Програма вступного фахового випробування для здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня “бакалавр” за напрямом підготовки 6.051401 “Біотехнологія” на основі освітньо-кваліфікаційного рівня “молодший спеціаліст”напряму підготовки “Біотехнологія”

ПРОГРАМА

вступного фахового випробування

для здобуття освітньо-кваліфікаційного рівня “бакалавр”

за напрямом підготовки 6.051401 “Біотехнологія”

на основі освітньо-кваліфікаційного рівня “молодший спеціаліст”

напряму підготовки “Біотехнологія”

Випробування проводяться на основі складання комплексного іспиту з наступних дисциплін: “Основ біотехнології”; “Загальна та молекулярна генетика”; “Загальна біотехнологія”; “Промислової біотехнологія”; “Молекулярної біології”.

1. Основи біотехнології

1.1. Предмет, завдання і історія біотехнології. Визначення біотехнології як засобу виробництва. Основні галузі застосування біотехнології: біотехнологія здоров'я людини і генна терапія, біотехнологія тварин і рослин, промислова біотехнологія, біотехнологія навколишнього середовища і біокорекція. Історичні аспекти розвитку біотехнології: доісторичний період, основні наукові праці історичного періоду, сучасний період рекомбінантних технологій.

1.2. Суть біотехнологічного процесу. Складові частини біотехнологічного процесу і їх матеріальні носії. Пілотний завод як структурна одиниця біотехнологічного процесу. Властивості пілотного заводу. Основні підрозділи пілотного заводу. Роль пілотних заводів. Принципи взаємодії персоналу на пілотному заводі і в біотехнологічному виробництві.

1.3. Психологічні аспекти біотехнології: її суспільне сприйняття. Суспільне розуміння генної інженерії. Вимоги регулюючих органів - безпека генетично створеної їжі. Маркірування генетично створених продуктів: маркерні гени резистентності до антибіотиків, передача алергій, перенос пилка тощо. Соціальні, моральні та етичні проблеми біотехнології.

2. Основні біотехнологічні продуценти і продукти

2.1. Загальні уявлення про хімічну будову та властивості структур клітин. Нуклеїнові кислоти, білки, полісахариди, ліпіди, нуклеопротеїди, глікопротеїди, ліпопротеїди, пептоглікани. Поліфосфати. Мінеральні компоненти, вода.

2.2. Білки. Загальні уявлення про хімічну будову та властивості. Рівні структурної організації. Класифікація білків, методи їх визначення та характеристика найважливіших груп простих та складних білків. Амінокислоти, їх властивості та класифікація. Принципи регуляції біохімічних процесів. Етапи біосинтезу білка та їх регуляція. Рибосоми, структура та функції, мРНК, особливості структурної організації у про - та еукаріот. Фактори трансляції, тРНК та аміноацилсинтетази. Постсинтетична модифікація білка. Секреція білка. Безклітинні системи: конструювання, функціонування та перспективи використання в біотехнології. Шляхи аналізу продуктів трансляції в аналітичних та препаративних безклітинних системах.

2.3. Ферменти. Будова, особливості як біокаталізаторів, біологічна роль. Хімічна природа ферментів. Активні центри, механізми біокаталіза. Коферменти та вітаміни, роль металів та кофакторів в функціонуванні ферментів. Локалізація ферментів в клітині. Мультиферментні комплекси. Ізоферменти. Номенклатура та принципи класифікації ферментів. Термодинамічні розрахунки біологічних реакцій: теплота, вільна енергія, вплив температури, рН та розчинників. Основні поняття термодинаміки незворотних процесів: ступінь повноти реакції, некомпенсована теплота та спорідненість. Обмін енергією та ентропією між клітиною та середовищем. Принципи регуляції ферментативних процесів в клітинах та регуляції метаболізму. Аллостерія. Активатори, інгібітори методи інгібіторного аналізу. Методи виділення ферментів та її очистки, Іммобілізація ферментів: носії та методи імобілізації. Біореактори, їх функціонування. Застосування імобілізованих ферментів.

2.4. Нуклеїнові кислоти. Хімічний склад, структура, специфічність та біологічна роль. Генетичний код. ДНК та структура хромосом. Реплікація та транскрипція. Транскрипційна одиниця. Оперон та його елементи. Регуляція транскрипції. Трансдукція та трансгенозис. Шляхи визначення ескпресії генетичної інформації.

2.5. Обмін речовин. Вторинні метаболіти. Вітаміни. Загальні уявлення про анаболізм, катаболізм та анаболізм. Основні шляхи асиміляції субстратів: білків, жирів, вуглеводів, амінокислот, спиртів, органічних кислот, мінеральних компонентів. Гліколіз, цикл Кребса, регуляція активних систем в циклі, гліоксалатний шлях. Утворення АТФ та інших макроергічних сполук в клітинах. Гексозомонофосфатний шлях перетворення вуглеводів. Енергетична ефективність циклу Кребса та гліколізу. Ланцюг переносу електронів, окисне фосфорилювання. Біосинтез через ацетил-КоА. Функції НАДН та НАД[Ф] в реакціях синтезу.

