Биотехнология микроорганизмов - Рабочая программа дисциплины - 06.04.01. Биология - Направления подготовки

Закреплена за кафедрой	Кафедра физико-химической биологии и биотехнологии
Направление подготовки	06.04.01. Биология
Профиль	Физико-химическая биология и биотехнология
Форма обучения	Очная
Общая трудоемкость	3 ЗЕТ
Учебный план	06_04_01_Физхим-12-2017

Курс (семестр)	2 (3)	Итого
Недель	15
Вид занятий	УП	РПД	УП	РПД
Лекции	8	8	8	8
Лабораторные	24	24	24	24
Сам. работа	49	49	49	49
Часы на контроль	27	27	27	27
Итого	108	108	108	108

1. Цели освоения дисциплины

1.1.	знакомство студентов с биотехнологическими процессами, проходящими с участием микроорганизмов.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.02

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

СПК-1	готовностью использовать в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов биотехнологии: молекулярной генетики, генетической инженерии, геномных и клеточных технологий, клонального микроразмножения, клонирования животных; знания научных и правовых основ обеспечения биобезопасности в биотехнологии и использовании генетически модифицированных организмов
СПК-2	владением современными методами биохимических, микробиологических, молекулярно-биотехнологических исследований, ДНК-анализа, протеомики, профессионально профилированными умениями практического использования компьютерных технологий в биоинформатике
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.	Знать:
3.1.1.	основные способы культивирования микроорганизмов; теоретические основы получения продуктов микробного синтеза; кинетику роста микроорганизмов и образования продуктов метаболизма; основные принципы промышленного осуществления биотехнологических процессов; сырьё и питательные среды, применяемые в промышленной микробиологии.
3.2.	Уметь:
3.2.1.	получать чистую культуру микроорганизмов; проводить микробиологический контроль различных производств; подбирать оптимальные условия, стимулирующие максимальное накопление целевого продукта; оценивать количественные характеристики роста микроорганизмов; выделять продуцентов из субстратов; определять антибактериальную активность микроорганизмов; вести процесс культивирования микроорганизмов в колбах и биореакторе.
3.3.	Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.	навыками выделения чистых культур микроорганизмов; по оценке количественных характеристик роста микроорганизмов; по выделению продуцентов из субстратов; по организации процесса культивирования микроорганизмов.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия	Наименование разделов и тем	Вид занятия	Семестр	Часов	Компетенции	Литература
Раздел 1. Введение в биотехнологию микроорганизмов
1.1.	Введение в биотехнологию микроорганизмов	Лекции	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
Раздел 2. Генетика микроорганизмов
2.1.	Генетика микроорганизмов	Лабораторные	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1, Л2.1
2.2.	Генетические процессы микроорганизмов	Сам. работа	3	8	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1, Л2.1
Раздел 3. Микроорганизмы и пищевая биотехнология
3.1.	Использование микроорганизмов в пищевой промышленности для получения молочнокислых продуктов.	Лабораторные	3	4	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
3.2.	Применение дрожжей в пивоваренной промышленности и хлебопечении.	Лабораторные	3	4	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
3.3.	Использование бактериальных ферментов для сохранения свежести кондитерских изделий.	Сам. работа	3	4	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
3.4.	Использование при приготовлении масла ароматизирующих бактерий и молочнокислых стрептококков	Сам. работа	3	4	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
Раздел 4. Промышленное использование микроорганизмов
4.1.	Применение бактериальных ферментов в кожевенном производстве.	Лабораторные	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
4.2.	Использование микроорганизмов при добыче угля из руд.	Сам. работа	3	5	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
Раздел 5. Микроорганизмы и фармацевтическая биотехнология
5.1.	Производство новых биологически активных веществ и лекарственных препаратов с использованием микроорганизмов	Лекции	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
5.2.	Производство антибиотиков, стероидных и нестероидных гормонов, витаминов, ферментов для медицины.	Лабораторные	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
Раздел 6. Микроорганизмы и экологическая биотехнология
6.1.	Применение микроорганизмов в производстве эффективных питательных белковых веществ и биологического газа.	Лекции	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
6.2.	Биогенное образование сероводорода для очистки вод металлургических производств.	Лабораторные	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
6.3.	Применение системы смешанной микрофлоры при очистке вод от органических веществ.	Сам. работа	3	4	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
Раздел 7. Экология микроорганизмов
7.1.	Сосуществование микроорганизмов в экологических нишах в виде сложных ассоциаций-биоценозов.	Лабораторные	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
7.2.	Взаимоотношения между микроорганизмами.	Сам. работа	3	4	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
Раздел 8. Сельскохозяйственная биотехнология. Микробиологические инсектициды
8.1.	Использование веществ, полученных с помощью микроорганизмов, в виде кормовых добавок.	Лекции	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
8.2.	Использование вирусов, грибов, простейших, спорообразующих бактерий для получения микробных инсектицидов.	Лабораторные	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
8.3.	Микробные пестициды (энтомопатогенные препараты на основе бактерий, грибов или вирусов), подверженные биодеградации.	Сам. работа	3	6	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
Раздел 9. Азотфиксирующие и клубеньковые бактерии
9.1.	Роль клубеньковых бактерий из родов в усвоении атмосферного азота растениями.	Лабораторные	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
9.2.	Азотфиксирующие препараты, способствующие усвоению азота воздуха растениями, полученные из клеток бактерий	Сам. работа	3	4	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
Раздел 10. Микроорганизмы и биотехнология растений
10.1.	Метод трансформации с использованием природной бактерии Agrobacterium tumefaciens	Лабораторные	3	2	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
10.2.	A. rhizogenes, применение в биотехнологии растений.	Сам. работа	3	4	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1
10.3.	Факторы, влияющие на образование формы, величины и характер развития опухолей	Сам. работа	3	6	СПК-1, СПК-2	Л1.2, Л1.1

