3. Содержание дисциплины 3.1. Разделы дисциплины и виды занятий в часах (тематический план занятий)
Разделы дисциплины приведены в табл. 2.
Таблица 2
№
п/п
|
Раздел
дисциплины
|
Лекции,
зачетные
единицы
(часы)
|
ЛР,
зачетные
единицы
(часы)
|
Самостоятельная
работа,
зачетные
единицы
(часы)
|
Формируемые
компетенции
|
1
|
Модуль 1. Введение в предмет «Современные проблемы
и методы биотехнологии»
|
0,03 (1)
|
-
|
0,17 (6)
|
ОК - 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 13
|
2
|
Модуль 2. Трансгенные организмы
|
0,03 (1)
|
0,11(4)
|
0,17 (6)
|
ОК - 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 13
|
3
|
Модуль 3. Медицинская биотехнология: основы молекулярной терапии и диагностики социально значимых заболеваний
|
0,06 (2)
|
0,11 (4)
|
0,17(6)
|
ОК - 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 13
|
4
|
Модуль 4. Культура растительных клеток и тканей
|
0,06 (2)
|
0,11(4)
|
0,17 (6)
|
ОК - 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 13
|
5
|
Модуль 5. Биотехнология новых материалов: биосинтез, свойства, области применения
|
0,06 (2)
|
0
|
0,17 (6)
|
ОК - 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 13
|
6
|
Модуль 6. Современные методы исследования целевых продуктов биотехнологии
|
0,03 (1)
|
0,11(4)
|
0,17 (6)
|
ОК - 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 13
|
7
|
Модуль 7. Инженерные основы биотехнологии
|
0,03 (1)
|
0,11(4)
|
0,17 (6)
|
ОК - 1, 2, 3, 4, 5, 6
ПК – 1, 2, 13
| 3.2. Содержание разделов и тем лекционного курса
Содержание разделов и тем лекционного курса приведены в табл. 3.
Таблица 3
№
п/п
|
Номер раздела
дисциплины
|
Темы занятий
|
1
|
Модуль 1. Введение в предмет «Современные проблемы
и методы биотехнологии»
|
Тема 1.1
Биотехнология на рубеже XX–XXI веков. Новейшие достижения в области биотехнологии, трансгенные организмы
и продукты, геномика и протеомика, медицинская биотехнология, новые биоматериалы. Биотехнология – основа научно-технического прогресса и повышения качества жизни человека в условиях возрастающей антропогенной нагрузки. Особенности развития исследований и коммерциализации биологических технологий в США, Японии, странах ЕС и России.
Тема 1.2
Целевые продукты биотехнологии: рекомбинантные ДНК, генно-инженерные белки, моноклональные антитела, съедобные вакцины, антитела, биоматериалы. Рынок новейших биотехнологических препаратов и продуктов, его структура и динамика. Социальные, законодательные и этические вопросы современной промышленной биотехнологии. Инновации в биотехнологии: процедура коммерциализации и передачи технологий
|
2
|
Модуль 2. Успехи современной геномики: трансгенные организмы
|
Тема 2.1
Общие принципы конструирования новых организмов для биотехнологии. Технологии рекомбинантных ДНК. Клонирование известных и конструирование новых белков. Общая схема векторов для клонирования и экспрессии рекомбинантных ДНК. Разнообразные, системы (простейшие, растения и животные) для биопродукции белков. Гетерологичная экспрессия, пострансляционные модификации, фолдинг и получение функционально активных аутентичных белков. Получение трансгенных организмов, не содержащих маркерные гены. Новые методы селекции – сочетание молекулярных и традиционных методов.
Тема 2.2
Трансгенные микроорганизмы. Проблемы экспрессии чужеродных генов. Стабилизация целевых продуктов в клетке. Конструирование секретирующих организмов. Дрожжи – старый и новый организм в биотехнологии. Дрожжевые системы экспрессии. Клетки насекомых и бакуловирусы для синтеза целевых белков.
Тема 2.3
Трансгенные растения и животные как биореакторы целевых продуктов. Конструирование трансгенных растений. Биопродукция ценных для промышленности и медицины органических соединений в растениях и растительных клетках. Генетически модифицированные продукты – мифы и реальность. Регулирование производства и сертификация генетически модифицированного сырья и пищевых продуктов. Технологии создания трансгенных животных. Получение улучшенных пород животных.
|
3
|
Модуль 3. Медицинская биотехнология: основы молекулярной терапии и диагностики социально значимых заболеваний
|
Тема 3.1
Молекулярная генетика человека и новейшие генетические методы медицинской диагностики и терапии. Генетическое сцепление и картирование генов. Построение генетических карт хромосом человека. Физическое картирование генома человека. Программа геном человека.
