рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ

ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ - раздел Биотехнологии, Основы биотехнологии Для Специальности 1-31 01 01 – Биология Рекомендуется Учебная Программа № Тд-...

Для специальности 1-31 01 01 – Биология рекомендуется учебная программа № ТД-G.005/тип., составленная доктором медицинских наук профессором Ю.К.Фомичевым, доктором биологических наук профессором В.А.Прокулевич и кандидатом биологических наук доцентом Р.А.Желдаковой; для специальности 1-33 01 01 Биоэкология и 1-02 04 04-01 – Биология. Химия используется программа «Основы биотехнологии»для студентов биологических факультетов университетов, разработаная заведующим кафедрой химии Витебского государственного университета им. П.М. Машерова доктором биологических наук, профессором Чиркиным А.А.

 

ЗАДАЧИ ПРЕПОДАВАНИЯ КУРСА

В результате изучения основ биотехнологии студент должен:

знать

- биологические агенты, используемые в биотехнологии;

- принципы культивирования клеток;

- сущность методов молекулярной генетики, а также технологии рекомбинантных ДНК;

- принципы работы с иммобилизованными ферментами;

- этапы выделения целевых продуктов и возможные пути загрязнения внешней среды

уметь

-пользоваться языком молекулярной биотехнологии и справочными руководствами;

- выбрать биологический объект, составить алгоритм биотехнологических работ, обосновать метод наиболее эффективной очистки целевого продукта;

- применить методы спектрофотометрии, тонкослойной и колоночной хроматографии, определения активности и количества ферментов, выделения и очистки целевого продукта.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

История молекулярной биотехнологии. Молекулярная биотехнология как разделы молекулярной биологии, молекулярной генетики бактерий, энзимологии, с одной стороны, и промышленной микробиологии и химической инженерии, с другой. Цели молекулярной биотехнологии: повышение урожайности сельскохозяйственных культур, создание микроорганизмов, продуцирующих различные химические соединения, создание пород сельскохозяйственных и других животных с улучшенными наследуемыми признаками, переработка отходов, загрязняющих окружающую среду, получение продуктов питания и повышение биологической ценности пищи, получения низкомолекулярных биорегуляторов и биополимеров для применения в фармации и медицине. Возможные негативные эффекты развития молекулярной биотехнологии.

Ферменты в молекулярной биотехнологии. Иммобилизованные ферменты.

I. Биологические системы, используемые в молекулярной биотехнологии: прокариоты, эукариоты; бактерии Escherichia coli, дрожжи Saccharomyces cerevisiae, культуры эукариотических клеток (насекомых, растений, млекопитающих). Ферменты. Требования, предъявляемые к биообъектам. Культивирование, основные компоненты питательных сред. Принципы селекции микроорганизмов. Биотехнологическое сырье, учитывая побочные продукты производства. Источники минерального питания. Комплексные обогатители сред. Среды для культивирования микроорганизмов. Кислород и вода. Пенообразователи и пеногасители. Значение асептики в биотехнологии.

Матричные синтезы: репликация, транскрипция, трансляция. Особенности регуляции транскрипции у бактерий и эукариот. Представления о технологии рекомбинантных ДНК. Оптимизация экспрессии генов, клонированных в прокариотические клетки. Получение рекомбинантных белков с помощью эукариотических систем. Дрожжевые системы экспрессии. Системы экспрессии с использованием культур клеток насекомых (рекомбинантные бакуловирусы). Системы экспрессии для работы с клетками млекопитающих.

II. Биотехнологический процесс культивирования микроорганизмов. Рост и развитие микроорганизмов. Основные показатели процесса ферментации. Оновные факторы среды, определяющие рост и биосинтетическую активность продуцентов. Оценка процесса ферментации. Промышленный синтез белков при участии рекомбинантных микроорганизмов. Этапы роста культуры – латентная, ускорения, логарифмическая, замедления, стационарная, отмирания (преимущественный синтез белков в логарифмической фазе, а низкомолекулярных продуктов – во время стационарной фазы). Типы биореакторов: с механическим перемешиванием, барботажные колонны, эрлифтные.

Инженерная энзимология. Строение ферментов, катализ, выделение ферментов. Источники ферментов (животного происхождения, растительного происхождения). Иммобилизованные ферменты.

