自考06710生化工程考试大纲（2025年版）

湖南 省高 等教 育自 学考 试课 程考 试大 纲生化工程 （课程代码：06710） 湖南省教育考试院组编 2025 年 6 月高等教育自学考试课程考试大纲课程名称：生化工程课程代码：06710

第一部分

课程性质与目标

一、课程性质与特点

生化工程是高等教育自学考试生物工程专业的必考课程。本课程系统介绍了生化工程的基本理论、技术方法及其应用，内容涵盖酶催化特性、生物合成、生产工艺及反应动力学、分离纯化、分子修饰、固定化技术、非水相催化、定向进化以及发酵反应器的设计与应用等。课程注重理论与实践相结合，强调生化工程在工业、 医药、环保等领域的重要作用，培养考生的科学思维和创新能力。

二、课程目标与基本

要求（一）课程目标：

通过本课程的学习，要求考生能够掌握生化工程的基本概念、原理和技术方法， 包括理解酶的催化机制、酶及蛋白质生物合成调节及分离纯化技术，熟悉酶分子修饰、固定化技术和非水相催化的应用，能够运用所学知识分析和解决生化工程领域的实际问题，了解生化工程的最新研究进展和发展趋势，为后续其他相关的专业课程的学习打下基础。

（二）基本要求：

1．学习酶的基本概念，酶工程发展概况；

2．系统地学习和掌握微生物发酵产酶的原理及方法；

3．理解和掌握动植物细胞培养产酶的特点及方法；

4．系统学习和掌握酶的分离纯化方法；

5．掌握酶的分子修饰方法及其各种方法的特点与应用；

6．掌握酶的固定化方法和特点；

7．理解和掌握酶的非水相催化主要内容以及非水相催化的条件控制等相关内容；

8．理解和掌握酶的定向进化，同时了解该方法的应用现状和发展前景；

9．了解和掌握酶反应器的类型和基本操作；

10．了解酶在轻工、食品、医药、分析检测以及生物工程中的应用。

三、与本专业其他课程的关系

本课程与生物化学、分子生物学、微生物学、酿造学、等课程密切相关，是生物工程专业的重要核心课程。它为后续的基因工程、发酵工程、细胞生物学等课程奠定基础，同时与生物制药学、药学生物制品学等应用课程相辅相成。

第二部分

考核内容与考核目标通过本章的学习，掌握酶及酶工程的基本概念，并通过对这些知识的了解建立本门课程的知识体系和了解本书的主要内容；掌握酶的催化特点及影响酶催化作用的因素；理解酶的作用机制，能够计算酶的活力；了解酶的发展历史及其在生产生活中的应用。本章的难点内容为：酶的作用机制；可逆抑制剂的动力学参数。

（一）酶的催化作用特点；酶作用机制；影响酶催化作用的因素；酶的基本概念：

酶的化学本质、酶的分类与命名（重点）识记：1. 酶工程的定义

2. 酶的化学本质及化学组成

3. 酶活性中心的定义及组成

4. 酶的生产方法

理解：1. 酶活性中心的特点

2. 酶的催化作用特点

3. 锁钥学说和诱导契合学说的区别

4. 米氏方程的推导及 Km 的定义和意义

5. 影响酶催化作用的因素

6. 可逆抑制剂的类型及动力学参数

7. 国际酶学委员会定义的六大类酶及其作用应用：1. 根据酶的活性中心的特性，解释后续章节中（如酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化）的酶改性作用机制

2. 根据 Km 判断酶与底物的亲和力大小及酶的最适底物

3. 根据可逆抑制剂的类型，推导 Km 和 Vmax 的变化（二）酶的基本概念：酶活力测定（次重点）

理解：1. 酶活力单位和比活力的定义及区别

2. Kcat 的概念及应用应用：1. 根据测定的数据，计算酶的活力

2. 能阐述酶工程学科知识在生活或生产中的应用通过本章的学习，掌握酶生物合成的基本理论，能精准阐述酶生物合成的调节模式（四种）及发酵工艺条件控制；掌握在转录水平上酶生物合成的调节模式（三种）；了解主要的产酶微生物种类，掌握优良的产酶细胞应具备的条件，掌握提高酶产量的措施；理解固定化微生物细胞和原生质体发酵产酶的特点；了解细胞生长动力学和产酶动力学方程；能根据不同的产酶需求，选择合适的微生物菌种和发酵条件，并设计产酶生产线。本章的难点内容为：操纵子学说；酶生物合成的调节机制；产酶的菌种、条件及生产线设计。

