Учебно-методический комплекс рабочая программа для магистров направления 020400. 68 Биология магистерской программы Биотехнология очной формы обучения

Скачать 252.28 Kb.

Название	Учебно-методический комплекс рабочая программа для магистров направления 020400. 68 Биология магистерской программы Биотехнология очной формы обучения
Дата публикации	02.07.2015
Размер	252.28 Kb.
Тип	Учебно-методический комплекс

100-bal.ru > Биология > Учебно-методический комплекс

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

Проректор по учебной работе

_______________________ /Волосникова Л.М.

__________ _____________ 201__г.

ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для магистров направления 020400.68 Биология магистерской программы Биотехнология очной формы обучения

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор (ы) работы _____________________________/ Колоколова Н.Н. /

«______»___________2011 г.

Рассмотрено на заседании кафедры ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры, протокол № ____ от «____» __________ 2011 г. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем 16 стр.

Зав. кафедрой ______________________________/ Боме Н.А. /

«______»___________ 2011 г.

Рассмотрено на заседании УМК Института математики, естественных наук и информационных технологий, Отделение биологии

протокол № ___ от «____» ________________ 2011 г.

Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК ________________________ / Фролова О.В. /

«______»_____________2011 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ_____________/ Федорова С.А. /

«______»_____________2011 г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт математики, естественных наук и компьютерных технологий

Кафедра ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры

Колоколова Н.Н.

ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для магистров направления 020400.68 Биология магистерской программы Биотехнология очной формы обучения

Тюменский государственный университет

2011

Колоколова Н.Н. Промышленная микробиология. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для магистров направления 020400.68 Биология, магистерской программы Биотехнология очной формы обучения. Тюмень, 2011, 16 с.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Промышленная микробиология [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk3.utmn.ru, свободный.

Рекомендовано к электронному изданию кафедрой ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

Ответственный редактор: Боме Н.А., зав. кафедрой ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры, доктор сельскохозяйственных наук, профессор

© Тюменский государственный университет, 2011.

© Колоколова Н.Н., 2011.

1. Пояснительная записка

1.1. Цели и задачи дисциплины

Цель преподавания дисциплины – формирование у магистров современных представлений об уровне научных достижений в области промышленной микробиологии и знакомство с существующими промышленными процессами микробного синтеза целевых продуктов.

Основная задача дисциплины – рассмотрение теоретических основ промышленной микробиологии и знакомство магистров с основными микробиологическими производствами продуктов метаболизма, биологически активных веществ, отдельных компонентов микробных клеток и биомассы.

1.2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры

Дисциплина «Промышленная микробиология» предназначена для студентов 1 курса дневного отделения, обучающихся по направлению 020400.68. – Биология, степень магистр биологии (Магистерская программа Биотехнология). Дисциплина «Промышленная микробиология» относится к дисциплинам по выбору профессионального цикла (М.3). Дисциплина «Промышленная микробиология» связана с другими дисциплинами профессионального цикла – инновационные технологии в работе с генетическими ресурсами, безопасность и биологические риски трансгенных растений, генетическая инженерия растений, биотехнологические методы в охране окружающей среды; математического и естественнонаучного цикла – математическое моделирование биологических процессов, теоретические и прикладные аспекты биотехнологии растений и фундаментальными разделами общей биологии.

Для успешного освоения дисциплины студент должен обладать знаниями основ микробиологии и вирусологии; систематики, физиологии и биохимии микроорганизмов; статистической обработки экспериментальных данных, умениями составлять презентации, владеть навыками работы с персональным компьютером и в сети Internet, полученными в результате освоения предыдущих дисциплин.

Усвоение данной дисциплины необходимо как предшествующее для изучения дисциплин «Биотехнология микроорганизмов», «Биотехнология в селекции растений», «Современные технологии изучения и сохранения генетических ресурсов».

