Домарадский И. В., Ермолаев А. В. Основы бактериологии для экологов
| Вид материала | Программа |
- А. К. Веселов генеральный директор Ассоциации юристов-экологов России, председатель, 503.48kb.
- О проведении районного конкурса юных экологов «Тропинка» в 2011 2012 учебном году, 97.59kb.
- В. И. Вернадский заложил только основы учения о ноосфере, точнее лишь обозначил его, 316.08kb.
- Александр Паничев Бикин Тайга и люди, 2906.68kb.
- Пособие предназначено для студентов и учащихся юридических и транспортных высших, 6381.2kb.
- Труды Бельчинской Л. И, 3575.6kb.
- Аруцев Александр Артемьевич, Ермолаев Борис Валерьевич, Кутателадзе Ираклий Отарович,, 3491.73kb.
- Тема: М. А. Булгаков «Анна не грусти!», Ю. Ермолаев «Два пирожных», 57.68kb.
- Микробиолог профессор алексей ильич бердников (1877 – ок. 1941), 280.51kb.
- Фрагменты истории земской статистики, 182.52kb.
БИОТЕХНОЛОГИЯ
Мирюгина Т.А., к.с/х.н., доцент
Дисциплина «Биотехнология» входит в федеральный компонент дисциплин предметного блока специальности «Биология». Курс представляет собой одну из обобщающих дисциплин, предполагающую наличие у студентов достаточного объема знаний в области молекулярной биологии, генетики, физиологии растений, микробиологии.
Программа рассчитана на студентов 5 курсов. Изучается в 10 семестре, в объеме 94 часа, из которых 40 часов - аудиторная нагрузка и 50 часов - самостоятельная работа студентов. Аудиторная нагрузка состоит из лекций и лабораторных работ, на лекции отводится 20 часов, на лабораторные работы - 20 часов. Заканчивается изучение курса - экзаменом.
На лекционном курсе студенты знакомятся с фундаментальными аспектами генной и клеточной инженерии. При чтении лекций целесообразно использовать презентации, в которых можно представить основные схемы и биотехнологические циклы. Лабораторные работы направлены на изучение проблем первичных и вторичных синтезов, получение моноклональных антител, изучения возможности повышения урожайности растений, клонального микроразмножения и оздоровления растений, экологически чистой переработки растений и получения топлива и др.
Рекомендуемая литература
Основная литература:
Домарадский И.В., Ермолаев А.В. Основы бактериологии для экологов. — М.: Изд-во РУДН, 1999. — 211 с.
- Красноштанова А.А., Крылов И.А., Бабусенко Е.С. — Основы биотехнологии. — М., Изд-во РХТУ им.Д.И.Менделеева, 2000. — 84 с.
- Лутова Л.А. Биотехнология высших растений. – СПб.: Изд-во С. -Петерб. ун.-та, 2003. – 228с.
- Чумаков М. И. "Механизм агробактериальной трансформации растений", Саратов, 2001. – 321с.
Дополнительная литература:
Биотехнология \ Под ред. А. А. Баева.-М.: Наука, 1984.
- Биотехнология: Принципы и применение.-М.: Мир, 1988.
- Бейли Дж. Э., Оллис Д. Ф. Основы биохимической инженерии.-М.:Мир, 1989.
- Биосенсоры. ВИНИТИ. (Итоги науки и техники ). Серия “Биотехнология”.-М., 1990.-т.26.
- Безбородов А.М. Основы биотехнологии микробных синтезов.-Ростов, 1989.
- Быков В.А. Производство белковых веществ.-М.: Высшая школа, 1987.
- Березин И.В., Клесов А. Инженерная энзимология.- М.: Высшая школа, 1987.
- Волиханова Г., Рахимбаев И. Культура клеток и биотехнология растений.-Алма-Ата, 1989.
- Воробьев А.А., Быков А.С., Пашков Е.П., Рыбакова А.М. Микробиология. — М.: Изд-во "Медицина", 1994. — 288 с.
- Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология. — М.: Изд-во МГУ, 1985. — 376 с.
- Елинов Н.П. Химическая микробиология. — М.: Изд-во "Высшая школа", 1989. — 448 с.
- Елинов Н.П. Основы биотехнологии. -"Наука", Сиб.отделение, 1995. — 394 с.
- Кефели В. И., Дмитриев Г. А. Биотехнология: Курс лекций.-Пущино, 1989.
