【天津】06707酶工程自学考试大纲

天津市高等教育自学考试课程考试大纲

课程名称：酶工程

课程代码：06707

2024年1月启用

第一部分   课程性质与目标

一、课程性质与特点

    本课程是高等教育自学考试生物技术专业本科段的一门专业必修课，酶工程是将酶学理论与工程技术相结合，研究酶的研发改造、生产应用的一门新兴学科，是以蛋白质作为研究对象。本课程的学习对全面掌握应用生物化学领域各学科的知识起重要的枢纽作用。本课程重点论述了酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶分子修饰、酶与细胞的固定化、酶反应器以及酶的应用等有关内容。通过学习可以使考生对上述内容有系统认识，达到熟悉并理解酶工程的基本理论和基本内容，为本科毕业后进入实际工作岗位打好基础。

二、课程目标与基本要求

本课程的目标和任务是使学生通过自学和辅导考试，进行有关酶工程基础理论、基本知识和基本技能的考察和训练。通过本课程的学习，使学生掌握酶及蛋白质的基本理论和基本知识, 了解酶工程的原理与技术, 了解该学科的发展方向， 掌握酶工程基本的实验操作技能，培养学生独立观察、思考和分析问题、解决问题和提出问题的能力，养成实事求是、严肃认真的科学态度，以及敢于创新的开拓精神，并进一步提高学生的科学研究和设计的能力以及科学素养，为以后的学习和工作打下坚实基础。

课程基本要求如下：

1. 学习酶的基本概念，酶工程发展概况。

2. 学习酶的生产方法和酶的应用前景。

3. 掌握酶的发酵生产。

4. 掌握酶的分离纯化，鉴定。

5. 掌握酶的固定化。

6. 掌握酶反应器的设计与选型。

7. 学习酶在轻工、食品、医药、分析检测以及生物工程中的应用。

三、与相关课程的联系与区别：

    本课程与生物技术专业的其他基础与专业课程有密切的联系。它以《细胞生物学》、《分子生物学》、《普通遗传学》等课程为基础，又与《细胞工程》、《基因工程》等课程一起构成本专业的核心技术。

第二部分   考核内容与考核目标

第一章  绪论

一、学习目的与要求

    通过本章学习，了解酶的基本概念、酶工程发展概况、掌握酶活力测定、熟悉酶的生产方法。了解酶的分离纯化是酶工程的主要内容之一。理解掌握酶的提取、分离纯化和鉴定的方法、手段。

二、考核知识点与考核目标

（一）酶的基本概念（次重点）

      识记：酶的概念

（二）酶的分类与命名（重点）

识记：酶的分类与命名。

理解：酶工程发展概况。

（三）酶的活力测定（重点）

      识记：酶活力的测定方法、酶活力单位、固定化酶的活力测定。

      理解：酶活力单位、酶结合效率以及酶活力回收率。

（四）酶的催化特性（一般）

识记：酶的专一性、酶的转化数。

理解：酶高效催化的能量学原理。

（五）酶的生产方法

1. 细胞破碎（一般）

      识记：细胞破碎的方法。

理解：不同破碎方法的实际应用。

2.提取（次重点）

识记：酶的提取方法。

理解：酶提取过程中的注意事项。

3.离心分离（重点）

识记：离心力与相对离心力的确定、离心机的使用与用途。

理解：离心方法的选择。

4.过滤与膜分离（一般）

识记：过滤与膜分离。

5.沉淀分离（次重点）

识记：盐析沉淀法、有机溶剂沉淀法、等电点沉淀法以及复合沉淀法。

6.层析分离（重点）

      识记：吸附层析、离子交换层析、凝胶层析、亲和层析的基本原理。

      理解：几种层析的基本操作过程。

      应用：学会几种层析方法的应用。

7．电泳分离（重点）

  识记：凝胶电泳和等电聚焦电泳的原理。

  理解：SDS-凝胶电泳测定肽链相对分子量。

应用：聚丙烯酰胺凝胶的配制。

8.萃取分离（一般）

  识记：盐析结晶法、有机溶剂结晶法、等电点结晶法、透析平衡结晶法。

  应用：浓缩与干燥的基本方法。

 

第二章  酶的结构与功能

一、学习目的与要求

    通过本章的学习，掌握蛋白类酶和核酸类酶的化学组成、化学结构和空间结构，了解其催化功能与特性。通过本章的学习，了解酶分子经过修饰后可显著提高酶的使用范围和应用价值。理解酶分子修饰的原理。

