《生物化工基礎(chǔ)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱生物化工基礎(chǔ)BiochemicalEngineeringFundamentals課程編碼CHM420621020開(kāi)課院部化學(xué)工程學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)生物化工基礎(chǔ)教學(xué)團(tuán)隊(duì)學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時(shí)32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時(shí)32適用專業(yè)能源化學(xué)工程授課語(yǔ)言中文先修課程化工原理（2-1）、化工原理（2-2）、生物化學(xué)課程簡(jiǎn)介（限選）進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，綠色、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展是化工發(fā)展的必然趨勢(shì)。生物化工是利用生物體系，結(jié)合化學(xué)和工程學(xué)原理，進(jìn)行生物制品的生產(chǎn)和加工的一門(mén)新興學(xué)科，在新能源、新材料和大宗化學(xué)品的生產(chǎn)中地位日趨重要。生物化工基礎(chǔ)是一門(mén)工程性技術(shù)基礎(chǔ)課，它以生物化學(xué)和化工原理為基礎(chǔ)，概括了生物化工技術(shù)從上游到下游的基本環(huán)節(jié)，主要包括工業(yè)生物催化技術(shù)、生物（酶和細(xì)胞）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、生物反應(yīng)器的操作模型，以及典型生物分離過(guò)程（如細(xì)胞破碎、生物產(chǎn)品萃取、層析和電泳技術(shù)等）的基本原理和實(shí)用化知識(shí)。本課程旨在使學(xué)生掌握生物化工的基本原理、基本方法和基本操作，了解現(xiàn)代生物化工的發(fā)展趨勢(shì)，為推動(dòng)生物技術(shù)與化工生產(chǎn)技術(shù)的變革與進(jìn)步奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。Sincethebeginningof21stcentury,green,economicandsustainabledevelopmentofchemicalindustryhasbecomeaninevitabletrend.Biochemicalengineeringisanewdisciplinetointroducetheproductionandprocessingofbiologicalproductsbyusingbiosystemwiththeassistantofchemistryandengineeringtheories.Itplaysanincreasinglyimportantroleintheproductionofnewenergy,newmaterialsandbulkchemicals.Basedonbiochemistryandprinciplesofchemicalengineering,theBasisofBiochemicalEngineeringisafundamentalcourseofengineeringandtechnologywhichsummarizesthebasicsessionofbiochemicalengineeringfromupstreamtodownstream.Themaincontentsofthiscourseincludeindustrialbiocatalysis,thedynamicsofbioreaction(enzymeandcell),operatingmodeofbioreactionprocess,andthebasictheoriesandpracticalknowledgeoftypicalbioseparationprocess(e.g.celldisruption,bioproductsextraction,chromatographyandelectrophoresis).Thestudentscangraspthebasictheories,methodsandoperationsofbiochemicalengineeringafterstudyingthissubject.Theycanalsounderstandthedevelopmenttendencyofmodernbiochemicalengineeringandlaytheoryandtechnologybasisforfacilitatingtheinnovationofbiotechnologyandchemicalproductiontechnology.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號(hào)代號(hào)課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：了解并認(rèn)識(shí)生物化工的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。是12.112.12M2目標(biāo)2：掌握生物化工的基本原理、基本方法和基本操作，能夠分析生物化工生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決方案。