Рабочая учебная программа по дисциплине «Биология» (стр. 2 )

4.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела	Содержание раздела
1	Раздел 1. Современные достижения в области биотехнологии. Социальная значимость биотехнологии.	Введение. Краткие исторические сведения о дисциплине. Предмет и задачи дисциплины. Порядок изучения дисциплины. Отчетность. Литература. Краткое изложение дидактических единиц, терминов. Биотехнология как наука и сфера производства. Биотехнология и фундаментальные дисциплины. Биотехнология как межотраслевая область научно-технического прогресса и раздел практических знаний. Основные факторы, обусловившие стимул в развитии современной биотехнологии. Связь биотехнологии с биологическими, химическими, техническими и другими науками. Практические задачи биотехнологии и важнейшие исторические этапы ее развития. Области применения достижений биотехнологии. Трехкомпонентность современной биотехнологии. Биотехнологизация народного хозяйства. Биотехнология и энергетика. Биотехнология и природные ресурсы. Применение биотехнологических методов в горнодобывающей, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности. Химическая технология и биотехнология. Комбинирование биосинтеза и оргсинтеза при многостадийном получении полупродуктов и целевых продуктов. Биотехнология и новые методы анализа и контроля. Биосенсоры. Биодатчики. Новые материалы (биополимеры и др.), получаемые биотехнологическими методами. Биотехнология и интенсификация сельскохозяйственного производства. Повышение продуктивности сельскохозяйственных растений и животных. Новые методы культивирования растений. Новые виды кормов. Биотехнология и пищевая промышленность. Совершенствование путей переработки сельскохозяйственных продуктов. Новые разновидности пищевых продуктов. Биотехнология и медицина. Получение биотехнологическими методами лекарственных, профилактических и диагностических препаратов. Биотехнология и понимание основ патологии инфекционных, онкологических и наследственных заболеваний.
2.	Раздел 2. Объекты биотехнологии	Макробиообъекты животного происхождения. Человек как донор. Человек как объект иммунизации и донор. Млекопитающие, птицы, рептилии, рыбы, насекомые, паукообразные, морские беспозвоночные. Культуры тканей человека и других млекопитающих. Основные группы получаемых биологически активных веществ. Биообъекты растительного происхождения. Дикорастущие, плантационные растения. Водоросли. Культуры растительных тканей. Основные группы получаемых биологически активных веществ. Биообъекты – микроорганизмы. Эукариоты (простейшие, грибы, дрожжи). Прокариоты (актиномицеты, эубактерии). Вирусы. Основные группы получаемых биологически активных соединений. Биообъекты – макромолекулы с ферментативной активностью. Промышленные биокатализаторы на основе индивидуальных ферментов и мультиферментных комплексов. Биоконверсия (биотрансформация) при получении гормонов, витаминов, антибиотиков и других биологически активных веществ.
3.	Раздел 3. Сырьевая база биотехнологии	Требования, предъявляемые к питательным субстратам, использующимся в биотехнологических процессах. Основные типы питательных сред, использующихся в биотехнологии: требования к составу и качеству, принципы подбора. Сырьевая база биотехнологии. Питательные среды для ферментационных процессов. Природные сырьевые субстраты растительного происхождения. Отходы производства как потенциальные субстраты для культивирования биологических объектов.
	Раздел 4. Технологические основы биотехнологических производств	Условия, необходимые для работы биообъектов в биотехнологических системах производства лекарственных средств. Биотехнологический процесс как базовый этап, обеспечивающий сырье для получения лекарственных, профилактических, диагностических препаратов. Биотехнологический процесс как промежуточный или заключительный этап производства препарата. Биотехнологический процесс, обеспечивающий все стадии создания лечебного, профилактического, диагностического препарата. Общие основы экзогенной регуляции продуктивности макро - и микрообъектов. Жизнеобеспечение макроорганизмов – животных и высших растений как источника биомассы. Жизнеобеспечение микроорганизмов как источника биомассы. Защита от контаминации. Предотвращение выброса в окружающую среду. Техногенная экологическая ниша для существования микрообъектов в монокультуре. Жизнеобеспечение культур клеток высших растений и животных. Обеспечение эффективной работы биообъектов, используемых как промышленные биокатализаторы. Сочетание условий для поддержания жизнеобеспечения биообъекта и максимального синтеза целевого продукта при наиболее сложном варианте биотехнологического процесса. Направленная регуляция состава питательной среды и воздействия физических факторов в течение ферментации. Предшественники целевого продукта и время их внесения в среду. Слагаемые биотехнологического процесса производства лекарственных средств. Иерархическая структура биотехнологического производства. Первая ступень построения: подсистемы типа биообъект – биореакторы, биомасса –сепараторы, экстракторы и т. п. Вторая ступень построения: объединение подсистем в функционально единую цепь (участок, цех). Технологические основы создания блочно-модульных типовых решений. Третья ступень построения: последовательность блоков и модулей функциональных участков. Опытно-промышленная установка, предприятие законченного цикла, основные и вспомогательные (общеинженерные) подсистемы. Схема последовательно реализуемых стадий превращения исходного сырья в лекарственное средство. Оптимизация биообъекта, процессов и аппаратов как единого целого в биотехнологическом производстве. Подготовительные операции при использовании в производстве биообъектов макроуровня. Многоэтапность подготовки посевного материала. Комплексные и синтетические питательные среды. Их компоненты. Концентрация отдельного расходуемого компонента питательной среды и скорость размножения биообъекта в техногенной нише. Методы стерилизации питательных сред. Сохранение биологической полноценности сред при их стерилизации. Стерилизация ферментационного оборудования. «Слабые точки» внутри стерилизуемых емкостей. Проблемы герметизации оборудования и коммуникаций. Очистка и стерилизация технологического воздуха. Предварительная очистка. Стерилизующая фильтрация. Предел размера пропускаемых частиц. Эффективность работы фильтров. Критерии подбора ферментеров при реализации конкретных целей. Классификация биосинтеза по технологическим параметрам. Принципы организации материальных потоков: периодический, полупериодический, отъемно-доливной, непрерывный. Глубинная ферментация. Массообмен. Поверхностная ферментация. Требования к ферментационному процессу в зависимости от физиологического значения целевых продуктов для продуцента – первичные метаболиты, вторичные метаболиты, высокомолекулярные вещества. Биомасса как целевой продукт. Выделение, концентрирование и очистка биотехнологических продуктов. Стандартизация лекарственных средств, получаемых методами биотехнологии. Фасовка. Контроль и управление биотехнологическими процессами. Контроль концентрации субстратов и биотехнологических продуктов. Титриметрические методы. Оптические методы. Биохимические (ферментативные) методы контроля. Электроды и биосенсоры на основе иммобилизованных клеток. Высокоэффективная жидкостная хроматография при решении задач биотехнологического производства. Основные теории автоматического регулирования. Компьютеризация биотехнологического производства лекарственных препаратов.
5.	Раздел 5. Пути решения проблем экологии и охраны окружающей среды методами биотехнологии	Переработка и утилизация промышленных отходов. Понятие о твердых промышленных и бытовых отходах. Классификация твердых отходов. Составляющие компоненты твердых бытовых отходов (ТБО). Влияние хранения ТПО и ТБО на природную среду. Влияние процесса «старения» разных компонентов ТО на экологию. Химические материалы ТПО и ТБО и их действие на агроландшафты Технологические схемы сепарации твердых бытовых отходов (ТБО). Основные параметры переработки твердых бытовых отходов. Переработка ТБО после их сепарации по группам. Переработка древесины и целлюлозного волокна. Биохимическая переработка макулатуры и тряпья. Микробиологическое загрязнение отходов. Удаление печатной краски с бумаги с помощью ферментов. Очистка промышленных стоков. Способы обеззараживания воды. Способы биохимической утилизации активного ила. Дезинфектанты и окислители. Хлорирование и озонирование воды. Сорбенты для дезодорирования воды и удаления токсичных веществ. Микробиологические способы извлечения металлов из растворов. Метилирование металлов микроорганизмами и перевод в летучую форму. Внеклеточное осаждение тяжелых металлов. Биосорбция клетками микроорганизмов. Биологические обрастания в промышленных системах водоснабжения и кондиционирования воздуха. Состав биообрастаний. Методы борьбы с биообрастаниями. Биоциды и их свойств. Комбинированные методы борьбы с биообрастаниями. Понятие о биоремедиации и экомониторинге. Биоремедиация нефтезагрязненных почв и водных экосистем. Стимуляция деятельности естественной биоты в почвах и водоемах. Биопрепараты на основе микробных ферментов. Фиторемедиация. Заключение. Краткий итог изученного материала. Задачи на предстоящую аттестацию.

4.2. Разделы дисциплины, виды учебной работы и формы

текущего контроля

№ п/п	Семестр	Наименование раздела дисциплины	Виды учебной работы	Оценочные средства
Л	ПЗ	СРС	Всего часов
1.	7	Раздел 1. Современные достижения в области биотехнологии	2	2	2	6	Тестовые задания, устный опрос, контрольная работа
2.	7	Раздел 2. Объекты биотехнологии	–	–	15	15	Тестовые задания, устный опрос, контрольная работа
3.	7	Раздел 3. Сырьевая база биотехнологии	––	–	15	15	Тестовые задания, устный опрос, контрольная работа
4.	7	Раздел 4. Технологические основы биотехнологических производств	–	2	15	117	Тестовые задания, устный опрос, контрольная работа
5.	7	Раздел 5. Пути решения проблем экологии и охраны окружающей среды методами биотехнологии	–	4	15	19	Тестовые задания, устный опрос, контрольная работа
		ИТОГО	2	8	62	72