Модуль 1. Основы биоинженерии.
1.1 Основы генетической инженерии
Предмет биотехнологии. Этапы развития. Связь биотехнологии с другими науками. Значение биотехнологии для решения глобальных проблем человечества. Использование научных достижений в области физико-химической биологии и фундаментальных биологических дисциплин в биоиндустрии. Отличие современной биотехнологии от традиционных микробиологических производств. Экономические и социальные аспекты развития биотехнологии. Использование научных достижений в области физико-химической биологии и фундаментальных биологических дисциплин в биоиндустрии. Отличие современной биотехнологии от традиционных микробиологических производств. Экономические и социальные аспекты развития биотехнологии.
Предмет. Достижения, которые обусловили успешное развитие генетической инженерии. Современная стратегия. Основные особенности структуры и регуляции экспрессии генов про - и эукариот. Ферменты генетической инженерии. Методы получения генов in vitro. Векторы и конструирование рекомбинантных ДНК. Экспрессия клонированных генов. Прикладные аспекты генетической инженерии. Геномные проекты.
2.Основы клеточной инженерииКультура клеток. Гибридизация клеток в культуре. Значение гибридизации клеток для решения актуальных проблем биологии. Трансплантация ядер. Микроклетки и изолированные хромосомы. Культура клеток эукариотных организмов. Дедифференцировка и каллусогенез - как основа создания пересадочных клеточных культур. Генетическая и физиологическая гетерогенность клеточных культур. Стерилизация - как необходимое условие культивирования клеток in vitro. Питательные среды, их состав. Культуры каллусных клеток, их возможное использование. Суспензионные культуры и их использование для получения веществ вторичного синтеза. Культивирование отдельных клеток.
Модуль 2. Биотехнология растений и животных.
2.1. Биотехнология растений
Клеточная инженерия растений. Получение и использование протопластов. Конструирование рекомбинантов растений. Культура растительных клеток и производство полезных соединений. Тотипотентность растительных клеток. Регенерация растений из каллусов. Индукция развития меристематических тканей. Оздоровление растений, с помощью клонального микроразмножения. Генная инженерия растений: выведение растений, устойчивых к насекомым-вредителям, вирусам и гербицидам. Получение растений, противостоящих к неблагоприятным воздействиям и старению. Плазмиды агробактерий как векторы для трансформации. Другие методы трансформации. Успехи в получении трансгенных растений. Создание трансгенов, устойчивых к вирусным, бактериальным и грибковым инфекциям. Проблемы биобезопасности ГМО и Bt-растений. Изучение возможностей повышения эффективности биологической фиксации атмосферного азота. Клональное микроразмножение растений и его классификация
2.2 .Биотехнология животных
Трансплантация эмбрионов. Стимуляция суперовуляции. Извлечение эмбрионов. Криоконсервация эмбрионов. Клеточная инженерия животных: искусственное получение монозиготных близнецов, соматическая гибридизация животных клеток. Клонирование животных. Получение трансгенных животных. Трансгенные мыши: методология. Использование ретровирусных векторов; метод микроиъекций ДНК; использование модифицированных эмбриональных стволовых клеток; клонирование с помощью переноса ядра.
Модуль 3. Биотехнология в различных сферах деятельности человека
3.1.Биотехнология в промышленной микробиологии и медицине
Биосинтез инсулина человека в клетках E. coli. Биосинтез гормона роста. Биосинтез интерферонов. Гибридомы. Моноклональные антитела. Получение вакцин. Использование стволовых клеток. Генная терапия.
Микроорганизмы – продуценты полезных веществ. Первичные и вторичные метаболиты. Производство ферментов, капсульных полисахаридов. Белки одноклеточных организмов. Биотехнология в молочной промышленности: приготовление молочнокислых продуктов, сыра, молочного сахара. Производство кормового белка. Дрожжи и продукты дрожжевого брожения. Производство алкогольных напитков. Использование водорослей и грибов.
3.2.Биотехнология в производстве энергии и охране окружающей среды
Источники биомассы для выработки топлива. Интенсификация фотосинтеза методами биотехнологии. Древесина как сырье для производства биотоплива. Получение этанола. Получение биогаза. Биофотолиз и получение водорода.
Очистка сточных вод и переработка отходов. Аэробная переработка отходов и анаэробное разложение. Биологическая переработка промышленных отходов. Биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде. Биодеградация нефтяных загрязнений, пестицидов. Методы генетической инженерии в контроле загрязнений.
Уничтожение или утилизация твердых (мицелиальных) отходов. Биологические, физико-химические, термические методы обезвреживания мицелиальных отходов. Утилизация мицелиальных отходов в строительной промышленности. Использование отдельных фракций мицелиальных отходов в качестве пеногасителей и др.
Очистка выбросов в атмосферу. Биологические, термические, физико-химические и другие методы рекуперации и обезвреживания выбросов в атмосферу.
6. Планы семинарских занятий.
Семинар «Основы генетической инженерии»
Обсуждаемые темы:
1.Гены прокариот.
2.Гены эукариот.
3.Методы получения генов in vitro.
4.Общие свойства векторов.
5.Методы введения рекомбинантных ДНК в клетки.
Семинар «Основы клеточной инженерии»
Обсуждаемые темы:
1.Соматическая гибридизация.
2.Трансплантация ядер.
3.Микроклетки и изолированные хромосомы.
