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在体系结构创新中寻求突破——评华中师大版高职教材《酶工程》

严定友

2006-02-21 15:48:42 来源：华中师大社供稿2006.2.21

酶工程是围绕酶所特有的催化特性，将其运用于工业、农业、医药保健、环境保护等领域的应用技术，是一门将生物学理论与工程学实践密切联系的应用学科，在理论上属于生物化学的范畴。酶工程是生物技术类专业的主干课程。由于生物工程属于新兴发展起来的学科，酶工程作为生物工程领域的重要内容，在相关专业开设专门的酶工程课程的时间较晚，成熟适用的教材并不多见，优秀的教材更为缺乏。禹邦超教授主编的《酶工程》（华中师范大学出版社，2005年7月出版）适用于高职院校生物技术类专业，本着理论够用、侧重实践，以讲授酶工程的成熟技术为主，适当介绍学科发展前沿的宗旨，其内容结构和体系构建颇具特色。

一、突出基础与创新

酶工程的主要内容包括酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶分子修饰、酶的固定化、酶反应动力学与反应器、酶的应用等，这是传统意义上的酶工程的重要内容，是酶工程课程讲授中必不可少的。但酶工程发展到今天，已经不再是简单意义上的酶制剂的生产与应用，如抗体酶、印记酶、杂合酶、进化酶等属于“工程酶”范畴的酶类研究与应用已经有了迅速的发展，如何有机地整合、准确地反映这些进展，该教材在编写上进行了深入研究与探讨。较为突出的是，在研究工程酶类的共性特征的基础上，对“工程酶”的概念重新定义为“是应用某种技术操作进行性能优化的天然酶和其他人工研制的生物催化剂的统称”。由此便将固定化酶纳入到工程酶的范畴来，在运用此概念的基础上，删去在讨论固定化酶和酶的化学修饰时涉及到的重复的化学反应内容，使教材内容精练、体系新颖。但在具体的章节体系、组织结构上，将固定化酶内容仍作为“工程酶Ⅰ”单独成章，而将其他各种工程酶归类到“工程酶Ⅱ”章节中，这样既构建了广义的工程酶体系，又顾及了酶工程的发展和实际应用的历史。
酶在有机溶剂中的反应是酶工程领域的热点。酶在有机介质或其他非水介质中的生物活性研究与应用，已经建立起非水酶学的理论体系，诸多的应用性研究也已用于工业化规模生产。这些都是酶工程的重要内容，该教材在“有机溶剂中的酶催化作用”章节中进行了专门介绍，拓展了知识视野。

鉴于在酶工程的教学中普遍存在着学生“学了酶工程，并不了解具体的几种酶”的不足，该教材设计了“几种工业酶制剂”一章，重点讲述一些典型酶的性质以及酶制剂的生产工艺，旨在使学生实现从理论知识到实际应用的过渡，将理论运用到具体的实践中去。

酶催化的基础理论属于普通生物化学的内容，但出于知识衔接与系统的考虑，该教材仍以“酶催化的基础知识”作为全书的开篇，具体的教学过程中虽可酌情处理，但在教材体系中保留这部分内容，有利于学生在学习后续的知识时回顾与应用，方便教师教学，促进教学效果的提高。

二、强调生产与应用

酶工程的核心是酶的生产与应用的技术过程，酶的发酵生产、酶的分离纯化、酶分子修饰、酶的固定化以及酶的应用都有其各自的理论基础和工程技术路线。该教材在突出地反映技术共性的基础上，根据生产与应用的实际特点强调各自的特殊条件与要求。如酶的主要成分是蛋白质，分离、纯化蛋白质的技术与方法都可用于酶的分离、纯化。但酶在生产与应用中的意义在于其具有生物活性，而且其活性是可以调节的，不同于一般蛋白质。故酶在分离、纯化中防止其变性，在生产应用中保全并提高酶的活性是至关重要的。该教材始终密切联系实际，在涉及酶的分离与纯化以及影响酶活性因素的内容中，渗透酶在生产实践中正确选用技术手段的方法与原则。

三、注重关联与融合

酶工程与许多相关学科是紧密关联、相互渗透和融合的，该教材在内容的选取与编写上，注重知识的拓展与链接，在阐述知识结构、强调知识关联的基础上，构建严谨的学科体系。“酶的应用”一章中，在阐述酶的广泛应用的同时，也强调了酶的发现与应用在推动相关学科发展中的重要作用。如限制性内切酶作为基因工程工具酶，其发现提供了特异性剪切DNA的工具，导致了重组DNA技术的诞生，直接推动了基因工程的发展，人们可以按照自己的意愿定向设计、改造、合成理想的酶，并应用于工业生产。教材中诸多的这类知识关联性设计，有效地将学生综合素质的提高融入到了具体的酶工程教学之中。

四、立足实验与操作

实验课教学重在训练专业应用技术和操作技能，是理论与实践相结合的纽带。该教材在主讲内容之后，精心设计了19个实验教学内容。其编写原则是：在实验室条件下，根据酶的产业化生产和工业化应用的过程精选内容，如分离纯化目的酶、测定酶活性、目的酶的固定化等。实验的教学课时是分离的，但在整个实验部分的布局设计上注重知识的系统性和科学性，力图完成酶的分离、提纯、活性测定、纯度鉴定和酶的保存这一完整过程。如脲酶的制备、活力测定、固定化、固定化脲酶活力及回收率的测定，在这一系列的实验中，酶样品均由学生在前一实验中制作而成，学生通过这些实验教学，受到较为完整的、类似于工业流程的操作训练。

生物工程是生命科学中发展非常迅速的领域，酶工程的课程结构尚处于不断充实与完善之中，如何合理地构建教材内容体系值得深入研究。禹邦超教授主编的《酶工程》，在内容的有机整合、体系的合理构建上进行了一系列的创新和探索，科学地反映了该学科的知识特点。

来源：华中师大社供稿2006.2.21

本版责编：姜舒

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