90799 (597900)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

федеральное агентство по образованию

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО

Принято на заседании Ученого совета Естественно-географического факультета протокол № ___от «___» _________2006 г.

Декан факультета ________________

Л.В. Кривошеева

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

______________________________

М.А. Пятин

УЧЕБНАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине «Биотехнология »

для специальности

020208 (012300)– «Биохимия»

Факультет естественно-географический

Кафедра биохимии

Пенза, 2006 год

ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Подготовка специалиста-биохимика проводится на биологических факультетах или отделениях, на кафедрах биохимии. Реализация основной образовательной программы специалиста биохимика должна обеспечиваться преподавателями, имеющими базовое образование и/или опыт работы и публикации по профилю преподаваемых дисциплин, систематически ведущих научную и научно-методическую работу, подтвержденную публикациями. Доля преподавателей с учеными степенями и званиями должна быть не менее 67%. Преподаватели специальных дисциплин, как правило, должны иметь ученую степень и опыт деятельности в соответствующей профессиональной сфере.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Курс “Биотехнология” призван ознакомить студентов с принципами применения биологических знаний в производстве практически важных продуктов и приобрести понятие о современных технологических процессах, базирующихся на генетической и клеточной инженерии.

Целью изучения дисциплины является ознакомить студентов с принципами применения биологических знаний в производстве практически ценных продуктов и приобрести системные знания о современных технологических процессах, базирующихся на генетической и клеточной инженерии.

Биотехнология применяет методы, заимствованные из химии, биохимии, микробиологии, молекулярной биологии, химической технологии и компьютерной техники для создания высокорентабельных процессов, производства биологически активных веществ различного назначения.

Одна из главных причин успехов в биотехнологии – прогресс молекулярной биологии, в частности в разработке технологии рекомбинатных ДНК. Эта технология позволяет манипулировать с наследственным материалом клетки, получая новые сочетания полезных признаков и способностей.

В лекционном курсе «Биотехнология» рассматривается разнообразие мира микроорганизмов, их место в биологической эволюции, рост и развитие микроорганизмов, основные физиологические и биохимические свойства, способы культивирования и методы генетической модификации.

Описываются основные способы генетической трансформации организмов – от простейших прокариот до животных и растений. Рассматриваются пути использования генетически модифицированных организмов в биохимии, медицине, пищевой промышленности, энергетике и других направлениях деятельности человека. Подробно рассматриваются пути получения и использования иммобилизованных ферментов, уделяется внимание вопросам современной иммунобиотехнологии; клеточной инженерии, гибридомной технологии получения моноклональных антител. Рассматриваются современные прививочные препараты; иммунобиологические препараты на основе живых культур микроорганизмов.

Программа курса составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом Высшего профессионального образования для студентов, обучающихся по специальности020208 (012300) Биохимия.

По учебному плану этой специальности на курс биотехнология отводится 48 часов, из них 24 часа на аудиторную и 24 часов на самостоятельную работу. Из 24 часов аудиторной работы - 24 часа – лекции. По курсу предусмотрен зачет.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ ПО СЕМЕСТРАМ И ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Предмет и задачи биотехнологии

Современное состояние и перспективы развития биотехнологии, объекты и методы биотехнологии. Связь биотехнологии с биологическими, химическими, техническими и другими науками. Практические задачи биотехнологии и важнейшие исторические этапы её развития. Основные направления биотехнологии: пищевая, медицинская, сельскохозяйственная, промышленная и экологическая биотехнологии.

Основные объекты биотехнологии

Микробная, растительная и животная клетки. Строение и химический состав клеток. Основные биополимеры клеток: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды. Органеллы клетки, их структура и функции.

Микробная биотехнология

Характеристика отдельных групп микроорганизмов. Водоросли, простейшие, грибы, бактерии, вирусы (морфология, размножение, питание, роль в природе, практическое значение).

Преимущества микроорганизмов перед другими объектами в решении современных биотехнологических задач. Промышленные, модельные и базовые микроорганизмы. Требования к продуцентам, используемым в биотехнологическом производстве.

Методы улучшения продуцентов БАВ: мутация, селекция, Уровни регуляции клеточного метаболизма и пути воздействия на него. Физиологические и генетические способы регуляции метаболизма микроорганизмов-продуцентов. Роль внешних факторов в регуляции метаболизма продуцентов.

Использование генетических методов в биотехнологии. Генетические способы улучшения продуцентов: организменный, клеточный и молекулярный уровни.

Методы культивирования микроорганизмов.

Принципиальная технологическая схема биотехнологического производства. Аппаратурное оформление процессов выращивания микроорганизмов. Типы биореакторов. Виды и состав питательных сред для выращивания микроорганизмов. Системы перемешивания и аэрации. Системы теплообмена, пеногашения и стерилизации биореакторов. Периодическое культивирование. Непрерывное культивирование. Поверхностное и глубинное культивирование. Асептика биотехнологических процессов.