（一）微生物细胞中酶生物合成的调节；发酵工艺条件及其控制（重点）识记：1. 中心法则的概念；转录、翻译的概念

2. 微生物培养基的主要成分

3. 提高酶产量的措施理解：1. 转录和翻译的过程、特点及相关要素

2. 乳糖操纵子的分解代谢物阻遏作用

3. 乳糖操纵子的酶生物合成的诱导作用

4. 色氨酸操纵子的酶生物合成的反馈阻遏作用

5. 酶生物合成的四种模式及特点

6. 影响发酵工艺的条件及控制方法应用：1. 以乳糖操纵子为例，阐述酶分解代谢物的阻遏作用和酶生物合成的诱导作用

2. 分析乳糖操纵子在葡萄糖和乳糖共存时的调节

3. 从菌种活化开始，设计一条合理的生产路线以生产需求的酶（二）产酶微生物的特点（次重点）识记：1. 产酶微生物的特点

2. 常用的产酶微生物理解：细胞活化与扩大培养应用：根据不同的产酶需求，选择合适的微生物菌种和发酵条件（三）酶发酵动力学；固定化细胞及固定化原生质体发酵产酶（一般）识记：固定化细胞和固定化原生质体发酵产酶的特点理解：了解细胞生长动力学和产酶动力学方程通过本章的学习，理解动植物细胞培养产酶的基本原理及工艺条件控制；掌握端粒酶的概念及作用原理，抗体酶的概念及制备方法；了解动植物细胞培养产酶的应用。

（一）动植物细胞中酶生物合成的调节（重点）识记：1. 端粒酶的定义及作用原理

2. 抗体酶的定义及制备方法理解：半抗原诱导法与酶蛋白诱导法的区别（二）动植物细胞培养产酶（次重点）识记：动、植物细胞培养基的组成理解：动、植物细胞培养产酶的工艺条件及其控制酶的提取与分离纯化（重点章节） 通过本章的学习，确阐述酶的提取与分离纯化的概念；理解细胞破碎的目的、 方法及原理；掌握酶的主要提取方法及影响提取的因素；熟知沉淀分离的原理、方法及应用。理解离心分离、过滤与膜分离的原理、方法及应用；理解层析分离的定义、分类及各种层析方法的原理。掌握电泳分离、萃取分离的原理、分类及应用；

了解结晶、浓缩与干燥的概念和常用方法；了解酶分离纯化的应用实例。本章的难点内容为：设计酶分离纯化实验方案时多种技术的综合应用。

（一）细胞破碎；酶的提取；离心分离；层析分离；电泳分离；萃取分离（重点）识记：1. 酶的主要提取方法

2. 离心分离的定义、方法及介质

3. 层析分离的概念、方法及各自的定义

4. 亲和层析的定义及主要方法

5. 萃取分离的方法理解：1. 理解细胞破碎方法及主要操作

2. 三种离心分离方法的适用范围及差异

3. 离子交换层析的定义、原理及应用

4. 凝胶层析的定义及原理

5. 电泳的概念及凝胶电泳的分类

6. 区别影响普通电泳和凝胶电泳迁移率的主要因素

7. 双水相萃取的定义、原理及特点

8. 超临界萃取的定义及原理

9. 反胶束萃取的定义、原理、过程及特点应用：1. 设计简单的酶分离纯化实验方案

2. 根据凝胶层析原理，对凝胶层析实验结果进行分析

3. 结合

第二章 和第三章 的内容，能

根据要生产的目标蛋白酶，设计生产线产酶（挑选菌种、菌种活化、微生物产酶、酶的提取和纯化、酶的鉴定与活性测定、酶的酶学特性等方面）

（二）沉淀分离；过滤与膜分离（次重点）识记：1. 沉淀分离的方法

2. 过滤分类：按滤介质分类，按过滤介质截留的物质颗粒大小分类

3. 膜分离技术的分类理解：1. 理解盐溶、盐析、蛋白质等电点（pI）的概念及作用

2. 理解各种分离方法之间的联系与区别应用：1. 根据给定的酶和原料，初步选择合适的细胞破碎和酶提取方法

2. 依据本章知识原理，阐述水净化的一般步骤（三）结晶、浓缩与干燥；酶分离纯化的应用实例（一般）识记：结晶、浓缩与干燥的定义及方法理解：酶分离纯化技术在实际生产和科研中的应用通过本章的学习，掌握酶分子修饰的概念、方法及特点；理解定点突变技术的定义、原理及主要操作流程；了解酶分子修饰的应用。重点把握侧链基团修饰及亲和修饰相关内容。本章的难点内容为：侧链基团修饰的反应类型及主要修饰部位。

