《微生物代谢工程》教学大纲 - 生命科学学院.doc

《微生物代谢工程》教学大纲 基本信息 课程名称 微生物代谢工程 课程编号 1023059 英文名称 Microbial Metabolic Engineering 课程类型 科类方向选修课 总学时 36 理论学时 36 实验学时 实践学时 学分 2 预修课程 微生物学 生物化学 适用对象 生科、生技、基地 课程简介 微生物代谢工程是应用重组DNA技术和应用分析与生物学相关的遗传学手段来进行有精确目标的基因操作，以改变微生物原有的调节系统，通过有目的地对细胞代谢进行修饰以改变细胞某些方面的代谢活性的整套工作，从而达到实现目的代谢活性的提高这一预期目标的一个崭新领域。本课程注重以酶学、化学计量学、分子反应动力学以及现代数学的理论和技术为研究手段，在细胞水平上阐明代谢途径与代谢网络之间局部与整体的关系、胞内代谢过程与胞外物质运输之间的偶联以及代谢流流向与控制的机制，并在此基础上通过工程和工艺操作达到优化细胞性能的目的。它综合了基因工程、生物化学、生化工程等领域的必威体育精装版成果，是目前国内外研究的热点。 教学目标及任务 本课程是生专业本科生的一门选修课。 章节内容 讲课 实验 实践 合计 绪论 微生物代谢工程的概念、基本原理等 2 2 第一章 微生物的代谢调控 2 2 第二章 细胞代谢途径的解析与控制 4 4 第三章 微生物代谢工程的基因操作技术 2 2 第四章 微生物初级代谢工程 8 8 第五章 微生物次级代谢工程 10 10 第六章 微生物细胞遗传特性修饰 8 8 合计 36 36 教学内容及教学要求 绪论 微生物代谢工程的概念 微生物代谢工程的基本操作 微生物代谢工程的基本原理 微生物代谢工程的研究技术 微生物代谢工程的研究战略 微生物代谢工程的应用及发展前景 习题要点：微生物代谢工程的定义，微生物代谢工程的操作过程有哪几个基本步骤，微生物代谢工程涉及哪些学科的基本理论知识，微生物代谢工程有哪些应用领域。 本章重点、难点：微生物代谢工程与其他学科的交叉和区别，操作过程中所用的战略技术手段。 本章教学要求：掌握基本概念、微生物代谢工程的基本操作过程，理解微生物代谢工程的研究战略及其应用。 第一章 微生物的代谢调控 第一节 微生代谢与代谢调节 微生物代谢 微生物代谢调节 第二节 微生物初级代谢与调节 初级代谢与初级代谢产物 反馈调节 产能代谢的能荷调节 核糖核蛋白体合成的调节 第三节 微生物次级代谢与调节 次级代谢与次级代谢产物 次级代谢产物的诱导调节 次级代谢产物的反馈调节 分解代谢物的调节 磷酸盐的调节 初级代谢产物的调节 产生菌生长速率的调节 第四节 微生物初级代谢与次级代谢的关系 习题要点：微生物有哪些代谢类型、它们之间有什么关系，微生物代谢调节有什么特点、主要有哪些调节方式，什么是次级代谢产物、次级代谢途径与初级代谢途径之间有何关系。 本章重点、难点：微生物初级代谢与次级代谢的调控机制。 本章教学要求：理解微生物代谢的类型及其关系，微生物代谢的调节方式，掌握次级代谢与初级代谢途径之间的关系。 第二章 细胞代谢途径的解析与控制 第一节 细胞代谢的概念 第二节 细胞代谢流的分析和测定 细胞代谢流分析的基本理论 解脂假丝酵母柠檬酸发酵代谢流的分析 细胞代谢流的测定 第三节 代谢网络的结构分析及其应用 代谢网络结构组成 代谢刚性 代谢网络结构的基本类型 代谢网络的节点 网络应答 主要节点刚性的评估 1，6-二磷酸果糖的超量生产 第四节 代谢控制分析 代谢控制分析的基本理论 代谢控制分析的应用 代谢控制分析的局限性 习题要点：细胞代谢流分析、代谢控制分析的基本理论及应用有哪些方面，代谢网络和节点各有哪几种基本类型，什么是代谢刚性，以1，6-二磷酸果糖的超量生产为例介绍如何实现对细胞代谢途径改造的方法。 本章重点、难点：细胞代谢流分析、代谢控制分析的基本理论及应用。 本章教学要求：掌握网络节点的类型及主要节点刚性的评估，理解细胞代谢流测定的方法、代谢控制分析的基本理论及应用。 第三章 微生物代谢工程的基因操作技术 第一节 原核生物的同源重组 细菌的基因转移程序 与同源重组有关的原核生物基因 同源重组在微生物代谢工程中的应用 第二节 基因工程菌构建的主要步骤 DNA的制备 目的基因的分离 DNA的重组 重组体DNA的转化 重组质粒的细菌菌落的鉴定 目的基因的表达 习题要点：细菌进行基因转移的方法有哪些，利用同源重组可对细菌基因进行哪些改造，构建工程菌需要哪些基本步骤。 本章重点、难点：细菌基因转移的方法，同源重组在改造细菌基因中的作用。 本章教学要求：掌握细菌进行基因转移的方法，理解同源重组在微生物代谢工程中的应用及构建工程菌的基本步骤。 第四