二、考核知识点与考核目标

（一）酶的化学组成（重点）

识记：蛋白质的元素组成、氨基酸的结构通式、核苷酸的组成、辅助因子。

理解：酰胺键、磷酸二酯键、辅助因子的种类。

（二）酶的化学结构（次重点）

识记：肽键、肽平面、二硫键、酶的一级结构。

应用：酶化学结构的测定方法。

（三）酶的空间结构（重点）

识记：酶蛋白的副价键的种类与特点、蛋白二级结构的种类、蛋白的三级与四级结构、RNA的二级与三级结构。

（四）酶的活性中心（一般）

理解：酶的活性中心的组成与功能。

（五）酶的结构与功能的关系（一般）

理解：酶的各级结构与功能之间的关系。

（六）酶分子修饰

1.酶分子的主链修饰（一般）

识记：肽链有限水解修饰。

2.酶分子的侧链基团修饰（次重点）

      识记：氨基修饰、羧基修饰、胍基修饰、巯基修饰、酚基修饰以及分子内交联剂。

      理解：酶蛋白侧链基团修饰的用途。

3.酶分子的组成单位置换修饰 （一般）

识记：蛋白质工程。

4.金属离子置换修饰（重点）

识记：金属离子置换法。

理解：金属离子置换的基本过程。

5.物理修饰 （一般）

识记：物理修饰。

 

第三章  酶的催化作用机制

一、学习目的与要求

通过本章的学习，了解酶催化的作用机制。理解掌握酶分子与底物的相互作用及其变化过程。理解生物酶高效催化、专一性强的理论基础。了解研究酶催化作用机制的方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）趋近与定向效应（次重点）

      识记：趋近与定向效应的概念与功能。

理解：中间产物学说。

（二）构象变化效应（重点）

识记：诱导楔合。

理解：诱导楔合过程中的构象变化。

（三）微环境效应（重点）

识记：微环境效应的概念。

理解：溶菌酶与糜蛋白酶的微环境效应与催化机理。

（四）酸碱催化机制（次重点）

识记：酸碱催化概念与实例。

（五）共价催化机制（次重点）

识记：共价催化概念与实例。

（六）自我剪接机制（次重点）

      理解：I、II型内含子的自我剪接机制。

（七）自我剪切机制（一般）

  理解：锤头型、发夹型核酶的自我剪切机制。

（八）酶作用机制的研究方法（一般）

  应用：X射线衍射法、中间产物检测法、酶分子修饰法。

 

第四章  酶反应动力学

一、学习目的与要求

    通过本章的学习，酶催化反应的速率以及影响该速率的各种因素。掌握米氏方程及各参数含义。掌握双倒数作图法的应用。了解抑制剂的种类及其作用机理、以及可逆型抑制剂对米氏方程的影响。了解别构酶的概念与结构特点。

二、考核知识点与考核目标

（一）单底物反应动力学（重点）

识记：米氏方程及各参数含义。

理解：米氏方程的推导过程。

应用：米氏方程参数的求法、双倒数作图法。

（二）抑制作用动力学（重点）

识记：抑制剂的概念、抑制剂的分类与作用机制、可逆型抑制剂的种类及其对米氏方程的影响。

应用：抑制剂在酶工程中的应用。

（三）别构酶反应动力学（次重点）

识记：别构酶与别构效应、别构酶的性质与结构。

理解：协同效应

（四）pH和温度对酶催化反应速率的影响（次重点）

      识记：最适pH、最适温度。

      理解：pH对酶促反应的影响。

 

第五章  酶的生物合成及调节机制

一、学习目的与要求

通过本章的学习，掌握DNA转录的概念；掌握原核生物RNA聚合酶的组成；掌握原核生物转录的分子机理。掌握原核生物rRNA，tRNA的加工过程；掌握真核生物mRNA的形成过程。掌握遗传密码表特点；掌握参与翻译的生物大分子的结构特点及功能。掌握翻译的分子机制；了解翻译后加工的基本过程。

二、考核知识点与考核目标

（一）RNA的生物合成—转录（重点）

识记：转录的概念，RNA聚合酶的特征，原核生物RNA聚合酶的组成及各亚基功能、原核生物的转录过程。真核生物mRNA的加工过程、帽子与尾巴的基本结构。

理解：原核生物启动子的保守序列及功能、原核生物终止子的种类与功能。内含子的剪切过程、内含子的生物学价值。

应用：σ因子与原核细胞发育。mRNA的加工与基因工程、RNA干扰的应用。

（二）蛋白质的生物合成-翻译（重点）

识记：密码子的基本特征、起始密码子与终止密码子。核糖体的EPA位点及其功能、tRNA_i、SD序列、原核生物的翻译过程。

理解：密码子的变偶性、密码子与反密码子的识别。各种因子在翻译中的功能、Tu-Ts循环。

应用：翻译的过程与基因工程。

（三）酶生物合成的调节（次重点）

识记：分解代谢物阻遏、酶生物合成的诱导、反馈阻遏作用。

理解：操纵子调节的分子机理。

应用：真核酶生物合成的调节。

（四）酶活性的调节（次重点）

识记：激活剂、可逆共价修饰。

理解：别构酶调节的分子机理。

第三部分   有关说明与实施要求

一、考核目标的能力层次表述

    本课程的能力考核目标共分为三个能力层次：“识记”、“理解”、“应用”。各能力层次为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：
    识记：能够识别和记忆本课程中的有关名词、概念及规律的主要内容，并能够根据考核的不同要求，做出正确的表述、选择和判断。

