Введение в биотехнологию

Наименование дисциплины: Введение в биотехнологию

Направление подготовки: 020400 Биология

Профиль подготовки: Биоэкология

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Авторы: к. б.н., доценты, доценты кафедры ботаники и микробиологии и , к. х.н., доцент, доцент кафедры органической и биологической химии , к. б.н., доцент, доцент кафедры морфологии .

1. Дисциплина «Введение в биотехнологию» обеспечивает приобретение знаний и умений в соответствии с государственным образовательным стандартом, способствует фундаментализации образования, формированию биологического мировоззрения. Целью преподавания дисциплины является ознакомление студентов с основными направлениями современной биотехнологии, перспективами ее развития.

2. Дисциплина «Введение в биотехнологию» относится к базовой части профессионального цикла Б3. Она основывается на знаниях, полученных студентами при изучении биохимии и молекулярной биологии, генетики, микробиологии, физиологии растений.

3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

Знать:

о целях и задачах биотехнологии

об основных направлениях биотехнологии

о принципах генетической инженерии и ее использовании в биотехнологии, перспективах и возможных негативных последствиях

о принципах клеточной инженерии, ее использовании в биотехнологии, теоретическом и практическом значении

об использовании микроорганизмов в биотехнологических процессах, перспективах и возможных негативных последствиях.

основные принципы, методы и перспективы современной биотехнологии.

Уметь:

оценивать возможности применения биотехнологии в фармакологии и медицине, в охране природы и в хозяйственных целях

применять полученные знания при решении конкретных биологических проблем.

Владеть:

навыками обработки теоретической информации в области биотехнологии, проведения экспериментальных биотехнологических исследований.

4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72 часа.

5. Содержание дисциплины:

№ п/п	Раздел дисциплины
1	Тема 1.Предмет и основные направления современной биотехнологии 1.1.История биотехнологии 1.2.Определение предмета. Цели и задачи биотехнологии 1.3.Основные направления: промышленная микробиология, инженерная энзимология и белковая инженерия, прикладная генетическая инженерия, клеточная инженерия животных и растений, прикладная вирусология, технологическая биоэнергетика Тема 2. Имунная биотехнология. Моно АТ и их применение 2.1 Основные принципы работы имунной системы. Строение и функции антител 2.2.Моноклональные антитела, этапы их получения 2.3. Применение моноАТ. Тема 3.Белковая инженерия. 3.1. Задачи и значение белковой инженерии. 3.2. Синтез белков и пептидов методами генетической инженерии. 3.3. Сайт-направленный мутагенез и селекция по генотипу – методы создания белков с заданными свойствами 3.4. Цели и значение замен аминокислотных остатков в белках-ферментах. Основные достижения белковой инженерии. Тема 4.Инженерная энзимология 4.1. задачи и значение инженерной энзимологии 4.2. Иммобилизованные ферменты и клетки микроорганизмов. 4.3.Методы иммобилизации ферментов. Преимущества иммобилизованных ферментов. Стабильность иммобилизованных ферментов 4.4. Крупнотонажные производства на основе иммобилизованных ферментов и клеток 4.5. Использование иммобилизованных ферментов в медицине.
2	Тема 5. Предмет, задачи и перспективы развития генетической инженерии (ГИ). 5.1 Предмет ГИ, особенности ГИ как науки. 5.2 Предпосылки возникновения и этапы развития ГИ. 5.3. Схема ГИ-работ. 5.4 Перспективы развития ГИ-работ Тема 6.Получение генов. 6.1 Структура генов про - и эукариота, современные представления. 6.2. Молекулярная гибридизация в ГИ. 6.3. Химический и ферментативный синтез генов. 6.4. Выделение генов из природных источников, клонотеки генов Тема 7.Трансгеноз. 7.1. Векторы в ГИ, требования к вектору. 7.2. Плазмиды и фаги как векторы. 7.3. Векторы для растительных систем Тема 8. ГИ микроорганизмов, животных и растений. 8.1. Проблемы при создании штамма-продуцента и практической реализации ГИ работ. 8.2.ГИ растений. Генетически модифицированные организмы (ГМО) и продукты (ГМП), плюсы и минусы. 8.3. ГИ животных, основные методы, примеры практической реализации ГИ работ. 8.4. Генотерапия
3	Тема 9. Значение фитобиотехнологии как науки 9.1. Культура клеток и тканей. Основная терминология. История развития. 9.2. Использование в качестве модели для изучения жизнедеятельности растений. 9.3. Практическое применение метода культуры клеток и тканей. 9.4. Методы культивирования клеток и тканей.
4	Тема 10. Биология культивирования клеток и тканей 10.1. Каллусные и суспензиальные культуры. 10.2. Совместное культивирование аутотрофных клеток с гетеротрофными. 10.3. Значение в изучении метаболизма клеток (для клеточной биологии). 10.4. Вторичный метаболизм в клетках in vitro.
5	Тема 11. Культивирование отдельных клеток и изолированных протопластов 11.1. Культура свободноживущих клеток. Теоретическое и практическое значение. 11.2. Получение растений из отдельных клеток в качестве селекционного материала. 11.3. Культура изолированных протопластов и ее значение для моделирования физиологических процессов и соматической гибридизации.
6	Тема 12. Клеточные технологии 12.1. Значение клеточных технологий в растениеводстве и хранении культур клеток, тканей. Банк клеток. 12.2. Морфогенез растений. Особенности, значение. 12.3. Микроклональное размножение. Оздоровление посадочного материала. 12.4. Криосохранение. Роль банка клеток и тканей.
7	Тема 13. Соматический путь создания генетического материала 13.1. Соматическая гибридизация. Виды соматических гибридов и их анализ. 13.2. Результаты и перспективы генной инженерии растений.
8	14. Промышленная микробиология. Основные направления 14.1. Становление промышленной микробиологии, круг решаемых вопросов. 14.2. Основные направления современной промышленной микробиологии: микробиологическая промышленность, биогеотехнология, биохимическая очистка сточных вод, биоремедиация, биосенсоры, биоповреждения.
9	15. Микробиологичес-кая промышленность 15.1. Бродильные производства. Промышленное получение коммерчески ценных видов сырья. 15.2. Производство продуктов питания. 15.3. Производства, основанные на получении микробной биомассы: получение кормового и пищевого белка, лекарственных препаратов. 15.4. Тонкий микробный синтез: получение биологически активных веществ (антибиотиков, гормонов, витаминов, ферментов и др.). 15.5. Экологические аспекты микробиологической промышленности.
10	16. Биоремедиация: принципы, подходы, проблемы. Биосенсоры 16.1. Биостимуляция in situ, биостимуляция in vitro, биоаугментация. 16.2. Биоремедиация природных сред при загрязнении их углеводородами. Основные подходы. Биопрепараты на основе микроорганизмов. 16.3. Основные проблемы развития биоремедиации и подходы к их решению. 16.4. Определение понятия, актуальность развития биосенсорной техники, принцип действия биосенсора. 16.5. Микробные биосенсоры, их применение.
11	17. Биогеотехнология 17.1. Использование микроорганизмов в процессах выщелачивания металлов из руд. Виды выщелачивания. Выщелачивание меди, золота. 17.2. Пути повышения нефтеотдачи пластов с помощью микроорганизмов.
12	18. Биоповреждения, методы борьбы 18.1. Понятие. Признаки биоповреждений материалов и их причины. Основные возбудители биоповреждений. 18.2. Основные подходы в борьбе с биоповреждениями.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

