Учебное пособие: Битехнология

Полный синтез целевого продукта иммобилизованными клетками продуцентов. Использование для иммобилизации клеток в наиболее продуктивной фазе ростового цикла. Особенности физиологии клеток, находящихся в ячейках геля. Перспективы использования "плюс" вариантов продуцентов после протопластирования и регенерации мицелия.
Создание биокатализаторов второго поколения на основе одновременной иммобилизации продуцентов и ферментов трансформации продукта биосинтеза. Объединение в одном реакторе процесса биосинтеза и реакции трансформации. "Открытые системы для усложнения". Биореакторы различных типов.

Генетическая инженерия в биотехнологии

Генетическая инженерия и технология рекомбинантных молекул. Основные открытия, теоретически обосновавшие технологический подход к наследственной информации. Общие понятия о матричных процессах: репликация, транскрипция, трансляция.

Инструменты генетической инженерии. Рестрицирующие эндонуклеазы, их основные характеристики и область применения. Способы “нарезания” и идентификации фрагментов ДНК. Гибридизационные зонды. Соединение фрагментов ДНК. Обратная транскриптаза и ее использование в генной инженерии. ДНК полимераза и ДНК лигаза. Метод создания гомополимерных окончаний при получении рекомбинантных молекул ДНК. Использование линкерных полинуклеотидов в технологии клонирования ДНК.

Понятие вектора. Общие свойства векторов. Специализированные векторные системы. Векторные системы, применяемые при молекулярном клонировании в клетках прокариотических организмов. Типы векторов: плазмидные и фаговые векторы природного и искусственного происхождения. Принципы конструирования векторов. Фаг лямбда и векторы, сконструированные на основе его генома. Фазмиды, космиды и их применение. Упаковочная система фага лямбда. Банки генов и клонотеки. Векторы на основе генома нитевидных фагов. Особенности трансформации грамотрицательных и грамположительных бактерий. Векторы для клонирования в грамположительных бактериях. Челночные векторы.

Векторные системы для клонирования в клетках дрожжей. Использование вирусных геномов в качестве векторов для введения генетической информации в клетки животных. Природные векторы для растений. Организация и “поведение” Ti-плазмиды.

Экспрессия чужеродной генетической информации в клетках бактерий, дрожжей, растений и животных. Особенности организации векторных систем для экспрессии генов. Сложная структура организации эукариотических генов и их экспрессия в прокариотических клетках. Получение продуцента человеческого гормона роста.

Стратегия клонирования на примере введения чужеродной ДНК в E.сoliс использованием pBR322. Методы отбора клеток, наследующих рекомбинантные молекулы с необходимым геном.

Получение вакцин и иммунобиологических препаратов.

Основы иммунологии. Общие сведения об иммунитете. Формы иммунитета. Понятия об антигенах и антителах. Классификация антител. Структура антител.

Моноклональные антитела как универсальные аналитические реагенты в биохимических исследованиях. Применение моноклональных антител в медицине. Гибридомная технология получения моноклональных антител.

Современная классификация вакцинных препаратов. Технологии получения вакцин на основе живых и мертвых клеток микроорганизмов. Вирусные вакцины. Анатоксины. Технология получения анатоксинов. Сывороточные препараты. Препараты на основе живых культур микроорганизмов. Требования к штаммам, используемым дл приготовления препаратов на основе живых культур микроорганизмов. Генно-инженерные вакцины.

Клеточная инженерия

Методы культивирования клеток высших растений. Тотипотентность растительных клеток. Каллусные и суспензионные культуры; методы получения и область использования. Протопласты растительных клеток; способы получения, методы культивирования и регенерации. Слияние протопластов растительных клеток и методы реверсии. Гибридизация соматических клеток растений.

Культивирование клеток и тканей животных. Приемы культивирования в суспензионной культуре и на плотных средах. Необходимые условия для культивирования клеток животных. Конструктивные особенности биореакторов.

Использование биотехнологии для решения экологических проблем

Особенности роста и культивирования микроорганизмов в очистных сооружениях. Очистка сточных вод и отходящих газов. Переработка твердых отходов с образованием биогаза. Очистка природных сред от техногенных загрязнений.

Примерное распределение часов по темам

N п/п	Наименование темы	Кол-во часов	В том числе
			Лекций	Практи- ческие	Самост.
1	Предмет и задачи биотехнологии	2	1	1
2	Экологическая биотехнология. Биологические источники энергии	2	1	1
3	Методы культивирования микроорганизмов	2	1	1
4	Продуценты ферментов, особенности их отбора и культивирования. Выделение и очистка ферментов. Применение микробных ферментов в пищевой промышленности и медицине	2	2
5	Микробиологический синтез органических кислот и аминокислот	2	1	1
6	Биотехнология получения витаминов. Получение рибофлавина и витамина В 12	2	1	1
7	Антибиотики, классификация и основные стадии производства	2	2
8	Иммобилизованные ферменты. Методы получения и основные характеристики	4	2	2
9	Применение иммобилизованных ферментов в биотехнологии	4	2	2
10	Иммобилизация целых клеток и пути их использования. Биореакторы	4	2	2
11	Генетические основы совершенствования биообъектов	4	2	2
12	Технологии клонирования	2	2
13	Основные стадии метода ПЦР и сайт-специфического мутагенеза	2	1	1
14	Моноклональные антитела. Гибридомная технология их получения	2	1	1
15	Основы иммунологии. Производство вакцин	2	2
16	Агробиотехнология. Методы получения и пути использования генно-модифицированных растений	2	1	1
17	Новые методы молекулярной диагностики в медицине	4	2	2
18	Стволовые клетки и тканевый инженеринг	4	2	2
Итого:	48	24	24

ФОРМА ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ – ЗАЧЕТ

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЗАЧЕТУ

1) Предмет и задачи современной биологической технологии. Объекты и методы биотехнологии

2) Основные особенности культивирования биообъектов. Питательные схемы и стадии биотехнологических процессов

3) Аппаратурное оформление процессов выращивания микроорганизмов. Типы биореакторов. Виды и состав питательных сред для выращивания микроорганизмов. Системы перемешивания и аэрации. Системы теплообмена, пеногашения и стерилизации биореакторов. Периодическое и непрерывное культивирование.

4) Выбор, селекция и хранение микроорганизмов – продуцентов ферментов. Продукты первой и второй стадии ферментации. Взаимосвязь трофо- и идиофазы при получении первичных и вторичных метаболитов

5) Поверхностный способ выращивания микроорганизмов. Питательные среды, продуценты и основные стадии процесса