федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
ПЕРВЫЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени
И.М.СЕЧЕНОВА Министерства здравоохранения Российской Федерации
(Сеченовский Университет)
Утверждено
Ученый совет ФГАОУ ВО Первый МГМУ
им.И.М.Сеченова Минздрава России
(Сеченовский Университет)
«______»_____________________20____
протокол № ______________________
РАБОЧАЯ ПРОГРАММАДИСЦИПЛИНЫ
ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ
(наименование дисциплины)
основная профессиональная образовательная программа высшего образования программа специалитета
______________________020000 Естественные науки _____________________
указывается код и наименование укрупненной группы специальностей (направлений подготовки)
_________________06.05.01 – Биоинженерия и биоинформатика ________________
указывается код и наименование направления подготовки (специальности)
Трудоемкость дисциплины ____________6____________ зачетных единиц
1. Цель и задачи освоения дисциплины «Основы биотехнологии и нанотехнологии» (далее
– дисциплина).
Целью освоения дисциплины является изучение способов получения полезных для
человека и животных продуктов в управляемых биотехнологических процессах с
использованием монокультур и ассоциаций микроорганизмов, культур клеток растений,
животных, наноструктур и ферментов.
К задачам изучения дисциплины следует отнести приобретение студентом практических
знаний и навыков, необходимых будущему специалисту для обоснованных решений, при
организации и проведении биотехнологических процессов в будущей профессиональной
деятельности.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций (в
соответствие с ФГОС ВПО и требованиям к результатам освоения ООП):
общекультурных (ОК):
общекультурных (ОК):
способностью использовать основы правовых знаний в различных сферах
жизнедеятельности (OK-5);
общепрофессиональных (ОПК):
способностью применять методы биоинженерии и биоинформатики для получения
новых знаний и для получения биологических объектов с целенаправленно измененными
свойствами, применять современные методы исследований, определять актуальность
целей и задач и практическую значимость исследования, проводить анализ результатов и
методического опыта исследования применительно к общей фундаментальной проблеме в
избранной области (ОПК-5);
владением методами наблюдения, описания, идентификации и научной
классификации биологических объектов (прокариот, грибов, растений и животных) (ОПК7);
способностью к проведению лабораторных работ с учетом требований техники
безопасности и приемов оказания первой помощи при несчастных случаях (ОПК-10);
владением приемами экспериментальной работы с клетками и культурами клеток,
физико-химическими методами исследования макромолекул, методами исследования и
анализа живых систем, математическими методами обработки результатов биологических
исследований, основами биоинженерии, необходимыми для создания биоинженерных
объектов (ОПК-11);
профессиональных (ПК):
способностью самостоятельно проводить теоретическую и экспериментальную
научно-исследовательскую работу в области биоинженерии, биоинформатики и смежных
дисциплин, а также оформлять ее в письменной форме, излагать в устной форме и
участвовать в различных формах дискуссий (ПК-1);
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- основные направления биотехнологии, биологические агенты и наночастицы как
главные объекты биотехнологических процессов;
- основные элементы и стадии биотехнологических процессов;
- классификацию процессов биосинтеза, обобщенную технологическую схему процесса
микробного синтеза;
- классификацию продуктов и субстратов, используемых в биотехнологических
процессах;
- методы культивирования микроорганизмов;
- основные типы моделей биотехнологических процессов;
- современные методы моделирования, масштабирования и оптимизации процессов,
входящих в технологическую схему.
Уметь:
- анализировать и моделировать типовой биотехнологический процесс;
- определять основные стадии роста продуцентов в различных биотехнологических
системах;
- оптимизировать основные технологические стадии процесса культивирования;
- определять параметры и выбрать средства, в том числе наночастицы для управления и
контроля стадий биотехнологического процесса.
Владеть:
- методами культивирования продуцентов;
- методами математического моделирования биотехнологических систем;
- методами систематизации и обобщения информации по оптимизации
биотехнологических процессов;
- методами оценки кинетических параметров биотехнологических процессов;
- методами управления роста и биосинтезом биологически активных веществ в
биотехнологической системе;
- современными методами биотехнологии и генной инженерии, нанобиотехнологии,
молекулярного моделирования; навыками эксплуатации современной аппаратуры и
оборудования для проведения научно-исследовательских и лабораторных работ;
- методами практического применениянаноструктур в генетической, белковой и
клеточной инженерии, использования в биомедицинских исследованиях и в
биотехнологических производствах.
2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО Университета.
2.1. Дисциплина относится к вариативной части учебного плана.