是2.2,2.32.2,2.3三、課程內(nèi)容序號(hào)章節(jié)號(hào)標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時(shí)教學(xué)方式課外學(xué)時(shí)課外環(huán)節(jié)1第一章緒論本章重點(diǎn)難點(diǎn)：生物技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段、生物化工未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。/////21.1生物化工的含義、特點(diǎn)及地位生物化工的含義，學(xué)科定位，發(fā)展生物化工的重要意義。M10.5講授//31.2生物技術(shù)的發(fā)展階段生物技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段，每個(gè)階段的主要成果以及各個(gè)階段的不同特點(diǎn)。M11.5講授//41.3生物技術(shù)的應(yīng)用狀況介紹生物技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、精細(xì)化工及能源和環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用概況。M10.5講授//51.4生物化工的發(fā)展趨勢(shì)我國(guó)生物化工的現(xiàn)狀特點(diǎn)，生物化工對(duì)未來(lái)人類生產(chǎn)生活可能產(chǎn)生的影響主要集中在生命科學(xué)和生物催化技術(shù)兩大領(lǐng)域。M10.5講授/課堂討論1課外查閱資料6第二章工業(yè)生物催化技術(shù)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：生物催化劑的分類及命名，生物催化劑的固定化，非水相生物催化，生物催化的反應(yīng)類型。/////72.1概述生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的三個(gè)浪潮：工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。M20.5講授//82.2生物催化劑的篩選和制備生物催化劑的命名及分類，生物催化劑的篩選和改良，生物催化劑的固定化，我國(guó)酶制劑現(xiàn)狀。M22.5講授//92.3非水相生物催化幾種典型的非水相生物催化系統(tǒng)，有機(jī)溶劑的影響及選擇原則，水活度影響及控制方法，提高有機(jī)相酶催化活力的策略，酶在有機(jī)溶劑中的催化特性，酶在有機(jī)溶劑中的催化反應(yīng)類型。M22講授//102.4生物催化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用生物催化劑催化的水解反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)及異構(gòu)化反應(yīng)。M20.5講授/課堂討論 1課外查閱資料112.5生物催化技術(shù)的工業(yè)發(fā)展手性合成、手性拆分及未來(lái)三大發(fā)展趨勢(shì)。M10.5講授//12第三章生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)及過(guò)程分析本章重點(diǎn)難點(diǎn)：酶和細(xì)胞的催化反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)及影響因素，外擴(kuò)散有效因子，內(nèi)擴(kuò)散有效因子。/////133.1酶催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)單底物酶的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，酶的抑制動(dòng)力學(xué)，多底物酶的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。M22講授1作業(yè)143.2細(xì)胞生長(zhǎng)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)細(xì)胞濃度及測(cè)量，細(xì)胞生長(zhǎng)反應(yīng)計(jì)量學(xué)，細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)M21.5講授1作業(yè)153.3固定化生物催化反應(yīng)過(guò)程動(dòng)力學(xué)固定化對(duì)催化動(dòng)力學(xué)的影響、外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散的限制效應(yīng)，外擴(kuò)散有效因子，內(nèi)擴(kuò)散有效因子M22.5講授1作業(yè)16第四章生物反應(yīng)器基礎(chǔ)工藝本章重點(diǎn)及難點(diǎn)：生物反應(yīng)器的操作模型類型，生物反應(yīng)器的放大。/////174.1概述生物反應(yīng)器的作用及發(fā)展趨勢(shì)。