Тема 3.2
Проблемы современной медицинской диагностики. Методы молекулярной диагностики: возможность эффективности. Состояние мирового рынка диагностических тестов. Методы иммунодиагностики – основные закономерности и разнообразие. Иммуноферментный анализ. Моноклональные антитела. Гибридомная технология. Ферменты, пригодные для ИФА. Биолюминесцентные маркеры. Методы ДНК-диагностики – основные закономерности и разнообразие. Получение зондов (химический синтез и клонирование).
|
|
|
Методы детекции для выявления гибридов. Использование биолюминесцентных белков в качестве репортеров.
Тема 3.3
Генная терапия человека. Генная терапия ex vivo и in vivo. Вирусные и невирусные системы доставки генов. Лекарственные средства на основе олигонуклеотидов: синтез и применение «антисмысловых РНК» и «антисмысловых» олигонуклеотидов и «пролекарств». Рибозимы как лекарственные средства. Генная терапия соматических клеток и клеток зародышевой линии. Клонирование человека. Этика и политика в области генной терапии человека
|
4
|
Модуль 4. Культура растительных клеток и тканей
|
Тема 4.1
Значение и место культуры тканей в биотехнологии растений. Условия и методы культивирования тканей растений in vitro. Направления и возможности использования культуры изолированных тканей растений. Клональное микроразмножение растений и его прикладное значение. Оздоровление посадочного материала растений в культуре апикальных меристем.
Тема 4.2
Культура каллусных тканей и ее использование в биотехнологии растений. Органогенез в культуре соматических тканей. Суспензионные культуры. Культура отдельных изолированных клеток или культура одиночных клеток. Культура протопластов. Культура гаплоидных тканей. Получение растений, устойчивых к различным стрессовым факторам на селективных средах в культуре изолированных тканей.
|
5
|
Модуль 5. Биотехнология новых материалов: биосинтез, свойства, области применения
|
Тема 5.1
Освоение новых материалов – актуальное направление критических технологий XXI века. Потребности в полимерных материалах. Биопластики – экологическая альтернатива синтетическим полимерам. Мировые тенденции развития индустрии разрушаемых биопластиков. Проблемы синтеза биопластиков и обоснованность наращивания темпов прироста производств.
Тема 5.2
История появления и применения биопластиков. Факторы, влияющие на стоимость биопластиков и возможность расширение областей применения. Полимеры монокарбоновых кислот (молочной, гликолевой, масляной и др.); продуценты (природные и генетически модифицированные организмы), субстраты технологии синтеза. Способы переработки в специализированные полимерные изделий.
|
|
|
Тема 5.3
Физико-химические свойства биопластиков. Связь химической структуры с условиями синтеза типом углеродного субстрата. Методы исследования базовых свойств биопластиков. Области и потенциал рыночных продуктов.
|
6
|
Модуль 6. Современные методы исследования целевых продуктов биотехнологии
|
Тема 6.1
Методы выделения и очистки клеточных макромолекул для получения целевого биотехнологического продукта. Принципы выбора методов. Сепарация клеток: флотация, фильтрация, центрифугирование. Дезинтеграция продуцентов: механическая, химическая, ферментативная. Экстракционные методы из твердой фазы на примере выделения биопластиков из бактериальных клеток. Методы, используемые для получения чистых продуктов: колоночная хроматография, тонкослойная хроматография, электрофорез.
Тема 6.2
Современные аналитические методы, используемые для количественных и качественных характеристик целевых продуктов биотехнологии: газо-жидкостная и высоко-эффективная хроматографии. Принципы методов. Колонки. Элюенты. Детекторы
Тема 6.3
Масс-спектрометрия в биотехнологии. Основные принципы работы масс-спектрометров. Типы масс-спектрометров. Аналитические возможности
|
7
|
Модуль 7. Инженерные основы биотехнологии
|
Тема 7.1
Научные основы биоинженерии. Спейцифика конструирования и применения аппаратуры для реализации биотехнологических процессов. Элементы контроля и управления биотехнологическими процессами. Материально-энергетический баланс роста микроорганизмов. Проблема термогенеза и стабилизации параметров процесса на заданном уровне.
Тема 7.2
Современное ферментационное оборудование. Принципы классификации. Основные конструкции ферментационного оборудования и их анализ. Конструирование, масштабирование и выбор биореакторов. Способы и методы стерилизации сред, оборудования, обеспечение стерильности процесса ферментации.
Тема 7.3
Биоинженерное оборудование для концентрирования и сушки целевых продуктов биосинтеза. Основные типы оборудования для концентрирования микробных суспензий и их анализ (центрифуги, сепараторы, флотаторы, пленочные испарители). Основные типы сушилок для биотехнологической продукции (распылительные, барабанные, кипящего слоя, пневматические, сублимационные) и их анализ
|
|