2.2. Для изучения дисциплины необходимы знания, умения
формируемые предшествующими дисциплинами/практиками:
и
навыки,
Иностранный язык
(изучение научно-технической информации, выполнение литературного и патентного
поиска по тематике исследования);
Русский язык и культура речи
(составления отчетов, обзоров, научных публикаций, публичные выступления);
Математика
(вариационная статистика, планирование эксперимента);
Физика
(механизмы действия физических факторов на клетку, стерилизации,
Химия
Знать: основы строения атомов и молекул, теории химической связи в соединениях
разных типов, строения вещества в конденсированном состоянии, основы химической
термодинамики, методов описания химических равновесий в растворах электролитов,
гидролиза солей, основы химической кинетики.
классификацию и свойства органических соединений, владеть методами оргсинтеза и
анализа биологически активных веществ – гетероциклических соединений, аминокислот,
белков, веществ, гормонов.
Биохимия
Знать основные классы биомолекул; структуру и пространственной организации белков,
нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, низкомолекулярных биорегуляторов и
антибиотиков; ферментативного катализа, понятий о ферментах, антителах, структурных
белках; обмена веществ и превращения энергии в клетке;
Владеть методами определения белка, ферментативных активностей;
Уметь: проводить исследования по разработке новых и совершенствованию
существующих способов получения биологически активных веществ; выделять целевые
продукты из поверхностных культур и культуральной жидкости.
Микробиология
Знать: классификацию основных групп микроорганизмов, особенности метаболизма
микроорганизмов.
Уметь: работать с культурами микроорганизмов, выделять продуцентов.
Владеть: методами культивирования микроорганизмов, методами выделения продуктов
метаболизма, методами скрининга продуцентов.
Молекулярная биология
Знать: основные термины и понятия молекулярной биологии; объекты изучения, методы
исследования, современные концепции, достижения и ограничения естественных наук:
физики, химии, биологии; молекулярные основы процессов, протекающих в живой
клетке: репликации, транскрипции, трансляции, рекомбинации, репарации, процессинга
РНК и белков, белкового фолдинга и докинга; основные способы межмолекулярных
взаимодействий и взаимную регуляцию процессов функционирования живой клетки в
составе многоклеточного организма.
Уметь: использовать молекулярно-биологические знания для более глубокого понимания
современных проблем биологии; связывать достижения в молекулярной биологии с
успехами современной генетики, иммунологии, геномики, протеомики и медицины;
использовать достижения молекулярной биологии в решении задач селекции, медицины,
экологии и биотехнологии, а также применять полученные знания в дальнейшей
практической деятельности.
2.3. Изучение дисциплины необходимо для знаний, умений и навыков, формируемых
последующими дисциплинами/практиками:
Инженерная энзимология
Знать: строение и основы биокатализа, особенности и свойства иммобилизованных
ферментов. Области использования ферментов. Методы масштабирования процессов
ферментации;
математического
моделирования
биотехнологических
систем;
систематизации и обобщения информации по оптимизации биотехнологических
процессов. Ферменты для генетической инженерии;
продуцентов ферментных
препаратов, строение и свойства ферментов.
Уметь: подбирать условия и проводить биокатализ, выделение и определение активности
ферментов. Подобрать ферменты для гибридизации генетического аппарата.
Владеть: методами биокатализа, определения активности ферментов.
Биоинженерия
Знать: основные направления науки и техники, развивающее применение инженерных
принципов в биологии и медицине;
Уметь: отбирать биологические объекты для созданиягенетически модифицированных
организмов, (генетическая инженерия),конструировать соединения с заданными свойствами;
Владеть: методами культивирования продуцентов и выделения новых белковых структур
и ферментов (белковая инженерия, инженерная энзимология).
Генная инженерия
Знать: генетический аппарат прокариот и эукариот, методы скрининга генно-инженерных
продуцентов; методы мониторинга генетически модифицированных организмов и
депонирования промышленных штаммов генно-инженерных продуцентов.
Уметь:
Владеть: методами конструирования генноинженерных продуцентов, Методами
ферментативного катализа рекомбинации генов; молекулярный инструментарий генной
инженерии. Методами работы с генетически модифицированными и генно-инженерными
продуцентами.
3. Требования к результатам освоения дисциплины.
Изучение дисциплины направлено на формирование у обучающихся следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных
(ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:
Содержание компетенции (или ее
части)
В результате изучения дисциплины обучающиеся должны:
п/№
Код
компетенции
1.