2.6. Органи імунної системи, імунокомпетентні клітини. Гуморальний та клітинний імунітет. Антигени та антитіла. Структура, синтез антитіл, їх антигенні властивості. Основний комплекс гістосумістності. Генетичний контроль імунної відповіді. Рецептори Т - та В-клітин. Медіатори імунної системи, імуномодулятори та імунодепресанти. Індукція імунної відповіді. Теорії різновидності антитіл, алельного, ізотипового виключення та розвитку імунітету. Імунологічна толерантність та аутоімунні захворювання.

2.7. Імунологічний аналіз. Фізико-хімічні основи взаємодії розчинних та корпускулярних антигенів з антитілами. Термодинаміка взаємодії антиген-антитіло. Імунізація, ад'юванти. Одержання полі - та моноклональних антитіл. Класичні імунологічні методи аналізу: преципітація, гемаглютинація, імуноелектрофорез, реакція зв'язування комплементу. Сучасні методи визначення А-, Т-, В-клітин. Радіоімунний, імуноферментний, імунофлуоресцентний та імунохемілюмінісцентний аналізи, їх основні характеристики, різновидності, способи постановки, застосування.

3. Генетика та генна інженерія: управління геномом і ного аналіз.

3.1. Загальні питання генетики. Функції ДНК, гістонів, РНК в клітинному метаболізмі. Щеплення та кросинговер. Спадкоємність, мінливість, відбір. Генетика популяції та генетичні основи еволюції. Селекція, генетичні основи селекції. Молекулярний механізм генних мутацій, генетичний контроль. Мутагени, особливості їх дії та тестування наявності в довкіллі.

3.2. Взаємодія геному клітин та середовища. Вплив зовнішніх фізичних та фізико-хімічних факторів на організм. Зв'язок структури та функції. Культура прокаріотів та еукаріотичних клітин. Дріжджі. Бактерійні хромосоми та природний перенос генів. Трансплантація ядер.

3.3. Генна інженерія. Що таке генна інженерія і для чого вона використовується. Загальні та основні інструменти генетичної інженерії: виділення та очистка нуклеїнових кислот, розрізання молекул ДНК та їх використання, полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР), трансформація та інші методи переносу генів, селекція і скринінг рекомбінантів, пробі нуклеїнових кислот і гібридизація, секвенування ДНК. Клонуючі вектори та бібліотеки. Плазмідні вектори. Бактеріофаги та космідні вектори. Бактерійні штучні хромосоми. Вектори спеціального призначення: вектори експресії, секреції, біфункціональні, фагові та інтеграційні. Геном і генні бібліотеки.

3.4. Аналіз геному і протеому, експресії гену. Фізичне картування ДНК фінгерпринтінг. Аналіз протеому. Аналіз транскрипції мРНК. Технологія „сплавлення" генів: типи сплавлення, гени-репортери, технологія гібридизації на чипах.

3.5. Клітинна інженерія як метод штучного створення продуцента із потрібними властивостями. Культура еукаріотичних клітин та тканин. Трансплантація ядер. Генна інженерія мікроорганізмів. Гібридома. Шляхи одержання клітин з тканин еукаріот. Культивування клітин прокаріот. Особливості культур диких та трансформованих штамів. Шляхи визначення життєздатності клітин.

4. Кінетика мікробіологічних процесів. Біореактори.

4.1. Кінетика, що моделює ріст клітин. Модель структури і модель складності. Визначення швидкостей та коефіцієнтів виходу. Модель чорної коробки. Лінійне рівняння швидкості. Вплив температури і рН. Mac-баланс для ідеального реактору: рівняння загального мас-балансу, рівняння закритого, напів-відкритого і відкритого реакторів.

4.2. Розробка конструкції біореактору. Конфігурації біореакторів: „бак з мішалкою", „колона з бульбашками", біореактор з подачею повітря, „ожижені" носії, упакована носієм колона. Умови використання основних і допоміжних частин в біореакторі: тіло реактору, „сорочка", мішалки, клапани, порти для взяття проб та введення домішок тощо. Використання операцій для стерилізації.

5. Розробка принципів очистки і виділення цільового продукту – біотехнологічний процесінг.

5.1. Етапи первинної очистки цільового продукту. Міжфазний розподіл речовин. Твердо-рідинні взаємодії: фільтрація, центрифугування, флотація. Вивільнення внутрішньоклітинних компонентів: руйнування мікробних клітин, гомогенізація тваринних та рослинних клітин. Концентрування біологічних продуктів: сепарування, рідино-рідинна екстракція, мембранна фільтрація, преципітація.

