多样性与结构的关系。学习蛋白质的重要理化性质,掌握蛋白质的分离纯化和含量测定方法。

3.4核酸化学

了解核酸的概念、分类,细胞内的分布及生物学功能。了解核酸的化学组成及结构特点、细胞内几种重要的核苷酸。理解碱基、核苷、核苷酸的概念及结构、核酸的基本连接方式。理解核酸的结构、DNA的三级结构、真核细胞染色体的形成。掌握核酸一级结构的意义和DNA双螺旋结构模型要点、tRNA的二级结构、三级结构及结构与功能的关系。学习核酸的一般理化性质、紫外吸收等性质,理解原核细胞和真核细胞基因组的特点、核酸的顺序分析方法,掌握核酸变性、复性、分子杂交的概念和应用技术。

3.5维生素和辅酶

了解维生素的概念、类别和功能,熟悉一些常见的维生素的来源及其缺乏症,掌握维生素参加组成的重要辅酶的名称、结构和功能,以及辅酶分子的活性基团与维生素的关系。

3.6酶化学

了解酶的化学组成、概念、特性、分类及命名方法;辅基和辅酶、单体酶、结合酶、寡聚酶及多酶复合物的概念。了解全酶和辅酶的活性中心、必需基团、酶原激活与同工酶的概念等。理解酶的专一性机制、酶的催化作用与分子活化能变化、酶促反应速度和影响酶促反应速度的因素的关系、酶的别构效应以及中间产物学说、诱导契合学说。掌握酶的结构和功能的关系、米氏方程及Km的意义、酶促反应动力学的基本内容、竞争性抑制及非竞争性抑制的概念及特点,熟悉酶制备的基本过程、酶活力的测定方法。

3.7代谢总论

了解新陈代谢的概念、新陈代谢的过程及其特点、新陈代谢研究的方法,了解新陈代谢特点及其与生物工程相关产业生产的关系。

3.8生物氧化

了解能量代谢的基本概念、基本规律,自由能与标准自由能、自由能与平衡常数的关系、高能化合物及其类别。了解生物氧化和呼吸链的概念及特点、呼吸链的组成及呼吸链的类别。理解生物氧化中乙酰辅酶AATPNADHFADH2、二氧化碳和水的生成过程;氧化磷酸化的作用机制和呼吸链电子传递与ATP生成的偶联部位。掌握TCA循环过程、乙醛酸循环途径及TCA在能量代谢中的作用及意义。

3.9糖代谢

学习多糖和低聚糖的酶促降解、糖的有氧分解、磷酸戊糖途径、糖酵解和生醇发酵过程,了解相关代谢进行的场所、途径、关键酶、调节酶及生理意义,了解淀粉酶、纤维素酶、果胶酶的种类和作用特点,了解蔗糖、淀粉、糖原的合成途径。理解糖异生作用概念和途径及生理学意义、以及糖质原料发酵产品生产的生化机理。掌握糖在有氧条件下彻底氧化时能量的换算及捕获效率。

3.10脂类代谢

了解脂类的基本概念、性质、类别、分布和生理意义,了解脂肪酸合成酶系的组成,脂肪酸和甘油三酯的分解代谢和生物合成途径。掌握脂类酶促降解的过程、脂肪酸的β-氧化作用进行的场所、途径和能量生成的计算。了解低级脂肪酸酯的生成与酒类产品质量的关系,生物素在脂肪酸生成中的作用及其影响发酵产品生产的生化机理。

3.11蛋白质的降解与氨基酸代谢

了解蛋白质降解有关的酶类及其专一性。理解氨基酸的氧化脱氨基作用、转氨基作用、联合脱氨基作用,掌握氨基酸脱氨基作用的方式及机理。理解氨基酸脱氨基作用生成的几种重要活性氨的功能,掌握氨生成尿素的途径、相关的酶类及生理功能。了解谷氨酸生产的生物化学机理,掌握生糖和生酮氨基酸、生酮兼生糖氨基酸等概念,以及氨基酸合成的类型。

3.12核酸降解及核苷酸代谢

了解核酸的酶促降解、嘌呤、嘧啶的分解代谢过程。理解核苷酸的生物合成、核苷酸合成的补救途径。了解降解核酸的核酸内切酶,外切酶及限制性内切酶。掌握嘌呤核苷酸和嘧啶核苷酸的从头合成的原料、起始物,反应的基本途径及调节。

3.13核酸与蛋白质的生物合成

了解DNA的生物合成过程,DNA半保留复制学说,了解原核细胞DNA复制原料、参与酶类及复制的过程,了解DNA的损伤与修复。理解逆转录作用与聚合酶链式反应。了解RNA的生物合成,转录作用的概念、掌握原核细胞转录的过程、分子机制及转录产物的加工与修饰,理解基因重组与DNA分子克隆。

了解蛋白质生物合成体系,核糖体组成、结构和功能,转移RNA的功能,蛋白质合成的三联体密码和密码子的特点。理解原核细胞蛋白质生物合成的过程、分子机制及发生部位,理解真核细胞蛋白质生物合成。掌握真核细胞与原核细胞蛋白质生物合成分子机制的差异。

3.14物质代谢的相互关系与代谢调控

了解代谢调控的有关概念和类别。理解糖、脂肪、蛋白质代谢的相互关系,代谢调控理论指导发酵产品生产的实践意义。理解酶活性、酶量和细胞水平等项调节的作用方式。掌握酶生成的诱导和阻遏学说、分支代谢的反馈调节机制、能荷调节的作用机理。

4.课程实施及建议

4.1教材选用与编写建议

本门课程教材选用应重点考虑生物工程专业特点,选择有针对性的适用教材,如专门适用于工业发酵专业或生物工程专业的系列教材,取材以突出专业的实际需要为特点,着重于生物化学的基础理论、基本概念、物质代谢和能量代谢的基本规律及其与轻工发酵、生物制药等领域的实践生产的关系,适当反映了生化领域中比较成熟的有关应用研究成果,以及与本专业有关的新动向。

推荐教材:

[1]魏众述.生物化学. 北京:中国轻工业出版社,2011.

[2]张洪渊.生物化学教程(第三版).成都:四川大学出版社,2013

[3]余瑞元,袁明秀,陈丽荣,.生物化学实验原理和方法(第二版).北京:北京大学出版社,2005

4.2教学法方法建议

生物化学理论比较抽象、基本知识点繁多,代谢反应错综复杂,是本科专业基础课中比较难掌握的一本课,因此建议采用多媒体辅助授课、教学手段多元化,加入讨论、推理环节,除课堂讲授外,应引导学生做好知识点的融会贯通,加强实验技能培训,明确实验技术的实践应用价值。

4.3教学评价建议

通过学生评教、教师听课评教以及专家组评教,结合学生意见反馈,及时改进教学方法。

4.4资源利用

   充分利用多媒体辅助教学的优势,为学生生动展示抽象微观生物大分子的结构组成、动态变化,插入图片及动画,提高学生的认知程度和学习兴趣。

执笔人:张辰露

审核人:

批准人:

修订时间:      


 

《微生物学》课程标准

课程编号

141130502

课程名称

微生物学

考试/考查

考试

总学时数

72

实验学时数

24

学分数

4.5

课程性质

专业必修课

适用专业

生物工程

承担单位

生工学院

第一部分  

一、课程性质及设置目的

1.课程性质和定位

本课程属于生物工程专业本科生专业基础必修课。通过学习使学生掌握微生物的形态结构、营养、繁殖、代谢方式、遗传变异规律及鉴别方法;了解非细胞结构的微生物的种类及其与人类的关系;熟练掌握纯培养技术和显微技术理论及实验操作;明确感染与免疫的基本原理和常识;了解微生物在基因工程中的应用。其中微生物的代谢与调节、基因的表达与调控和微生物分类等为难点。

2.前后续课程的安排

本课程为生物工程专业的基础课,要求学生具有生物化学。其任务是培养学生掌握微生物学基本的科学理论、实验方法和技能,为后续专业课的学习作好准备。

二、课程设计思路

1.总体思路

通过系统学习微生物学的理论知识,构建知识整体框架,注重知识的整体性和连续性;结合本学科发展前沿,使学生在学习基础知识的同时,触摸微生物学科的新信息及发展趋势,激发学生的求知欲和主动学习的兴趣。要求学生掌握本课程的基本理论知识和基本实验技能,达到能独立运用的目的。

2.教学内容组织方式

针对微生物学知识量大,内容繁杂,传统教学中学生学习被动、依赖性强、积极性不高的问题,采用多元化教学方法,通过改变教学方式,激发学生的学习兴趣;利用CAI课件组织教学,强化课堂教学效果;注意知识更新,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合性能力及创新思维,提高学生学习效果。

3.教学方法设计

微生物学教学内容丰富、教学过程复杂,需要与之相适应的教育理念,以及与之相配套的教学方法和教学组织形式。特别是通过微生物学设计性实验教学,分析设计性实验教学的过程,研究教学方法和教学组织形式,提出实施微生物设计性实验的。对微生物学设计性实验教学的要素设计和有效实施具有借鉴意义。

4.考核评价的设计

本课程成绩包括平时成绩30%(根据课堂提问、实验报告和作业等形式进行评价)和理论考试试卷成绩70%。理论考试着重考查学生对基本理论的掌握程度和分析、解决问题的实际能力。

第二部分 课程目标

一、知识目标

1、系统了解微生物学基础理论知识;

2、认识自然界中的微生物,主要研究细菌、酵母菌、霉菌等类群、形态、繁殖方式等;

3、了解微生物所需营养物质的种类、功能及利用方式;掌握培养基配制的原则及方法;

4、了解微生物生长的规律及影响微生物生长的因素、微生物培养与生长的测定、菌种保藏的方法。

二、技能目标

1、掌握微生物显微操作、形态鉴定、无菌操作、生长培养、分离纯化等技能;

2、能够从事相关微生物学检验工作;

3、能综合运用微生物基础知识和技能进行微生物的生产培养和相关指标检测。

三、素质目标

1、培养学生善于自学和思考的能力;

2、培养学生理论联系实际、严谨求实的科学态度,提高分析问题和解决问题的能力;

3、培养学生认真负责、一丝不苟的工作态度与习惯,加强职业道德意识;

4、培养学生团结协作的职业素质。

第三部分 教学内容与要求

第一章

教学内容及基本要求:了解微生物学和微生物学的发展简史,微生物学各个发展阶段代表性科学家和代表性事件,当今微生物学发展的分支学科;掌握微生物及其类群和共同特点,微生物学、微生物学发展史及其各阶段的代表人物,微生物与人类进步文明的关系。

第二章 原核微生物

教学内容及基本要求:了解原核微生物细胞的基本结构及特性,细菌的特殊结构及其特性,其他类型的原核微生物结构和特性;掌握原核微生物与真核微生物的区别,原核微生物的结构及其特性,细菌细胞壁与革兰氏染色结果的关系。

第三章 真核微生物

教学内容及基本要求:了解真核微生物的基本特性,真核细胞的结构及其形态和特性;掌握真菌的营养体、繁殖方式及真菌的各个类群,真菌的学名。

第四章 非细胞生物(病毒)

教学内容及基本要求:了解病毒形态结构及其特性,病毒的分类,噬菌体的形态结构及其特性,亚病毒的形态结构及其特性;掌握病毒和噬菌体的形态结构、增殖及其特性。

第五章 微生物的营养

教学内容及基本要求:了解微生物细胞的化学组成和营养要素及其生理作用,微生物的营养型划分及不同微生物营养类型的特点,微生物对营养物质的吸收方式,尤其是主动运输、基团转移对微生物营养吸收的重要性,微生物的培养及其培养基;掌握微生物的营养类型的划分,根据碳源、能源及电子供体的不同,光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型和化能有机异养类型的代谢特点,主动运输和基团转位的机制,微生物的营养要素,培养基的配制原理、主要类型及其应用。

第六章 微生物的代谢

教学内容及基本要求:了解微生物产能代谢的基本原理,微生物的合成代谢,次级代谢,微生物代谢的调控方式及其在发酵工业中的应用;掌握微生物产能代谢的类型及其特点,分解代谢的主要途径,微生物特有的合成代谢,微生物代谢的控制及其在产生中的指导意义,不同类型微生物 能量代谢方式,微生物代谢调控的机理。

第七章 微生物的生长

教学内容及基本要求:了解微生物生长与生长的测定,单细胞微生物生长的规律和相关培养技术,分批培养、同步培养、连续培养,影响微生物生长的因素,有害微生物的控制;掌握微生物群体典型生长的规律,微生物生长的测定方法,影响微生物生长的环境条件,微生物的个体生长与群体生长的关系,批次培养的生长规律及其生产指导意义,微生物的控制原理,环境条件与微生物的生长。

第八章 微生物的遗传变异

教学内容及基本要求:了解遗传变异的物质基础,基因突变与损伤修复和基因重组,诱变与杂交育种的理论依据与一般方法,基因工程在微生物基础研究与育种中的应用,微生物菌种优良性状衰退的原因和菌种的复壮与保藏;掌握基因的组成、结构,基因的突变、修复、表达调控与传递规律,以及诱变与基因工程育种,基因突变及DNA损伤修复机制、质粒、基因重组。

第九章 微生物生态

教学内容及基本要求:了解自然环境中的微生物,微生物与微生物之间的相互关系,微生物与其他生物的关系,微生物生态系的特点,自然界中主要营养元素碳、氮、硫、磷等的转化过程及主要参与的微生物,以及微生物与土壤肥力之间的关系;掌握微生物参与的碳素物质、氮素物质的生物地球化学循环。

第十章 传染与免疫

教学内容及基本要求:了解抗原、抗体和感染的一般概念,微生物抗原的特点,抗原抗体反应的一般规律和实际应用;掌握抗原、抗体概念和特性,抗原抗体反应的实际应用。

第十一章 微生物的分类

教学内容及基本要求:了解微生物的分类方法;掌握细菌和真菌的分类和鉴定。

第四部分 课程实施及建议

一、教材选用及编写建议

1.教材选用建议

微生物学是生命科学中一门重要的学科,广泛应用于工业、农业、医学、军事、卫生等多个领域。根据培养目标,并结合生物科学、生物工程等专业特点,着重提高微生物学教学质量,培养学生的创新与实践能力。2006年起,一直选用周德庆主编的普通高等教育十一五国家级规划教材《微生物学教程》。新教材体现了教学内容与专业特色的结合,调动了学生的学习兴趣,激发了学生的学习动力。

2.教材编写建议

教材是培养人才的知识载体,是教育思想、观念、宗旨的体现。随着高等教育在国民教育体系中的地位上升,社会对科技专门人才综合素质的要求,教材对于稳定教学秩序、创新教学内容、深化教学改革、提高教学质量、推动教育发展具有重要意义。因此,微生物学教材编写要突出以下三个方面的内容:(1)注重教材的基础性;(2)注重教材的应用性;(3)注重教材的先进性。

3.推荐教材

1)沈萍,陈向东. 微生物学实验,北京:高等教育出版社,2008.12.