    理解：能够领悟和理解本课程中有关概念及规律的内涵，全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，并能够根据考核的不同要求，对问题进行逻辑推理和论证，做出正确的判断、解释和说明。

应用（包含简单应用和综合应用）：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法与技能，分析和解决有关的理论和实践问题，并能够运用多个知识点进行综合分析，解决问题。懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，以实现发酵过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。

二、指定教材

指定教材为考生自学、社会助学和考试命题的依据。

指定教材：《酶学》（第二版） 郑穗平 郭勇 潘力编著 科学出版社 2009年

 

三、自学方法指导

1、自学时必须要认真阅读教材，开始阅读每一章之前，应先认真学习大纲中有关该章的考核知识点、自学要求以及对知识点的能力层次要求和考核要求。以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、使用教材时，应注意将精读与泛读相结合，应在泛读即通读的基础和掌握较全面的知识背景条件下，对考核知识点进行重点地逐段细读，逐句推敲，以求做到对基本概念深刻理解，对历史脉络彻底弄清，对基本理论牢固掌握。切忌在没有全面学习教材的情况下孤立地抓考核知识点，以免生吞活剥，不能真正地理解和灵活地运用。

3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、基本原理、技术流程加以整理，归纳出要点，从而加深对问题的认知、理解和记忆。有利于突出重点，并涵盖全部课程内容，同时锻炼提高自己的自学能力。

4、在自学过程中，既要注重理论知识，也应重视实际运用能力的培养。如运用所学知识对特定酶蛋白进行分离纯化、发酵生产流程的设计与优化、酶反应器的选择与条件设置等。要通过完成练习思考题、撰写小论文，锻炼自己分析论证及书面表达的能力。

5、考生在自学过程中也可参考《酶工程》（郭勇主编，中国轻工业出版社，1994年版）  辅助学习、理解相关知识。

四、对社会助学的要求

1.社会助学者应根据本大纲规定的考试内容和考核目标，认真钻研自学考试指定教材，明确本课程与其他课程不同的特点和学习要求，对自学应考者进行切实有效的辅导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握社会助学的正确导向。

2.要正确处理基础知识和应用能力的关系，努力引导自学应考者将识记、理解与应用联系起来，把基础知识和理论转化为应用能力，在全面辅导的基础上，着重培养和提高自学应考者的分析问题和解决问题的能力。

3.要正确处理重点、次重点和一般的关系。课程内容有重点、次重点和一般之分，但考试内容是全面的，而且三者之间是相互联系的，不是截然分开的。社会助学者应指导自学应考者全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考核知识点，在此基础上再突出重点。总之，要把重点学习同兼顾一般结合起来，切勿孤立地抓重点，把自学应考者引向猜题押题。

4．助学学时建议。本课程共5学分，助学建议不少于90学时，课程学时分配见下表，考生也可参考该表安排自学时间。

章  次	课程内容	助学学时
第一章	绪论	20
第二章	酶的结构与功能	18
第三章	酶的催化作用机制	18
第四章	酶反应动力学	18
第五章	酶的生物合成及调节机制	16
总  计		90

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试的内容。

2、试卷中对不同能力层次要求和试题所占的比例大致是：“识记”为40%，“理解”为40%，“应用”为20%。

3、试题难易程度要合理，可分为四档：易、较易、较难、难，这四档在每份试卷中所占比例依次为2：4：3：1左右。

4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占65%，次重点占25%，一般占10%。

5、试题题型一般分为：填空题、单项选择题、判断改正题、名词解释题、简答题、论述题等。

6、考试采用闭卷笔试。考试时间为150分钟，采用百分制评分，60分为及格。

六、题型示例（样题）

（一）填空题：

转录是以       为模版，以       为底物，在      的作用下，生成      的过程。

（二）名词解释：

翻译

（三）单项选择题

结构基因中的遗传信息可转录成（    ）。

A. tRNA    B. rRNA     C. mRNA       D. DNA

（四）判断改正题

固定床反应器其缺点是出现产物抑制作用。（     ）

（五）简答题

简述蛋白质的生物合成过程。

（六）论述题：

论述酶反应器生产强度的决定因素与操作中的注意事项。