МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Тюменский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
(декан факультета)
_________________________
«_____» __________ год
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Введение в биотехнологию»
для специальности
011600 «Биология» и 013500«Биоэкология»
г. Тюмень
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры экологии и генетики.
Одобрена учебно-методическим советом (комиссией) факультета.
Автор программы: заведующий кафедрой экологии и генетики, д. б.н., профессор Цой Рольф Максимович
1. Пояснительная записка.
Дисциплина «Введение в биотехнологию» входит в типовой учебный план по специальностям: 011600 «Биология» и 013500 «Биоэкология» и является обязательной для студентов – биологов и биоэкологов, независимо от последующей их специализации.
Программа имеет целью познакомить студентов с основными положениями и проблемами биотехнологии, показать связь биотехнологии с другими научными дисциплинами.
2. Тематический план изучения дисциплины.
П/п
Наименование темы
Лекции
(кол-во час)
Практичес-
кие и сем.
занятия
(кол-во час)
Лаборатор.
Работы
(кол-во часов)
Индивид. и самост.
работа ст.
(кол-во
часов)
Форма
контро-
ля
одо
озо
одо
озо
одо
озо
одо
озо
одо
озо
1.
Введение
2
1
2
2
2.
Основы генетической инженерии
2
1
1
1
3.
Основы клеточной инженерии
4
1
2
2
4.
Биотехнология в промышленной микробиологии
4
1
2
2
5.
Биотехнология растений
4
1
1
1
6.
Изучение возможностей повышения эффективности биологической фиксации атмосферного азота
2
1
1
1
7.
Биотехнология в животноводстве.
2
1
2
2
8.
Биотехнология и медицина
4
2
2
9.
Биотехнология в производстве энергии
2
10.
Биотехнология получения материалов
2
11.
Биотехнология в охране окружающей среды
2
3. Содержание дисциплины.
Введение
Предмет биотехнологии. Возникновение и развитие.
Основы генетической инженерии.
Основные особенности структуры и регуляции экспрессии генов про - и эукариот. Ферменты – реактивы генетической инженерии. Методы получения генов in vitro. Векторы и конструирование рекомбинантных ДНК. Экспрессия клонированных генов. Прикладные аспекты генетической инженерии.
Основы клеточной инженерии
Культура клеток. Гибридизация клеток в культуре. Трансплантация ядер. Микроклетки и изолированные хромосомы.
Биотехнология в промышленной микробиологии
Микроорганизмы – продуценты полезных веществ. Производство первичных метаболитов. Производство ферментов. Капсульные полисахариды. Производство белков одноклеточных организмов.
Биотехнология растений
Клеточная инженерия растений. получение и использование протопластов. Культура растительных клеток и производство полезных соединений. Новые продукты. Генетическая инженерия растений. задачи генетической инженерии растений. Корончатые галлы – опуходи растений, вызываемые переносом генов бактерий. Методы генетической трансформации растений. Плазмиды агробактерий как векторы для трансформации. Другие методы трансформации.
Изучение возможностей повышения эффективности биологической фиксации атмосферного азота
Азот и фиксация. Биохимия азотфиксации. Диазотрофы. Генетика свободноживущих и симбиотических диазотрофов. Перенос nif–генов в микроорганизмы. Перенос nif-генов и создание азотфиксирующих растений.
Биотехнология в животноводстве
Трансплантация эмбрионов. Клеточная инженерия животных. Клонирование животных путем пересадки ядер эмбриональных и соматических клеток в энуклеированные яйцеклетки. Введение генов в зародышевые клетки и получение трансгенных животных.
Биотехнология и медицина
Биосинтез инсулина человека в клетках кишечной палочки. Биосинтез гормона роста. Биосинтез интерферона. Биосинтез в генетически сконструированных микроорганизмах. Гибридомы. Получение моноклональных антител. Моноклональные антитела в терапии опухолей. Получение вакцин (искусственных иммуногенов). Генная терапия.
Биотехнология в производстве энергии
Биомасса и энергия. Фотосинтез – основа биоэнергетики. Интенсификация фотосинтеза методами биотехнологии. Сельское и лесное хозяйство. Древесина как сырье для производства биотоплива. Водоросли и водные растения. Биотехнологическое использование процессов, протекающих в клеточных системах. Получение этанола. Энергобаланс. Получение биогаза. Этапы метаногенеза. Способы производства биогаза. Эксперименты в Индии, Китае и других странах. Биофотолиз и получение водорода.
