SPOC学校专有课程
生物反应与分离工程
分享
spContent=生物分离工程主要讲授生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术,是生物工程中不可缺少的组成部分,通过对本课程的学习,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设计合理的提取、精制工艺路线,并能从理论上解释各种现象,提高分析问题和解决问题的能力,是一门理论和实践密切结合的课程。
—— 课程团队
课程概述

本课程是生物工程专业必修课程。在课程学习过程中,通过课堂讲授、线上学习、案例分析、课堂讨论目等教学环节,使学生掌握生物反应与分离工程的基本原理和关键技术,能够运用已学的专业基础知识分析生物反应与分离过程的工程复杂问题,能够为生物加工过程提供解决方案,初步具备开发创新的能力和素质。

通过本课程学习,学生应达到的预期教学目标如下:

1.掌握均相酶反应动力学原理与方法,能够分析并解决均相酶反应生产中底物、产物动态变化的复杂工程问题。

2.掌握细胞反应动力学、底物消耗与产物合成动力学模型,能够分析并解决生物制品生产过程中细胞催化、底物消耗、产物生成等复杂工程问题;

3.掌握固定化生物催化剂的反应动力学模型,能够应用动力学模型设计相关生物反应工艺流程;

4.掌握生物分离方法的流程及评价,能够应用样品预处理及固液分离的原理分析其过程并对解决方案进行比较与综合;

5.掌握生物样品初级分离的方法及原理,能够运用萃取、膜分离及吸附等相关知识分析初级分离过程,并对解决方案进行比较与优化;

6.掌握生物样品精制分离的方法及原理,能够应用色谱、亲和纯化、结晶与干燥等技术设计相应的样品精制方案及工艺流程。

成绩要求

本课程为考试课,课程考试由平时成绩(30%)和期末考试(70%)两部分组成,在考核过程中,应注意学生的个体差异,可以适当制定个性化的评定方式,并适时进行评定。考核内容及评价标准如下:

1.平时考核

重点考核学生对教学内容的掌握情况,主要考查点是6次平时作业。

(1)      平时作业考核范围和分值权重

教学单元及考查点

考核内容及要求

权重(%)

应支撑的

课程目标

第一单元

均相酶反应动力学

(作业1

掌握均相酶反应动力学及参数测定方法;有抑制剂的酶催化模型的分析;了解反应条件对酶催化反应速率的影响;

20

目标1

第二单元

细胞反应动力学

(作业2

理解细胞反应动力学的非结构模型;掌握底物消耗动力学模型的应用;理解产物生成动力学模型的应用。

20

目标2

第三单元

固定化生物催化剂反应动力学及操作模型

(作业3

理解固定化生物催化剂反应动力学;了解分批操作条件下反应过程动力学模型和连续操作条件下反应过程动力学模型的建立及应用。

10

目标3

第四单元

预处理

(作业4

掌握生物分离工程的概念、一般流程及评价指标;掌握凝聚、絮凝、过滤、离心、沉淀等分离技术的原理及影响因素。

10

目标4

第五单元

初级分离

(作业5

掌握萃取、膜分离、吸附及离子交换等方法的基本概念;掌握分配定律、萃取设计理论、离子交换与吸附计量置换模型等相关知识;理解生物亲和作用的概念及本质。

20

目标5

第六单元

精制分离

(作业6

掌握色谱、结晶、干燥等单元操作,掌握生物工程工艺的一般流程及设计方法。

20

目标6


2)平时作业评价标准

考查点

评价标准

100-90

89-80

79-70

69-60

59-0

作业1

完全掌握生物反应工程的概念、均相酶模型推导方法;能灵活运用模型进行科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程完整,书写工整、清晰。

良好掌握生物反应工程的概念、均相酶模型推导方法;能运用模型进行科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程较完整,书写工整、清晰。

较好掌握生物反应工程的概念、均相酶模型推导方法;能运用模型进行简单的科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程基本完整,书写基本清晰。

基本掌握生物反应工程的概念、均相酶模型推导方法;能基本掌握模型运用。能基本完成作业习题所涉及知识内容过程。基本完整,书写基本清晰。

未能掌握生物反应工程的概念、均相酶模型推导方法;未能掌握模型运用。未能完成作业习题所涉及知识内容过程。过程不完整,书写难以辨认。

作业2

完全掌握细胞、底物、产物反应动力学模型推导方法;能灵活运用模型进行科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程完整,书写工整、清晰。

良好掌握细胞、底物、产物反应动力学模型推导方法;能运用模型进行科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程较完整,书写工整、清晰。

较好掌握细胞、底物、产物反应动力学模型推导方法;能运用模型进行简单的科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程基本完整,书写基本清晰。

基本掌握细胞、底物、产物反应动力学模型推导方法;能基本掌握模型运用。能基本完成作业习题所涉及知识内容过程。基本完整,书写基本清晰。

未能掌握细胞、底物、产物反应动力学模型推导方法;未能掌握模型运用。未能完成作业习题所涉及知识内容过程。过程不完整,书写难以辨认。

作业3

完全掌握固定化酶反应动力学模型;能灵活运用模型进行科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程完整,书写工整、清晰。

良好掌握固定化酶反应动力学模型;能运用模型进行科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程较完整,书写工整、清晰。