Семинар «Биотехнология растений»
Обсуждаемые темы:
1.Клеточная инженерия растений.
2.Изучение возможностей повышения эффективности биологической фиксации атмосферного азота.
3.Проблема биобезопасности ГМО.
Семинар «Биотехнология в производстве энергии и охране окружающей среды»
Обсуждаемые темы:
1.Решение проблемы утилизации отходов методами биотехнологии.
2.Биодеградация пестицидов.
3.Биодеградация нефтяных загрязнений.
Семинар «Биотехнология производства первичных метаболитов»
Обсуждаемые темы:
Биотехнология получения первичных метаболитов. Производство аминокислот, витаминов, органических кислот. Ферментная биотехнология. Получение микробных высокоочищенных ферментных препаратов. Инженерная энзимология. Методы иммобилизации ферментов. Носители для иммобилизации.Семинар «Биотехнология производства вторичных метаболитов»
Обсуждаемые темы:
Биотехнология получения вторичных метаболитов. Производство антибиотиков и вакцин. Синтез полусинтетических антибиотиков. Получение промышленно важных стероидов (гидрокортизона, преднизолона, половых гормонов). Получение экстрацилюмерных микробных полисахаридов (декстран, ксантан, альгинат, карроленан и др.) и их использование в народном хозяйстве.Семинар «Энергия и биотехнология»
Обсуждаемые темы:
Производство высококачественного топлива из биологического сырья, основанное на сочетании фотосинтеза, животноводства, кормопроизводства и ферментации с использованием соответствующих организмов. Биотопливные элементы.Семинар «Экологическая биотехнология»
Обсуждаемые темы:
Специфическое применение биотехнологических процессов для решения проблем окружающей среды. Переработка отходов, извлечение полезных веществ из отходов. Борьба с загрязнениями, контроль за патогенной микрофлорой, биодеградация ксенобиотиков, нефтяных загрязнений. Получение экологически чистой энергии.Семинар «Новые объекты биотехнологии»
Обсуждаемые темы:
Криосохранение генофонда клеток живых организмов. Липидные препараты из культур жгутиконосцев. Арахидоновая кислота как предшественник простагландинов. Перспективы развития биотехнологии на ближайшие годы.Семинар «Принципы использования генной инженерии в биотехнологии»
Обсуждаемые темы:
1.Способы отбора рекомбинантных клонов.
2.Методы нерестрикционного и рестрикционного получения фрагментов ДНК.
3. Векторная молекула. Способы введения ДНК в векторную молекулу.
4.Первые использованные векторы - плазмиды, основные их характеристики, определяемые плазмидами свойства микроорганизмов.
5. Требования к векторной молекуле.
Семинар «Особенности используемых в биотехнологии генно-инженерных методов»
Обсуждаемые темы:
1.Способы улучшения секреции белка. Секреторные векторы.
2. Регуляция репликации плазмид. Факторы, ограничивающие экспрессию генов.
3. Векторы на основе фага лямбда.
5. Синтез секретируемых белков бактерий. Сигнальный пептид и прочие факторы, определяющие секрецию пептидов.
Семинар «Разнообразие организмов продуцентов»
Обсуждаемые темы:
1. Актиномицеты, коринебактерии.
2. Использование клеток насекомых, бакуловирусы.
3. Вирусные векторы для животных: паповавирусы, вирус осповакцины, аденовирусы, парвовирусы, ретровирусы.
4. Растительные векторы: транспозоны, вирусы. Способы трансформации растительных организмов.
5. Роль генной инженерии в сельском хозяйстве.
7. Темы лабораторных работ Учебным планом не предусмотрены
8. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов.
Таблица 5
№ | Модули и темы | Виды СРС | Неделя семестра | Объем часов | Кол-во баллов | |
обязательные | дополнительные | |||||
Модуль 1 | ||||||
1.1 | Основы генетической инженерии | Изучение отдельных тем (ответы на семинарах) Выполнение индивидуальных заданий (глоссарий) | Изучение отдельных тем. | 1-3 | 16 | 0-20 |
1.2 | Основы клеточной инженерии | Изучение отдельных тем (ответы на семинарах) Выполнение индивидуальных заданий (рефератов) | Изучение отдельных тем. | 4 | 8 | 0-10 |
Всего по модулю 1: | 24 | 0-30 | ||||
Модуль 2 | ||||||
2.1 | Биотехнология растений | Изучение отдельных тем (ответы на семинарах) Выполнение индивидуальных заданий (презентаций) | Изучение отдельных тем. | 5-6 | 16 | 0-15 |
2.2 | Биотехнология животных | Выполнение индивидуальных заданий (эссе) Выполнение контрольных работ. | Изучение отдельных тем. | 7-8 | 16 | 0-15 |
Всего по модулю 2: | 32 | 0-30 | ||||
Модуль 3 | ||||||
3.2 | Биотехнология в промышленной микробиологии и медицине | Выполнение индивидуальных заданий (библиографический список, презентации) Выполнение контрольных работ. | Изучение отдельных тем | 9-12 | 16 | 0-28 |
3.3 | Биотехнология в производстве энергии и охране окружающей среды | Изучение отдельных тем (ответы на семинарах) Подготовка к тестированию | Изучение отдельных тем | 13-14 | 11,8 | 0-12 |
Всего по модулю 3: | 17,8 | 0-40 | ||||
ИТОГО: | 83,8 | 0-100 |
Темы рефератов:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