1.3. Компетенции выпускника ООП магистратуры, формируемые в результате освоения данной ООП ВПО:

- глубоко понимает и творчески использует в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин магистерской программы (ПК-10);

- умеет планировать и реализовывать профессиональные мероприятия (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-11);

- применяет методические основы проектирования и выполнения полевых и лабораторных биологических и экологических исследований с использованием современной аппаратуры и вычислительных комплексов (в соответствии с целями магистерской программы), генерирует новые идеи и методические решения (ПК-12);

- самостоятельно использует современные компьютерные технологии для решения научно-исследовательских и производственно-технологических задач профессиональной деятельности, для сбора и анализа биологической информации (ПК-13).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

- знать: научные основы промышленной микробиологии; производства, базирующиеся на микробиологическом синтезе; генетические основы биотехнологии микроорганизмов; задачи, направления и проблемы промышленной микробиологии применительно к современным потребностям; иметь представление о перспективах развития производств, основанных на применении микроорганизмов; научные и правовые основы обеспечения биобезопасности в промышленной микробиологии;

- уметь: использовать полученные знания в исследованиях по селекции, культивированию штаммов – продуцентов биологически активных веществ, других продуктов метаболизма; разрабатывать схемы культивирования продуцентов микробных метаболитов; программы с использованием традиционных и нетрадиционных методов биотехнологии микроорганизмов;

2. Структура и трудоемкость дисциплины

3. Тематический план

Таблица 1

№	Тема	Недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.			Итого часов по теме	Из них интерактивные формы занятий, час	Формы контроля
№	Тема	Недели семестра	Лекции	Практические занятия	Самостоятель-ная работа	Итого часов по теме	Из них интерактивные формы занятий, час	Формы контроля
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1.	Научные основы промышленной микробиологии	1	-	3	12	15	1	Ответ на практическом занятии
2.	Ферментационные процессы в микробиологической промышленности	2-3	-	-	13	13	-	Конспект по теме
3.	Промышленный биосинтез белковых веществ	4-5	-	-	13	13	-	Конспект по теме
4.	Микробиологический метод получения аминокислот	6	-	-	13	13	-	Конспект по теме
5,	Микробиологическое получение органических кислот	7-8	-	3	12	15	1	Устный опрос, ответ на практическом занятии
6.	Микробиологический синтез витаминов	9	-	-	13	13	-	Конспект по теме
7.	Промышленное получение микробных полисахаридов	10	-	-	13	13	-	Конспект по теме
8.	Биосинтез антибиотиков	11	-	3	12	15	1	Устный опрос, ответ на практическом занятии
9.	Получение ферментных препаратов	12-13	-	3	12	15	1	Устный опрос, ответ на практическом занятии
10.	Производства, основанные на получении микробной биомассы	14	-	3	12	15	1	Устный опрос, ответ на практическом занятии ]
11.	Заключительное занятие	15	-	-	4	4	1	Дискуссия, контрольная работа по всему материалу
	Итого:			15	129	144	6
	Из них в интерактивной форме:						6

Таблица 2.

Планирование самостоятельной работы

№	Темы	Виды СРС		Объем часов
№	Темы	обязательные	дополнительные	Объем часов
1.	Научные основы промышленной микробиологии	Выполнение практической работы	Чтение обязательной и дополнительной литературы	12
2.	Ферментационные процессы в микробиологической промышленности	Подготовка конспекта	Чтение обязательной и дополнительной литературы	13
3.	Промышленный биосинтез белковых веществ	Подготовка конспекта	Чтение обязательной и дополнительной литературы	13
4.	Микробиологический метод получения аминокислот	Подготовка конспекта	Подготовка к опросу	13
5.	Микробиологическое получение органических кислот	Выполнение практической работы	Чтение обязательной и дополнительной литературы	12
6.	Микробиологический синтез витаминов	Подготовка конспекта	Чтение обязательной и дополнительной литературы	13
7.	Промышленное получение микробных полисахаридов	Подготовка конспекта	Подготовка к опросу	13
8.	Биосинтез антибиотиков	Выполнение практической работы	Подготовка к опросу	12
9.	Получение ферментных препаратов	Выполнение практической работы	Подготовка к опросу	12
10.	Производства, основанные на получении микробной биомассы	Выполнение практической работы	Подготовка к контрольной работе	12
11.	Заключительное занятие	Контрольная работа	Защита реферата	4
	ИТОГО:			129

Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	Темы дисциплины необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	1	3	4	5	6	7	8	9	10
1.	Биотехнология микроорганизмов	+	+	+	+	+	+	+	+	+
2.	Современные технологии изучения и сохранения генетических ресурсов	+	+	+	+	+	+	+	+	+
3.	Биотехнология в селекции растений	+						+		+

Примечание: номера тем соответствуют названиям, приведенным в таблице 1.
5. Содержание дисциплины.