Утилизация крахмала и сахаров, повышение эффективности производства фруктозы и этанола. Бродильные производства (алкогольные напитки, пиво, вино, спирт, сидр, уксус). Мультиплазмидные организмы, способные утилизировать несколько соединений. Утилизация целлюлозы через выделение прокариотических и эукариотических целлюлазных генов. Повышение образования силоса с использованием Lactobacillus plantarum. Белок одноклеточных организмов (БОО) – белковые продукты, синтезируемые монокультурой микробных клеток и используемые в качестве пищевых добавок или корма для скота (подкислители, аминокислоты, витамины и пигменты, усилители вкуса, жиры и масла, растительный клей и загустители, подсластители, пищевые кислоты – уксусная, лимонная, молочная).

Пищевые аспекты биотехнологии: получение пищевого белка, молочные продукты (казеины, казеинат натрия, казецит и копреципитаты, концентраты сывороточных и других белков, методы приближения молочных смесей к женскому молоку, брожение лактозы и коагуляция казеина, производство кисломолочных продуктов, сычужное свертывание молока и производство сыра), хлебопродукты, бродильные производства, пищевые добавки, консервированные овощи (продукты из сои, применение ферментов при выработке фруктовых соков).

Границы применения биотехнологии в пищевой промышленности. Перспективы использования продукции биотехнологии: аминокислоты, олигопептиды, ферменты, витамины, терпены и родственные соединения, органические кислоты, полисахариды.

Представление о биогеотехнологии (обогащение полезных ископаемых и удаление мешающих и опасных веществ, увеличение добычи нефти) и о биоконверсии энергии (биофотолиз воды, биогаз, биологические топливные элементы).

Бактерии, стимулирующие рост растений: непосредственно путем поставки фиксированного азота, хелатированного железа, фитогормонов, фосфатов (штаммы Rhizobium, симбиоз с растениями, клубеньки на корнях) и опосредованно через подавление роста фитопатогенных микроорганизмов.

Микробные инсектициды. Токсины, синтезируемые Bacillus thuringiensis, клонирование генов токсинов и возможность их экспрессии. Бакуловирусы как инсектицидные агенты (введение гена нейротоксина, смертельного для насекомых).

Методы иммунодиагностики: ферментный иммуносорбентный анализ (ELISA). Микробиологическое производство лекарственных средств: интерфероны, соматотропин, моноклональные антитела как лекарственные средства, производство антител с помощью E.coli, перспективы лекарств против ВИЧ. Вакцины – субъединичные, аттенуированные, «векторные».

Использование рекомбинантных микроорганизмов для получения низкомолекулярных соединений – витаминов, аминокислот, антибиотиков и др. Микробиологический синтез каучука.

Биодеградация токсичных соединений и утилизация биомассы. Метаболические пути биодеградации ксенобиотиков.

III. Культуры растительных клеток и тканей. Фертильные растения, все клетки которых несут чужеродный(е) ген(ы) (трансгенные растения). Получение трансгенных растений не содержащих маркерных генов. Выведение растений, устойчивых к насекомым-вредителям, вирусам и гербицидам. Получение растений, противостоящих неблагоприятным воздействиям и старению. Изменение свойств растений: окраски цветков, пищевой ценности, вкуса, внешнего вида плодов. Трансгенные растения, способные синтезировать ценные для промышленности и сельского хозяйства белки и химикаты.

Трансгенные животные (молочная железа – «биореактор», наследуемая устойчивость к бактериальным, вирусным инфекциям и паразитарным инвазиям); трансгенные овцы, козы и свиньи (синтез человеческого гемоглобина); трансгенные птицы, рыбы. ПЦР как метод обнаружения трансгена, перспективы и потенциальные опасности.

IV. Контроль применения биотехнологических методов: экспериментов с рекомбинантными ДНК, производства и потребления пищевых продуктов и пищевых добавок, высвобождения генетически модифицированных организмов в окружающую среду. Общее представление о правилах добротного и безопасного производства (GMP – Good Manufacturing Practice), доклинического испытания (GLP – Good Laboratory Practice) и клинического испытания (GCP – Good Clinical Practice) продуктов молекулярной биотехнологии, применяемых для улучшения качества жизни человека.

Количество часов по дисциплине

Название факультета Се- местр Всего часов Всего ауди- торных часов Лек- ции Лабора- торные занятия КСР Экза-мен, зачет
Биологический ДО, ЗО Зачет

Примечание: КСР – контролируемая самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя.