（一）酶分子修饰的方法；组成单位置换修饰；金属离子置换修饰；侧链基团修饰（重点）识记：1. 酶分子修饰的概念、方法及各自的定义

2. 组成单位置换修饰的概念（定义）及分类理解：1.定点突变的概念（定义）及主要过程，并能与后续

第八章 的酶定向进化做区分

2. 侧链基团修饰的反应类型及主要修饰部位

3. 每种侧链基团修饰类型的原理及主要的修饰剂

4. 金属离子置换修饰的概念（定义）及主要操作应用：结合

第一章 酶活性中心的特点，能够选择合适的修饰剂，设计实验区分酶活性中心的氨基酸

（如 Cys）及活性中心外的氨基酸（二）物理修饰；主链修饰；大分子结合修饰；化学交联修饰；亲和修饰（次重点）识记：1. 主链修饰的概念（定义）及方法

2. 化学交联修饰的概念（定义）及主要的修饰剂理解：1. 物理修饰的概念、方法及特点

2. 大分子结合修饰的概念（定义）及作用

3. 亲和修饰的概念（定义）及类型

4. 结合

第一章 内容，理解可逆抑制和不可逆抑制剂的区别

应用：阐述胰蛋白酶原和胃蛋白酶原激活的原理，说明其属于哪种酶分子修（三）酶分子修饰的应用（一般）

理解：1. 酶经分子修饰后的特性

2. 酶分子修饰在实际生产和科研中的应用通过本章的学习，了解酶的固定化技术，理解固定化酶的性质。掌握六种固定化技术的定义及各自的优缺点；理解固定化酶的特性，了解固定化酶与固定化细胞的应用。重点掌握包埋固定化和结合固定化。

（一）固定化酶的制备技术；固定化酶的特性（重点）识记：1. 六种酶固定化方法、定义及各自的优缺点

2. 载体的活化方法理解：1. 包埋固定化的分类及特点

2. 固定化酶的特性（与游离酶相比有哪些改变）

3. 固定化酶最适 pH 变化的主要取决因素（二）固定化技术的应用（一般）

理解：固定化技术的应用及作用原理通过本章的学习，掌握酶非水相催化的类型和特点；掌握有机介质中水对酶催化反应的影响；了解有机介质中有机溶剂对酶催化反应的影响；理解水活度（Aw）、 有机溶剂极性（lgP）对酶活性的影响机制；掌握酶在有机介质中的催化特性；了解有机介质中酶催化反应的类型和影响因素；了解酶非水相催化的应用。本章的难点内容为：水活度与溶剂极性的调控逻辑。

（一） 酶非水相催化内容和特点；有机介质反应主要体系；水对有机介质酶催化反应的影响；酶在有机介质中的催化特性（重点）识记：1. 酶非水相催化的介质

2. 有机介质反应主要体系及特点理解：1. 酶非水相催化的特点

2. 水对有机介质中酶催化的影响

3. 必需水、最适水含量、最适水活度的概念及区别

4. 酶在有机介质中的催化特性

5. 正胶束和反胶束的区别（二）有机溶剂对有机介质中酶催化的影响（次重点）

理解：1. 有机溶剂极性（极性系数 lgP）对酶活性的影响机制

2. 有机溶剂对酶催化活性的影响

3. 有机溶剂对底物和产物分配的影响（三）有机介质中酶催化反应的类型与影响因素；酶的非水相催化的应用（一般）

理解：1. 有机介质中酶催化反应的影响因素

2. 酶的非水相催化的在实际生产和科研中的应用酶分子的定向进化通过本章的学习，掌握定向进化的定义及基本流程；理解易错 PCR、DNA 改组等技术；理解高通量筛选方法；了解酶定向进化的应用。本章的难点内容为：定点突变与定向进化的区别。