1., , Живухина биотехнологии: учебное пособие для 2.вузов. - М.: Академия, 2003.-208с

2.Экология микроорганизмов: Учеб. для студ. вузов/Под ред . – М.: «Академия», 2004. – с. 165-220.

б) дополнительная литература:

1.  Беккер . М.: Агропромиздат, 1990.

2.  Биосенсоры: основы и приложения /Под ред. Э. Тернера и др.; М.: Мир, 1992.

3.Инге-Вечтомов в молекулярную генетику. М.: Высшая школа, 1983.

4.Рыбчин генетической инженерии. Минск, 1986.

3.  Биотехнология. Принципы и применение/Под ред. И. Хиггинса, Д. Баста, Дж. Джонса.- М.:Мир, 1984.

4.  Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. В 8 кн./ Под ред. , . М.: Высшая школа, 1987.

5.  Бирюков промышленной биотехнологии: учебное пособие для вузов. - М.: КолосС, Химия, 2004.-296с.

6.  Бутенко соматических клеток // Молекулярные механизмы генетических процессов. М., 1979.

7.  , Бутенко микроразмножение растений. М.: Наука, 1983.

6.Бирюков промышленной биотехнологии.- М.: КолосС, 200с.

7.Жимулев и молекулярная генетика: Учеб. пособие.– Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2003.– 479

8.  , Безбородов в биотехнологию. М.: Наука, 2002.

9.  Николаева тканей лекарственных растений и ее биотехнологическое использование. СПб.: СПбХФИ, 1992.

10.  Промышленная микробиология: Учеб. пособие /Под ред. – М.: Высш. школа, 1989.

11.  Биотехнология: свершения и надежды / Под. ред. . М.: Мир,1987

12.  Сельскохозяйственная биотехнология: учебник / Под ред -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 2003.-469с.

13.  Сытник инженерия растений. Киев: Наукова думка, 1984.