ОК-5
способностью использовать основы основные направления
правовых знаний в различных сферах биотехнологии,
жизнедеятельности
биологические агенты
и наночастицы как
главные
объекты
биотехнологических
процессов;
2.
ОПК-5
3.
ОПК-7
способностью
применять
методы
биоинженерии и биоинформатики для
получения новых знаний и для
получения биологических объектов с
целенаправленно
измененными
свойствами, применять современные
методы исследований, определять
актуальность целей и задач и
практическую
значимость
исследования,
проводить
анализ
результатов и методического опыта
исследования применительно к общей
фундаментальной
проблеме
в
избранной области
владением методами наблюдения,
описания, идентификации и научной
классификации
биологических
объектов (прокариот, грибов, растений
Знать
Уметь
Оценочные
средства*
тестирование
методами
культивирования
продуцентов
навыками
эксплуатации
современной
аппаратуры и оборудования для проведения
научноисследовательских и
лабораторных работ
современные методы определять
методами
тестирование,
моделирования,
основные
стадии математического
устный опрос
масштабирования
и роста продуцентов в моделирования
оптимизации
различных
биотехнологических
процессов, входящих в биотехнологических систем;
технологическую
системах;
схему.
методы
культивирования
микроорганизмов;
классификацию
процессов биосинтеза,
обобщенную
технологическую
анализировать
и
моделировать
типовой
биотехнологический
процесс;
Владеть
оптимизировать
основные
технологические
стадии
процесса
методами управления тестирование,
роста и биосинтезом устный опрос
биологически
активных веществ в
и животных)
3.
ОПК-10
способностью
к
проведению
лабораторных
работ
с
учетом
требований техники безопасности и
приемов оказания первой помощи при
несчастных случаях
5.
ОПК-11
6.
ПК-1
владением
приемами
экспериментальной работы с клетками
и
культурами
клеток,
физикохимическими методами исследования
макромолекул, методами исследования
и
анализа
живых
систем,
математическими методами обработки
результатов
биологических
исследований,
основами
биоинженерии, необходимыми для
создания биоинженерных объектов
способностью
самостоятельно
проводить
теоретическую
и
экспериментальную
научноисследовательскую работу в области
биоинженерии, биоинформатики и
смежных
дисциплин,
а
также
схему
процесса культивирования;
микробного синтеза;
биологические агенты
и наночастицы как
главные
объекты
биотехнологических
процессов
классификацию
продуктов
и
субстратов,
используемых
в
биотехнологических
процессах
основные элементы и
стадии
биотехнологических
процессов;
-
основные
типы
моделей
биотехнологических
процессов;
методы
культивирования
определять
параметры
и
выбрать средства, в
том
числе
наночастицы
для
управления
и
биотехнологической
системе;
методами
практического
применения
наноструктур
в
генетической,
белковой и клеточной
инженерии,
использования
в
биомедицинских
исследованиях и в
биотехнологических
производствах.
методами
оценки
кинетических
параметров
биотехнологических
процессов
тестирование
тестирование,
устный опрос,
реферат
современными
тестирование,
методами
устный опрос
биотехнологии
и
генной
инженерии,
нанобиотехнологии,
молекулярного
оформлять ее в письменной форме, микроорганизмов;
излагать в устной форме и участвовать
в различных формах дискуссий
контроля
стадий моделирования;
биотехнологическог методами
о процесса.
систематизации
и
обобщения
информации
по
оптимизации
биотехнологических
процессов;
4. Разделы дисциплины и компетенции, которые формируются при их изучении:
Код
Содержание раздела в
п/№ компете Наименование раздела дисциплины
дидактических единицах
нции
Биотехнология как отдельная
Основные направления
отрасль науки и производства.
биотехнологии. Краткий
ОК-5
исторический очерк развития
1. 1
биотехнологии. Новейший этап
биотехнологии. Особенности
биотехнологических процессов.
Биологические объекты в
Продуценты биотехнологических
биотехнологических процессах
процессов: прокариоты, эукариоты,
ферментные препараты, культуры
клеток и тканей растений и
животных. Методы скрининга и
ОПК-7
ОПК-10
2.
трансформации клеток
продуцентов. Особенности
метаболизма микроорганизмов в
биотехнологических процессах.
Основные характеристики процесса
роста микроорганизмов.
Культивирование микроорганизмов Культивирование микроорганизмов
- основных продуцентов в
в замкнутой и открытой
биотехнологических процессах.
биотехнологической системах.
Культивирование клеток растений и Жидкофазное, твердофазное и
животных.