2)周德庆 主编.微生物学实验教程,北京:高等教育出版社,2010.12.

3)周德庆. 微生物学教程(第三版),北京:高等教育出版社,20114月第三版.

4)林稚兰等译. 微生物学.北京;科学出版社,2000.

二、教学方法建议

微生物学是生物学各专业本科生的必修基础课。通过学习微生物的形态结构、生理生化、生长繁殖、遗传变异、生态分布、传染免疫、分类鉴定以及微生物与其他生物的相互关系及其多样性,在工、农、医等方面的应用,了解该学科的发展前沿、热点和问题,使学生牢固掌握微生物学的基本理论和基础知识,了解微生物的基本特性及其生命活动规律,为学生今后的学习及工作实践打下宽厚的基础。

微生物学实验是生物学重要的基础课之一,是微生物学理论课学习内容的补充、拓展和实践应用的训练,目标是培养学生应用知识和未来从事科研的基本能力。特别是在实验教学方法中要注重微生物实验操作的四大基础:灭菌技术、无菌操作技术、显微技术、纯培养技术。特别是随着分子生物学的发展与拓宽,微生物学方法与技术显得尤为重要。因此,熟悉掌握微生物学研究的方法与技术,对其它很多学科的发展有直接的影响。

三、教学评价建议

根据微生物学教学存在的问题和新教学大纲的要求,建议将微生物实验教学与理论教学分开,作为微生物实验技术来进行教学,选择既有一定技术覆盖面又有一定综合性且可定量的实验对学生进行单独测试和记分。实验教师对学生逐个进行考核,考核笔试成绩占40%,动手操作占60%。考核内容包括显微镜油镜使用技术、接种和制片技术、微生物培养和分离技术、培养基制备及灭菌技术等;考核形式以动手操作为主,口试为辅。口试内容包括实验原理、试剂的用途、注意事项、结果分析等。

通过考核,一方面反映学生对微生物学实验技能掌握的熟练程度、对实验原理的理解程度及分析问题和解决问题的能力;另一方面教师还可从中发现实验教学中存在的问题并提出改进方法。这样既提高了学生学习的积极性,又利于实验的连贯性和系统性,从而为学生动手能力的培养创造了条件。更主要的是训练了学生创新思维能力和实验动手技能,学会实验方法,培养实验能力,养成科学认真的实验作风。

四、资源利用

微生物学的特点是在分子、细胞或群体水平上研究各类微小生物的微观世界,传统的教学模式很难将微生物的微观世界呈现在学生面前,使学生的学习枯燥无味,学习效果较差。随着信息时代网络技术的普及,提供了丰富的微生物学教学资源。网络资源应用于教学具有信息量大、不受时空限制、时效性强、可交互等特点,为微生物学教学模式的构建提供了可能性和人力保障。

五、微生物学实验教学内容及要求

1.课程性质及任务

本课程为专业基础课的课实验。其任务是培养学生掌握微生物学实验技术、实验方法和技巧,为后继专业课的学习作好准备。

2.实验目的及要求

通过学习显微镜油镜的使用和维护;细菌的染色;放线菌和霉菌的形态观察;细菌大小和数量的测定;培养基的配制、灭菌和微生物的分离准备;微生物的分离、培养和菌种保藏;环境条件对微生物生长的影响;微生物的生理生化反应等内容。使学生熟练掌握纯培养技术和显微技术理论及实验操作;掌握微生物的形态结构和识别特征、遗传变异途径、生理生化性质等检测方法,在实践中独立运用。

3.主要仪器设备

超净工作台,生化培养箱,高压蒸汽灭菌锅,手提式压力蒸汽灭菌器,电子分析天平,冰箱,电炉,光学显微镜, 测微尺,血球计数器,酒精灯,接种针等。

4.完成实验室

生物科学与工程学院微生物学实验室。实验课分组进行,每班分23组,1520人/组,综合性、设计性实验项目48人/组。

5.实验项目及内容提要

序号

实验项目名称

实验方法、内容提要

性  质

类 型

学  时

1

显微镜油镜的使用、细菌的形态观察及单染色技术

油镜的原理和使用方法,

细菌的形态观察

必做

验证

3

2

革兰氏染色

细菌革兰氏染色的方法

必做

验证

3

3

细菌芽孢的染色

细菌鞭毛的观察

细菌芽孢染色的方法,识别细菌的特殊形态

选做

验证

3

4

放线菌的形态观察

放线菌观察的基本方法,掌握其特征

选做

验证

3

5

酵母菌、霉菌的形态观察

酵母菌、霉菌的基本形态

和特征

必做

验证

3

6

微生物细胞大小和数量的测定

微生物大小和数量测定的方法

必做

验证

3

7

微生物培养基的配制、高压蒸汽灭菌、从土壤中分离和纯化微生物

培养基配制的原理、方法;高压蒸汽灭菌的方法;常用的分离、纯化微生物的基本操作技术

必做

综合

6

8

环境因素对微生物生长发育的影响或用生长谱法测定微生物的营养需要

常见环境因素对微生物生长的影响及实验方法

选做

验证

3

9

水的细菌学检测

酸奶的制作

水样的采取和细菌测定方法

必做其一

设计

3

10

微生物生理生化反应

微生物生理生化反应的特点

必做

综合

6

11

菌种保藏技术

微生物菌种常见的保藏方法

选做

设计

3

12

酵母菌的酒精发酵或细菌的厌氧培养

酵母菌酒精发酵的特点

选做

验证

3

13

噬菌体的分离与效价测定

噬菌体分离的方法

选做

验证

3

6、学时分配参考表

理论48学时,实验24学时,总学时72学时。

单元

内       容

授课学时

备注

1

绪     论

2

2

原核微生物

6

3

真核微生物

4

4

非细胞生物

4

5

微生物的营养

4

6

微生物的代谢

7

7

微生物的生长

4

8

微生物的遗传与变异

7

9

微生物的生态

5

11

传染与免疫

3

12

微生物的分类

2

执笔人:陈文强

审核人:

批准人:

修订时间:      


《生物工艺学》课程标准

课程编号

141130504

课程名称

生物化学

考试/考查

考试

总学时数

80

实验学时数

24

学分数

5

课程性质

专业必修课

适用专业

生物工程

承担单位

生工学院

第一部分 前言

一、课程性质及设置目的

1.课程性质和定位

生物工艺学是依据生物工程专业人才培养方案为依据设置的,是该专业的专业必修课之一,是学生接受专业课学习过程中一项重要的教学环节。本课程介绍了生物工艺学的发展历程、工业微生物菌种选育、制备与保藏、工业培养基及其设计、淀粉制糖工艺、生物工艺过程中的无菌技术、培养过程中氧的供需和传递、发酵工艺控制、发酵染菌的分析和防治、动植物细胞大规摸培养、发酵工厂生产工艺设计基础等方面的知识。培养学生现有生产工艺的改造、设计和开发新产品的生产工艺的初步能力

2.前后续课程的安排

本课程前导课程为生物化学、微生物学、基因工程,后续课程是生化分离工程。

二、课程设计思路

1.总体思路

通过本课程的学习,要求学生掌握生物工艺学基本知识和操作技能。学习工业微生物菌种选育、制备与保藏、工业培养基设计、发酵过程中的无菌技术、发酵工艺控制,使学生掌握工业微生物菌种选育方法、工业培养基设计原则、发酵过程中的无菌技术及发酵过程中工艺控制,了解淀粉制糖工艺在生物产品制备中的作用,及染菌对发酵的影响,并学会如何去分析和防止发酵过程中的染菌,使学生掌握生物工艺学前沿动态,开阔微生物生物制品产业的视野,培养学生独立从事本学科研究和生产工艺改造、设计和开发新产品的生产工艺的初步能力。

2.教学内容组织方式

以讲授和实验操作为主,采用多媒体等现代化教学手段辅助教学,丰富教学内容,提高教学质量。课堂教学与学生的课后复习、讨论及专题讲座相接合。有选择地讨论微生物生物制品的最新加工技术和工程设计。注重的互动,让学生在活动中增强责任意识,提高操作技能,进一步理解和掌握本课程的基础理论和技能。

3.教学方法设计

为了不断改进教学效果、提高教学质量,根据项目课程不同教学单元的内容与特点,灵活采用多种教学方法,以养成学生严谨的工作作风和科学的工作态度,培养学生独立自主的学习与工作能力和相互协作的团队精神。

4.考核评价的设计

本课程标准在学生成绩考核评价中注重考核学生对生物工艺学基础理论知识、基本技能的理解、掌握及综合应用能力。本课程考核成绩由平时考核、技能考核、期末考试三部分组成,其中平时考核10%(出勤和作业各占5%),实验成绩30%(实验报告和实验结果各占15%)和期末考试(60%)。

第二部分 课程目标

本课程授课对象是生物工程专业学生,为专业必修课。任务是使学生掌握生物工艺学的基础理论、基本知识和实验基本技能,懂得如何应用生物工艺学基本知识去解决生产工艺中所遇到的问题。

一、知识目标

学习工业微生物菌种选育、制备与保藏、工业培养基设计、发酵过程中的无菌技术、发酵工艺控制,使学生掌握工业微生物菌种选育方法、工业培养基设计原则、发酵过程中的无菌技术及发酵过程中工艺控制,了解淀粉制糖工艺在生物产品制备中的作用,及染菌对发酵的影响,并学会如何去分析和防止发酵过程中的染菌,使学生掌握生物工艺学前沿动态,开阔微生物生物制品产业的视野。

二、技能目标

能熟练利用淀粉进行制糖;能熟练进行酵母菌分离并利用酵母菌进行酒精发酵;能利用紫外诱变进行突变菌种筛选及了解发酵罐基本构造,能对染菌的原因进行分析等。

三、素质目标

通过生物工艺学基础知识和技能的学习,提高学生观察、分析和应用生物工艺学基本知识去分析和解决工业生产中的具体问题。

第三部分 教学内容与要求

生物工艺学教学内容

章节

类别

课时

教学内容

第一章 绪论

理论教学

2

1)生物工艺学的定义;

2)生物工艺学的研究内容;

3)生物工艺学的发展简史。

第二章 工业微生物菌种选育、制备及保藏

理论教学

6

1)工业生产常用微生物菌种及特性;

2)工业微生物菌种选育与制备;

3)工业微生物菌种复壮与保藏。

第三章 淀粉制糖

理论教学

6

1)淀粉水解糖的制备方法;

2)酸水解及酶解法制糖工艺;

3)糖化。

第四章 工业培养基及其设计

理论教学

6

1)工业培养基的要求、成分及来源;

2)培养基类型;

3)培养基的设计原理及优化方法。

第五章 生物工艺过程中的无菌技术

理论教学

6

1)工业常用无菌技术;

2)培养基灭菌、空气除菌; 

3)设备及管道灭菌。

第六章 氧的供需与传递

理论教学

2

1)细胞对氧的需求;

2)培养过程中氧的传递理论;

3)影响氧传递速率的主要因素。

第七章 发酵染菌及防治

理论教学

8

1)发酵染菌的分析及染菌对发酵的影响;

2)菌种退化及其防治;

3)杂菌染菌的途径和防治。

第八章 发酵过程的工艺控制

理论教学

8

1)微生物发酵动力学;

2)发酵的类型;

3)发酵工艺控制最优化及发酵过程中的影响因素。

第九章 动物细胞的大规模培养

理论教学

2

1)动物细胞培养基及培养方法;

2)动物细胞培养生物反应器及培养技术。

3)动物细胞大规模培养工艺

第十章 植物细胞的大规模培养

理论教学

2

1)植物细胞培养基及培养方法;

2)植物细胞的大规模培养技术;

3)植物细胞培养反应器及影响植物细胞培养的因素。

第十一章 生产工艺设计基础

理论教学

4

1)生产工艺流程设计;

2)工艺计算、热量衡算、水的衡算;

3)设备工艺设计及设备的选型。

第十二章 生物产品工艺学及应用

理论教学

4

1)抗生素的生产工艺;

2)微生物酶制剂的生产工艺;

3)氨基酸发酵的生产工艺。

第四部分 课程实施及建议

一、教材选用与编写建议

建议选择下列教材之一:邱树毅主编的《生物工艺学》,北京:化学工业出版社,2009;梅乐和主编《生化生产工艺学》,北京:科学出版社,1999

二、教学法方法建议

以讲授和实验操作为主,采用多媒体等现代化教学手段辅助教学,丰富教学内容,提高教学质量。课堂教学与学生的课后复习、讨论及专题讲座相接合。有选择地讨论微生物生物制品的最新加工技术和工程设计等问题。