- Кучек Н. В. Генетическая инженерия высших растений.-Киев: Наукова думка, 1997.
- Катаева Н.В., Бутенко Р. Клональное микроразмножение растений.-М.: Наука, 1983.
- Муромцев Г.С., Бутенко Р. Г. и др. Основы с\х биотехнологии.-М.: Агропромиздат, 1990.
- Промышленная микробиология./ Под ред. Егорова Н.С. — М.: Изд-во "Высшая школа", 1989. — 587 с.
- Сельскохозяйственная биотехнология \Под ред. В. Шевелуха.- М., 1995.
- Сидоров В. А. Биотехнология растений.-Киев, 1990.
- Спирин А.С. Биосинтез белка и перспективы бесклеточной биотехнологии \\Вестник АН СССР.-1989.-№ 11.-с.30-38.
- Скрябин Г., Головлева Л. Биотехнология защиты окружающей Среды от ксенобиотиков \\ Изв. АН СССР. Сер. Биол.-1986.-№ 6.-С.805-813.
- Терешин И. М. Молекулярно-биологические основы биотехнологии. Учебное пособие.-Л.,1981.
- Телитченко М., Остроумов С. Введение в проблемы биохимической экологии. Биотехнология, охрана среды.-М.: Наука, 1990.
- Шабарова З.А., Богданов А. А., Золотухин А.С.Химические основы генной инженерии.-М.:Изд-во МГУ, 1994.
- Шлегель Г. Общая микробиология. — М.: Мир, 1987. — 566 с.
- Фогарти М., Бек К. И др. Микробные ферменты и биотехнология.-М.:Агропромиздат, 1986.
- Ферментные электроды (Итоги науки и техники ). Серия “Биотехнология”.-М., 1988.-Т.18.
- Экологическая биотехнология.-Л.: Химия, 1990.
Перечень примерных контрольных вопросов для самостоятельной работы
Раздел 1. «Введение в биотехнологию»
Тема «Предмет и задачи биотехнологии. Экономические и социальные аспекты развития биотехнологии»
1. Укажите недостатки метода «мутагенез и селекции» для получения имеющих коммерческую ценность организмов с улучшенными свойствами.
2. В чем состоит революционность работы Коэна, Бойера и др., опубликованной в 1973 г.?
3. Какое отношение имеет к биотехнологии Карл Эреки?
4. Опишите основные этапы биотехнологического процесса.
5. Сравните биотехнологию и молекулярную биотехнологию.
6. Какие опасения связаны с развитием молекулярной биотехнологии?
7.Раскройте смысл утверждения, что «молекулярная биотехнология является многопрофильной наукой».
8. Назовите некоторые из потенциальных возможностей, предоставляемых молекулярной биотехнологией.
9. Опишите историю развития биотехнологической индустрии за последние 30 лет.
Раздел 2. «Биотехнология производства метаболитов»
Тема «Биотехнология получения первичных и вторичных метаболитов»
1. Почему молекулярной биотехнологии применяется так много разных биологических систем?
2. Кто такие прокариоты?
3. Кто такие эукариоты?
4. Перечислите основные свойства Escherichia coli.
5. Что означает термин «грамотрицательный»?
6 Перечислите основные свойства S.cerevisiae.
7. Каковы основные компоненты простой жидкой питательной среды?
8. Каковы основные компоненты сложной жидкой питательной среды?
9. Что такое первичная клеточная культура?
10. Что такое устойчивая клеточная линия?
Раздел 3. «Биотехнология получения и использования ферментов»
Тема «Биотехнология получения и использования ферментов. Промышленные процессы с использованием иммобилизованных ферментов и клеток»
1. Вам нужно клонировать и экспрессировать фрагмент ДНК, кодирующий интерферон человека. У вас нет нужного ДНК –зонда для гибридизации, но вам удалось выделить линию клеток человека, в которых можно индуцировать синтез интерферона с интенсивностью, превышающей фоновую примерно в 100 раз. Какую стратегию клонирования и экспрессии этой ДНК вы выберете?
2. Что такое Fc-фрагмент молекулы антитела? Fab-фрагмент? Fv- фраг-мент? CDR-участок?
3. Как осуществляется координированный синтез легкой и тяжелой цепей антитела в E.coli?
4. Какова роль ДНКазы I и альгинатлиазы при лечении муковисцидоза?