газофазное культивирование.
Закономерности роста и развития
микроорганизмов в условиях
периодического культивирования.
Кривая роста. Принципы
сокращения лаг-фазы. Понятие о
первичных и вторичных
метаболитах. Понятие об удельной
скорости роста, времени удвоения
популяции. Продуктивность и
ОПК-11
другие характеристики
3.
периодического процесса
культивирования.
Особенности получения культур
клеток и тканей растений. Условия
и питательные среды для
культивирования. Цели создания и
культивирования культур клеток
растений.
Получение культур клеток и тканей
животных. Условия и питательные
среды для культивирования клеток
и тканей животных. Цели
культивирования культур клеток и
тканей животных.
4.
ОПК-7,
ОПК-11
Реализация процессов
ферментации. Обобщенная
Понятие биотехнологической
системы, характеристика ее
технологическая схема микробного
синтеза.
основных стадий и компонентов.
Классификация процессов
ферментации. Получение
первичных и вторичных
метаболитов и микробных биомасс.
Особенности и назначение
основных и вспомогательных
стадий биотехнологического
процесса.
Основы
асептики
микробного Основные методы обеспечения
синтеза.
асептических условий. Термическая
ОПК-10
стерилизация оборудования,
5.
коммуникаций, питательных сред и
других технологических жидкостей.
Стерилизация воздуха.
Математическое
моделирование Основные направления
биотехнологических систем.
моделирования процессов. Блочный
принцип математического
моделирования биотехнологических
систем. Математическое описание
кинетики роста микроорганизмов,
кинетики потребления субстрат,
ОПК-11
кинетики биосинтеза продуктов
6.
ПК-1
метаболизма.
Основные направления
моделирования процессов
биосинтеза. Классификация
математических моделей и
входящих в них параметров.
Требования, предъявляемые к
математическим моделям.
Оптимизация биотехнологических Методы и задачи оптимизации.
процессов.
Оптимизация состава питательных
сред: и технологических
параметров. Постановка задачи
ОПК-5,
7. ОПК-11
оптимизации процессов по методу
полного факторного эксперимента.
Оптимизация по методу «крутого
восхождения-спуска» УилсонаБокса.
5. Распределение трудоемкости дисциплины.
5.1. Распределение трудоемкости дисциплины и видов учебной работы по семестрам:
Вид учебной работы
Трудоемкость
Трудоемкость по
семестрам (АЧ)
объем в объем в
зачетных академич
7
8
единицах еских
(ЗЕ)
часах
(АЧ)
Аудиторная работа, в том числе
Лекции (Л)
40
24
16
Практические занятия (ПЗ)
60
36
24
Самостоятельная работа студента (СРС)
Промежуточная аттестация (экзамен)
ИТОГО
6
110
6
48
62
6
216
108
108
5.2. Разделы дисциплины, виды учебной работы и формы текущего контроля:
п/№ №
Наименование
Виды учебной работы (в АЧ)
Оценочные
семес раздела
средства
тра
дисциплины
Л
1
7
2
7
3
7
4
7,8
5
8
6
8
7
8
Биотехнология
как
отдельная
отрасль науки и
производства.
Биологические
объекты
в
биотехнологическ
их процессах:
Культивирование
микроорганизмов
- основных
продуцентов в
биотехнологическ
их процессах.
Культивирование
клеток растений и
животных.
Реализация
процессов
ферментации.
Обобщенная
технологическая
схема микробного
синтеза.
Основы асептики
биотехнологическ
их процессов.
Математическое
моделирование
биотехнологическ
их систем.
Оптимизация
биотехнологическ
их процессов.
Экзамен
ИТОГО
ЛП ПЗ
КПЗ
С
СРС
Всего
2
2
4
8
тестирован
ие
8
12
18
38
тестирован
ие
8
8
22
38
тестирован
ие
12
20
20
52
тестирован
ие, устный
опрос
2
2
14
18
тестирован
ие
4
8
16
28
тестирован
ие, устный
опрос
4
8
16
28
тестирован
ие, устный
опрос,
реферат
110
6
216
40
5.3. Распределение лекций по семестрам:
п/№ Наименование тем лекций
1
60
Объем в АЧ
Семестр7
Семестр 8
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Биотехнология как отдельная отрасль науки и
производства. Основные направления
биотехнологии. Новейший этап биотехнологии.
Особенности биотехнологических процессов.
Элементы биотехнологических процессов. Стадии
биотехнологических процессов.