较好掌握固定化酶反应动力学模型;能运用模型进行简单的科学计算。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程基本完整,书写基本清晰。

基本掌握固定化酶反应动力学模型;能基本掌握模型运用。能基本完成作业习题所涉及知识内容过程。基本完整,书写基本清晰。

未能掌握固定化酶反应动力学模型;未能掌握模型运用。未能完成作业习题所涉及知识内容过程。过程不完整,书写难以辨认。

作业4

完全掌握生物分离工程的概念、一般流程及评价指标;掌握凝聚、絮凝、过滤、离心、沉淀等分离技术的原理及影响因素。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程完整,书写工整、清晰。

良好掌握生物分离工程的概念、一般流程及评价指标;掌握凝聚、絮凝、过滤、离心、沉淀等分离技术的原理及影响因素。能良好地完成作业习题所涉及知识内容。过程较完整,书写工整、清晰。

较好掌握生物分离工程的概念、一般流程及评价指标;掌握凝聚、絮凝、过滤、离心、沉淀等分离技术的原理及影响因素。能较好地完成作业习题所涉及知识内容。过程基本完整,书写基本清晰。

基本掌握生物分离工程的概念、一般流程及评价指标;掌握凝聚、絮凝、过滤、离心、沉淀等分离技术的原理及影响因素。能基本完成作业习题所涉及知识内容过程。基本完整,书写基本清晰。

未能掌握生物分离工程的概念、一般流程及评价指标;掌握凝聚、絮凝、过滤、离心、沉淀等分离技术的原理及影响因素。未能完成作业习题所涉及知识内容过程。过程不完整,书写难以辨认。

作业5

完全掌握生物样品初级分离的方法及原理,能够分析萃取、 膜分离及吸附等过程。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程完整,书写工整、清晰。

良好掌握生物样品初级分离的方法及原理,能够分析萃取、 膜分离及吸附等过程。能良好地完成作业习题所涉及知识内容。过程较完整,书写工整、清晰。

较好掌握生物样品初级分离的方法及原理,能够分析萃取、膜分离及吸附等过程。能较好地完成作业习题所涉及知识内容。过程基本完整,书写基本清晰。

基本掌握生物样品初级分离的方法及原理,能够分析萃取、膜分离及吸附等过程。基本完成作业习题所涉及知识内容过程。基本完整,书写基本清晰。

未能掌握生物样品初级分离的方法及原理,能够分析萃取、 膜分离及吸附等过程。未能完成作业习题所涉及知识内容过程。过程不完整,书写难以辨认。

作业6

完全掌握生物样品精制分离的方法及原理,能够应用色谱、亲和纯化、结晶与干燥等技术设计相应的样品精制方案及工艺流程。能正确完成作业习题所涉及知识内容。过程完整,书写工整、清晰。

良好掌握生物样品精制分离的方法及原理,能够应用色谱、亲和纯化、结晶与干燥等技术设计相应的样品精制方案及工艺流程。能良好地完成作业习题所涉及知识内容。过程较完整,书写工整、清晰。

较好生物样品精制分离的方法及原理,能够应用色谱、亲和纯化、结晶与干燥等技术设计相应的样品精制方案及工艺流程。能较好地完成作业习题所涉及知识内容。过程较完整,书写工整、清晰。

基本掌握生物样品精制分离的方法及原理,能够应用色谱、亲和纯化、结晶与干燥等技术设计相应的样品精制方案及工艺流程。基本完成作业习题所涉及知识内容过程。基本完整,书写基本清晰。

未能掌握生物样品精制分离的方法及原理,能够应用色谱、亲和纯化、结晶与干燥等技术设计相应的样品精制方案及工艺流程。未能完成作业习题所涉及知识内容过程。过程不完整,书写难以辨认。


2.期末考试

期末考试采用闭卷笔试形式(时间120分钟,满分100分),试卷主要考查点、考核要求、分值权重建议见下表,评价标准见课程考试试卷评分标准。

教学单元

主要考查点及考核要求

权重

%

支撑的

课程目标

第一单元

均相酶反应动力学

掌握均相酶反应动力学及参数测定方法;有抑制剂的酶催化模型的分析;了解反应条件对酶催化反应速率的影响;

20

目标1

第二单元

细胞反应动力学

理解细胞反应动力学的非结构模型;掌握底物消耗动力学模型的应用;理解产物生成动力学模型的应用。

20

目标2

第三单元

固定化生物催化剂反应动力学及操作模型

理解固定化生物催化剂反应动力学;了解分批操作条件下反应过程动力学模型和连续操作条件下反应过程动力学模型的建立及应用。

10

目标3

第四单元

预处理

掌握生物分离工程的概念、一般流程及评价指标;掌握凝聚、絮凝、过滤、离心、沉淀等分离技术的原理及影响因素。

20

目标4

第五单元

初级分离

掌握萃取、膜分离、吸附及离子交换等方法的基本概念;掌握分配定律、萃取设计理论、离子交换与吸附计量置换模型等相关知识;理解生物亲和作用的概念及本质。

20

目标5

第六单元

精制分离

掌握色谱、结晶、干燥等单元操作,掌握生物工程工艺的一般流程及设计方法。

10

目标6


课程大纲