Тема 1. Научные основы промышленной микробиологии. История промышленной микробиологии. Общая характеристика микроорганизмов. Основные принципы регуляции метаболизма и скорости роста микроорганизмов. Селекция микроорганизмов – продуцентов практически важных веществ. Использование генетической инженерии для получения практически полезных штаммов микроорганизмов. Культивирование микроорганизмов. Аэрация при культивировании микроорганизмов. Хранение микроорганизмов. Бактериофаги в микробиологической промышленности. Иммобилизованные клетки микроорганизмов и их применение.

Тема 2. Ферментационные процессы в микробиологической промышленности. Количественные характеристики роста и продуктивности микроорганизмов. Кинетика роста микроорганизмов. Типы ферментационных процессов и их количественные показатели. Биореакторы для аэробной ферментации. Среды и сырье для микробиологической промышленности. Компьютеризация микробиологических процессов. Выделение продукта.

Тема 3. Промышленный биосинтез белковых веществ. Особенности возникновения отрасли, современное состояние и перспективы развития. Субстраты для получения белково-витаминных концентратов. Сахаросодержащие субстраты: отходы сахарной, спиртовой, целлюлозной промышленности, гидролизаты растительных отходов. Особенности микробного роста на углеводородах. Технологическая схема производства белковых веществ. Особенности получения белка одноклеточных на спиртах и природных газах. Перспективы применения фото- и хемосинтетиков для получения белка одноклеточных.

Тема 4. Микробиологический метод получения аминокислот. Субстраты и продуценты для получения аминокислот. Регуляторные и ауксотрофные мутанты – продуценты аминокислот. Состав сред для биосинтеза аминокислот. Техника выделения и очистки аминокислот. Технология получения глутаминовой кислоты. Технология производства лизина, триптофана. Двуступенчатое получение аминокислот из биосинтетических предшественников.

Тема 5. Микробиологическое получение органических кислот. Среды и аппараты, применяемые для получения органических кислот. Поверхностное и глубинное культивирование. Среды для получения органических кислот. Получение конечного продукта. Получение лимонной, молочной, уксусной и др. кислот.

Тема 6. Микробиологический синтез витаминов. Технология получения витаминов. Получение витамина В₁₂ с помощью пропионовокислых и метаногенных бактерий. Микроорганизмы – продуценты рибофлавина и его получение в промышленности. Пути биоконсервации при синтезе аскорбиновой кислоты.

Тема 7. Промышленное получение микробных полисахаридов. Полисахариды цитоплазмы и мембранных структур. Полисахариды клеточных стенок. Внеклеточные полисахариды. Биосинтез полисахаридов. Состав питательных сред для производства полисахаридов. Практическое использование микробных полисахаридов.

Тема 8. Биосинтез антибиотиков. Образование антибиотиков в промышленных условиях. Выделение и очистка антибиотика. Антибиотики, образуемые актиномицетами, бактериями, мицелиальными грибами. Пути повышения биосинтеза антибиотиков микроорганизмами. Биосинтез антибиотиков иммобилизованными клетками.

Тема 9. Получение ферментных препаратов. Особенности ферментов микроорганизмов. Ферменты микроорганизмов, применяемые в производстве. Получение активных продуцентов микробных ферментов. Питательные среды для культивирования микроорганизмов. Выделение и стабилизация ферментов. Иммобилизованные ферменты, техника иммобилизации. Применение ферментов.

Тема 10. Производства, основанные на получении микробной биомассы. Производство вакцин, бактериофагов и препаратов, нормализующих микрофлору человека. Получение азотфиксирующих бактериальных препаратов. Препараты микроорганизмов против вредителей растений.

Планы практических занятий. *

Занятие 1. (по теме 1: Научные основы промышленной микробиологии). Селекция штаммов клубеньковых бактерий.

Занятие 2. (по теме 5: Микробиологическое получение органических кислот). Глубинное культивирование продуцентов лимонной кислоты.

Занятие 3. (по теме 8: Биосинтез антибиотиков). Определение антибиотической активности штаммов стрептомицетов методами перпендикулярных штрихов и методом диффузии в агар.