Биологические объекты в биотехнологических
процессах:прокариоты, эукариоты, ферментные
препараты, культуры клеток и тканей растений и
животных.
Особенности метаболизма микроорганизмов в
биотехнологических процессах.
Методы выделения и скрининга прокариот и
эукариот
Трансформация клеток продуцентов: мутации и
рекомбинации прокариот
Культивирование микроорганизмов в замкнутой и
открытой биотехнологической системах.
Жидкофазное, твердофазное и газофазное
культивирование.
Закономерности роста и развития
микроорганизмов в условиях периодического
культивирования. Кривая роста.
Принципы сокращения лаг-фазы. Понятие о
первичных и вторичных метаболитах. Понятие об
удельной скорости роста, времени удвоения
популяции.
Получение культур клеток и тканей животных.
Условия и питательные среды для
культивирования клеток и тканей животных. Цели
культивирования культур клеток и тканей
животных.
Особенности получения культур клеток и тканей
растений. Условия и питательные среды для
культивирования. Цели создания и
культивирования культур клеток растений.
Понятие биотехнологической системы,
характеристика ее основных стадий. Особенности
и назначение основных и вспомогательных стадий
биотехнологического процесса.
Классификация процессов ферментации.
Получение первичных метаболитов: спиртов,
органических кислот аминокислот.
Получение вторичных метаболитов: антибиотиков,
витаминов, ферментов.
Получение микробных биомасс: вакцин,
пробиотиков, кормового белка, препаратов для
защиты растений и повышения плодородия почв.
Основные направления моделирования процессов
в биотехнологии. Блочный принцип
математического моделирования
биотехнологических систем.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
18
19
20
Математическое
описание
кинетики
роста
микроорганизмов,
кинетики
потребления
субстрата, кинетики биосинтеза продуктов
метаболизма. Модели зависимости удельной
скорости роста от субстрата и продукта.
Методы и задачи оптимизации. Оптимизация
состава питательных сред: параметры и методы.
Многофакторные эксперименты.
Оптимизация по методу «крутого восхожденияспуска» Уилсона-Бокса.
ИТОГО (всего – 40 АЧ)
2
2
2
24
16
5.4. Распределение лабораторных практикумов по семестрам: лабораторный практикум не
предусмотрен.
5.5. Распределение тем практических занятий по семестрам:
п/№ Наименование тем практических занятий
1.
2.
3.
4
5
6
7
8
9
10
11
Биотехнология как отдельная отрасль науки и
производства. Основные направления
биотехнологии. Новейший этап биотехнологии.
Особенности биотехнологических процессов.
Элементы биотехнологических процессов. Стадии
биотехнологических процессов.
Биологические объекты в биотехнологических
процессах: прокариоты, эукариоты, ферментные
препараты, культуры клеток и тканей растений и
животных.
Особенности метаболизма микроорганизмов в
биотехнологических процессах.
Методы выделения и скрининга прокариот и
эукариот
Трансформация клеток продуцентов: мутации и
рекомбинации прокариот
Культивирование микроорганизмов в замкнутой и
открытой биотехнологической системах.
Жидкофазное, твердофазное и газофазное
культивирование.
Закономерности роста и развития
микроорганизмов в условиях периодического
культивирования. Кривая роста.
Принципы сокращения лаг-фазы. Понятие о
первичных и вторичных метаболитах. Понятие об
удельной скорости роста, времени удвоения
популяции.
Получение культур клеток и тканей животных.
Условия и питательные среды для
культивирования клеток и тканей животных. Цели
культивирования культур клеток и тканей
животных.
Особенности получения культур клеток и тканей
растений. Условия и питательные среды для
Объем в АЧ
Семестр7
Семестр 8
2
2
4
2
2
4
4
4
4
4
2
культивирования. Цели создания и
культивирования культур клеток растений.
Понятие биотехнологической системы,
характеристика ее основных стадий. Особенности
и назначение основных и вспомогательных стадий
биотехнологического процесса.
Классификация процессов ферментации.
Получение первичных метаболитов: спиртов,
органических кислот аминокислот.
Получение вторичных метаболитов: антибиотиков,
витаминов, ферментов.
Получение микробных биомасс: вакцин,
пробиотиков, кормового белка, препаратов для
защиты растений и повышения плодородия почв.
Основные направления моделирования процессов
в биотехнологии. Блочный принцип
математического моделирования
биотехнологических систем.
Математическое
описание
кинетики
роста
микроорганизмов,
кинетики
потребления
субстрата, кинетики биосинтеза продуктов
метаболизма. Модели зависимости удельной
скорости роста от субстрата и продукта.