（一）酶定向进化的基本原理、策略（重点）识记：1. 酶定向进化的定义

2. 主要的酶定向进化的策略及原理（易错 PCR 技术、DNA 改组技术、随机引物体外重组法）

理解：1. 定向进化的基本原理

2. 定点突变与定向进化的区别（二）酶突变基因的定向选择（次重点）识记：1. 突变体基因文库的构建常用的载体

2. 常用的重组方法理解：1. 五种主要的高通量筛选技术筛选依据及特点

2. 构建突变基因文库的主要过程

3. 五种主要的高通量筛选技术应用：根据实验需要，选择合适的高通量筛选技术（三）酶定向进化的应用（一般）

理解：1. 酶定向进化技术在酶改性方面的作用

2. 酶定向进化技术在实际生产和科研中的应用通过本章的学习，掌握酶反应器的类型、特点及工作原理；熟悉酶反应器选择的基本原则（酶的应用形式、酶反应动力学性质、底物和产物的理化性质）；了解酶反应器设计的基本原则，掌握进行物料衡算的方法；了解酶反应器操作的基本方法和注意事项。

（一）酶反应器的类型及选择（重点）识记：酶反应器的类型：按结构分类和按操作分类理解：1. 每类反应器的特点（优缺点）及工作原理

2. 根据酶的应用形式、酶反应动力学性质、底物或产物的理化性质选择反应器应用：1. 根据酶的应用形式选择反应器

2. 根据酶反应动力学性质选择反应器

3. 根据底物或产物的理化性质选择反应器（二）酶反应器的设计与操作（次重点）识记：1. 酶反应器的类型，确定反应器的制造材料，进行热量衡算

2. 酶反应器操作的注意事项理解：1. 理解酶反应器设计中的物料衡算

2. 酶反应器的操作条件的主要内容应用：根据设计任务书进行酶反应器工艺设计（三）酶电化学生物传感器（一般）

理解：第一个酶传感器——葡萄糖酶电极的工作原理通过本章的学习，了解酶在轻工业、农业、食品、医药、生物工程、环保以及分析检测等领域的应用进展，通过一些具体实例对生化工程有感性的了解。

（一）酶在生物工程中应用（一般）

理解：酶在医药、食品、轻工、环境保护和生物技术等领域的应用

第三部分

有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。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：能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：在识记的基础上，能全面把握基本概念、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，是较高层次的要求。

应用：在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

二、教材

1．指定教材：

《酶工程》，韩双燕、郭勇，科学出版社，2024 年第 5 版

2．参考教材：

《蛋白质工程》，陈金军、谢建平、杨仕隆，科学出版社，2025 年版 《酶学与酶工程导论》，邹国林、刘德立、周海燕、张新潮，清华大学出版社，2021 年版

三、

自学方法指导

1．在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2．阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

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、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

4．完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

四、对社会助学的要求

1．应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2．应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4．辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡“认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通”的方法。

5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6．注意对考生能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

8．助学学时：本课程共 4 学分，建议总课时 72 学时，其中助学课时分配如下：

章次章节名称学时酶的提取与分离纯化酶分子定向进化合计

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内容。试题覆盖到章，适当突出重点。

2．试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：“识记”为 30 %、“理解”为 40%、“应用”为 30 %。

3．试题难易程度应合理：容易、中等、难比例为 3：4：3。

4．每份试卷中，各类考核点所占比例约为：重点占 60%，次重点占 30%，一般占 10%。

5．试题类型一般分为：单项选择题、填空题、名词解释题、简答题、论述题。

6．考试采用闭卷笔试，考试时间 150 分钟，采用百分制评分，60 分合格。

六、题型示例（样题）

一、单项选择题

（本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其选出并将“答题卡”上的相应字母涂黑。错涂、多涂或未涂均无分。

1．酶工程的技术过程是指A．利用酶的催化作用将底物转化为产物 B．酶在工业上大规模应用 C．通过发酵生产和分离纯化获得所需酶 D．酶的生产、改性与应用

二、填空题

（本大题共 6 小题，每小题 2 分，共 12 分）

21．酶的三种生产方式是化学合成法、法和法。

三、名词解释

（本大题共 6 小题，每小题 3 分，共 18 分）

27．酶分子定向进化

四、简答题

（本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分）

33．简述酶催化作用的特点。

五、论述题

（本大题共 2 小题，每小题 10 分，共 20 分）

38．层析分离技术是现代生物技术，尤其是酶工程下游加工过程中的核心纯化手段。请详细论述：

（1）层析分离的基本定义。

（2）系统阐述四种以上主要层析方法的分离原理及其在酶蛋白纯化中的典型应用。

（3）论述在实际生产中如何根据纯化目标（如实验室分析级纯度 vs. 工业应用级纯度）组合运用这些技术，以设计一条高效经济的酶纯化工艺路线。