Биотехнология получения материалов
Биогеотехнология. Микроорганизмы, используемые в биогеотехнологии. Умеренные термофилы. Биотехнология выщелачивания металлов. Выщелачивание урана. Выщелачивание золота. Использование микроорганизмов в повышении нефтеотдачи пластов. Биоматериалы.
Биотехнология в охране окружающей среды
Очистка сточных вод и перераьотка отходов. Аэробная переработка отходов. Перколяционные фильтры. Активный ил. Анаэробное разложение. Биологическая переарботка промышленных отходов. Биодеградация нефтяных загрязнений. Биодеградация пестицидов. Методы генной инженерии в контроле загрязнений.
Вопросы
по дисциплине «Биотехнология»
1. Предмет и задачи биотехнологии. Объекты биотехнологии.
2. Связь биотехнологии с развитием других научных направлений. Значение биотехнологии для решения народнохозяйственных проблем.
3. Строение генов прокариот и регуляция их экспрессии.
4. Строение генов эукариот. Энхансеры и их роль в экспрессии генов.
5. Способы получения генов.
6. Генетическая рекомбинация.
7. Плазмиды, история их обнаружения и установления генетической роли.
8. Основные этапы развития современной генетической инженерии.
9. Векторы. Общие свойства векторов.
10. Введение гена в вектор и вектора в клетки организма-реципиента.
11. Идентификация клеток-реципиентов, получивших новый ген.
12. Значение в генетической инженерии эндонуклеаз.
13. Группы ферментов рестрикции, особенности их генетического действия.
14. Рестрикционные карты и банки генов.
15. Генетическая инженерия и конструирование новых организмов-продуцентов.
16. Перспективы генетической инженерии бактерий.
17. Проблемы генетической инженерии.
18. Задачи генетической инженерии растений.
19. Корончатые галлы и их значение в генетической инженерии растений.
20. Опины и их роль в злокачественных образованиях растений.
21. Векторы в генетической инженерии растений.
22. Т-ДНК, ее строение и значение в генетической инженерии растений.
23. Традиционные генетические методы усовершенствования растений.
24. Культуры клеток и тканей в создании новых сортов растений.
25. Культуры клеток и протопластов растений и их использование для получения полезных соединений.
26. Диазотрофные микроорганизмы и тест на восстановление ацетилена.
27. Биохимические аспекты диазотрофности.
28. Основные физиологические аспекты диазотрофности.
29. Гены азотфиксации и продукты их деятельности.
30. Пути расширения границ и повышения эффективности биологической фиксации атмосферного азота.
31. Гибридизация соматических клеток – основа клеточной инженерии.
32. Методы слияния соматических клеток.
33. Гибридомы, способы получения и особенности.
34. Получение и применение моноклональных антител.
35. Производство первичных метаболитов микроорганизмов.
36. Получение вторичных метаболитов микроорганизмов.
37. Капсульные полисахариды.
38. Получение ферментов с помощью микроорганизмов.
39. Биоконверсия.
40. Белки одноклеточных организмов, проблемы и перспективы получения.
41. Микробная переработка отходов и побочных продуктов сельскохозяйственного производства.
42. Производство биогаза.
43. Биометаногенез.
44. Биотехнология и энергия.
45. Получение водорода, перспективы и проблемы.
46. Биотехнология в животноводстве.
47. Материалы и биотехнология.
48. Микробное выщелачивание.
49. Использование в биотехнологии иммобилизованных ферментов и клеток.
50. Этические и социальные проблемы биотехнологии
51. Биотехнология в рыбоводстве.
52. Криоконсервация биологических объектов (проблемы и перспективы)
Рекомендуемая литература
1.Биотехнология. Принципы и применение. Под ред. И. Хиггинса и др. М.:Мир. 1998.
2.Биотехнология сельскохозяйственных растений. под ред. и Г. Смита. М.:Агропромиздат. 1987.
3.Герасименко . Киев. Выша школа. 1989.
4.Молекулярные и клеточные аспекты биотехнологии. Под ред. -Вечтомова. Л.:Наука. 1986.
5. Биотехнология: свершения и надежды. М.:Мир. 1987.
6.Щелкунов инженерия. Новосибирск. НГУ. 1994.
7.. Цой Р, М. Введение в биотехнологию. Тюмень: ТюмГУ. 2002
