Формы промежуточной аттестации

После завершения обучения дисциплине в 11 семестре проводится двухэтапный курсовой экзамен.

Содержание дисциплины

Тема 1. Введение в биотехнологию. История развития биотехнологии. Основные направления и разделы биотехнологии. Биотехнология и проблемы экологии и охраны окружающей среды.

Биотехнология как наука и сфера производства. Краткая история развития биотехнологии. Биотехнология и фундаментальные дисциплины. Основные направления и разделы биотехнологии.

Современная биотехнология как одно из основных направлений научно-технического прогресса. Биотехнология и природные ресурсы. Экологически чистые источники энергии. Биогаз.

Переработка и утилизация промышленных отходов. Очистка промышленных стоков. Биодеградация ксенобиотиков. Схемы очистки. Аэротенки. Активный ил и входящие в него микроорганизмы. Уничтожение или утилизация твердых (мицелиальных) отходов. Очистка выбросов в атмосферу.

Тема 2. Процессы и аппараты в биотехнологии.

Основные этапы биотехнологического процесса. Общая характеристика.

Подготовительные операции при использовании в производстве биообъектов микроуровня. Многоэтапность подготовки посевного материала. Инокуляторы. Кинетические кривые роста микроорганизмов в закрытых системах.

Комплексные и синтетические питательные среды. Методы стерилизации питательных сред. Стерилизация ферментационного оборудования.

Очистка и стерилизация технологического воздуха. Схема подготовки потока воздуха, подаваемого в ферментатор. Предварительная очистка. Стерилизующая фильтрация.

Классификация биосинтеза по технологическим параметрам. Принципы организации материальных потоков: периодический, полупериодический, объемнодоливной, непрерывный. Глубинная ферментация. Поверхностная ферментация.

Требования к ферментационному процессу в зависимости от физиологического значения целевых продуктов для продуцента — первичные метаболиты, вторичные метаболиты, высокомолекулярные вещества. Биомасса как целевой продукт. Требования к ферментационному процессу при использовании рекомбинантных штаммов, образующих чужеродные для биообъекта целевые продукты.

Выделение, концентрирование и очистка биотехнологических продуктов. Методы извлечения внутриклеточных продуктов. Разрушение клеточной стенки биообъектов и экстрагирование целевых продуктов.

Стандартизация лекарственных средств, получаемых методами биотехнологии. Фасовка.

Основные параметры контроля и управления биотехнологическими процессами.

Тема 3. Объекты биотехнологии: микроорганизмы, биообъекты растительного и животного происхождения, макромолекулы. Совершенствование биообъектов методами селекции и мутагенеза. Механизмы регуляции метаболизма в клетке.

Биообъекты как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических препаратов. Классификация биообъектов. Основные группы получаемых БАВ.

Макробиообъекты животного происхождения. Человек как объект иммунизации и донор. Млекопитающие, птицы, рептилии, рыбы, насекомые, паукообразные, морские беспозвоночные. Культуры тканей человека и других млекопитающих. Биообъекты растительного происхождения. Дикорастущие, плантационные растения. Водоросли. Культуры растительных тканей. Биообъекты – микроорганизмы. Эукариоты (простейшие, грибы, дрожжи). Прокариоты (актиномицеты, эубактерии). Вирусы. Биообъекты – макромолекулы с ферментативной активностью. Промышленные биокатализаторы на основе индивидуальных ферментов и мультиферментных комплексов.

Генетические основы совершенствования биообъектов. Пути и методы, используемые при получении более продуктивных биообъектов и биообъектов с другими качествами, повышающими возможность их использования в промышленном производстве (устойчивость к инфекциям, рост на менее дефицитных средах, большее соответствие требованиям промышленной гигиены и т.д.).

Традиционные методы селекции. Мутагенез и селекция. Физические и химические мутагены и механизм их действия. Классификация мутаций. Клеточная инженерия. Генетическая инженерия.

Виды внутриклеточной регуляции метаболизма микроорганизмов. Характеристика механизмов ферментной и генной регуляции метаболизма у микроорганизмов.

Тема 4. Биотехнология производства метаболитов. Виды метаболитов: первичные, вторичные. Биотехнология получения первичных метаболитов: аминокислот.

Биотехнология аминокислот. Преимущества микробиологического синтеза перед другими способами получения. Общие принципы конструирования штаммов микроорганизмов-продуцентов аминокислот как первичных метаболитов. Основные пути регуляции биосинтеза и его интенсификации. Механизмы биосинтеза лизина, триптофана, аргинина.

Получение аминокислот с помощью иммобилизованных клеток и ферментов. Химико-энзиматический синтез аминокислот. Получение оптических изомеров аминокислот путем использования ацилаз микроорганизмов.