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ БИОЛОГИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ»

СОДЕРЖАНИЕ Часы
Введение в молекулярную биотехнологию
Биологические системы, используемые в молекулярной биотехнологии
Технология рекомбинантных ДНК, экспрессия генов
Биотехнологическая энзимология
Биотехнологические основы культивирования микроорганизмов
Молекулярная биотехнология микробиологических систем в экологии и диагностике
Молекулярная биотехнология микробиологических систем и питание
Бродильное производство
Продукты питания на основе молока и хлеб
Молекулярная биотехнология микробиологических систем и производство коммерческих продуктов
Трансгенные растения
Трансгенные животные
Контроль применения биотехнологических методов  

ИТОГО: Лекции 32 часов.

 

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ВВЕДЕНИЕ В БИОТЕХНОЛОГИЮ»

Наименование раздела, темы, элемента К-во часов Примечание
Белки. Качественные и количественные методы определения аминокислот и белков. Методы изучения физико-химических свойств белков.  
Ферменты. Определение специфичности ферментов. Иммобилизация ферментов. Методы выделения и количественного определения количества и активности ферментов. Методы изучения кинетических свойств ферментов.  
Биохимическая оценка продуктов питания: физико-химические свойства, содержание витаминов.  

 

Литература

Основная литература

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

Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. М.: “Мир”, 2002.

Голубев В.Н., Жиганов И.Н. Пищевая биотехнология. М.:ДеЛи принт, 2001.

Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. Санкт-Петербург: ГИОРД, 2003.

Евтушенков А.Н., Фомичев Ю.К. Введение в биотехнологию. Минск: БГУ, 2004.

Кислухина О., Кюдулас И. Биотехнологические основы переработки растительного сырья. Каунас: «Технология», 1997.

Кислухина О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов. М.: ДеЛи принт, 2002. – 336 с.

Семак И.В. Инженерная энзимология. Минск: БГУ, 2006.

Фомичев Ю.К., Прокулевич В.А., Желдакова Р.А. Основы биотехнологии. Учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-31 01 01 Биология. Минск, 2006.

Чиркин А.А. Практикум по биохимии. Минск: ООО «Новое знание», 2002.

Чиркин А.А. Введение в биотехнологию. Витебск: Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2004.

Чиркин А.А. Основы генной инженерии: методы рекомбинантных ДНК. Витебск: Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2005.

Дополнительная литература

Бейли Д., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, в 2-х частях. М.: "Мир", 1989.

Бекер М.Е., Лиепиньш Г.К., Райнулис Е.П. Биотехнология. М.: "Агропромиздат", 1990.

Биотехнология, в 8-ми томах. Под ред. Н.С.Егорова, В.Д.Самуилова. М.: "Высшая школа", 1987-1988.

Гриневич А.Г., Босенко А.М. Техническая микробиология. Мн.: "Вышэйшая школа", 1986.

Елинов Н.П. Основы биотехнологии. СПБ: "Наука", 1995.

Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биотехнология. Кинетические основы микробиологических процессов. М.: «Высшая школа», 1990.

Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич А.В. Биотехнология: биотехнологические агенты, технология, аппаратура. Рига: "Зинатне", 1987.

Кулаковская Т.В. Лабораторный практикум по биотехнологии: Учеб. пособие. Мн.: БГПУ им. М.Танка, 2001. – 45 с.

Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М.:Минздрав РФ, ЗАО «ИИА Ремедиум», 2000.

Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. СПб: СПбГТУ, 2002.

Юрченко Е.О., Синявская М.Г. Основы молекулярного маркирования грибной ДНК. Минск: ИООО «Право и экономика», 2007.

Harvey W. Blanch, Douglas S. Clark. Biochemical Engineering. N.-Y.:Marcel Dekker, 1997.

Wong C.H., White G.M. Enzymes in Synthetic Organic Chemistry. Trowbridge: Pergamon, 1995.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Основы биотехнологии

Основы биотехнологии.. витебск министерство образования республики беларусь..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИИ

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Учебно-методический комплекс для студентов биологического факультета
Издание второе, дополненное и исправленное   Витебск Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова» 2009   УДК 575

Чиркин А.А.
Введение в биотехнологию. Учебно-методический комплекс для студентов биологического факультета / А.А.Чиркин. – Витебск: Издательство УО «ВГУ им. П.М.Машерова», 2009. – 146 с. &nbs

Биотехнологические основы культивирования микроорганизмов.
Обобщенная схема промышленного выращивания микроорганизмов с целью получения конечных продуктов представлена на рис 9. Исходная культура (5-10 мл) ↓ Встряхиваемая к

Практикум
Работа № 1. Знакомство с питательными среды для культивирования изолированных клеток и тканей растений. Основные компоненты питательных сред: - макроэлементы (азот, фосфор, калий,