5. Как зарегистрировать синтез альгинатлиазы, кодируемой клонированным геном, в трансформированных клетках E. coli?
6. Что такое комбинаторная библиотека кДНК?
7. Как с помощью бактериофага М13 можно отбирать Fv –фрагменты, связывающиеся со специфическими антигенами-мишениями?
8. Что такое стабилизированная дисульфидными связями и одноцепочечная Fv-молекулы?
9. Как, присоединяя ферменты к моноклональным антителам или их Fv-фрагментам, можно получать лекарственные средства?
10. Как получить моноклональные мышиные антитела, максимально близкие по структуре к антителам человека? Почему они необходимы?
11. Опишите способ получения терапевтического средства, которое «помечает» и уничтожает специфические клетки
12. Как влияет присутствие в клетке рекомбинантной плазмиды на ее рост?
13. Для чего нужно стремиться максимально повысить плотность культуры при промышленной ферментации?
Раздел 4. «Основы клеточной инженерии»
Тема «Получение, культивирование и гибридизация протопластов»
1. Какими способами можно влиять на экспрессию генов, клонированных в прокариотических организмах?
2. Что такое ген lacI.. и как его используют?
3. Почему плазмидный вектор с максимально сильным промотором не всегда является наилучшим экспрессирующим вектором?
4. Иногда стратегия синтеза белка-мишени включает получение этого белка в составе химерного продукта. В чем преимущество такого подхода? Как создают химерный белок?
5. Что такое тельца включения и как избежать их образования?
6. В чем преимущество локализации чужеродных белков на поверхности клеток? Какие стратегии используются для того, чтобы сделать белки секретируемыми?
7. Как встроить в одну плазмиду несколько копий гена?
8. Как решить проблему обеспечения кислородом клеток E. coli, синтезирующих в большом количестве чужеродный белок?
9. Последовательность-мишень может быть встроена в хромосомную ДНК двумя способами: 1) само по себе; 2) в составе плазмиды, которая несет эту последовательность. Как происходит каждое из этих событий? Какие преимущества или недостатки имеет интеграция плазмидного вектора в хозяйскую ДНК?
^ 10. Что такое метаболические перегрузки и какова их причина?
11. Предложите несколько способов снижения метаболической перегрузки E. coli, синтезирующих в большом количестве рекомбинантный белок?
Раздел 4. «Основы клеточной инженерии»
Тема «Клеточная инженерия. Культура эукариотических клеток животных»
1. Опишите подробно по крайней мере две вирусные системы доставки генов.
2. Опишите подробно по крайней мере три невирусные системы доставки генов.
3. Что такое терапия с использованием «антисмысловых» олигонуклео тидов?
4. С помощью каких модификаций можно увеличить время жизни и повысить эффективность « антисмысловых» олигонуклеотидов как лекарственных средств?
5. Как нужно модифицировать рибозим, чтобы его можно было использовать в качестве лекарственного средства?
6. Как выделяют «терапевтический» аптамер? В чем преимущества аптамеров перед другими видами лекарственных средств?
7. Что такое репортерные гены и как они используются при трансформации растительных клеток?
8. В чем заключается метод бомбардировки клеток микрочастицами, использующийся для трансформации растений?
9. Подробно опишите, как вы будете выделять растительный промотор, специфичный для тканей корней.
10. Как интегрировать чужеродный ген в ДНК хлоропластов?
11. Как повысить активность растительного промотора?
Раздел 5. «Генетическая инженерия»
Тема «Получение трансгенных растений и животных»
1. Как получают трансгенных мышей?
2. В чем состоит принцип позитивно-негативной селекции?
3. Что из себя представляют мыши с «нокаутированным» геном? Как и для чего получают таких мышей?
4. Каковы преимущества и недостатки трансгенных мышей как модельных систем для исследования болезней человека?
5. Что такое клонирование?
6. Расскажите, как с помощью трансгеноза можно получать моноклональные антитела человека.
7. Как молочная железа может быть использована в качестве «биореактора» для синтеза коммерческих продуктов.
8. Каким образом трансгеноз может облегчить трансплантацию органов?
9. Какие подходы используются для выведения трансгенных цыплят?
10. Опишите способы улучшения пород рыб с помощью трансгеноза.
11. Что такое гидрогеназа? Как с ее помощью можно повысить урожайность люцерны?
12. Предложите стратегию идентификации всех генов Azotobacter vinelandii, участвующих в связывании азота, имея в виду, что у вас нет nif генов других микроорганизмов, которые можно было бы использовать в качестве гибридизационных зондов.
^ 13. Как, по вашему мнению, повлияет внесение мутаций в nifA- или nifL- гены на количество фиксируемого данным организмом азота?
14. Обсудите возможность создания рекомбинантных растений, способных фиксировать азот.
15. Предложите схему выделения генов гидрогеназы.
16. Что такое сидерофоров., можно повысить способность бактерий стимулировать рост растений?
17. Предложите схему идентификации генов биосинтеза сидерофоров.
18. В чем преимущество микробиологических удобрений перед химическими?
19. Как с помощью методов генной инженерии повысить эффективность Agrobacterium radiobacter как инструмента биоконтроля?
Раздел 5. «Генетическая инженерия»
Тема «Основы генетическая инженерия»
1. Какие физические и химические свойства ферментов можно изменить с помощью направленного мутагенеза?
2. Предположим, что вы клонировали бактериальный ген, экспрессирующийся в E. coli, и хотите изменить его активность. Однако в результате применения стандартного метода мутагенеза с использованием ДНК М13 по ряду технических причин лишь небольшая часть клонов приобрела мутантный ген-мишень, а большинство из них содержит интактный ген. Как увеличить долю клонов, содержащих ДНК с нужной мутацией?
3. Предположим, что вы выделили ген фермента, синтезирующегося в E.coli. Опишите стратегию изменения каталитической активности этого фермента, принимая во внимание тот факт, что вы знаете нуклеотидную последовательность кодирующего его гена, но не знаете, какой из участков молекулы фермента ответствен за каталитическую активность.
^ 4. Каковы преимущества и недостатки олигонуклеотид-направленного мутагенеза с использованием бактериофага М13 и ПЦР?
5. Опишите стратегию олигонуклеотид-направленного мутагенеза с использованием плазмидой ДНК.
6. Как, используя «вырожденные» праймеры, можно вносить случайные мутации в ДНК?
7. Опишите стратегию повышения стабильности белка, в котором
а) отсутствуют остатки цистеина; б) присутствует нечетное число остатков цистеина.
8. Как влияет замена аспарагина на другой аминокислотный остаток на стабильность белка?
9. Каким образом можно изменить потребность фермента в кофакторах?
10. Как вы будете изменять каталитическую активность или субстратную специфичность фермента, ген которого вы выделили? В чем смысл этой процедуры?
Раздел 6. «Микроклональное размножение растений»
Тема «Моноклональные антитела»
1. Какой подход вы использовали бы для идентификации гена протоксина Bacillus thuring iensis subsp. israilensis? Какое практическое применение может найти этот ген?
4. Как выяснить, где локализован ген определенного протоксина: в плазмиде или в хромосомной ДНК B. thuringiensis?
5. Как с помощью генной инженерии можно улучшить полезные свойства того или иного протоксина B. thuringiensis?
6. Как, используя методы генной инженерии, повысить эффективность бакуловирусов как инсектицидных агентов?
7. Каким образом можно расширить видоспецифичность токсинов?
8. Какую информацию вы можете получить, зная, к какому классу относится тот или иной белок Cry?
9. Как бы вы модифицировали белок Cry, чтобы уменьшить вероятность появления насекомых, устойчивых к токсину?
10. Почему бактерия Asticcacaulis excentricus является весьма привлекательным микроорганизмом для осуществления в ней экспрессии
Раздел 6. «Микроклональное размножение растений»
Тема «Клональное микроразмножение растений и его классификация»
1. Опишите стратегию выделения гена эндонуклеазы рестрикции EcoRI.
2. Опишите стратегию клонирования гена 2,5-DKG-редуктазы Coryne-bacterium в Erwinia. Почему это представляет интерес?
3. Предложите стратегию повышения коммерческой ценности клонированного гена 2,5-DCG-редуктазы.
4. Как синтезировать индиго в E. coli?
5. Как повысить количество триптофана, синтезируемого Corynebacterium glutamicum?
6. Предложите стратегию выделения генов, участвующих в биосинтезе антибиотика ундецилпродигиозина. который обычно синтезируется в Streptomyces coelicolor.
7. В чем состоит трудность трансформации различных разновидностей Streptomyces? Как ее преодолеть?
8. Как с помощью генной инженерии увеличить продукцию антибиотика данным штаммом Streptomyces?