M10.5講授//184.2反應(yīng)器操作模型介紹四種反應(yīng)器模型BSTR，CSTR，CPFR，F(xiàn)ed-BatchM22.5講授1作業(yè)194.3生物反應(yīng)器分類機(jī)械攪拌槽式反應(yīng)器，氣體攪拌塔式反應(yīng)器，固定床式反應(yīng)器，膜式反應(yīng)器M21講授//20第五章細(xì)胞分離和破碎本章重點(diǎn)難點(diǎn)：細(xì)胞固液分離方法和細(xì)胞破碎方法/////215.1發(fā)酵液的預(yù)處理發(fā)酵液的預(yù)處理M20.5講授//225.2細(xì)胞固液分離沉降、過(guò)濾、微濾和離心分離M21講授1作業(yè)235.3細(xì)胞破碎方法細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、機(jī)械破碎和非機(jī)械破碎方法M21講授//245.4從發(fā)酵液中直接分離產(chǎn)物雙水相分離，膨脹床吸附，泡沫分離M1,M20.5講授//25第六章生物產(chǎn)品的富集和萃取本章重點(diǎn)難點(diǎn)：各種萃取方法的原理及鹽析操作/////266.1生物產(chǎn)品的萃取雙水相萃取，反膠團(tuán)萃取，凝膠萃取，固相微萃取，微波萃取M22講授//276.2沉淀分離技術(shù)有機(jī)溶劑沉淀，鹽析，高聚物沉淀M21講授//28第七章色譜層析技術(shù)本章重點(diǎn)難點(diǎn)：色譜塔板理論及速率理論，各種模式色譜分離原理及分離操作。/////297.1色譜原理及理論色譜發(fā)展歷史，色譜概念及原理，色譜理論，色譜分離基本公式，色譜展開(kāi)模式M22講授/課堂討論1課外查閱資料307.2色譜分類凝膠過(guò)濾色譜，離子交換色譜，反相色譜，疏水色譜，親和色譜M21.5講授1作業(yè)317.3色譜分離介質(zhì)天然多糖類介質(zhì)，無(wú)機(jī)材料介質(zhì)，合成有機(jī)高分子介質(zhì)M21講授/課堂討論1課外查閱資料327.4液相色譜及主要部件色譜品牌，高壓輸液泵、梯度淋洗裝置、進(jìn)樣裝置、檢測(cè)器M20.5講授//33第八章電泳本章重點(diǎn)及難點(diǎn)：電泳原理及分類/////348.1概述發(fā)展歷史及概念，電泳分類，電泳理論基礎(chǔ)，電泳檢測(cè)方法，電泳儀器M1,M20.5講授//358.2凝膠電泳瓊脂糖凝膠電泳，聚丙烯酰胺凝膠電泳，SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳M20.5講授//368.3等電聚焦原理，pH梯度液的形成機(jī)制，等電聚焦的用途M20.5講授//378.4毛細(xì)管電泳毛細(xì)管電泳的原理、特點(diǎn)及分類M20.5講授/作業(yè)四、考核方式序號(hào)考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評(píng)占比1平時(shí)作業(yè)1.平均每周1次作業(yè)。2.成績(jī)采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時(shí)上交、是否獨(dú)立完成評(píng)分。3.考核學(xué)生對(duì)生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、生物反應(yīng)器、生物分離技術(shù)基本知識(shí)的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力題型主要有作圖和計(jì)算題。20%2考勤隨機(jī)點(diǎn)名、刷卡點(diǎn)名等。5%3課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問(wèn)題情況。5%4期末考試1.開(kāi)卷考試，成績(jī)采用百分制，卷面成績(jī)總分100分。2.主要考核學(xué)生對(duì)生物化工的基本原理、基本方法和基本操作的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，題型主要有選擇題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題等。70%五、評(píng)分細(xì)則序號(hào)課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評(píng)分等級(jí)1M1平時(shí)作業(yè)20%A.獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確（90-100分）;B.獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確（75-90分）;C.獨(dú)立思考、按時(shí)完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確（60-75分）;D.作業(yè)抄襲，未能按時(shí)完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂（低于60分）。2/考勤5%A.全勤(90-100)；B.缺勤1次(75-90)；C.缺勤2-3次(60-75)；D.缺勤3次以上（<60）3/課堂表現(xiàn)5%A.精神狀態(tài)飽滿，回答問(wèn)題準(zhǔn)確(90-100)；B.精神狀態(tài)良好，問(wèn)題回答較好(75-90);C.精神狀態(tài)一般，問(wèn)題回答一般（60-75）；D.精神狀態(tài)較差，回答問(wèn)題有誤（<60）4M2期末考試70%評(píng)分等級(jí)說(shuō)明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B]=[80-100,0-79]六、教材與參考資料序號(hào)教學(xué)參考資料明細(xì)1圖書(shū)|《生物反應(yīng)動(dòng)