Занятие 4. (по теме 9: Получение ферментных препаратов). Образование внеклеточных ферментов бактериями.

Занятие 5. (по теме 10: Производства, основанные на получении микробной биомассы). Определение титра спор бактериальных и грибных биопрепаратов.

* Примечание: перечень необходимого инструментария для проведения практических занятий приведен в разделе 10.

7. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.

Самостоятельная работа магистров направления «Биология», магистерской программе «Биотехнология» по дисциплине «Промышленная микробиология» включает следующие виды учебной деятельности: чтение обязательной и дополнительной литературы, подготовка к практическому (семинарскому) занятию, подготовка рефератов, выступление с докладом и презентацией, подготовка и защита конспектов по предложенной теме с презентацией, выполнение контрольной работы.

На контрольную работу отводится не менее 1,0 часа. Контрольная работа состоит из средних по трудоемкости вопросов, различных типов тестов или заданий, требующих поиска обоснованного развернутого ответа.
Контрольная работа:

Методы традиционной селекции в получении промышленных штаммов микроорганизмов.
Применение генетической трансформации в биотехнологии и селекции микроорганизмов.
Основные источники сырья для микробиологической промышленности.
Методы культивирования промышленных штаммов микроорганизмов.
Ферментационные процессы в микробиологической промышленности.
Промышленные процессы с использованием иммобилизованных ферментов и клеток.
Использование микроорганизмов для получения кормового белка.
Микробиологические методы производства аминокислот и органических кислот.
Микробиологический синтез витаминов.
Промышленное получение микробных полисахаридов.
Направленный поиск продуцентов антибиотиков.
Получение активных продуцентов микробных ферментов.
Производства, основанные на получении микробной биомассы.

Тема реферата выбирается в соответствии с интересами магистра. Реферат должен основываться на проработке нескольких дополнительных к основной литературе источников (монографий, статей и др.). План реферата должен быть авторским, с выражением собственного мнения, анализа проблемы. Все приводимые в реферате факты и заимствованные соображения должны сопровождаться ссылками на источник информации. Завершают реферат разделы «Заключение» и «Список литературы».

.

Примерные темы рефератов:

1. Направленный мутагенез для получения промышленных штаммов микроорганизмов.

2. Использование методов генетической инженерии при конструировании новых штаммов микроорганизмов.

3. Липиды микроорганизмов для кормовых целей.

4. Методы повышения биосинтеза антибиотиков микроорганизмами.

5. Промышленное производство микробных биопестицидов.

6. Микробиологические препараты для защиты растений от фитопатогенных грибов.

7. Получение азотфиксирующих бактериальных препаратов.

8. Производство бактериофагов.

9. Методы получения активных форм ферментов микроорганизмов.

10. Производство пробиотиков.

11. Современные методы хранения микроорганизмов – продуцентов биологически активных веществ.
Экзамен служит формой проверки качества усвоения учебного материала лекционных и практических занятий, а также иных видов учебной деятельности студентов в соответствии с учебной программой.

Контрольные вопросы к экзамену:

Новые направления промышленной микробиологии.
Методы селекции микроорганизмов – продуцентов практически важных веществ.
Генно-инженерные методы получения практически полезных штаммов микроорганизмов.
Особенности питательных сред для культивирования промышленных штаммов микроорганизмов.
Методы сохранения генофонда промышленных штаммов.
Типы биореакторов, применяемых в промышленной микробиологии.
Критерии оценки эффективности биотехнологических процессов.
Микробиологическое производство биологически активных веществ и препаратов.
Промышленный биосинтез белково-витаминных концентратов.
Микробиологический метод получения аминокислот.
Микробиологическое получение органических кислот.
Микроорганизмы – продуценты витаминов и их получение в промышленности.
Биосинтез микробных полисахаридов и их практическое использование.
Промышленный биосинтез антибиотиков.
Биосинтез антибиотиков иммобилизованными клетками.
Ферменты микроорганизмов, применяемые в производстве.
Биотехнологические методы создания вакцинных препаратов.
Биоинсектициды и биофунгициды, технология получения и механизм действия.
Характеристика бактериальных удобрений.
Биобезопасность в промышленной микробиологии.

8. Образовательные технологии.