三、教学评价建议

改革传统的学生评价手段和方法,评价过程遵循理论与实践综合评价、突出能力评价优先地位、重点过程评价等原则,采取多元化、全程化的评价方式进行课程评价。结合督导组、学生信息员的反馈信息,及时调整教学内容和方法。本课程教学工作结束后,授课教师应当综合课堂教学日志、期中教学检查、学生评教和成绩分析对教学效果进行评价。

四、资源利用

在教学资源方面上,充分利用多媒体教室、微生物实验室、教学器具、实验设施以及校外实训基地等教学资源,培养学生生物工艺学的基础知识和实验操作技能。还应在教学资源上投入较大的人力、物力和财力,特别是对校内微生物实验室进行改建,增购了实验设备,为本课程的实施创造了良好的条件,切实做好课程目标的落实到位。

执笔人:丁小维

       审核人:  

       批准人:  

                        修订时间:2014620


 

《基因工程》课程标准

课程编号

141130505

课程名称

基因工程

考试/考查

考试

总学时数

64

实验学时数

24

学分数

4

课程性质

专业必修课

适用专业

生物工程

课程承担单位

生物学院

第一部分 前言

课程性质及设置目的

1.课程性质和定位

《基因工程》课程属于专业必修课程,主要研究DNA克隆、分析及其应用,是生物工程学科的重要组成部分,是生物技术产业必不可少的重要环节,是一门理论与实际密切结合的课程,要求学生必须掌握。为后续课程的学习和毕业后从事生物工程领域的科研、开发和生产奠定必要知识基础。

2.前后续课程的安排

课程是在学生学习了普通生物学、有机化学、微生物学、细胞生物学、生物化学和分子生物学等课程的基础上开设的。通过本门课程的学习,使学生针对动植物、微生物等的不同特征,独立运用所学的有关生物科学方面的知识,设计合理的基因分析技术路线和改造手段,并能从理论上解释生产实际中的各种现象,从而解决实际生产的问题。

课程设计思路

1.总体思路

基因工程课程标准的设计思路是以生物工程专业应用型人才的培养目标为指导、结合基因工程课程特点及实施对象的特征,既注重培养学生扎实的理论基础,又能培养全面动手能力的基本要求,开发学生的潜能和创新意识,进一步提高学生的科学素质和分析、解决实际问题的能力。

基因工程是一门以生物化学、分子生物学、细胞生物学和微生物学为基础理论,在DNA水平上,运用工程学原理,有目的的改造生物学性状,生产生物产品的应用学科。本课程标准在设计过程中,以能力培养为本、过程导向的课程开发和行动导向的教学过程为指导思想,围绕技术应用能力培养这一核心目标,结合课程本身的特点,明确本课程不仅含有生物学概念和规律,而且含有工程设计,产业理念,并据此构筑课程教学体系与教学内容,注重学生实际应用技能。

2.教学内容组织方式

以我校培养应用型本科院校人才培养目的为基点,基因工程教学内容组织方式要体现强基础、重应用、抓设计的教学理念。

(1)强基础:通过系统知识讲解使学生了解DNA操作的基本技术和理论。

(2)重应用:通过实验操作和工程案例的讲解能使学生针对不同产品的特性,较好地运用各种生物技术来组织合理的设计、构建、实施的技术路线,并能从理论上解释。

(3)抓设计:结合实际生产和技术方案培养学生对本课程各章节知识协同组织和设计的能力,也是课程的重要特色。

3.教学方法设计

多种教学方式并用,根据不同的教学内容,采取不同的教学方法,传统教学法、讨论式教学法、发现式教学法等,在强化课堂教学的主渠道建设的同时,结合物理学史、随堂演示实验、多媒体演示演示等方法深化教学内容的内涵,加大教学内容含量,提高了教学效率,拓展学生的学习时间和空间。通过学生合作进行课程论文撰写、课程PPT设计及演讲丰富课程教学内容和方法。

4.考核评价的设计

本课程分为理论教学与实验教学两部分,其中理论40学时、实验24学时,考试成绩由期末成绩(60%),实验成绩(30%)和平时成绩(10%)组成。理论考试着重考核学生对基本理论、基础知识的掌握情况、分析问题和解决问题的能力。

第二部分 课程目标

基因工程是生物工程专业本科生的一门专业基础必修课,目的是为了使学生比较系统地掌握DNA重组、基因克隆载体与宿主系统、基因的克隆与鉴定以及基因工程技术的应用等方面的基本理论和技术,并能准确灵活地加以应用,同时使学生了解基因工程技术的发展史和最新研究进展,培养学生独立分析问题和解决问题的能力。

知识目标

基因工程以生物学研究的理论成果为基础,学习基因工程的基本技术,研究生物的优良特性,并通过基因工程技术对其开发利用,服务人们生活需要。其指导思想是强调工程观点,突出技术特色,在课程建设过程中,结合教师自己的科研领域,教学内容不断更新,实验的手段和方法不断改进和创新。通过理论教学与实践教学有机结合,在生物科学与工程学院生物学基础理论研究基础上,开发出系列有特色的适于本科生的实验内容和研究开发的小型创新性研究项目,使学生接受实际的工程与科研的训练,培养学生较强的科技素养和实验能力。

技能目标

结合学院在秦巴生物资源研究领域的学科优势,突出基础理论,强化工程技术理念,适当兼顾前沿发展。通过理论和实践训练,使学生全面掌握生物技术相关问题的基本原理、基本方法和创新能力,着重培养学生的创新意识,提高学生的工程实践能力。 

素质目标

通过基因工程教学,使学生素质在以下三个方面得到培养:

1)求实精神:通过基因工程课程教学,培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

2)创新意识:通过教学使学生了解生物工程生产及发展现状,激发学生热爱生物工程专业,求真务实,创新创造的科学和产业精神。

3)创业意识:创业是工科学生顺利就业的重要方面,是青年为社会更好服务的最好的途径之一,通过产品、企业、行业等信息在知识讲解过程中的穿插,培养学生创业精神。

第三部分 教学内容与要求

1章  绪 论

了解基因工程研究发展史;掌握基因工程的定义,理论依据、技术手段和和技术路线。理解基因工程发展中的技术成就、应用研究和产业现状。

2章 质粒与噬菌体

了解质粒和噬菌体的定义,种类,掌握质粒基因组基本结构和构象和作为载体的基本特征,掌握λ噬菌体和M13噬菌体的基本特征、基因组结构和作为载体的优缺点。

3DNA的纯化与检测

了解用于基因工程的DNA的来源和种类,掌握全细胞DNA制备的基本过程,熟悉质粒DNA、动植物基因组DNA,噬菌体DNA提取的原理与方法,熟练掌握核酸电泳的基本原理和操作技术。

4DNA的酶切与连接

了解进行DNA操作酶的种类、来源、特点和应用方法,熟悉酶切和连接的基本技术,掌握限制性酶切图谱的构建方法。

5章  基因克隆载体

掌握基于大肠杆菌质粒和噬菌体构建克隆载体的基本策略和方法,理解开发真核生物载体的重要性,熟悉真核生物克隆载体的种类、特征和应用方法,并能掌握特殊用途克隆载体的结构和功能。熟悉各种克隆载体的特点和构建过程,理解细菌人工染色体和酵母人工染色体特点、构建及应用。

6DNA转化与克隆鉴定

了解将DNA转入活细胞的各种方法,掌握DNA文库和cDNA文库的概念、构建过程以及通过核酸探针杂交技术和免疫学技术从其中进行目的基因筛选的方法。了解PCR技术的产生过程、基本思路,掌握PCR引物设计的原则和进行PCR实验的基本要求,熟悉通过PCR技术进行目的基因克隆的思路和基本技术。

7章  基因定位与测序

了解基因定位和DNA测序的定义和作用,掌握在染色体和基因组上进行基因定位的方法和策略,掌握DNA测学的基本原理和实验方法。

8章  基因表达与功能研究

了解基因工程技术在分子生物学研究中的作用,掌握基因转录、基因表达调控和基因功能研究的各种方法。

9章  克隆基因的表达

了解克隆基因表在生物技术中的应用,掌握表达载体应具备的各种条件及用大肠杆菌表达重组蛋白存在的问题和解决方案,了解生物体制药的基本思路。

10章  基因工程技术的应用

1)基因工程技术在医学中的应用

了解目前基因工程药物的种类和生产现状、掌握基因工程技术在疾病鉴定、生物技术制药和基因治疗等方面的基本思路和技术路线。

2)基因工程技术在农业中的应用

了解基因工程技术对农业生产的重要作用,掌握设计转基因植物和动物的基本思路和技术方法,了解动物克隆的基本技术,并能理解和分析转基因产品的安全性问题和伦理学问题。

3)基因工程技术在法医和考古学中的应用

掌握DNA分析技术在血缘关系确定、犯罪嫌疑人鉴定、性别鉴定和人类进化研究中的应用

第四部分 课程实施及建议

一、教材选用与编写建议

1.教材选用建议

建议选用普通高等教育十一五十二五规划和国外翻译教材。

2.教材编写建议

计划编写符合我校办学特色的校本实验教材《生物工程专业实验指导》。

3.推荐教材

[1] 魏群译.基因克隆和DNA分析(第五版).北京:高等教育出版社,2007

[2] Principles of gene manipulation6th ed. 北京:高等教育出版社,2001

[3]魏群.分子生物学实验指导. 北京: 高等教育出版社;海德堡: 施普林格出版社, 2003

二、教学法方法建议

基因工程课程教学应推行采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法,加强师生之间、学生之间的交流,引导学生独立思考,强化科学思维的训练。鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习,因材施教,激发学生的智力和潜能,调动学生学习的主动性和积极性。

应发挥好课堂教学主渠道的作用,教学手段应服务于教学目的,提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件,充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势,扩大教学信息量,提高教学质量和效率。

三、教学评价建议

1.过程评价 

基因工程教学过程中鼓励和促进学生积极参与到教学过程中来,是实现教学目的的前提条件之一。通过对学生学习过程的考核,可以使学生将精力集中到课堂教学中来,积极融入到教学活动之中。过程考核可采取发言计分、参与活动计分等办法进行。

2.结果评价

课程学习结束后,可以采用课程论文、作业进行结果考核,这有助于促使学生及时复习和巩固本专题所学的知识,同时为后续学习提供知识基础和经验借鉴。

3.撰写小论文

可就本专题某一方面的问题,让学生自拟题目,撰写小论文。这样既可考查学生对所学知识的掌握情况,也可考查学生分析问题、解决问题的能力。

四、资源利用

1.充分挖掘校内课程资源,使现有资源得到充分利用。学校图书馆、学院资料室都有大量生物学、生物技术、生物工程等相关专业的书籍,可供师生借阅参考。

2.积极开发多媒体课件,并利用到教学中去。

3.充分利用网络资源,拓展基因工程学习空间。

执笔人:张涛

审核人:

批准人:

修订时间: 2014620


 

细胞工程课程标准

1.细胞工程课程基本信息

课程编号

14113506

课程名称

细胞工程

考试/考查

考试

总学时数

64

实验学时数

24

学分数

4

课程性质

专业方向必修课

适用专业

生物工程

承担单位

生物工程系

第一部分 前言

一、课程性质及设置目的

1.课程性质和定位

《细胞工程》属于生物学一级学科下的细胞生物学二级学科,在生物技术专业的培养计划中属于专业模块课程,是专业基础系列课程之一。细胞工程是生物工程专业必修课程。通过学习使学生系统的掌握细胞工程各项技术原理及其体外细胞培养技术和方法。

前后续课程的安排

《细胞工程》课程安排在生物工程专业的第五学期。总课时为64学时,其中理论40学时,实验24学时。课程框架及学时分配如下表所示:

序号

项目名称

学    时    数

理论

实践

合计

备注

1

绪论

2

2

细胞工程实验室设置

4

2

3

细胞工程基本原理和技术基础

4

2

4

植物快速繁殖技术

4

8

5

植物的细胞培养及次生代谢生产

4

2

6

原生质体及细胞悬浮培养

6

7

种质的超低温保存

2

8

动物细胞培养所需的基本条件

2

3

9

动物细胞培养技术

4

3

10

动物细胞的大规模离体培养技术

2

4

11

动物细胞融合和杂交瘤技术

2

12

细胞重组及动物克隆技术

2

13

干细胞技术

2

合    计

40

24

理论与实践比

53

二、课程设计思路

1.总体思路

细胞工程是一门以细胞生物学为基础理论,在组织、细胞和分子水平上,运用工程学原理,有目的的改造生物学性状,生产生物产品的应用学科。在生命科学、农业、医药、食品、养殖业、生物资源与环境保护、新物种构建和能源等领域发挥着越来越重要的作用。

细胞工程是生物技术专业人才整体知识结构及能力培养的重要组成部分,在生物技术专业人才的培养方案中占据重要地位,针对我院生物工程专业三年级的学生开设。学生已有《生物化学》、《分子生物学》、《细胞生物学》等生物科学理论基础,而细胞工程可以为发酵工程提供遗传改良的细胞,为基因工程产品生产提供重组的动植物细胞,为酶工程、蛋白质工程提供蛋白原料,因此,细胞工程与《基因工程》、《发酵工程》、《酶工程》等课程关系密切。通过本课程的教与学,使细胞工程的理论与现代生物技术实践相结合,不仅使学生掌握细胞工程的基本理论、基本知识和基本技能,还能培养学生独立分析问题和解决问题的能力及严谨的科学作风,提高学生的生物科学专业素养,为将来从事生物技术研究及相关工作奠定良好的基础。

2.教学内容组织方式

《细胞工程》课程要求学生通过课堂讲授、课堂讨论以及课内实验等,具体掌握和应用细胞工程相关技术,达到学生能力培养的目标,并能树立科学与技术互动的观念,理解各种技术能解决的生产实践问题以及面临的挑战,尤其是其中一些具有争议性的技术问题,例如克隆动物在技术上和伦理上的问题,了解未来可能会对人类生活产生重大影响的细胞工程技术的优、缺点。