Методы и задачи оптимизации. Оптимизация
состава питательных сред: параметры и методы.
Многофакторные эксперименты.
Оптимизация по методу «крутого восхожденияспуска» Уилсона-Бокса.
ИТОГО (всего – 60 АЧ)
12
13
14
15
16
17
18
19
20
5.6. Распределение тем клинических
предусмотрены учебным планом.
практических
2
2
2
2
2
4
4
4
4
36
занятий
24
по
семестрам:
не
5.7. Распределение тем семинаров по семестрам: не предусмотрены учебным планом.
п/№
1
2
3
4
5
5.8. Распределение самостоятельной работы студента (СРС)по видам и семестрам:
Наименование вида СРС*
Объем в АЧ
Семестр7
Семестр 8
Защита лабораторных работ
12
8
Подготовка к устному опросу
12
8
Выполнение заданий к лабораторным занятиям
12
8
Подготовка к тестированию
12
8
Подготовка к экзамену
30
ИТОГО (всего 110
АЧ)
48
62
6. Оценочные средства для контроля успеваемости и результатов освоения дисциплины.
Примеры оценочных средств:
Вопросы для собеседования:
1. Современное состояние и перспективы развития биотехнологии в РФ.
Состояние и перспективы развития биотехнологии в мире.
Развитие генной инженерии в РФ.
Основные компоненты биотехнологической системы.
Микроорганизмы – специфический элемент биотехнологической системы.
Закономерности роста и развития микроорганизмов.
Особенности сырья для роста и развития микроорганизмов и требования к нему.
Преимущества и недостатки непрерывных и периодических способа
культивирования микроорганизмов.
9. Характеристика основных и вспомогательных процессов производства
биологически активных веществ.
10. Характеристика основных и вспомогательных стадий процессов культивирования
микроорганизмов.
11. Хемостатный режим культивирования.
12. Турбидостатный режим культивирования.
13. Установки для поверхностного культивирования микроорганизмов.
14. Аппараты с вводом энергии только газовой фазы: барботажные аппараты,
барботажные аппараты с контантными устройствами.
15. Аппараты с подводом энергии только жидкой фазы: ферментаторы с
самовсасывающей мешалкой, струйные, эжекционныеферментаторы.
16. По каким параметрам оценивается эффективность различных ферментационных
аппаратов.
17. Особенности аппаратов для культивирования клеток растений и животных.
18. Как влияет состав питательных сред на рост и образование продуктов метаболизма
микроорганизмами.
19. Назвать основные методы обеспечения асептических условий.
20. Что такое критерии стерилизации и как он определяется?
21. Как собирается стерилизующая фильтрация воздуха?
22. Термическая стерилизация и показатели эффективности этого процесса.
23. Как выбираются режимы стерилизации оборудования и коммуникации?
24. Что такое комбинированная термомембранная стерилизация?
25. Как выбрать оптимальную величину критерия асептической эффективности?
26. В
чем
состоит
блочный
принцип
математического
моделирования
биотехнологических систем?
27. Как осуществляется математическое описание кинетики роста микроорганизма?
28. Какие модели для описания кинетики биосинтеза продуктов метаболизма Вы
знаете?
29. Как учитывается влияние аэрации и перемешивания ни кинетику
биотехнологического процесса в математических моделях?
30. Какие математические модели периодических процессов биосинтеза Вы знаете?
31. Какие математические модели непрерывных процессов биосинтеза Вы знаете?
32. Опишите основные направления моделирования процессов биосинтеза.
33. Назовите основные пути интенсификации ферментационных процессов.
34. Как осуществляется постановка задач оптимизации?
35. Приведите пример метода оптимизации состава питательных сред.
36. Приведите пример математической модели, решающей задачу оптимального
управления биосинтезом биологически активного вещества.
37. В чем состоит задача оптимизации непрерывных процессов?
38. Как решается задача оптимизации хемостата без ограничений.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Темы рефератов
1. Биотехнология как отдельная отрасль науки и производства.
2. История развития биотехнологии.
3. Основные направления развития биотехнологии в мире.
4. Основные направления развития биотехнологии в РФ.
5. Новейший период развития биотехнологии. Генная инженерия в
биотехнологии и нанобиотехнологии.
6. Получение генноинженерных штаммов-продуцентов медицинских препаратов
интерферонов.
7. Проблемы использования генно-инженерных штаммов в биотехнологических
процессах.