Принципы масштабирования технологических процессов: лабораторные, пилотные и промышленные ферментеры и решаемые с их использованием задачи. Зависимость конструктивных особенностей биореакторов от свойств применяемого субстрата. Специализированные ферментационные технологии: аэробные, твердофазные и газофазные процессы.

Продукты первой и второй стадии ферментации. Взаимосвязь трофо- и идиофазы при получении первичных и вторичных метаболитов.

Конечные стадии получения продуктов биотехнологических процессов

Отделение биомассы: флотация, фильтрование и центрифугирование. Получение внутриклеточных и внеклеточных продуктов биосинтеза. Методы дезинтеграции клеток: физические, химические, “биологические”. Выделение целевого продукта: осаждение, экстракция, адсорбция. Электрохимические методы, хроматография, иммуноэлекторофорез, концентрирование, обезвоживание (сушка), модификация и стабилизация целевых продуктов биотехнологических процессов.

Сырьевая база биотехнологии

Критерии, определяющие выбор сырья для биотехнологических процессов. Природные сырьевые материалы растительного происхождения. Отходы различных производств как сырье для биотехнологических процессов. Химические и нефтехимические субстраты. Перспективы использования в качестве источников углерода твердых и жидких углеводородов и метана. Способы переработки сырья.

Производство микробного белка

Проблема сбалансированных кормов и питания. Продуценты белка. Требования, предъявляемые к микробному белку и возможности его использования. Сырьевая база производства белка одноклеточных организмов: высокоэнергетические субстраты, отходы сельского хозяйства и других производств. Принципиальная схема производства белка одноклеточных организмов.

Биотехнология получения первичных и вторичных метаболитов

Биотехнология получения незаменимых аминокислот. Применение незаменимых аминокислот в медицине и животноводстве. Объемы производства и перспективы. Способы промышленного получения аминокислот. Микробиологический синтез аминокислот. Технологические схемы. Одно- и двухступенчатый способы биосинтеза аминокислот.

Биотехнология получения витаминов. Значение витаминов для человека и животных. Производство каротиноидов, витамина D, рибофлавина. Производство аскорбиновой кислоты как пример химико-ферментативного процесса.

Производство органических кислот. Применение органических кислот. Производство молочной и уксусной кислот. Производство лимонной кислоты: продуценты, субстраты, поверхностный и глубинный способы ферментации, технологические схемы производства.

Производство антибиотиков. Антибиотики, их классификация, основные группы антибиотиков. Применение антибиотиков в медицине, сельском хозяйстве, пищевой и консервной промышленности. Продуценты антибиотиков. Общая технологическая схема производства антибиотиков. Промышленная схема производства пенициллина.

Научные принципы обеспечения сверхпродукции. Получение ауксотрофных и регуляторных мутантов. Амплификация генов ферментов, отвечающих за синтез целевого продукта. Применение генной инженерии для получения сверхпродуцентов.

Ферментная технология

Продуценты ферментов, особенности их отбора и культивирование. Выделение и очистка ферментов. Применение ферментных препаратов в промышленности, медицине и быту.

Иммобилизованные системы в биотехнологии

Инженерная энзимология и повышение эффективности биообъектов (индивидуальных ферментов, ферментных комплексов и клеток продуцентов) в условиях производства. Иммобилизованные (на нерастворимых носителях) биообъекты и их многократное использование. Ресурсосбережение.

Экологические преимущества. Экономическая целесообразность. Повышение качества препаратов лекарственных веществ (гарантия высокой степени очистки, отсутствия пирогенных, аллергенных примесей).

Нерастворимые носители органической и неорганической природы. Микроструктура носителей.

Иммобилизация за счет образования ковалентных связей между ферментом и носителем. Предварительная активация носителя бромистым цианом. Механизм активации. Ковалентные связи с помощью бифункциональных реагентов между молекулами фермента, связанного с носителем. Влияние иммобилизации ферментов на их субстратный спектр и кинетические характеристики. Повышение стабильности. Расширение зоны оптимальной температуры. Причины указанных явлений.

Адсорбция ферментов на инертных носителях и ионообменниках. Причины частичных ограничений использования этого метода иммобилизации.

Иммобилизация ферментов путем включения в структуру геля. Органические и неорганические гели. Методы включения в альгинатный и полиакриламидный гель. Причины частичных ограничений использования метода при высокомолекулярных субстратах.

Микрокапсулирование ферментов как один из способов их иммобилизации. Размеры и состав оболочки микрокапсул.

Биокатализ в тонком органическом синтезе. Использование иммобилизованных ферментов при производстве полусинтетических бета-лактамных антибиотиков, трансформации стероидов, биокаталитическом получении простаноидов, разделении рацематов аминокислот.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов книги