本课程重视学生知识结构的拓展,培养学生应用细胞工程技术解决生产实践问题的能力,以及初步设计具体课题技术路线的能力,促进学生专业能力的发展,提高学生的实践和探究能力。课程以学生为主体,根据学生个体的专业背景和接受能力,采用课堂讲述法、现场教学法、实验教学法等多种教学方式引导学生了解细胞工程的课程特点,使学生掌握该课程的学习方法,并为学生今后参加社会生活、经济活动、生产实践等养成良好的学习习惯。

3.教学方法设计

《细胞工程》课程的学习应以人为本,引导研究型学习。通过学习细胞工程这门课,使学生系统的掌握细胞工程技术原理及其体外细胞培养技术。因此在细胞工程理论课的教学中主要有引导式、启发式、比较式等教学方法,结合专业实习、就业的需要,选择课程内容,除此之外教师引导学生养成好的学习习惯,讲新课前留预习提纲、习题,要求学生上课前要完成,老师检查预习情况;新的课程讲解结束,老师要通过提问、作业、做练习题、小测验等验证学生对知识的掌握情况,教师要相应调整讲课形式,帮助学生将未理解的知识消化。

在实训课的教学中,实训项目的设计主要是围绕体外细胞培养技术。在教学中体现理论、实训一体化,本着理论够用,突出技能的原则,以基础知识为主体,强化对学生的实践技能和创业精神的培养,全面提高学生的综合素质。实训教学方法主要是讲授、演示、学生操作,充分发挥现有的实训条件使每个学生都能掌握细胞培养的实训技能。

4.考核评价的设计

课程的考核目标重在使学生理解细胞工程的各种技术的基本原理,技术路线和方法,并在掌握基本知识的前提下,能针对具体课题的技术路线进行初步设计。因此,本课程的考核不仅注重对学生学习结果的评价也强调对学习过程的评价,考核应能促进学生生物科学素养的形成与发展。考核指标应是多元的,主要包括三部分内容,既要考核学生掌握课堂重要内容、知识点以及利用所学知识分析问题、解决问题的能力;还要结合课内教学实验,通过具体实验操作、结果分析讨论来指导、考核学生;同时结合重点教学内容布置课外阅读文献和大作业,让学生自己查阅整理文献、分析讨论相关问题,锻炼小型综述论文的撰写能力,以此调动学生主动参与的积极性,发挥学生学习的自主性。

第二部分 课程目标

一、知识目标

1)掌握植物组织培养和体细胞杂交技术及其应用。

2)掌握动物细胞培养和体细胞核移植技术及其应用。

3)掌握植物细胞与组织培养生产次生代谢产物的生物制药技术的相关原理、方法、工艺与调控技术。

4)掌握动物细胞培养生成药用产品的相关原理、方法、工艺与调控技术。

5)了解细胞工程的特点及其与现代生物技术、相关学科的关系。

6)了解国内外细胞工程的新进展。

二、技能目标

1)进行植物组织培养和动物细胞培养。

2)运用细胞生物学等相关学科的基础知识,分析细胞工程的理论基础。

3)针对具体细胞工程课题进行初步的设计和评价。

4)搜集有关细胞工程研究进展和应用方面的资料,进行整理、分析和交流,撰写专题综述报告。

5)面对来自媒体和他人关于细胞工程技术安全性和伦理问题的不同观点,能够运用已有的知识进行辨析,初步形成客观的、科学的评价。

三、素质目标

1)体验植物组织培养和动物细胞培养技术。

2)讨论细胞工程技术的社会意义。

3)认同细胞学基础理论研究与技术开发之间的关系。

4)关注细胞工程的发展和应用前景。

5)关注细胞工程技术的安全性问题,认识到每一项生物技术的发展都有可能带来安全性和伦理问题。

6)养成学生参与社会问题讨论的意识,并能以理性的、积极的态度关注问题的解决──通过科技手段的进步、社会规范的建立等途径趋利避害

7)培养学生质疑求实的科学态度,具备团队精神和合作交流意识,并指导自己的日常生活与行动。

第三部分 教学内容与要求

一、理论课

课程内容划分为三级,即基础性内容、提高性内容、拓展性内容。基础性内容构成课程的主体框架,是教师必须讲授和学生必须掌握的内容;提高性内容和拓展性内容是基础性内容在一定程度上的延伸和丰富,教师可根据实际情况选讲或专题讲座】

理论课程由细胞工程基础、人工繁殖、新品种培育、生物制品生产、干细胞与组织工程5个单元组成。

知识

单元

基础性内容

提高性内容

拓展性内容

能力培养目标

第一单元

细胞工程基础

细胞工程的定义、细胞工程的应用

细胞工程的历史

细胞工程与其他学科、技术的关系

能够分析细胞工程的应用前景

第二单元

人工繁殖

植物组织培养再生植株、人工种子技术、体外受精动物人工繁殖技术、细胞核移植动物人工繁殖技术

植物组织培养技术的发展历程、植物组织培养的实际应用、激素在植物再生中的作用、动物细胞培养技术的发展历程

植物组织培养技术在节约资源、保护环境等方面的重要意义,体细胞核移植技术在研究和应用中存在的问题

把握植物组织培养再生植株过程,掌握动物人工繁殖的关键技术及其应用

第三单元

新品种培育

细胞融合与筛选技术、体细胞杂交、多倍体与单倍体育种技术

原生质体诱变育种、已成功的动物细胞融合实例

阐示细胞融合的理论基础和方法、掌握细胞融合技术的应用

第四单元

生物制品生产

植物细胞培养特点、植物细胞培养技术、植物细胞培养制备代谢产物、生物反应器与调控技术、植物细胞培养生产次生代谢产物技术、动物细胞培养特点、动物细胞的体外培养、动物细胞生物制药

光生物反应器、动物细胞生物制药的应用

工厂化生产人参皂甙的基本过程、杂交瘤技术生产单克隆抗体

掌握植物、动物细胞培养生产药用产品的原理、方法、工艺与调控

第五单元

干细胞与组织工程

胚胎干细胞与成体干细胞的分离和培养技术、组织工程三要素

干细胞特点、组织工程特点、细胞疗法、人工器官

干细胞研究最新进展、组织工程研究最新进展

掌握干细胞和组织工程特点及其应用

(二)实验课

课程目标:以提高综合素质与能力为目标,使学生将所学习的细胞工程原理与技术应用到解决具体问题中去,锻炼学生思考问题、动手解决问题的实践和创新能力。必修实验是紧密结合理论教学开展的实验教学,属于基础性内容,是教师必须讲授和学生必须掌握并实际操作的内容。此外,还可探索尝试学生申请创新实验项目,以及学生自主的开放式实验教学模式。教师可根据实际情况选做或专项研究

实验课程由细胞工程基本技术、植物组织培养、动物细胞培养实验3个单元组成。

实验单元

必修实验

能力培养目标

第一单元

细胞工程基本技术

实验器材的清洗和消毒

独立完成操作,进行调整和改进

第二单元

植物组织培养

植物培养基的配置与灭菌

独立完成操作,进行总结

接种与愈伤组织诱导分化

合作完成操作,客观地观察和描述实验现象

第三单元

动物细胞实验

动物细胞培养液的配制与灭菌

独立完成操作,辩析与植物细胞培养液的区别

动物细胞培养

独立完成细胞传代,了解细胞冻存与复苏步骤

动物细胞改造与鉴定

合作完成操作,客观地观察和描述实验现象,分析问题、阐明与研究该问题相关的知识

第四部分 课程实施及建议

一、教材选用与编写建议

1.教材选用建议

建议使用的教材是由高等教育出版社出版2008年李志勇编著的《细胞工程学》(第二版)。该教材入选十一五国家规划教材,已连续印刷2次,发行近万册,是高等教育出版社第一部全面系统的高校细胞工程教材。由李志勇编著出版的第一版教材被复旦大学、浙江大学、中国科技大学等百余家高校选用作为教材或教学参考书,其中多家以该教材建设精品课程。选用高校涉及综合性、理工科、医药类、师范类、农林类、海洋科学等高校,具有非常广泛的适用范围。现在正在使用的教材是李志勇编著的《细胞工程学》(第二版)。

2.推荐教材

1)李志勇编著,《细胞工程》,北京:科学出版社,2003年版。

2Zhong, J.J. ed. Plant Cells. in: Advances in  Biochemical Engineering/Biotechnology (Managing Editor: Scheper, T.). Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 2001

3)谢从华等编著,《植物细胞工程》,北京:高等教育出版社,2004年版。

4)徐永华编著,《动物细胞工程》,北京:化学工业出版社,2002年版。

5)王蒂主编,《细胞工程学》,北京:中国农业出版社,2003年版。

6)安利国主编,《细胞工程》,科学出版社,2004年版。

7)周维燕主编,《植物细胞工程原理与技术》,北京:中国农业大学出版社,2001年版。

8)陈志南主编,《细胞工程》,北京:科学出版社,2005年版。

教学法方法建议

1、教学组织与形式

为达到细胞工程课程的总目标,建议课程采取理论教学与实验教学相结合的教学形式进行组织教学。

理论教学采取课堂讲授、课堂讨论、课外扩展学习相结合的研究型教学,并且,在课程的教学过程中进行必要的辅导答疑。

实验教学鼓励学生自行设计具体的实验方案,鼓励创新,锻炼学生综合运用知识解决问题的实践能力和创新能力、集中和开放式相结合(除传统的集中式教学方式外,探索学生为主体的开放式实验教学模式)、科研和教学相结合(鼓励学生课外参加教学团队成员及相关教师的科研项目)的形式组织教学。

2、教学方法与手段

尝试研究型教学方法,在讲解主要的基本原理、技术方法基础上,结合关键问题和实际应用举例,进行课堂讨论和讲解,指定文献供学生课后自学,通过布置大作业锻炼学生整理资料、发现问题、解决问题的能力。

教学手段上,尽量采用现代信息技术手段,每节课都采用多媒体教学,并辅助以板书、视频等。尽可能全程录像,供网上学习。开设细胞工程课程网站,提供PPT教案、教学录像以及其他扩展性学习的教学资料,实现网络教学和资源共享。

教学评价建议

1)成绩评定方式的主要构成及比例:采用百分制评分,期末成绩由平时成绩20%、实验成绩20%、考试成绩60%组成。其中,平时成绩由出勤、课堂表现、回答问题情况、作业、课外大作业的成绩组成,实验成绩由实验操作、实验报告成绩组成,考试成绩为试卷成绩。

2)试卷题型及分值分布:题型有名词解释、填空题、单项选择题、简答题、设计题。试卷满分值为100分,由名词解释(15%)、填空题(15%)、单项选择题(20%)、简答题(30%)、设计题(20%)组成。

3)考试形式与时间:闭卷、笔试,120分钟。

执笔人:秦公伟、蒋景龙    

审核人:张涛

批准人:王琦

修订时间:2014620


《生物工程设备》课程标准

课程编号

141130507

课程名称

生物工程设备

考试/考查

考试

总学时数

56

实验学时数

0

学 分 数

3.5

课程性质

专业课程(必修)

适用专业

生物工程

承担单位

生工学院

第一部分 前言

一、课程性质及设置目的

1.课程性质和定位

   生物工程设备课程是陕西理工学院生物科学与工程学院生物工程专业的专业必修课之一,是在学生学完了专业基础课程后开设的有关生物加工过程设备的原理、构造及应用的一门专业课。本课程的任务主要是通过课堂教学和课外实习,使学生掌握生物工程通用设备的结构及工作原理,主要设备的选型,了解设备的安装与维修。同时,了解国内外生物工程设备的新技术和发展趋势。通过学习,使学生具备独立分析和解决生物工程领域实际问题的能力,为进行毕业设计或今后就业奠定理论基础。

2.前后续课程的安排

   本课程的先行课程主要有工程制图、物理化学、生物化学、化工原理和生物工艺学等。通过本课程的教学,要求学生掌握生物工程生产过程中常用设备的结构、特点、工作原理、选型及保养。根据本课程内容特点,建议采用多媒体教学,并充分利用网络资源。由于生物制药与食品机械与设备种类很多,而且新的机械设备还在不断出现,因此,在教学组织中应选择最常用的,具有代表性的通用设备进行精讲,其他设备由学生自学。

二、课程设计思路

1.总体思路

  生物工程设备是一门实践性很强的课程,是生物工程技术、食品工程与机械设备、化学工程与设备等多学科交叉的结合体。通过课堂教学,配合以企业参观和课外实践,使学生掌握生物制品生产常用设备种类、设备结构、工作原理及选型;初步了解设备的安装与维护;使学生具备独立分析和解决生物工程领域实际问题的能力,为今后的、课程设计、生产实习或从事生物工程相关工作打下较为坚实的工科基础。

2.教学内容组织方式

   高等院校专业课程普遍以班级授课作为教学的主要组织形式。陕西理工学院生物工程设备课程教学内容以多媒体教学作为主要教学手段,以实例(典型设备)为重点,介绍各类设备的构造、特点、工作原理和选型,结合生物工程生产实际,培养学生理论联系实际的能力。

3.教学方法设计

    (1) 多媒体演示教学

   生物工程设备课程,其特点是和生物工程相关生产实际紧密结合,但由于机械设备都是立体三维的,设备结构比较复杂,采用传统的讲授或者单一的平面图片,反映不出生物工程设备的立体结构,授课时先采用平面图片讲解结构,采用图片展示、然后动画演示结构和操作原理,学生就能够清楚理解,效果良好。

   (2) 教学与实践、科研有机结合,实践促教学

   发挥具有多年实践经验的教师作用,将工业实际生产中涉及到的通用机械设备照片穿插在授课中,增强学生的感性认识,进行直观教学;将实际生产中设备运转安装等过程引入课堂,引导学生思考和讨论,提高学生学习兴趣,理论与实际结合更紧密,使学生能够学以致用。