Работа 4. Определение концентрации общего белка в сыворотке (плазме) крови биуретовым методом (набор НТК «Анализ-Х») - УИРС
Значение концентрации общего белка в сыворотке крови практически здоровых людей составляют: у взрослых 65-85 г/л, у детей до 6 лет - 56-85 г/л, у новорожденных - 53-89 г/л. Из колориметрических мет

Работа 5. Колоночная гель-фильтрация.
Для гель-фильтрации используются так называемые молекулярные сита - инертные гидратированные полисахаридные материалы, представляющие собой пористые гранулы. Их получают на основе декстрана (сефаде

Работа 6. Определение термолабильности амилазы слюны.
Вариант 1 Реагенты Опыт 1 Опыт 2 Контроль Слюна 1:10, кап. -

Работа 7. Определение оптимума рН для действия амилазы.
Реагенты Значение рН 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6 8,0

Работа 8. Влияние активаторов и ингибиторов на активность амилазы.
Реагенты Контроль Опыт 1 Опыт 2 Слюна 1:10, мл 1,0 1,0 1,0

Работа 9. Специфичность действия ферментов
Приготовить разведение слюны в 5 раз (1 мл слюны + 4 мл воды) Реагенты Опыт 1 Опыт 2 Опыт 3 Опыт 4

Работа 11. Ингибирующее действие хлорид-ионов на дегидрогеназный комплекс картофеля.
Хлорид-ионы ингибируют дегидрогеназный комплекс и срез картофеля остается без изменений, остальные темнеют. Реактивы, исследуемый материал 1. NaCl, крист. 2. NaI, крист. 3. KClO

Работа 12. Определение активности амилазы крови с помощью метода «сухой химии» в сочетании с рефлометрией.
Под сухой химией понимается процедура, когда реагенты, необходимые для химического анализа, наносятся в определенных пропорциях на бумагу или пленку, высушиваются и стабилизируются. После введения

Работа 13. Определение активности щелочной и кислой фосфатаз в сыворотке крови по гидролизу b-глицерофосфата (метод Боданского), УИРС.
Активность щелочной фосфатазы в норме равна 0,5-1,3 ммоль/ч×л, а кислой фосфатазы – 0,06-0,13 ммоль/ч×л. Принцип определения активности фосфатаз основан на способности ферментов отщепля

Работа 14. Качественные реакции на витамин А.
Витамин А при взаимодействии с серной кислотой окрашивается в красно-фиолетовый или красно-бурый цвет, при взаимодействии с хлорным железом - в желто-зеленый цвет. Реактивы, исследуемый ма

Работа 15. Количественное определение витамина А в рыбьем жире.
Принцип метода. Метод основан на реакции витамина А с треххлористой сурьмой в присутствии уксусного ангидрида, в результате чего развивается синяя окраска. Интенсивность окраски, прямо пропо

Работа 16. Качественные реакции на витамин Д.
Витамин Д при взаимодействии с анилиновым реактивом при нагревании окрашивается в красный цвет, при взаимодействии с раствором брома в хлороформе приобретает зеленовато-голубую окраску. Ре

Работа 17. Обнаружение эргостерола в дрожжах.
Эргостерол по строению близок к холестерину и поэтому дают характерную для него реакцию с уксусным ангидридом и серной кислотой (синее или зеленое окрашивание). Реактивы, исследуемый матер

Работа 107. Качественная реакция на витамин Е с азотной кислотой.
Принцип метода.Спиртовой раствор витамина Е в присутствии концентрированной азотной кислоты окисляется в хиноидное соединение, окрашенное в красный цвет. Реактивы и

Работа 19. Количественное определение витамина Е.
Ход работы В две пробирки наливают по 2,5 мл 0,1% спиртового раствора витамина Е; добавляют по 0,5 мл 70% раствора азотной кислоты и выдерживают в кипящей водяной бане 3 мин. Пробирки охла

Работа 20. Количественное определение витамина С в хвое, шиповнике, картофеле, луке, молоке, капусте по методу Тильманса.
Принцип метода. Количественное определение аскорбиновой кислоты основано на её способности окисляться 2,6-дихлорфенолиндофенолом в дегидроаскорбиновую кислоту. Определение проводится путём т

Работа 22. Выделение фолиевой кислоты из дрожжей и ее обнаружение.
Принцип: фолиевая кислота хорошо растворима в 0,1 н. растворе NaOH. При экстрагировании фолиевой кислоты из дрожжей и ультрафиолетовом облучении наблюдается интенсивно голубая флюоресценция.

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги