课程名称：蛋白质与酶工程       适用专业：生物技术

开课学院：海洋科学与水产学院    主讲教师：张悦、段蕊

课程简介：

蛋白质与酶工程是生物技术专业的核心专业课程，本课程的目标是使学生掌握酶制剂分离纯化的基本理论和技术方法；掌握酶和细胞固定化技术、非水相催化等技术的原理和基本操作；了解酶的生产制备及应用，酶反应器的设计及操作等方面的理论知识与实践技能。课程注重培养学生严谨的科学思维、工程能力和创新意识。课程思政总体目标是：通过融入我国在酶工程领域的辉煌历史与前沿成就，激发学生的民族自豪感和科技自信；通过剖析领域内的关键核心技术难题，引导学生树立“科技报国”的志向，培养其精益求精的工匠精神、团结协作的团队意识和勇攀高峰的使命担当，自觉将个人发展融入国家发展大局，成为服务国家生物技术战略需求的高素质人才。

一、章节名称

第六章 酶的应用

二、章节教学目标

1. 知识目标

拓展视野，联系实际：引导学生系统了解酶在医药、食品、轻工、化工、环保及生物技术等多个领域的广泛应用，结合典型实例深入剖析酶工程的实际价值，促使学生将前期所学理论知识与现实应用有机融合，增强学习的针对性与实效性。

关注前沿，激发兴趣：通过对酶工程领域新技术、新成果的介绍，拓宽学生的专业视野，激发其对学科前沿的探索兴趣，培养创新意识与科学素养。

2. 思政目标

价值引领：深刻理解“把科技自立自强作为国家发展的战略支撑”的重大意义，引导学生认识到突破生物医药领域“卡脖子”技术的重要性和紧迫性，树立“科技报国”的远大志向。

精神塑造：通过讲述我国科学家攻坚克难的故事，培养学生敢于创新、严谨求实、永不言败的科学精神和家国情怀。

能力导向：启发学生运用系统思维，将前期所学的酶学理论、蛋白质工程方法与应用实践相结合，提升解决复杂工程问题的能力。

三、案例设计与内容

1. 案例导入

在讲解完酶在医药方面的应用相关知识后，给出一个情景：“一款明星抗癌药，其生产工艺中的某个关键‘手性合成’步骤，必须依赖一种特定的酶制剂，而该酶制剂长期被国外企业垄断，价格高昂且供应受限。”提出一组问题：“这会带来哪些影响？这仅仅是商业问题吗？还是另有性质？”引导学生从技术、产业、国家安全等多维度进行思考，自然引出“卡脖子”技术的概念。

2. 案例教学方法

对比案例教学：展示正面与反面案例。

反面案例（痛点）：简要介绍过去我国在特定高端工具酶、酶法合成工艺等方面依赖进口的被动局面。

正面及前沿案例（突破点）：重点讲解上海交通大学冯雁教授团队实现蛋白酶K的高质量国产化的杰出工作。将此案例作为“攻坚克难、科技自立”的典范。扩展介绍AI赋能酶设计的前沿案例。

3. 案例内容

酶，作为生命活动的催化剂，正日益成为生物医药产业的核心“芯片”。长期以来，我国在高端医用酶、工业用酶等关键领域面临着技术壁垒和进口依赖，形成了典型的“卡脖子”困境，严重制约了从创新药研发、体外诊断到生物制造等多个环节的自主可控发展。面对挑战，中国的科研机构和企业近年来奋起直追，在酶技术的多个关键领域取得了令人瞩目的突破性进展，涌现出一批具有代表性的成功案例。

体外诊断被誉为医生的“眼睛”，但其核心酶原料曾长期依赖进口。蛋白酶K是核酸提取的关键酶，在疫情防控期间被国外列为战略物资并对我国断供，严重威胁我国诊断试剂生产和国家安全，倒逼产业加速国产替代。上海交通大学冯雁教授团队通过酶分子理性设计和改造平台技术，显著缩短研发周期，提升了蛋白酶K的酶活力和稳定性，使其达到国际先进水平。团队还攻克了规模发酵噬菌体防控、酶蛋白静态吸附大规模纯化等产业化关键技术，实现了蛋白酶K的高质量国产化。

员工分装酶粉

国产蛋白酶k产品

前沿技术：AI赋能酶设计。分子之心（MoleculeMind）与香港理工大学联合，创新性地提出AI零样本酶设计方法“SENZ”。该方法能针对自然界从未见过的分子或生物反应，“从无到有”地生成具有高效催化能力的全新酶蛋白，且在催化效率和稳定性上优于天然酶。这展示了中国科研力量在人工智能与生物技术交叉领域的创新活力，鼓励学生大胆想象，勇于挑战“从0到1”的原始创新。

分子之心创始人兼首席科学家、知名计算生物学家许锦波

AI酶设计方法“SENZ”

四、教学效果与反思

教学效果：学生课堂参与度显著提高，对“酶在医药领域应用”的知识点掌握得更为牢固，因其与现实问题产生了强关联。学生普遍表示“感受到了肩上的责任”，对专业价值的认同感和社会责任感大幅提升。

教学反思：采用正反案例对比和前沿研讨，使专业知识和思政教育不再空洞，激发学生的内在学习动力和使命感。未来可尝试邀请案例中提及的科研团队负责人或企业工程师进入课堂，以“云端讲座”或访谈形式，分享一线攻关经历，增强教学效果。