   (3) 启发式教学

   启发式教学方法是提高大学生注意力,调动学习积极性,激励大学生充分利用所学知识主动思考,提高解决问题能力的有效方式。在讲授课程过程中,结合生产实际,让学生多考虑设备的优缺点、如何选型和维护,使学生真正成为学习的主体,避免学生出现学习疲倦枯燥的状况。

4.考核评价的设计

    本课程的考核评价由平时考核(30%)和期末考核(70%)两部分组成

1)平时考核

平时考核主要包括以学生在日常教学中的出勤和课堂表现情况、课后作业的完成质量情况等,主要由教师进行考核。

2)期末考核

通过期末考试学生卷面成绩来评估学生学习情况和教师教学质量。期末考试说明如下:

1)考试时间:120分钟;

2)考试方式、采用闭卷、笔试的方式,满分为100分。

第二部分 课程目标

一、知识目标

使学生了解生物工程设备在工业生产中的地位和作用,熟悉生物工程相关通用设备的分类和基本构成,掌握生物工程通用设备的结构及工作原理,主要设备的选型,了解设备的安装与维修。

二、技能目标

利用所学各类生物工程通用设备相关知识,使学生掌握生物制品生产常用设备种类、设备结构、工作原理及选型原则,具备根据生产工艺和技术要求提出相关设备选型的能力,

三、素质目标

在教学过程中,注重对学生进行生物制药、食品行业职业道德的培养,拓展学生在生物制品行业的视野范围,培养学生严谨的工作作风、实事求是的工作态度,达到生物工程设备课程对复合型、应用型人才的能力要求。

第三部分 教学内容与要求

    第一章 概述

   了解生物工程设备在生物工程的地位和作用;明确学习生物工程设备的目的和意义;熟悉机械设备的分类和基本构成;掌握生物产品加工对机械设备的基本要求,特别是卫生要求,以及机械设备选择的原则、依据、内容和方法步骤。

    第二章 物料输送机械

   了解输送机械的基本情况;熟悉液体输送机械、固体输送机械与气体输送机械的种类、基本组成与工作原理;掌握典型机械的应用特点和选用。

    第三章 原料预处理机械设备

   了解原料分选与粉碎机械设备的基本情况;熟悉常用分选与粉碎设备的构成与工作原理;掌握常用分选与粉碎设备的应用特点与参数确定和选用。

    第四章 培养基制备与灭菌设备

   了解培养基制备与灭菌设备的基本情况;熟悉培养基制备与灭菌设备的种类、基本组成和工作原理;掌握培养基制备与灭菌设备的应用特点和选用。

    第五章 空气处理设备

   了解空气处理设备的基本情况;熟悉空气处理设备的种类、基本组成和工作原理;掌握典型空气处理设备的应用特点和选用。

    第六章 水处理设备

   了解水处理设备的基本情况;熟悉水处理设备的种类、基本组成和工作原理;掌握典型水处理设备的应用特点和选用。

    第七章 生物反应设备

   了解发酵设备的基本情况;熟悉通风发酵设备、厌氧发酵设备和酶反应器的种类、基本组成和工作原理;掌握典型设备的应用特点和选用。

    第八章 萃取与浸出设备

   了解萃取和浸出设备的基本情况;熟悉固液浸出设备和液液萃取设备的种类、基本组成与工作原理;掌握常用设备的应用特点和选用。

    第九章 分离设备

   了解分离设备的基本情况;熟悉分离设备的种类、基本组成和工作原理;掌握典型分离设备的应用特点和选用。

    第十章 蒸发、结晶与蒸馏设备

   了解蒸发、结晶与蒸馏的基本情况;熟悉蒸发、结晶与蒸馏的种类、基本组成和工作原理;掌握典型蒸发、结晶与蒸馏的应用特点和选用。

    第十一章 干燥设备

   了解干燥机械与设备的基本情况;熟悉喷雾干燥器、流化床干燥器、气流干燥器、真空干燥设备、冷冻干燥设备、微波干燥设备等的组成与工作原理;掌握常用干燥设备的应用特点和选用。

第四部分 课程实施及建议

一、教材选用与编写建议

1.教材选用建议

   由于不同学校开设生物工程设备课程的侧重点不同,加上生物工程设备种类繁多,而且新的机械设备还在不断出现,很难找到完全适合的教材。我校生物工程设备课程应结合汉中及周边地区生产实际,以发酵工程设备、生物制药设备和食品加工设备为主,优先选用省部级以上规划教材。

2.教材编写建议

生物工程设备课程是一门多学科交叉的结合体,实践性比较强,生物工程设备教材内容应使学生了解生物工程设备在工业生产中的地位和作用,熟悉生物工程相关通用设备的分类和基本构成,掌握生物工程通用设备的结构及工作原理,主要设备的选型,使学生具备生物工程领域独立分析和解决实际问题的能力。因此,教材编写应围绕这些核心内容展开,多参考同类省部级以上规划教材,教材中还应该多结合通用设备的图片、原理图,做到通俗易懂。

3.推荐教材

   根据我校生物工程专业开设情况,结合生产实际应用的需求,推荐教材选用由梁世中主编,中国轻工业出版社出版的《生物工程设备》第二版,该教材是普通高等院校的专业教材,也是本专业的权威教材,教材内容全面、实用,经过近几年的使用,效果良好。

二、教学法方法建议

   生物工程设备这门课程特点是和生物工程相关生产实际紧密结合,但由于机械设备都是立体三维的,设备结构比较复杂,学生在学习过程中容易出现厌烦疲劳现象。在本课程的教学中,应充分利用现代教学手段,使用多媒体技术,向学生大量展示常见通用设备的图片或者设备动画演示图片,方便学生课后学习与参考。另外,教师在该课程进行过程中,最好能带领学生去企业或者实验室参观相关设备,使得教学内容更加丰富和更加贴近工程运用的需求,理论联系实际,使学生真正成为学习的主体,提高学习的主动性。为提高生物工程设备课程的教学质量,以及更好地培养学生工程能力奠定坚实的基础。

三、教学评价建议

   生物工程设备课程较难,内容多,设备结构复杂,但是生物工程设备与生产实践结合紧密,学生对该课程的掌握程度,一定程度上影响对专业知识的理解。因此,进一步完善多媒体课件、有条件的要做好各类通用设备原理的Flash演示,让学生课前课后都能随时补充课堂上没有理解的内容。在教学过程中,还应该积极和学生交流,听取学生对教学方法和内容的评价和建议。

四、资源利用

   课程学习和讲授过程中,可以参考国内外生物工程设备精品课程网站,充分利用网络资源为学生展示通用设备的构造,加深学生对生物工程设备的认识和原理的理解,不断提高生物工程设备课程的教学质量。

执笔人:金文刚    张志健

审核人:张涛

批准人:王琦

修订时间:2014620


 

陕西理工学院课程标准

课程编号

141130508

课程名称

生化工程

考试/考查

考试

总学时数

80

实验学时数

24

学分数

6

课程性质

专业必修

适用专业

生物工程

承担单位

生物工程系

第一部分 前言

一、课程性质及设置目的

1.课程性质和定位

《生化工程》课程属于专业必修课程,主要研究生化物质的分离纯化技术,是生物工程学科的重要组成部分,是生物技术转化为生产力必不可少的重要环节,是一门理论与实际密切结合的课程,要求学生必须掌握。为后续课程的学习和毕业后从事生物工程领域的生产、开发和科研奠定必要知识基础。

2.前后续课程的安排

课程是在学生学习了高等数学、化学工程原理、生物化学、生物工艺学、生物工程设备等课程的基础上开设的。通过本门课程的学习,使学生针对不同的生化产品的特性,独立运用所学的有关生化技术方面的知识,设计合理的提取或精制的工艺路线和改造现有工艺,并能从理论上解释生产实际中的各种现象。

二、课程设计思路

1.总体思路

生化工程课程标准的设计思路是以生物工程专业应用型人才培养目标的需求、生化工程课程特点及实施对象的特点为依据,既注重培养学生扎实的理论基础,又能培养全面动手能力的基本要求,开发学生的潜能和创新意识,进一步提高学生的科学素质和分析、解决实际问题的能力。

本课程标准在设计过程中,以能力为本位的培养目标、过程导向的课程开发和行动导向的教学过程为指导思想,围绕技术应用能力培养这一核心目标,结合课程本身的特点,明确本课程不仅含有化学工程、发酵工程、生物学概念和规律,而且含有工艺设计,工程概念,并据此构筑课程教学体系与教学内容,注重学生实际应用技能。

2.教学内容组织方式

以我校培养应用型本科院校人才培养目的为基点,生化工程教学内容组织方式要体现强基础、重应用、抓设计的教学理念。

(1)强基础:通过系统知识讲解使学生了解各种生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术。

(2)重应用:通过实验操作和工程案例的讲解能使学生针对不同产品的特性,较好地运用各种分离技术来组织合理的提取、精制的工艺路线,并能从理论上解释。

(3)抓设计:结合课程设计培养学生对本课程各章独立操作单元协同组织和设计的能力,也是课程的重要特色。

3.教学方法设计

多种教学方式并用,根据不同的教学内容,采取不同的教学方法,传统教学法、讨论式教学法、发现式教学法等,在强化课堂教学的主渠道建设的同时,结合物理学史、随堂演示实验、多媒体演示演示等方法深化教学内容的内涵,加大教学内容含量,提高了教学效率,拓展学生的学习时间和空间。通过学生合作进行课程论文撰写、课程ppt设计及演讲丰富课程教学内容和方法。

4.考核评价的设计

本课程分为理论教学与实验教学两部分,其中理论56学时、实验24学时,考试成绩由期末成绩(60%)和平时成绩(40%包括作业、提问及实验)组成。理论考试着重考核学生对基本理论、基础知识的掌握情况、分析问题和解决问题的能力。

第二部分 课程目标

生物分离技术是生物化工专业的专业基础课程之一。它借助生物、化学、化工等基础科学的理论及其提供的实验手段研究生物产品分离纯化工程中的基本原理与方法。因此,课程目标和内容设计充分体现以核心知识单元为主体,突出基础理论,强化工程理念,适当兼顾前沿发展,构建支持学生后续课程学习和终身学习的理论基础。

1.知识目标

生化分离工程以微生物发酵产品和天然产物分离纯化为背景,研究生物产品的分离纯化工艺及设备等。其指导思想是强调工程观点,突出工艺特色,在课程建设过程中,结合教师自己的科研领域,教学内容不断更新,实验的手段和方法不断改进和创新。通过理论教学与实践教学有机结合,在生物科学与工程学院发酵产品精制、天然产物分离的研究基础,开发出系列有特色的适于本科生的实验内容和研究开发的小型创新性研究项目,使学生接受实际的工程与科研的训练,培养学生较强的科技素养和实验能力。

2.技能目标

结合学院在发酵工程与酶工程等领域的学科优势,在微生物发酵液预处理、固液分离、产品精制与纯化等内容的优化与整合上,突出基础理论,强化工程理念,适当兼顾前沿发展。通过理论和实践训练,使学生全面掌握生物技术相关问题的基本原理、基本方法和创新能力,着重培养学生的创新意识,提高学生的工程实践能力。 

3.素质目标

通过生化工程教学,使学生素质在以下三个方面得到培养:

1)求实精神:通过生化工程课程教学,培养学生严谨求实的科学态度和刻苦钻研的作风。

2)创新意识:通过教学过程中生产及产业现状的了解激发学生热爱生物工程专业,求真务实,创新创造的科学和产业精神。

3)创业意识:创业是工科学生顺利就业的重要方面,是青年为社会更好服务的最好的途径之一,通过产品、企业、行业等信息在知识讲解过程中的穿插,培养学生创业精神。

第三部分 教学内容与要求

1  绪论

本章介绍生化分离工程在生物技术中的地位,传统生化产品和基因工程产品回收方法的比较,生化分离工程的特点,生化分离工程的一般流程和单元操作,生化分离工程的发展趋势。

重点:掌握生化分离工程的概念、特点及其操作的常规程序,生化分离工程的地位及其发展趋势。难点:一般流程和单元操作,工艺选择准则,课程的正确学习方法和获取知识途径

2  蛋白质的稳定性和保存

本章讲授蛋白质四级结构、蛋白质失活的原因和对策,基因工程表达蛋白质类产物包涵体结构、特点、复性还原等知识点。

重点:基因工程表达蛋白质类产物包涵体结构、特点、复性还原等知识点。

3  发酵液的预处理和固液分离

本章讲授发酵液和细胞培养液预处理的目的、技术发展水平,生物发酵液的特点,悬浮液分离过程;发酵液的预处理一般方法,凝聚与絮凝技术、除去杂蛋白的技术,发酵液的液固分离方法,发酵液预处理及固液分离方法及设备。

重点:凝聚与絮凝技术,发酵液预处理及固液分离方法及设备

4  细胞破碎与分离

本章讲授细胞破碎基本概念、技术发展简史;不同类型细胞壁的结构特点,掌握细胞破碎技术,基因工程表达产物后处理的特殊性,细胞破碎评价方法。掌握细胞分离的原理,细胞分离设备的应用。通过本章学习要求学生掌握细胞粉碎和评价的一般方法。

重点:工业生产中常用的几种细胞破碎方法的原理,操作过程常用设备,并能就实际生产情况予以合理的选择。难点:常用破碎方法的合理选用,固液分离方法及设备选择。

5  沉淀法

本章讲授沉淀法技术概况、基本概念,盐析沉淀法基本原理、无机盐的选择、影响盐析的各种因素、盐析法的优缺点,等电点沉淀法,有机溶剂沉淀法,选择性变性沉淀法,金属离子沉淀法和高分子聚合物沉淀法。通过本章学习要求学生掌握沉淀法进行生物产品粗分离流程及操作方法。

