工程生物学与先进生物制造

课程编码：180234071000P3008H 英文名称：Engineering Biology and Advanced Biomanufacturing 课时：40 学分：2.00 课程属性：专业课 主讲教师：张燕飞等

本课程要求研究生在学习和掌握生物化学、蛋白质工程、酶工程、发酵工程等课程的基本理论知识的基础上，了解工程生物学相关背景和知识体系，掌握工程生物学领域基本内容的同时，了解生物工具的设计、应用与规模化生产适配，了解重要工业和食品酶制剂在传统行业应用中的作用，了解全球生物制造领域的最新发展，兼顾学科发展动向，旨在使学生掌握工程生物学的新进展并为相关学科提供知识和技术以及生物制造技术在食品、医药、化妆品等领域的重要作用。

《生物化学》、《蛋白质工程》、《酶工程》、《发酵工程》

第一章 工程生物学与先进生物制造导论 3.0学时
第1节 工程生物学线路图的起源与主要内容
第2节 工程生物学与先进生物制造关键技术
第3节 工程生物学与生物制造发展现状
第4节 工程生物学与生物制造应用场景及相关法规政策
第二章 细胞工厂设计 4.0学时
第1节 细胞工厂底盘选择与改造
第2节 细胞工厂的理性设计
第3节 细胞工厂的代谢网络分析与优化
第4节 细胞工厂定向改造与高通量筛选常用策略
第三章 蛋白质工程与生物工具开发 5.0学时
第1节 蛋白质工程综合应用与前沿
第2节 蛋白文库构建与定向进化的常用策略
第3节 生物传感器的设计、应用与高通量筛选
第4节 蛋白类产品及规模化生产与纯化
第四章 发酵工程 4.0学时
第1节 生物反应器与智能发酵系统
第2节 发酵过程动力学与智能调控
第3节 下游分离纯化技术工程化
第五章 酶工程 4.0学时
第1节 酶工程概述
第2节 蛋白质设计与序列生成
第3节 酶挖掘与设计改造
第4节 酶催化反应的计算化学
第六章 蛋白表达与酶制剂的高效制备 4.0学时
第1节 酶制剂简介
第2节 酶表达系统种类概述
第3节 酶固定化
第4节 酶放大过程与应用
第七章 生物催化与糖工程 5.0学时
第1节 生物催化的基本概念
第2节 生物催化与糖工程
第3节 举例介绍生物催化在制糖中的成功应用，特别是产业化应用实例
第4节 生物催化的发展远景
第八章 体外多酶分子机器体系 5.0学时
第1节 体外多酶分子机器的概念
第2节 体外多酶分子机器体系的构建原理
第3节 体外多酶分子机器体系的构建方法
第4节 体外多酶分子机器体系的优势
第5节 体外多酶分子机器体系在应用中的实例
第九章 先进生物制造见习 3.0学时
第1节 外出参观与现场教学
第十章 课程交流与汇报 3.0学时
第1节 课程交流与汇报

张燕飞研究员，博士生导师，任职于中国科学院天津工业生物技术研究所，担任国家合成生物技术创新中心赵国屏院士大师工作室（多肽与蛋白质工程研究中心）执行主任、中国科学院天津工业生物技术研究所-澳门大学中医药合成生物学联合实验室工作联络组组长；分别于中南大学和加拿大阿尔伯塔大学获得微生物学和生物化学博士学位，2015年至2020年在普林斯顿大学从事合成生物学及代谢工程方面的博士后研究工作，于2020年加入天津工业生物技术研究所开展蛋白质工程与合成生物学研究工作，目前作为课题/项目负责人承担国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目（课题）、天津市科技重大专项与工程项目（全国重点实验室专项）和天津市合成生物技术创新能力提升行动项目等科研项目。在行业、专业学会/协会中，担任中国微生物学会科技开发与咨询工作委员会委员、中国有色金属学会贵金属学委会委员、天津市微生物学会理事、天津市石油和化学工业协会常务理事等职务。近年来在Nature，Nature Biotechnology, Nature Communications，Nucleic Acids Research, Biotechnology Advances，Journal of Hazardous Materials等国内外期刊发表论文40余篇，申请专利31项，包括PCT申请3件。
杨建刚，中国科学院天津工业生物技术研究所研究员，研究方向是糖合成生物学。创新非糖质资源依赖人工CO2-糖合成方法，建立了灵活性、高效性及多功能性的人工CO2-糖合成平台；模拟自然寡糖和聚糖的合成途径，构建多酶分子机器以及微生物合成细胞工厂，开发了寡糖链组分和糖苷键型调控方法，实现定向可控创制新型甘露糖基寡糖、半乳糖基、葡萄糖基寡糖等 30 余种产物。入选天津市青年科技人才，中国科学院特聘研究骨干，中科院青年创新促进会会员，获天津市自然科学特等奖等奖励2项。在Science，Science Bulletin, Nature Communication等领域内高水平期刊发表研究论文43篇，申请和授权中国和PCT发明专利37项。承担天津市自然科学杰出青年基金、国家自然科学科学面上基金、中国科学院先导专项课题等研究项目12项，作为主要负责人/核心骨干完成2项糖合成技术转移转化。