9. Опишите один из подходов к созданию модифицированных вариантов неароматических поликетидных антибиотиков типа эритромицина.
10. Как адгезивный белок, обычно синтезируемый мидией Mytilus edulis, можно синтезировать в E. coli?
11. Опишите схему синтеза поли (3-гидроксимасляной кислоты) в E. coli.
12. Что такое сыворотка? Какие важные в промышленном отношении соединения можно из нее получить и каким образом?
Раздел 7. «Биотехнология и проблемы экологии и охраны окружающей среды»
Тема «Экологическая биотехнология. Защита окружающей среды»
1. Как следует модифицировать P. putida, чтобы получился штамм, эффективно разрушающий трихлорэтилен?
2. Опишите процедуру клонирования целлюлазных генов грибов.
3. Как используются альфа-амилаза и глюкоамилаза в промышленном производстве этанола? Какие манипуляции с кодирующими эти ферменты генами следует провести, чтобы повысить эффективность процесса?
4. Что представляет собой фермент глюкозо-изомераза? В чем состоит ее ценность? как и зачем можно модифицировать кодирующий ее ген?
5. Опишите достоинства и недостатки использования Zymomonas mobilis вместо Saccharomyces cerevisiae при производстве этанола. Как повысить эффективность промышленного использования Z. mobilis?
6. Как с помощью генноинженерных методов модифицировать Z. mobilis, чтобы можно было пользовать этот микроорганизм для производства этанола из ксилозы?
7. Взяв три штамма Pseudomonas, один из которых используется фенол в качестве единственного источника углерода при 0 С, второй расщепляет антрацен с образованием катехола пр 35 С, а третий расщепляет n-толуол с образованием протокатехоата при 35 С, предложите стратегию создания штамма, который сможет использовать в качестве единственного источника углерода фенол, антрацен или n- толуол при 0 С.
8. Как модифицировать штамм Pseudomonas, несущий плазмиду pWWO и не способный расщеплять 4-этилбензоат, чтобы он мог утилизировать это соединение?
9. Предложите стратегии выделения прокариотических эндоглюканазных и бета- глюкозидазных генов.
10. Что такое «супербацилла»?
11. Как повысить эффективность образования силоса, проводя манипуляции с Lactobacillus plantarum?
12. Как следует модифицировать бактерии рубца, чтобы они обеспечивали крупный рогатый скот незаменимыми аминокислотами?
Вопросы к экзамену по предмету «Биотехнология»
Предмет и задачи биотехнологии.
- История развития биотехнологии, как науки.
- Характеристика основных отраслей биотехнологии.
- Характеристика клеточных технологий применяемых в биотехнологии.
- История развития метода культуры клеток, тканей и органов высших растений.
- Дедифференцировка растительных клеток и каллусогенез in vitro.
- Характеристика клеточных культур высших растений.
- Вторичная дифференциация и морфогенез in vitro.
- Методы получения генов in vitro для растительных организмов.
- Описание и характеристика векторы и коструирование рекомбинантных ДНК.
- Гибридизация клеток в культуре растительных организмов.
- Трансплантация ядер в растительных клетках.
- Микроклетки и изолированные хромосомы растительных клеток.
- Культура клеток высших растений.
- Культивирование растительных клеток и их особенности.
- Андрогенез: получение гаплоидных растений в культуре пыльников.
- Гиногенез: Получение гаплоидов через культуру неоплодотворенных семяпочек и завезей.
- Проблемы регенерации гаплоидных растений.
- Теоретические аспекты и практическое значение гаплоидии.
- Характеристика протопластов растительных клеток.
- Методы получения мутантов растений in vitro и их оценка.
- Получение мутантов in vitro характеризующихся устойчивостью к антибиотикам.
- Получение мутантов in vitro характеризующихся устойчивостью к гербицидам.
- Получение мутантов in vitro характеризующихся устойчивостью к аминокислотам и их аналогам.
- Получение мутантов in vitro характеризующихся устойчивостью к абиотическим стрессам.
- Генно-инженерные подходы к решению вопроса усвоения почвенного и атмосферного азота.
- Устойчивость высших растений фитопатогенам и вредителям сельскохозяйственных культур.
- Методологические основы соматической гибридизации растительных организмов.
- Соматическая гибридизация отдаленных видов растений.
- Характеристика прикладных аспектов соматической гибридизации.