5.2. Етапи кінцевої очистки цільового продукту - хроматографія. Основні принципи адсорбційно-розподільної хроматографії. Типи хроматографії. Адсорбційна хроматографія: іоно-обмінна, афінна. Газово-рідинна хроматографія. Тонкошарова хроматографія. Оптимізація хроматографічних методів для промисловості. Хроматографічні системи, лабораторні, пілотні та промислові.

5.3. Основні принципи створення лікарських засобів на основі цільового продукту.

Державна фармакопея як правовий акт. Структурна організація ДФУ. Поняття про стандартні зразки, стандартні препарати та еталонні спектри. Методи фармакопейного аналізу. Субстанції та готові лікарські форми. Валідація методів контролю якості лікарських засобів. Організація і особливості проведення контролю якості лікарських засобів.

5.4. Документація та валідація процесу. Основні регулюючі та регламентуючі органи для біотехнологічних підприємств. Принципи та основні вимоги до документації процесів. Поняття валідації процесів, речовин, методів, засобів і техніки. Реєстрація процесу та одержання дозвільної документації. Законодавство в галузі охорони прав на інтелектуальну власність.

5.5. Економіка і маркетинг біотехнологічного процесу. Загальні положення вартості, ціни, прибутку, податків, інше. Початкова вартість біотехнологічного проекту. Оціночна вартість проекту: капітальні і поточні витрати. Вартість розробки процесу. Капіталізація проекту. Розробка бізнес-плану і його реалізація. Теорія організації, менеджмент. Організаційні рівні управління. Функції менеджменту: планування, організація, керівництво, контроль, досягнення мети, конфліктами тощо. Системи управління. Менеджери та керівники виробництва. Галузі діяльності менеджера. Підприємство та зовнішнє середовище. Соціальна відповідальність бізнесу. Глобальні проблеми довкілля і реакція на них підприємців. Відповідальність менеджерів.

Список рекомендованої літератури (основна)

1. Артамонов – агропромышленному комплексу.-М.: Наука, 1989.-160 с.

2. Бейли Дж., Основы: биохимической инженерии, в 2-х частих. - М.: Мир, 1989

3. , , Карпенчук , функции и эволюция генов.-К.: Наукова думка, 1980.-216 с.

4. Биотехнология: принципи и примеиение /Под ред. И. Хиггинса и др. - М., 1988

5. , , и др. Клеточная инженерия. - М.: Высшая школа, 1987.-127 с.

6. І., Колотницький біотехнології.- Львів: Тріада плюс, 201с.

7. , Калюжний . Кинетические основы микробиологических процессов. - М., 1990

8. , , Цвіліховський М. І.та ін. Біотехнологія /Підручник.-К.:Інкос, 2006.- С. 126-177.

9. Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология.- М.: Мир, 200с.

10. Рот Дж. Методы генетической инженерии. Генетика бактерий.-М.: Мир, 198с.

11. Елинов биотехнологии.- СПб.: Наука, 199с.

12. Завертяев в воспроизводстве и селекции крупного рогатого скота.- Л.: Агропромиздат, 198с.

13. и др. Трансплантация эмбрионов и генетическая инженерия в животноводстве. - К., 1988

14. Сэмбрук Дж. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование.- М.: Мир, 198с.

15. Ніколайчук В. І., Горбатенко І. Ю. Генетична інженерія.-Ужгород, 199с.

16. Рекомбинантные молекулы: задачи для науки и практики. Под. ред. Р.Бирса.-М.:Мир, 1980.-624 с.

17. , Собко клеток в ветеринарии и биотехнологии.-К.: Урожай, 1990.-151 с.

Додаткова література

1. І., Біотехнологія для всіх/ тлумачний словник біотехнологічних термінів.- Львів: Тріада плюс, 201с.

2. , Кундлифле основы антибиотиков.-М.: Мир, 1975.-500 с.

3. , Лившиц методы создания промышленных штамов микроорганизмов.- М.: Высшая школа, 198с.

4. Довідник з репродуктивної біотехнології великої рогатої худоби. За ред. . - Львів, 200с.

4. Кравців Р. Й., І., Клітинна інженерія. – Львів, 200с.

5. Кравців Р. Й., , І. Генетична інженерія. – Львів, 2008 – 214 с.

6. , Боринская и поведение// Химия и жизнь.- 2000.-№3.- С.20-25.

7. Россіхін В. В. Біотехнологія: вступ у науку майбутнього. – Харків: Колорит, 2005.-280 с.

Перелік питань для вступного фахового випробування

1. Предмет і методи біотехнології, історія створення біотехнології як науки.

2. Використання біотехнології в народному господарстві та медицині.

3. Клітинна інженерія. Загальна характеристика будови клітини, клітинний цикл.