重点:上述几种沉淀方法的概念、原理及其适用范围,盐析法的影响因素对沉淀效果的影响,并能据实际情况予以灵活应用和选择。难点:常用沉淀方法的灵活运用。

6  膜分离技术

本章讲授膜分离过程的分类及定义,膜分离机理,表征膜性能的参数,膜分离传递理论,超滤速度的影响因素,超滤膜污染及再生,超滤的操作方式及设备,膜分离过程的应用实例。通过本章学习要求学生掌握膜分离技术的分类、原理,膜组件及选择基本原则。

重点:膜分离过程的分类,概念,实质及其适用范围。超滤速度的四种影响因素的影响情况,超滤膜污染的三种常规处理方法,膜分离机理的两种模型(即毛细管流动模型和溶解扩散模型),传递理论中过滤模型和浓差极化问题,超滤器的型式及其方式。难点:膜分离机理和传递理论。

7  萃取技术

本章讲授萃取法的分类和应用,溶剂萃取泡沫分离、双水相萃取、超临界萃取的特点和的原理;熟悉技术过程、工艺组成、设备构造和一般操作技术、实例。通过本章学习要求学生掌握萃取技术的基本原理、类型,不同萃取技术两相构成、选择,不同产品萃取技术的选用,以及设备构成。

重点:萃取过程的理论基础,分配定律、分配因子,乳化与去乳化问题控制,单击萃取、多级逆流萃取、多级错流萃取技术的萃取效率、级数计算,实验室操作相关数据的计算、优化;双水相萃取相图构成、体系构成及介质回收;超临界萃取技术特点、设备构成,工艺操作方式。难点:萃取基础理论,萃取方式及过程计算;双水相萃取相图构成。

8  吸附与离子交换

本章讲授吸附类型、常用的吸附剂,影响吸附过程的因素和吸附剂的性质;离交树脂的分类及其定义,离交树脂的合成(学生自学),离交树脂的理化性能和测定方法,离交过程的理论基础,离交过程的选择性,树脂和操作条件的选择及运用举例。通过本章学习要求学生能够熟练地据实际情况选择合适的树脂和操作方式。

重点:离子交换树脂的分类,概念及其适用范围,离子交换树脂的理化性能和测定方法,格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式,离交速度的影响因素的影响情况,离交过程的运用学理论和使离子层分层明显的三种常用方法,能够熟练地据实际情况选择合适的树脂和操作方式。难点:离交过程的理论基础和选择性,格雷戈公式的推导和离子交换机理及其数学表达式。

9  色层分离法

本章讲授色层色层分离法的分类及其概念,柱层析技术,吸附层析技术,离交层析技,生物亲和层析技术,分配层析技术,凝胶过滤技术,电泳技术,薄板层析技术。

重点:上述各技术的原理、操作方式、操作过程、所用装置和材料的选择、适用范围,能够灵活熟练地运用这些技术。难点:常用层析法的分类及其合理选用。

10  电泳

本章讲授电泳动电过程、理论基础,影响电泳迁移率的因素,电泳的类型,包括区带电泳、等速电泳、等点聚焦、免疫及制备电泳,学习电泳的其他用途。

重点:区带电泳、等速电泳、等点聚焦、免疫及制备电泳;难点:电泳动电过程、理论基础

11  结晶

本章讲授结晶的基本原理,结晶的类型、过程,结晶和重结晶技术的操作方式,影响结晶的因素,预测和改善结晶的基本方法。

重点:结晶的类型、过程,结晶和重结晶技术的操作方式;难点:结晶的类型、过程

12  成品干燥

本章讲授生物产品干燥方法、方式,包括对流干燥、喷雾干燥、升华干燥、真空低温干燥。

重点:对流干燥、喷雾干燥、升华干燥。难点:干燥方式选择,生物制品成品的干燥方法。

第四部分 课程实施及建议

一、教材选用与编写建议

1.教材选用建议

建议选用普通高等教育十一五国家级规划教材。

2.教材编写建议

计划编写《生化工程实验教学指导》。

3.推荐教材

[1]严希康,生物物质分离工程,化学工业出版社,2012年;

[2]俞俊棠,新编生物工艺学下册,华东化工学院出版社,2003年。

二、教学法方法建议

生化工程课程教学应推行采用启发式、讨论式等多种行之有效的教学方法,加强师生之间、学生之间的交流,引导学生独立思考,强化科学思维的训练。鼓励通过网络资源、专题讲座、探索性实践、小课题研究等多种方式开展探究式学习,因材施教,激发学生的智力和潜能,调动学生学习的主动性和积极性。

应发挥好课堂教学主渠道的作用,教学手段应服务于教学目的,提倡有效利用多媒体技术。应积极创造条件,充分利用计算机辅助教学、网络教学等现代化教育技术的优势,扩大教学信息量,提高教学质量和效率。

三、教学评价建议

1.过程评价 

生化工程教学过程中鼓励和促进学生积极参与到教学过程中来,是实现教学目的的前提条件之一。通过对学生学习过程的考核,可以使学生将精力集中到课堂教学中来,积极融入到教学活动之中。过程考核可采取发言计分、参与活动计分等办法进行。

2.结果评价

课程学习结束后,可以采用课程论文、作业进行结果考核,这有助于促使学生及时复习和巩固本专题所学的知识,同时为后续学习提供知识基础和经验借鉴。

3.撰写小论文

可就本专题某一方面的问题,让学生自拟题目,撰写小论文。这样既可考查学生对所学知识的掌握情况,也可考查学生分析问题、解决问题的能力。

四、资源利用

1.充分挖掘校内课程资源,使现有资源得到充分利用。学校图书馆、学院资料室都有大量生物工程、化学工程相关资料、书籍,可供师生借阅参考。

2.积极开发多媒体课件,并利用到教学中去。

3.充分利用网络资源,拓展生化工程学习空间。

执笔人:冯自立

审核人:张涛

批准人:王琦

修订时间: 2014620


 

《普通生物学》教学大纲

课程编号

14113301

课程名称

普通生物学

考 试·考 查

考 试

总学时数

48

实验学时数

0

学  分  数

3

课程性质

专业基础必修课

适用专业

生物工程

课程承担单位

生物学院

1 课程的目的和任务

生物学是研究生命现象及其活动规律的科学。普通生物学是一门为生物工程专业学生开设的专业基础课程,它系统而全面地介绍了生命科学的基础知识、基本理论以及生物科学研究的新进展,为生物工程学生学习专业课程奠定生物学基础。

本课程的目的和任务是:系统学习生物学基础知识,系统全面掌握生物生长发育、繁殖、遗传变异等生命活动的客观规律,了解生物结构与功能的相互关系。学会用科学的方法观察、研究生命现象,培养和提高学生的实践能力,以便达到保护、利用生物资源,造福于人类的目的。

本课程基本依据生命的主要结构层次,从生物大分子和细胞结构、个体生物学、遗传进化、生物类群等各方面介绍生物学的基础理论知识,使本专业学生通过普通生物学的学习,达到以上教学目的。

2 课程教学的基本要求

通过本课程的学习,要求学生系统掌握生物学基础知识,学会生物学研究的基本方法和技能。从不同层次了解生命现象的本质,了解现代生命科学研究的进展。

本课程是一门专业基础课,涉及面广,与生物学的各分支学科密切相关。同时与其他自然科学、人文科学也有着密不可分的联系,也是后续课程细胞生物学、分子生物学、生物化学、基因工程、资源生物学等课程的基础课程。要求学生在学习本课程的同时,参阅有关生物学相关分支学科图书资料,参阅其他自然科学、人文科学方面的参考资料,为后续专业课程的学习奠定良好的生物学基础。

3 课程教学内容及主要知识点

3.1 绪论

了解和理解生命的基本特征、生物学的发展历史、生物学的分支学科,了解和掌握生物学的研究方法、学习生物学的目的和方法。

3.2 细胞的化学组成

了解生命的元素组成;细胞的分子组成。理解和掌握构成生命有机体生物大分子糖、蛋白质、核酸、脂类的化学结构及其生物学基本功能。

3.3 细胞的形态结构和功能

了解和理解有关细胞形态、细胞结构、生物膜、细胞连接、细胞代谢、光合作用、细胞分裂和细胞周期等方面的基本概念,掌握其基础理论知识。

3.4 组织、器官和系统

分别了解植物组织的基本特征及功能、动物组织的基本特征及功能;被子植物的器官、系统;哺乳动物的器官、系统。理解各类组织、器官、系统结构与功能之间的关系,更好地掌握相关的理论知识。

3.5 能量和物质交换

了解并理解有关生物的营养、生物的呼吸、物质运输、生物的调节等方面的知识,从而进一步理解和掌握生命活动的基本特征和基本规律。

3.6 生物的生殖

了解生物生殖的基本类型,理解和掌握被子植物的有性生殖与发育、哺乳动物的生殖与发育方面的知识。

3.7 遗传与变异

了解遗传的染色体基础、孟德尔定律、伴性遗传、连锁遗传、遗传物质、基因的表达等方面的知识。通过学习,重点理解和掌握有关的基本概念和基本理论。

3.8 生物进化

了解生物进化理论的形成和发展;了解生物进化的基本研究方法;理解和掌握生物进化的基本历程、物种的形成以及影响生物进化的主要因素等方面的知识。

3.9 生物的类群

了解有关生物分类概述、病毒、原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界方面的基础知识,重点理解和掌握各生物类群的主要特征、重要代表种类以及各自在生物进化过程中地位等知识。

4 学时分配参考

普通生物学课程内容及课时分配表

单元

内   容

授课学时数

实验时数

备注

1

绪论

2

2

细胞的生命物质

2

3

细胞的形态结构、细胞代谢、细胞周期

6

4

组织、器官和系统

10

5

能量和物质交换

4

6

生物的生殖

4

7

遗传与变异

6

8

生物进化

4

9

生物的类群

10

合 计

48

5.考核与成绩评定

本课程为生物工程专业基础必修课,考试成绩由期末成绩(80%)和平时成绩(20%包括考勤、作业及讨论提问)组成。

6主要参考教材

[1] 顾德兴,张桂全.普通生物学.北京:高等教育出版社,2011

[2] 吴相钰 主编.陈阅增普通生物学(第3版).北京:高等教育出版社,2012

[3] 魏道智.普通生物学(第2版).北京:高等教育出版社,2012

[4] 翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学. 北京:高等教育出版社,2011

执笔人:赵  

审核人:张涛

批准人:王琦

修订时间:2014620


《生物工程概论》教学大纲

课程编号

14113401

课程名称

生物工程概论

考试/考查

考查

总学时数

32

实验学时数

0

学分数

2

课程性质

专业基础课选修

适用专业

生物工程

承担单位

生物学院

一、课程的目的和任务

生物工程概论是生物工程专业本科生的专业基础选修课。主要内容有基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程以及这些技术的应用领域。通过对本课程的学习,使学生掌握现代生物工程基本基本理论、基本技能和国内外生物技术各领域的发展、研究现状,加强科学技术的普及,提高学生的高科技意识,更好地学习专业知识。

二、课程教学基本要求

生物工程概论涉及学科多,知识面广、发展快、内容新颖,且具有理学和工程学的特点,对学生各方面知识、技能要求高。对此,要求学生熟悉并掌握基因工程、蛋白质工程、细胞工程、发酵工程、酶工程的基本概念及原理,并对生物工程国内外发展概况和在农业、食品、医药及环境保护等领域的应用有所了解。努力培养学生科学思维方式、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、课程教学内容及主要知识点

1章  绪论

掌握生物工程的含义、基本内容,了解生物工程的发展、基本内容及其产业化特征与现状。

2章  基因工程

掌握基因工程定义和技术路线;了解基因工程常用工具酶及常用载体及其选择;了解目的基因的获取途径及与载体的连接;了解重组DNA分子导入受体的常见方法;了解重组体筛选及表达方法。

3章 细胞工程

掌握细胞工程的定义与分类;了解细胞培养的基本要求及动、植物细胞的培养方法;掌握细胞重组、拆合及细胞融合的基本方法;了解干细胞工程、胚胎工程的基本概念、原理及相关应用。

4章 发酵工程

了解发酵工程的产生及发展;掌握发酵工程的定义、基本过程和发酵工程产品类型;了解工业上常见的微生物;理解菌种的选育和保藏方法;理解发酵工艺及下游的加工过程;了解发酵工程的生化反应器类型。

5章 酶工程

了解酶工程的产生及发展;掌握现代酶工程的主要内容;了解生物酶工程中的克隆酶、突变酶、杂合酶的相关内容;了解化学酶工程中化学修饰酶、固定化酶、人工模拟酶的相关内容。

6章  蛋白质工程

了解蛋白质工程的产生及发展;掌握蛋白质工程的研究方法;了解蛋白质分子设计与改造的基本概念、流程和基本方法。

7章 分离工程

了解生化分离工程的发展历程,掌握分离过程的特征与分类、研究内容与研究方法;了解分离工程的发展趋势和产业现状。

8章  生物工程在农业、食品和医药方面的应用

了解转基因农作物发展现状;了解生物饲料制剂、生物农药和经济动物的生产的相关技术内容;了解转基因食品及生物工程在食品加工中的应用;了解现代生物医药的基本内容;了解基因诊断和基因治疗的基本概念及基本程序;了解生物制药的相关新技术。

9章   生物工程在环境保护与能源方面的应用

了解污染物对环境破坏的现状;了解废水、气处理技术;了解重金属污染、有毒有害化合物的生物处理方法;了解环境污染的预防。

10章 生物工程安全性与社会伦理及知识产权保护

了解基因工程技术的潜在威胁及转基因作物和食品的安全性问题;了解生物工程的社会伦理性问题;了解生物工程知识产权保护的相关内容。

四、学时分配参考表

章次

内    容

授课时数

备注

1

绪论

4

2

基因工程

3

3

细胞工程

3

4

发酵工程

3

5

酶工程

3

6

蛋白质工程

3

7

分离工程

3

8

生物工程在医药、农业和食品方面的应用

4

9

生物工程在环境保护与能源方面的应用

3

10

生物工程安全性与社会伦理及知识产权保护

3

考核与成绩评定

本课程为专业基础选修课,采用考查的方式进行考核,成绩构成:平时成绩10%,平时作业与讨论30%,课程论文60%

六、教材与主要参考书:

[1]利荣千.《生物工程概论》.武汉,华中师范大学出版社. 2012.