- Характеристика опухолей, интродуцируемых агробактериями.
- Классификация агробактерий и свойства онкогенных плазмид.
- Характеристика основных векторов переноса генетической информации.
- Методы трансформации высших растений.
- Характеристика основных проектов получения трансгенных растений.
- Основные этапы клонирование растительных генов.
- Характеристика методов клонирования генов.
- Характеристика факторов влияющих на процесс микроклонального размножения высших растений.
- Характеристика прямого соматического эмбриогенеза.
- Практическое значение метода микроклонального размножения растительных организмов.
Примерная тематика рефератов
Биотехнологии, не требующие генной инженерии
1) Анаэробная очистка сточных вод.
2) Экстенсивная аэробная очистка сточных вод: биопруды, поля фильтрации и орошения.
3) Биофильтры; строение очистных сооружений.
4) Активный ил (характеристика, получение, факторы, влияющие на использование активного ила).
5) Ферменты, производимые биотехнологически. Особенности производства ферментов.
6) Применение антибиотиков в сельском хозяйстве.
7) Микробиологическая трансформация химических соединений.
8) Биотехнология в металлургии.
^ Принципы использования генной инженерии в биотехнологии:
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.
^ Особенности используемых в биотехнологии генно-инженерных методов:
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.
^ Разнообразие организмов продуцентов:
1) Актиномицеты, коринебактерии.
2) Вектора для Saccharomyces cerevisiae, прочих дрожжей.
3) Использование клеток насекомых, бакуловирусы.
4) Вирусные векторы для животных: паповавирусы, вирус осповакцины, аденовирусы, парвовирусы, ретровирусы.
5) Растительные векторы: транспозоны, вирусы. Способы трансформации растительных организмов.
6) Растительные векторы: Ti-плазмиды.
7) Роль генной инженерии в сельском хозяйстве.
^ Частные примеры использования биотехнологии:
1) Интерфероны и их получение.
2) Иммуноглобулины - особенности их строения и получения.
3) Белковые гормоны человека и животных: соматотропин, инсулин.
4) Схема получения генно-инженерных вакцин, примеры.
5) Генная инженерия и наука: Использование сигнальных пептидов и флуоресцирующих белков.
^ Методика проведения контрольных мероприятий
Коллоквиум проводиться в виде устного собеседования, индивидуально с каждым студентом, вопросы студентам предоставляются заранее, как минимум за две недели до коллоквиума.
Тестовые работы проводятся в письменном виде, каждый студент получает распечатанный вариант тестов и бланк ответов, который им и заполняется, проверка производиться сразу и результаты доводятся до сведения студентов.
^ Вопросы для проведения срезового контроля знаний студентов
Вариант 1.
Биотехнология конструирования рекомбинированной ДНК. Системы переноса рекомбинированных молекул в реципиентную клетку. Клонирование генов и их идентификация, экспрессия клонированных генов.
- Культура клеток эукариотных организмов. Генетическая и физиологическая гетерогенность клеточных культур. Стерилизация, питательные среды и состав.
- Биотехнология получения вторичных метаболитов. Производство антибиотиков и вакцин. Получение 6-аминопенициллановой кислоты.
- Производства высококачественного топлива и биологического сырья, основанные на сочетании фотосинтеза, животноводства и кормопроизводства. Биотопливные элементы.
Вариант 2.
Повышение эффективности процесса фотосинтеза с помощью методов генной инженерии.
- Получение, культивирование и гибридизация протопластов. Перенос клеточных органелл. Использование изолированных протопластов в клеточной селекции и генной инженерии.
- Получение микробных высокоопицентных ферментных препаратов. Хроматографическое функционирование ферментов.
- Специфическое применение биотехнологических процессов для решения проблем окружающей среды: переработка отходов, борьба с загрязнением.
Вариант 3.
Производства, основанные на применениии иммобилизированных ферментов (превращение крахмала в глюкозу).
- Получение термостабильных белковых ингибиторов пептидогидролизом из насекомых.
- Получение трансгенных животных и растений. Создание трансгенов, устойчивых к различным инфекциям.
- Получение и культивирование каллусных тканей из стеблей табака, картофеля и корнеплодов моркови.
Вариант 4.
Повышение устойчивости растений к низким температурам методами генной инженерии микроорганизмов.
- Клональное размножение картофеля.