8. Получение микробиологическим синтезом аминокислот.
9. Характеристика продуцентов бета-лактамных антибиотиков.
10. Основные продуценты пептидных антибиотиков.
11. Получение антибиотиков растительного происхождения.
12. Технологическая схема получения и характеристика продуцентов витаминов
В6 и В12.
13. Получение моноклональных антител из культуры клеток животных.
14. Клеточная инженерия растений: методы получения клеток и цели
культивирования.
15. Реализация процессов ферментации.
16. Периодические и непрерывные процессы культивирования в биотехнологии.
17. Хемостатный и турбидостатный режимы культивирования.
18. Аппаратура для культивирования микроорганизмов.
19. Закономерности роста и развития микроорганизмов в аппаратах
периодического и непрерывного культивирования.
20. Аппараты для культивирования клеток растений и животных.
Тестовые задания:
Вопрос 1. К ФАКТОРАМ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССОВ
БИОТЕХНОЛОГИИ ОТНОСЯТ
а) концентрацию микроорганизмов в окружающей среде;
б) концентрацию субстрата,
в) биомассы и продукта в культуре,
г) рН,
д) температуру,
е) парциальное давление кислорода.
Вопрос 2: ПАРАМЕТРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ДЛЯ ВЕЛИЧИН
1. Концентрация основных субстратов и
а) Удельная скорость образования
продуктов в культуральной среде
продукта, qp
(кг/кг Х ч).
2. Концентрация биомасс продуцентов
б) Экономический коэффициент,
Yp, Yx (кг/кг).
3. Концентрации важнейших
в) Объемный коэффициент массопередачи
внутриклеточных компонентов
по кислороду, Kvp (ч -1).
4. Концентрация растворенных О2 и СО2 в г) Энергетический выход биосинтеза, η.
культуральной среде.
Вопрос 3. СУЩЕСТВУЮЩИЕ МОДЕЛИ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
РАЗЛИЧАЮТ:
а) лабораторные;
б) экспериментальные;
в) математические;
г) природные
д) пилотные.
Вопрос 4. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ
БИОТЕХНОЛОГИИ НЕОБХОДИМ, ПОТОМУ ЧТО БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРОЦЕССЫ СЛОЖНЫЕ
Ответ
а
б
в
г
д
Утверждение I
верно
верно
верно
неверно
неверно
Утверждение II
верно
верно
неверно
верно
неверно
Связь
существует
отсутствует
отсутствует
отсутствует
отсутствует
Вопрос 5. ОСНОВНЫМИ РАЗДЕЛАМИ БИОТЕХНОЛОГИИ ЯВЛЯЮТСЯ:
- а) Промышленная микробиология;
- б) Медицинская биотехнология;
- в) Биохимия животных;
- г) Сельскохозяйственная биотехнология;
- д) Инженерная энзимология;
Вопрос 6.
Установите соответствие:
… ЕСЛИ В БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ
ПРОЦЕССЕ …………
1. проводится биоокисление загрязнений
в воде
2. получение
микробной
биомассы
пекарских дрожжей…
3. биоконверсия непищевого пищевого
сырья
4. получение антибиотиков
5. получение
спиртов
и
биогаза………………………………..
ТО ОН ОТНОСИТСЯ К
РАЗДЕЛУ БИОТЕХНОЛОГИИ
а) пищевой
б) сельскохозяйственной
в) инженерной энзимологии
г) биоэнергетике
д) экологической
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (печатные,
электронные издания, интернет и другие сетевые ресурсы).
7.1. Перечень основной литературы*:
№
Наименование согласно библиографическим требованиям
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Сазыкин Ю.О., Орехов С.Н., Чакалева И.И. Биотехнология./под ред. А.В.
Катлинского, М., Изд. Центр «Академия», 2008. – 255 с.
Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. – М.: Колосс, 2004. – 296 с.
Громова Н. Ю., Косивцов Ю. Ю., Сульман Э. М. Технология синтеза и биосинтеза
биологически активных веществ. — Тверь: ТГТУ, 2006. — 84 с.
Теоретическиеосновыпищевыхтехнологий/ Подред. Панфилова В.А. – В2кн. Кн. 2. М: КолосС, 2009. – 800с.
Грачев Ю.П., Плаксин Ю.М. Математические методы планирования экспериментов.М: Дели принт, 2005.-296с.
Громовых Т.И. Методы выделения и культивирования бактерий и грибов. Общая
биотехнология: учебное пособие / Т.И. Громовых. – М.: Первый МГМУ им. И.М.