[2]廖湘萍.《生物工程概论》.北京,科学出版社. 2010.

[3]周选围.《生物技术概论》.北京,高等教育出版社. 2010.

执笔人:张涛

审核人:

批准人:

修订时间:2014620


 

《计算机辅助设计》教学大纲

课程编号

14110402

课程名称

计算机辅助设计

考试/考查

考查

总学时数

32

上机学时数

16

学 分 数

2

课程性质

专业基础选修课

适用专业

生物工程

课程承担单位

机械工程学院

1.课程的目的和任务

计算机辅助设计课程是生物工程专业的一门必修的选修课。本课程主要介绍计算机辅助设计的基本概念、发展趋势、造型方法和应用领域,使学生对CAD有一个较全面的了解;通过具体的通用性软件AutoCAD 2000i的使用介绍,使学生能够较深入地掌握CAD设计的思想、方法;通过大量的实践使学生能够灵活运用所学的知识进行计算机辅助设计;培养具有独立工作能力的高素质高水平的计算机辅助设计人才。

2.课程教学基本要求

修读本课程应先修《计算机文化基础》、《工程图学》、《工程概论》、《计算机图形学》等课程。要求学生学习本课程后掌握计算机辅助设计的基本技能及在生物工程中的应用,进一步提高计算机应用的水平,为后续课程(化工原理、课程设计、毕业设计等)打下基础,为以后的工作打下良好的基础。具体应达到如下目标:

(1) 掌握计算机辅助设计的基本概念和设计思想,了解基本的分析和处理方法。

(2) 熟练掌握AutoCAD 2000i软件中二维基本功能的使用,了解三维绘图,并能对专业应用领域中的实际问题进行综合设计。

(3) 了解计算机辅助设计领域出现的新概念,新技术和新方法,并通过AutoCAD 2000i软件进一步体会其内在的算法思想,以提高自己的理论水平和实践能力。

3.课程教学内容及主要知识点

1章  计算机辅助设计概述

掌握计算机辅助设计的基本概念,了解计算机辅助设计系统类型及系统的配置。了解CAD几何造型的一些基本概念。了解计算机辅助设计的发展历史,了解计算机辅助设计技术的现状、发展热点与未来趋势。了解计算机辅助设计主要应用领域及常用的绘图软件。

2章  AutoCAD 2000i的绘图环境及基础

了解AutoCAD 2000i的硬件、软件环境。熟练掌握AutoCAD2000i的工作界面,掌握AutoCAD2000i中鼠标键及菜单的作用。熟练掌握AutoCAD 2000i的文件管理,即新图形文件的建立、打开已有图形文件,图形文件的保存命令,图形文件格式的转换。熟练掌握绘图极限范围及绘图时的长度单位和角度单位的设置操作,能够建立自己的绘图环境。

3章  基本图形的绘制

了解建立用户坐标系及定点的方法。熟练掌握点、直线、圆、圆弧、矩形、多边形等图形元素的绘制方法,熟悉多段线的绘制,了解样条曲线的绘制,掌握图案填充的的概念,掌握图案填充的操作方法与填充边界的设置,掌握填充后图案的编辑方法。掌握文字创建及修改。熟练掌握绘图辅助工具,即掌握对象(目标)捕捉方式、栅格捕捉、栅格显示、正交功能的设置和控制操作。

4章  基本图形编辑

熟练掌握对编辑和修改目标(图形)的多种选择方法。熟练掌握对已绘制的实体进行删除与恢复、复制与移动、旋转、偏移、镜像、阵列、分解、延伸、拉伸变形、修剪、比例放缩、圆角、切倒角以及取消、多重取消、重作等编辑命令的操作方法。掌握对所选的目标进行属性修改的方法。掌握多义线及夹持点的编辑操作。

5章  尺寸标注

掌握平面图形尺寸标注步骤及尺寸标注格式设置。熟悉常用尺寸标注及形位公差、粗糙度等工程符号的标注与编辑。熟练掌握直线型、角度型及直径和半径尺寸标注命令的操作方法;掌握坐标标注、引线标注方法;并学会对所标注的尺寸进行重新编辑。

6章  线型、颜色与图层

掌握图层的基本概念,熟练掌握用图层管理器对话框对层进行控制的方法。了解和层有关的其它命令的使用;掌握通过组织图层来控制图形的可视性,熟练掌握线型、颜色的设置和使用方法。

7章  图块与属性

掌握块的概念及使用方法,熟练掌握块的定义及多种插入方法的操作;了解属性的概念及其特点,掌握属性定义方法。

8章  三维造型

了解三维绘图常用命令和方法,了解用户坐标系及三维模型显示方法,熟悉基本三维实体、三维实体的布尔运算、三维实体的编辑,了解利用剖切功能建立剖面图形和三维实体渲染过程。

4.实验教学内容及要求

本课程没有安排实验。

5.学时分配参考表

章  次

内    容

授课时数

上机时数

备  注

1

计算机辅助设计概述

2

2

2

AutoCAD 2000i的绘图环境及基础

2

2

3

基本图形的绘制

2

2

4

基本图形编辑

2

2

5

尺寸标注

2

2

6

线型、颜色与图层

2

2

7

图块与属性

2

2

9

三维造型

2

2

合    计

16

16

6.考核与成绩评定

以上机绘图考试方式进行考核,同时结合平时成绩和平时上机成绩,上机绘图成绩占60%,平时成绩占20%,平时上机成绩占20%

7.主要参考教材

[1] 张秉森. 计算机辅助设计教程. 北京:清华大学出版社,2005

[2] 秦瑞平,许学军. 中文AutoCAD2000i实用教程. 北京:机械工业出版社,2002

[3] 康博. AutoCAD2000使用大全. 北京:清华大学出版社,2002

执笔人: 王旭飞

审核人: 张涛

批准人: 王琦

修订时间:2014620


《资源生物学》课程教学大纲

课程编号

14113403

课程名称

资源生物学

考 试.考 查

考查

总学时数

32

实验学时数

0

学  分  数

2

课程性质

专业基础选修课

适用专业

生物工程

课程承担单位

生物学院

1.课程的目的和任务

资源生物学是普通高等院校生物科学专业、生物技术、生物工程专业等相关专业的一门专业选修课。作为一门专业模块必修课,生物工程专业安排在第四学期、生物科学专业第八学期开设。学习资源生物学课程的目的使学生了解生物资源的特征,生物资源的种类与分布,掌握生物资源再利用的基础知识,为生物资源的调查、分析和资源开发利用打下良好的基础;为地方经济建设发展培养所需的生物技术人才和中等学校培养合格的生物科学教学师资。

2.课程教学基本要求

1)基本要求

学习该课程,需要先行课程普通生物学(或植物学、动物学)、数学、无机化学、有机化学、生物化学、微生物学(以及天然药物化学)等知识。资源生物学是后继天然药物化学、农副产品加工、功能食品、中药现代化与GAP规范等课程学习的基础,也是生物资源开发利用的基础知识。

资源生物学分:概论和植物资源学专题、动物资源学专题、微生物资源学专题三部分,分别由植物学专业、动物学专业和微生物学专业教师承担,或由具有科研及开发利用研究经验的教师承担。通过理论学习和大量实例的讲解,要求学生理解生物资源的概念、特征和分类;了解生物资源的调查和分析方法,数据处理,掌握生物资源的价值及再利用的基础知识,了解中国生物资源的开发利用与保护对策;了解动、植物资源的分类系统,以及中国动、植物资源的地理分布等知识,掌握植物资源的价值及再利用方法和技术。

2)课程考核及成绩评定

本课程在每学年的第二学期开设并进行考试,记入学生学籍。成绩评定为:平时及作业占30%,期末考试占70%

3.课程教学内容及主要知识点

第一章  概论

教学内容与基本要求:了解生物资源的一般概论,掌握生物资源的特性;了解开发利用生物资源的重要性,掌握生物资源再利用的基础知识,了解中国生物资源的开发利用与保护对策。

第二章  植物资源

教学内容与基本要求:了解植物资源的分类系统,基本掌握植物资源的调查、评价方法与定量研究方法,了解中国资源植物的地理分布,初步掌握植物资源主要类群的化学成分和资源利用等。

第三章  动物资源

教学内容与基本要求:了解动物资源的价值,掌握资源动物的分类及各类资源动物的种类、利用现状及研究进展。了解中国资源动物的分布等。

第四章  微生物资源

教学内容与基本要求:了解药用微生物、微生物酶、产生有机酸和醇类的微生物及微生物肥料和微生物杀虫剂的微生物资源;掌握微生物资源的特殊性,开发利用的方法与技术,保护微生物资源的必要性和措施。学习微生物资源的应用实例;了解食用、药用真菌资源,以及食药用菌与农副产品的利用等。

4.学时分配参考表

章 次

内  容

授课学时

实验学时

备 注

第一章

  概论

2

0

第二章

  植物资源

10

0

第三章

  动物资源

10

0

第四章

  微生物资源

10

0

5.考核与成绩评定

本课程在每学年的第二学期开设并进行考试,记入学生学籍。成绩评定为:平时及作业占30%,期末考试占70%

6.主要参考教材

[1]  赵建成,吴跃峰.生物资源学(第二版).北京:科学出版社,2008

[2]  陈华癸,蔡泽民.生物资源再利用原理与技术. 武汉:湖北科学技术出版社,1999

[3]  戴宝合,野生植物资源学. 北京:中国农业出版社 2005

[4]  徐丽华,微生物资源学(第二版).北京:科学出版社,2010

[5]  易美华, 生物资源开发与加工技术. 北京:化学工业出版社2009

人:周天华  郭素芬  兰阿峰

人:张  

人:王  

修订时间:2014 620


《物理化学》教学大纲

课程编号

14110404

课程名称

物理化学

考试/考查

考查

总学时数

48

实验学时数

学分数

3

课程性质

专业选修课

适用专业

生物工程

承担单位

化学学院

1. 课程的目的和任务

《物理化学》主要运用物理学和数学的有关理论和方法研究物质变化及与化学变化相关的物理变化中所遵循的规律和基本原理,是生物工程专业的一门重要专业选修课程。

使学生通过本课程的学习,掌握物理化学的基础理论知识,学会物理化学研究问题的一些特殊方法(热力学方法、动力学方法等),使学生具备和掌握针对问题建立假设和从模型上升到理论,培养学生科学的分析、解决问题的能力。

2. 课程教学基本要求

在已学过一些先行课程(无机及分析化学、有机化学、高等数学、普通物理学)的基础上,通过本课程的学习,达到如下教学要求:

1)理解和掌握物理化学课程中的基本概念与基本原理及其应用。

2)掌握物理化学课程中的基本公式、适用条件及其应用。

3)学习物理化学课程中研究问题、解决问题的一般科学方法。

3. 课程教学内容及主要知识点

绪论

了解物理化学的概念、研究内容和研究方法;了解物理化学的发展简史;掌握物理化学的学习方法。

1章  热力学基本定律

掌握热力学基本概念及状态函数的性质;掌握热力学第一定律并能运用于物理化学过程;掌握内能、焓、体积功、热容的定义及其计算方法;掌握理想气体的特征;掌握热力学第二定律的开尔文表述和克劳修斯表述并理解其意义;理解卡诺循环和卡诺定理;理解熵函数的定义、克劳修斯不等式和熵增加原理;掌握熵变的计算及熵判据的应用;理解吉布斯自由能及亥姆霍兹自由能的定义;掌握吉布斯自由能变的计算和吉布斯自由能判据的应用;了解热力学第三定律;了解热力学基本关系式,特征偏微商及麦克斯韦关系式;

2章  多相多组分系统热力学

理解偏摩尔量及化学势的定义;掌握克拉佩龙方程和克劳修斯-克拉佩龙方程;理解理想溶液、稀溶液与实际溶液三者的区别和联系;掌握拉乌尔定律及亨利定律的含义及其应用;了解稀溶液的依数性;掌握理想液体混合物的定义及等压、等温混合过程中ΔUΔHΔGΔS的计算。

3章  化学反应系统热力学

掌握理想气体反应的等温方程意义与应用;掌握气体反应的标准平衡常数的定义;掌握标准生成自由能和化学反应过程的自由能变的定义和意义;掌握平衡常数和平衡组成的计算;掌握温度对化学平衡的影响;了解范特霍夫方程及压力、惰性组分对化学平衡的影响。

6章  胶体和界面化学

理解表面自由能、表面张力的概念;掌握拉普拉斯公式;理解开尔文公式和吉布斯吸附等温式;了解润湿的三种形式;掌握润湿方程;理解兰格缪尔单分子层吸附公式;了解表面活性物质的基本性质及用途。了解胶体的定义;理解溶胶的动力学性质、光学性质与电学性质;了解胶团的结构及胶体的稳定性与聚沉作用。

7章  基元反应动力学

掌握基元反应、反应分子数、反应级数、速率常数概念;掌握基元反应的质量作用定律;掌握具有简单级数反应的速率方程及反应特征;掌握温度对反应速率的影响阿累尼乌斯公式;了解碰撞理论与过渡状态理论的基本论点。

8章  复杂反应动力学

了解对峙反应、平行反应和连串反应的动力学特征;了解复杂反应速率的近似处理方法;了解反应机理的研究方法;了解光化学反应的基本规律;了解有关催化反应的一些术语的意义(如均相催化、多相催化、催化剂及其活性、选择性、载体、助催化剂、中毒等)。