- Иммобилизированные ферменты в медицине. Направленный транспорт лекарственных средств, «тени клеток», заместительная терапия.
- Липидные препараты из культур жгутиконосцев.
^ Примерная тематика рефератов
Биотехнологии, не требующие генной инженерии:
1) Анаэробная очистка сточных вод.
2) Экстенсивная аэробная очистка сточных вод: биопруды, поля фильтрации и орошения.
3) Биофильтры; строение очистных сооружений.
4) Активный ил (характеристика, получение, факторы, влияющие на использование активного ила).
5) Ферменты, производимые биотехнологически. Особенности производства ферментов.
6) Применение антибиотиков в сельском хозяйстве.
7) Микробиологическая трансформация химических соединений.
8) Биотехнология в металлургии.
^ Принципы использования генной инженерии в биотехнологии:
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.
^ Особенности используемых в биотехнологии генно-инженерных методов:
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.
^ Разнообразие организмов продуцентов:
1) Актиномицеты, коринебактерии.
2) Вектора для Saccharomyces cerevisiae, прочих дрожжей.
3) Использование клеток насекомых, бакуловирусы.
4) Вирусные векторы для животных: паповавирусы, вирус осповакцины, аденовирусы, парвовирусы, ретровирусы.
5) Растительные векторы: транспозоны, вирусы. Способы трансформации растительных организмов.
6) Растительные векторы: Ti-плазмиды.
7) Роль генной инженерии в сельском хозяйстве.
^ Частные примеры использования биотехнологии:
1) Интерфероны и их получение.
2) Иммуноглобулины - особенности их строения и получения.
3) Белковые гормоны человека и животных: соматотропин, инсулин.
4) Схема получения генно-инженерных вакцин, примеры.
5) Генная инженерия и наука: Использование сигнальных пептидов и флуоресцирующих белков.
График контроля за самостоятельной работой студентов
по дисциплине «Биотехнология»
на 10 семестр 2008 – 2009 уч.г.
| Неделя месяцы | Формы контроля | |||
| 1 неделя | 2 неделя | 3 неделя | 4 неделя | |
| Март | Подготовить реферат на тему: развитие биотехнологии в СССР в период с 1970 по 1990 гг. 6.03.09. в 15.00 ауд. 1 | Составить конспект по теме «Биообъекты как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических препаратов. Классификация биообъектов». 13.03.09. в 15.00 ауд. 1 | Изучить процесс производства аминокислот, витаминов, органических кислот. Изучить процесс получения промышленно важных стероидов. Получение экстрацилюмерных микробных полисахаридов и их использование в народном хозяйстве. 20.03.09. в 15.00 ауд. 1 | Составить конспект «Производства, основанные на применении иммобилизированных ферментов». Составить конспект «Иммобилизованные ферменты в медицине; направленный транспорт лекарственных средств, “тени клеток”, заместительная терапия. Будущее технологии иммобилизованных ферментов». 27.03.09. в 15.00 ауд. 1 |
| Апрель | Подготовить сообщения по следующим темам: Культивирование отдельных клеток. Перенос геномов путем трансплантации ядер и метафазных хромосом. Технология получения гибридом. 2.04.09. в 15.00 ауд. 1 | Написать реферат «Питательные среды, их состав. Суспензионные культуры и их использование для получения веществ вторичного синтеза». 9.04.09. в 15.00 ауд. 1 | Подготовить сообщения по следующим темам: Векторы, созданные на основе бактериофагов, вирусов, агробактерий, митохондриальной и хлоропластной ДНК, гибридные векторы. Использование методов генетической инженерии для получения некоторых белков. 16.04.09. в 15.00 ауд. 1 | Законспектировать следующие вопросы: Повышение устойчивости растений к низким температурам методами генной инженерии микроорганизмов. Применение методов генной инженерии для улучшения аминокислотного состава запасных белков растений. 23.04.09. в 15.00 ауд. 1 |
| Май | Подготовит презентацию по одной из ниже перечисленных тем: «Рекомбинантные продуценты биологически активных веществ и проблемы объективной информации населения». «Классификация отходов». «Создание методами генетической инженерии штаммов микроорганизмов-деструкторов с повышенной способностью к деструкции веществ, содержащихся в жидких отходах» «Основные характеристики штаммов деструкторов». «Уничтожение или утилизация твердых (мицелиальных) отходов». 4.05.09. в 15.00 ауд. 1 | | ||