При реализации различных видов учебной работы во время изучения дисциплины «Промышленная микробиология» используются различные образовательные технологии: лекции и практические занятия, отражающие основные разделы изучаемого курса, рефераты, дискуссии.

Отдельное внимание уделяется интерактивным формам занятий. В интерактивной форме (работа в малых группах) проводится бóльшая часть практических занятий. Для развития навыков самостоятельной научно-исследовательской работы, способностей обобщать и анализировать информацию из литературных источников предлагается реферат по одной из приведенных тем.

Для текущего контроля знаний магистрантов используются устные опросы, ответы на практических занятиях, предложены вопросы к экзамену.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.

9.1. Основная литература:

1. Промышленная микробиология / Под ред. Н.С. Егорова. М.: Высшая школа, 1989. 686 с.

2. Воробьева Л.И. Промышленная микробиология. М.: Изд-во Московского университета, 1989. 294 с.

3. Воробьева Л.И. Техническая микробиология. М.: Изд-во Московского университета, 1987. 167 с.

4. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках. М.: Изд-во Московского ун-та, 1994. 512 с.

5. Генетика промышленных микроорганизмов и биотехнология: Сб. ст. М.: Наука, 1990.

6. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. М.: ИЦ «Академия», 2003. 208 с.

7. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. 2-е изд-е. М.: ИЦ «Академия», 2005. 208 с.

8. Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Воронин Е.С. и др. Сельскохозяйственная биотехнология / Под ред. В.С. Шевелухи. М.: Высшая школа, 2003. 469 с.

9. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. 496 с.

10. Безбородов А.М., Кочан И.Б., Бочева С.С. Основы биотехнологии микробных синтезов. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского ун-та, 1989. 112 с.

11. Синицин А.П., Райнина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. М.: Изд-во МГУ, 1994. 288 с.

12. Атанасов А.В. Биотехнология в растениеводстве /Под ред. Л.Д. Колосовой, Е.В. Дейнеко. Новосибирск, 1993. 241 с.

9.2. Дополнительная литература:

1. Колоколова Н.Н. Микроорганизмы в природных ценозах. Учебное пособие. Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 2008. 136 с.

2. Шлегель Г. Общая микробиология. М.: Мир, 1987. 567 с.

3. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология. М.: Издательский центр «Академия», 2006. 352 с.

4. Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биотехнология. Кинетические основы микробиологических процессов. М.: Высшая школа, 1990. 294 с.

5. Стейниер Р., Эдельберг Э., Ингрэм Дж. Мир микробов. М.: Мир, 1979. Т. 1-3.

6. Сассон А. Биотехнология: свершения и надежды. М.: Мир, 1987. 410 с.

7. Кирай З., Барабаш З. Результаты и перспективы использования биотехнологии в растениеводстве и защите растений / Международный агропромышленный журнал. 1990. №3. С. 7-10.

8. Поздеев О.К. Медицинская микробиология / Под ред. В.И. Покровского. М.: ГЭОТАР-МЕД, 2004. 768 с.

9. Статьи в периодических изданиях – «Успехи микробиологии», журналах – «Биотехнология», «Микробиология», «Прикладная биохимия и микробиология» и др.
9.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

www.elibrary.ru

www.rusbiotech.ru./company

www.pushgu.ru

www.dic.academic.ru
10. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

Лекции по дисциплине специализации «Промышленная микробиология» читаются в аудитории кафедры ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры, имеют мультимедийное сопровождение. На кафедре имеются лаборатории битехнологических и микробиологических исследований и микробно-растительных взаимодействий, оснащенные современным оборудованием. Демонстрационный материал представлен чистыми культурами микроорганизмов (бактерии, грибы), выделенных из различных источников (коллекция создана на кафедре ботаники, биотехнологии и ландшафтной архитектуры). Обеспеченность лабораторным оборудованием – автоклавом, ламинаром, анаэростатом, термостатами, микроклиматическими камерами дает возможность выделять микроорганизмы из природных субстратов и культивировать на питательных средах. Наличие холодильных камер для хранения микроорганизмов позволяет поддерживать коллекцию. В лаборатории микробиологии имеется также микроскопическая техника (микроскопы, бинокуляры), спектрофотометр для изучения микроорганизмов и продуктов их метаболизма.

Добавить документ в свой блог или на сайт