9章  电化学基础知识

    理解电解质溶液的导电机理;掌握法拉第定律;理解离子迁移、电导、电导率、摩尔电导率、迁移数、迁移率、离子淌度等概念;掌握电导测定的应用;理解平均离子活度因子和离子强度的概念;掌握可逆电池的表示方法;了解电动势和电极电位产生的原因;掌握电池过程热力学函数改变值ΔGΔHΔS的计算;掌握能斯特方程及其应用。

9章 应用电化学

了解电动势的测量原理和方法;理解电动势和电极电位产生的原因;了解电极极化的原因和机理;了解过电位、分解电压等概念。

4. 学时分配参考表

章  次

内    容

授课时数

实验时数

备  注

0

绪 论

2

1

热力学基本定律

8

2

多相多组分系统热力学

6

3

化学反应系统热力学

6

6

胶体和界面化学

6

7

基元反应动力学

6

8

复杂反应动力学

4

9

电化学基础知识

6

10

应用电化学

4

5. 主要参考教材

[1] 侯新朴主编.物理化学(6).北京: 人民卫生出版社,2008.11

[2] 傅献彩等.物理化学(5). 北京: 高等教育出版社,20081

[3] 胡英主编. 物理化学(5).北京: 高等教育出版社,2007.12

[4] 天津大学物理化学教研室编. 物理化学(5). 北京: 高等教育出版社,2009.5

[5] 陈亚芍主编.物理化学导学.北京: 科学出版社,2006.8

执笔人:赵蔡斌

审核人:张涛

批准人:王琦

修订时间:2014620


《天然药物化学》教学大纲

课程编号

14113405

课程名称

天然药物化学

考试/考查

考试

总学时数

48

实验学时数

学分数

3

课程性质

专业选修课

适用专业

生物工程

承担单位

生物学院

1.课程的目的和任务

天然药物化学是运用现代科学理论与方法研究天然药物的一门学科。它是生物工程专业的选修课。本课程主要围绕各类天然药物的化学成分(主要是生理活性成分或药效成分)的结构特点、物理化学性质、提取分离、纯化方法以及主要类型化学成分的结构鉴定、生理活性、天然药物开发,以及一些主要化学成分的生源合成途径等方面的基本知识。培养学生掌握从事天然药物研究开发的基本专业知识。

2.课程教学基本要求

本课程选用卫生部规划教材为主导教材,通过讲授方式进行的,讲课以启发为主,使用多媒体进行教学,重点阐明各类天然药物的各类成分的化学成分结构、理化性质、提取分离方法、检测鉴定知识。为打好基础,突出重点,课堂讲授将内容分为了解、理解、掌握三个层次,课程内容除教师讲授部分外,其余按大纲要求,通过自学完成。

根据本专业本科生培养目标及学习特点,本课程应着重讲授主要几类天然药物活性成分的结构类型、理化性质、提取分离、纯化及检识方法,介绍各主要类型天然化合物的生源合成途径、生理活性及其应用价值。此外,要适当介绍重要天然生理活性成分的构效关系、分离分析技术及中药制剂中的应用实例和最新研究进展。

3.课程教学内容及主要知识点

3.1总论  

了解天然药物化学的含义及其任务,研究天然药物活性成分的意义及应用价值,天然药物化学的发展趋势及研究进展。了解天然药物化学的发展史、研究内容及其与其它课程的关系;天然药物化学成分主要的生物合成途径类型,化合物结构研究的主要流程及方法。掌握主要天然药物化学成分的提取、分离、纯化方法;溶剂提取法与水蒸气蒸馏法的原理、操作及其特点;层析方法(硅胶、聚酰胺、葡聚糖凝胶、离子交换树脂、大孔树脂法及分配层析)和两相溶剂萃取法的原理及操作方法。

3.2糖和苷

了解苷键的定义和苷的结构特征、苷的分类;苷的一般性状、溶解度和旋光性。熟悉苷类化合物中常见糖的种类、结构、色谱鉴定法、苷类化合物中糖的种类和比例、糖与苷元的连接位置、糖与糖的连接顺序、位置及苷键构型的判别方法。理解苷键的酸催化水解法和酶催化水解法。掌握苷类化合物的提取方法、苷类化合物的检识方法。了解糖和苷类化合物的结构鉴定方法。

3.3苯丙素类

了解香豆素基本母核的结构特征、类型、性状和溶解性;苯丙酸类成分的结构、性质及生理活性;香豆素类的生物活性。理解香豆素酸碱作用下开环、闭环原理。掌握香豆素和木脂素的提取分离及鉴定方法。了解苯丙素类化合物的结构鉴定方法。

3.4醌类化合物

了解苯醌、萘醌、蒽醌、菲醌类化合物的基本结构及分类。理解蒽醌类化合物的颜色、升华性、溶解性及与结构的关系、酸性及酸性强弱与结构的关系、显色反应及其应用。掌握蒽醌类化合物的一般提取方法,pH梯度法分离蒽醌化合物。了解大黄、丹参中所含主要蒽醌类化合物的化学结构、理化性质、提取分离、鉴定方法和生物活性。

3.5黄酮类化合物

了解黄酮类化合物的基本母核、结构分类和代表化合物、黄酮类化合物颜色、旋光性、溶解性的特征及与结构之间的关系、光谱特征、生理活性等。理解黄酮类化合物的显色反应及与结构之间的关系和应用,掌握黄酮类化合物的一般提取方法(醇提取法、水提取法和碱溶酸沉淀法)、分离方法(溶剂萃取法、pH梯度法、聚酰胺柱色谱法、硅胶柱色谱法和凝胶过滤法)的原理以及它们与结构之间的关系。黄酮类化合物色谱鉴定法(硅胶薄层色谱法、纸色谱法、聚酰胺薄层色谱法)的原理和应用。了解黄芩、葛根、槐米所含黄酮类化合物的结构、理化性质、提取分离和生物活性。

3.6萜类和挥发油

了解萜的定义、主要分类法;卓酚酮类的理化性质、环烯醚萜苷的结构特点、分类、主要性质和提取方法;挥发油的定义、通性、化学组成;挥发油的分布与分类;萜的生源途径。理解挥发油气相色谱鉴定方法及其它鉴定方法。掌握挥发油的常用提取分离方法(水蒸汽蒸馏法、超临界萃取法)的原理及应用。

3.7三萜及其苷类

了解羊毛脂烷型、达玛烷型、齐墩果烷型、乌苏烷型、羽扇豆型的结构特征和典型实例。了解三萜类化合物的溶解性、显色反应、化学反应(氧化、还原反应)、皂苷特性及生理活性。掌握三萜及其皂苷的提取分离及鉴定方法。了解人参、甘草中主要化学成分的化学结构、理化性质、提取分离和生物活性。

3.8甾体及其苷类

了解甾体类化合物的结构特征、类型、理化性质、生理活性以及生物合成途径。掌握强心苷元、强心苷糖链部分的结构特征;强心苷的性状、溶解性、颜色反应、苷键的酸水解法和酶水解法;甾体皂苷的理化性质。掌握甾体皂苷的化学检识方法,强心苷和甾体皂苷的提取分离方法。

3.9生物碱

了解生物碱的含义、颜色、溶解性、旋光性、酸碱性、碱性强弱与生物碱分子结构的关系及其在提取分离中的应用。了解生物碱的分类及其在动、植物界的分布和存在情况。理解生物碱的显色反应原理、常用生物碱沉淀试剂的名称、沉淀反应条件和阳性反应的判定。掌握总生物碱的提取和生物碱单体分离以及鉴定的一般方法和原则。掌握重要药用生物碱的提取工艺。

3.10天然药物化学的研究方法和天然药物开发

了解天然药物化学的研究方法和天然药物的开发程序;天然成分的分离方法;天然化合物的化学修饰及结构改造。理解以生物活性导向分离寻找天然活性化合物的基本方法及实例。了解先导化合物的构效关系及结构修饰研究在新药开发中的意义。

4.学时分配参考表

章 次

内       容

授课学时数

1

绪论

5

2

糖和苷

6

3

苯丙素类

4

4

醌类化合物

4

5

黄酮类化合物

6

6

萜类和挥发油

4

7

三萜及其苷类

4

8

甾体及其苷类

5

9

生物碱

6

10

天然药物化学的研究方法和天然药物开发

4

总 计

48

5.考核与成绩评定

本课程考试成绩由期末成绩(80%)和平时成绩(20%包括考勤、作业及讨论提问)组成。

6.主要参考教材

[1]吴立军.天然药物化学(第六版). 北京:人民卫生出版社,2011.

[2]杨云等.天然药物化学成分提取分离手册.北京:科学出版社,2003.

[3]匡学海等.中药化学(第二版). 北京:中国中医药出版社,2003.

执笔人:张辰露

审核人:

批准人:

修订时间: 2014 6 20


《细胞生物学》教学大纲

课程编号

14113406

课程名称

细胞生物学

考试/考察

考试

总学时数

48

实验学时数

0

学分数

3

课程性质

专业基础选修课

适用专业

生物工程

承担单位

生物学院

1 课程的目的和任务

细胞生物学是以生命活动的基本单位——细胞为观察对象,在细胞、亚细胞及分子水平上,研究细胞结构、功能及生命活动的基础学科。

生物工程是通过对生命体及相关部分进行利用,从而为人类的生存与社会进步服务的学科;通过本课程的讲授,使生物工程专业的学生了解生命活动基本单位——细胞的结构及功能,以及生命活动中一些重要过程,如细胞分裂、分化、衰老死亡中细胞、分子水平的变化;通过对本课程的学习,掌握相关基本理论知识和研究方法,更好的理解生命现象,为在生命科学相关领域从事进一步的研究工作和服务社会工作奠定基础。

2 课程教学基本要求

本课程是在学生学习了专业基础课有机化学、无机化学、普通生物学及实验技术、微生物学及实验技术和生物化学等课程后开设。

通过本课程学习,使学生了解细胞的结构及功能,以及在一些重要生命活动中细胞的变化;通过学习,要求学生掌握细胞生物学的基本理论知识和研究方法,加深对生命现象的理解。

课程考核及成绩评定:以平时考核为基础,结合期末考试进行成绩评定;期末考试为开卷考试,占总成绩的60%,平时考查及作业占40%

3 课程教学内容及主要知识点

3.1 绪论

了解细胞生物学的主要研究内容及细胞生物学发展简史。细胞生物学研究的内容与现状,细胞学与细胞生物学发展简史。

3.2 细胞基本知识

了解细胞的基本共性;病毒及其与细胞的关系;原核细胞、真核细胞和古核细胞的关系。

3.3 细胞生物学研究方法

了解细胞生物学研究所使用的各种技术的基本原理及其特点;光学显微镜技术;电子显微镜技术;扫描隧道显微镜;细胞组分的分离与纯化及显示方法;特定蛋白、特异核酸序列定位与定性;细胞培养;显微操作技术;

3.4 细胞膜与细胞表面

了解细胞膜的结构、性质与功能;细胞连接的方式及作用;细胞膜的结构模型;膜脂、膜蛋白;膜的流动性、不对称性及功能;骨架与细胞表面的特化结构;细胞连接,封闭连接;锚定连接;通讯连接;细胞表面的粘着因子;细胞外被与细胞外基质;胶原;氨基聚糖和蛋白聚糖;层粘连蛋白和纤连蛋白;弹性蛋白;植物细胞壁;

3.5 物质的跨膜运输与信号传递

了解物质的跨膜运输的方式;细胞通讯与细胞识别;信号传递;物质的跨膜运输;被动运输;主动运输;胞吞作用与胞吐作用;细胞通讯与细胞识别;通过细胞内受体介导的信号传递;通过细胞表面受体介导的信号跨膜传递;由细胞表面整联蛋白介导的信号传递;

3.6 细胞内膜系统与膜泡运输

了解内质网、高尔基体、溶酶体、核糖体与过氧化物酶体的结构与功能;内质网类型、功能;高尔基体的形态结构与功能;高尔基体与细胞内的膜泡运输;溶酶体的类型、功能与发生;核糖体基本类型,结构与功能;过氧化物酶体;信号假说与蛋白质分选信号;蛋白质分选的基本途径与类型;膜泡运输;

3.7 细胞的能量转换器——线粒体和叶绿体

了解线粒体、叶绿体的结构与功能;半自主性;增殖与起源;线粒体的结构与功能;线粒体与疾病;叶绿体的结构与主要功能;线粒体和叶绿体的DNA,蛋白质合成及运输与装配;线粒体和叶绿体的增殖与起源。

3.8 细胞核与染色体

了解细胞核的基本结构与功能;染色质与染色体的关系;核被膜、核纤层;核孔复合体及功能;核小体;包装的结构模型;常染色质和异染色质;中期染色体的形态结构;三种功能元件;核型与染色体显带;巨大染色体;核仁的结构、功能;核仁周期;活性染色质的基本特征;染色质结构与基因转录;核基质;核体。

3.9 细胞骨架

了解细胞骨架的类型与基本功能;细胞质骨架;微丝、微管、中间纤维;细胞核骨架;核基质、染色体骨架、核纤层;

3.10 细胞增殖及其调控

了解细胞周期与其调控;细胞周期;有丝分裂;减数分裂;MPF;周期蛋白;CDK激酶和抑制物;细胞周期运转的调控;其他内外因素的作用;

3.11 细胞分化与基因表达调控

了解细胞分化的基本概念;影响因素;细胞分化与胚胎发育;癌细胞的基本特征;癌基因与抑癌基因;肿瘤的发生;真核细胞基因表达的调控。

3.12细胞衰老与凋亡

衰老细胞的结构变化;分子机制;细胞凋亡的概念及意义;形态学与生化特征;分子机制。

4 学时分配参考表

理论课48学时。

章 次

内     容

授课学时数

实验时数

备  注

1

第一章 绪论

2

2

第二章 细胞基本知识

3