7.
Сеченова / под редакцией доктора биологических наук, проф. С.В. Луценко. – М.:
2014. – 112 с.
Безбородов А.М., Квеситадзе Г.И. Микробиологический синтез. – СПб.: Проспект
науки, 2011, - 140 с.
7.2. Перечень дополнительной литературы*:
№
Наименование согласно библиографическим требованиям
1.
2.
3
4.
7.
Бродский, В.Э., Таблицы планов эксперимента для факторных и полиномальных
моделей. / В.Э. Бродский, Л.И. Бродский, Т.И. Голиков, Е.П. Никитина,
Л.А.Панченко – М.: Металлургия, 1982. – 752 с.
Гамаюрова В.С., Зиновьева М.В. Ферменты. Лабораторный практикум. – СПб.:
Проспект Науки, 2011.- 256с.
Грачёва И.М., Иванова Л.А. Биотехнология биологически активных веществ.-М.:
Элевар, 2006 – 463с.
М.Е.Бекер, Г.К. Лиепиньш, Е.П. Райпулис. Биотехнология. М. «Агропромиздат».
1990.
программное обеспечение и интернет-ресурсы
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
№
Адрес учебного
№
Площадь
Наименование оборудованных
п/п кабинетов*, объектов для помещения помещения учебных кабинетов, объектов для
проведения практических
(м2)
проведения практических занятий,
занятий, объектов
объектов физической культуры и
физической культуры и
спорта с перечнем основного
спорта
оборудования*
1
3
4
5
6
Ул. Трубецкая, д.8 стр.1
757 Б
38,5
Учебная аудитория
(мультимедийный комплекс ноутбук, проектор, экран).
Ул. Трубецкая, д.8 стр.1
726
34,1
Учебная лаборатория:
фотоэлектроколориметры,
спектрофотометры, холодильники,
вакуум-сушильный шкаф ,
термостаты, водяная баня с
качалочной установкой, ламинарный
шкаф, весы торсионные, весы
аналитические, весы технические,
центрифуга лабораторная
стационарная, центрифуги
лабораторные настольные,
гомогенезатор тканей,
ультразвуковой дезинтегратор,
мешалка лабораторная магнитная,
рН-метры, шейкеры, шейкертермостат, стерилизатор,
аквадистиллятор, роторный
испаритель, хроматографическая
система умеренного давления,
установки для электрофореза и
блоттинга
9. Образовательные технологии в интерактивной форме, используемые в процессе
9. Образовательные технологии в интерактивной форме, используемые в процессе
преподавания дисциплины:
1. Лекция с обратной связью.
2. Дискуссия.
Всего ____65____% интерактивных занятий от объема аудиторной работы.
9.1. Примеры образовательных технологий в интерактивной форме:
1.Лекция с презентацией раздела дисциплины (100 % лекций).
2. Выступление студентов с докладом, представлением и обсуждением реферата.
9.2. Электронные образовательные ресурсы, используемые в процессе преподавания
дисциплины:
№ п/п
Наименование и краткая характеристика электронных
Количество
образовательных и информационных ресурсов
экземпляров,
(электронных изданий и информационных баз данных)
точек доступа
1
Электронная библиотека Первого МГМУ3
неограничен
2
QPAT - патентная база компании
Questelhttp://www.qpat.com/index.htm
3
ELSEVIER (SCOPUS)http://www.scopus.com/home.url
неограничен
4
AAAS: Журнал «Science»
неограничен
http://www.sciencemag.org/magazine
5
Springer, Kluwer http://link.springer.com/
неограничен
6
Научная электронная библиотека: Российские
академические журналы (elibrary.RU)
http://elibrary.ru/defaultx.asp
7
Электронная библиотека диссертаций (ЭБД) РГБ
неограничен
http://diss.rsl.ru/
8
Университетская информационная система Россия (УИС
РОССИЯ) Http://uisrussia.msu.ru/is4/main.jsp
Рабочая программа дисциплины «Основы биотехнологии и нанотехнологии» разработана
кафедрой биотехнологии Института фармации и трансляционной медицины.
Разработчик:
Профессор
_________________
Т.И. Громовых
Принята на заседании кафедры биотехнологии Института фармации и трансляционной
медицины
«________» ______________201___г., протокол № _____
Заведующий кафедрой
___________________
С.В. Луценко
Одобрена Учебно-методическим советом Института фармации и трансляционной
медицины «______»_________________201___, протокол № _________
Председатель УМС
___________________
В.В.Тарасов