4. Поживні середовища для культивування клітин.

5. Методичні підходи одержання культур клітин.

6. Пересадка ядер. Клонування клітин.

7. Одержання гібридних клітин, гібридоми.

8. Моноклональні антитіла.

9. Методи одержання рекомбінантних ДНК.

10. Химерні тварини, методи одержання.

11. Пересадка ембріонів реципієнтам при трансплантації. Кріоконсервація ембріонів.

12. Біоконверсія відходів с.-г. виробництва. Мікробіологічні та біохімічні процеси при метаногенезі.

13. Біотехнологія використання рекомбінантних ДНК. Рестрикційні ендонуклеази (рестриктази) та їх роль в одержані рекомбінантних ДНК.

14. Методи одержання генів.

15. Плазмідні вектори та їх роль у конструюванні гібридних ДНК.

16. Зворотна транскриптаза (ревертаза) і її біологічна роль.

17. Біотехнологія одержання генноінженерним шляхом інсуліну та соматотропіну.

18. Біотехнологія виробництва інтерферонів. Використання їх у тваринництві.

19. Одержання вакцин генноінженерним методом.

20. Виробництво амінокислот мікробіологічним синтезом.

21. Характеристика продуцентів кормового білка.

22. Переваги мікробіологічного синтезу білка перед іншими способами.

23. Мікробіологічний синтез вітамінів. Характеристика мікроорганізмів продуцентів вітамінів групи В.

24. Загальні відомості про іммобілізацію ферментів.

25. Джерела одержання ферментів. Методи виділення та їх очистки.

26. Промислові ферментні препарати. Вплив окремих факторів на біосинтез ферментів.

27. Одержання товарних форм ферментних препаратів.

28. Механізм дії антибіотиків як лікарських препаратів.

29. Механізм дії антибіотиків як ростових факторів.

30. Технологія одержання антибіотиків.

Додаткові питання

1. Біохімічні основи і технологія мікробіологічного виробництва амінокислот. Виробництво глутамінової кислоти, лізину і триптофану.

2. Принципи одержання та технологія виробництва вітамінів і антибіотиків.

3. Основи біотехнології гормонів і ферментів.

4. Хімічні основи і біотехнологія виробництва етанолу.

5. Біотехнологічні основи виробництва вуглеводів, водню та електрики.

6. Методи біотехнологічної переробки відходів виробництва. Мікробна деградація і конверсія.

7. Природні модифікації геному та їх використання в біотехнології. Методи рекомбінації ДНК іn vitro та їх використання.

8. Модифікація геному методом злиття соматичних клітин.

9. Генна інженерія в клітинах ссавців та ембріонах.

10. Напрямки застосування методу культури тканин рослинних об’єктів. Сомаклональна варіабельність у культурі рослинних тканин і органів.

11. Суть і завдання методу культури тканин (суспензійні культури, калусні культури, культура ізольованих коренів і клітин, культура протопластів). Меристеми.

12. Принципи і техніка клонування. Переваги і недоліки клонів. Відмінності від інших методів розмноження.

13. Біосинтез метаболітів у культурі іn vitro.

14. Генетичні вектори і фактори переносу генетичної інформації (плазміди і транспозини, фагові вектори, косміди і никтоподібні фаги).

15. Загальна характеристика ферментів-рестриктаз та їх використання, генетичне картування, ДНК - і РНК-полімерази.

16. Реконструкція клітин, пересадка ядер із соматичних клітин в енуклейовані яйцеклітини, одержання гомозиготних гаплоїдних нащадків.

КРИТЕРІЇ ОЦІНЮВАННЯ ЗНАНЬ ВСТУПНИКІВ

Вступник повинен виявити:

а) знання класифікації біотехнологічних процесів та виробництв, стану та перспектив розвитку сучасної біотехнології, сфери застосування біотехнологій, основних групи продуктів біосинтезу та продуцентів БАР, сировинної бази та принципи створення поживних середовищ, які використовуються в біотехнології.

б) знання основних стадії біотехнологічного процесу, принципів математичного моделювання кінетики розвитку популяцій біологічних агентів, значення та способи забезпечення асептики в біотехнологічній практиці, способів культивування клітин мікроорганізмів, рослин, тканин у лабораторних та промислових умовах.

в) знання загальних функціональних схем виготовлення та переробки найважливішої та широковживаної продукції народного господарства методами біотехнологій.

Два перші запитання оцінюються у 35 балів, а третє запитання у 30 балів.

Рівень підготовки	Початковий рівень	Середній рівень	Високий рівень	Дуже високий рівень
100 бальна шкала (100-200)	100-120	121-150	151-170	171-200

Конкурсний бал за результатами вступного фахового випробування визначається за формулою: сума балів за кожне питання (П1 + П2 + П3) + 100.