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины

1.Микроорганизмы как объекты биотехнологии.
2.Особенности биохимии и физиологии микроорганизмов.
3.ДНК и РНК-содержащие вирусы.
4.Группы микроорганизмов.
5.Межвидовые взаимоотношения с участием микроорганизмов.
6.Генетические процессы, происходящие в микроорганизмах.
7.Особенности синтеза биологически активных веществ с помощью микроорганизмов.
8.Очистка сточных вод с помощью микроорганизмов.
9.Основные этапы клонирования генов в микроорганизмах.
10. Использование плазмид для клонирования генов.
11. Грамположительные и грамотрицательные бактерии.
12. Питательные среды для выращивания бактерий.
13. Характеристика актиномицетов как объектов биотехнологии.
14. Синтез ферментов, аминокислот, диагностикумов, вакцин, антибиотиков.
15. Функции Agrobacterium tumefaciens в получении трансгенных растений.
16. Микробные инсектициды.
17. Микроорганизмы-продуценты аминокислот.
18. Использование микроорганизмов в промышленности.
19. Применение дрожжей в пищевой промышленности.
20. Применение лактобацилл в молочно-кислой промышленности.
21. Ti-плазмиды, их характеристика.
22. Трансдукция.
23. Трансформация бактерий.
24. Доказательство генетической роли ДНК.
25. Конъюгация у бактерий.
26. Трансфекция, сексдукция.
27. Энтомопатогенные препараты на основе бактерий, грибов или вирусов.
28. Кормовые добавки, приготовленные на основе микробиологического синтеза.
29. Противоопухолевые препараты, синтезированные с использоваием микробиологического синтеза.
30. Использование микроорганизмов для увеличения плодородия почв.
31. Положение «один ген – один фермент».
32. Строение бактериальной клетки. Органоиды бактерий.
33. Мутации в бактериях.
34. Использование микробиологических реакций при изучении метаболизма лекарственных веществ.
35. Использование микроорганизмов при добыче угля из руд.
36. Бактериальное выщелачивание металлов.
37. Метаногенез с участием многокомпонентной микробной системой.
38. Использование в промышленности микробиологического выщелачивания при получении меди, цинка, никеля, кобальта.
39. Использование процесса биогенного образования сероводорода для очистки вод металлургических производств.
40. Использование микроорганизмов для очистки воздуха.
41. Биогенное образование сероводорода для очистки вод металлургических производств.
42. Анаэробные фотосинтезирующие бактерии, обуславливающие глубокое разложение органических веществ.
43. Свободноживущие и паразитические микроорганизмы.
44. Автохтонные и аллохтонные микроорганизмы.
45. Роль микроорганизмов в круговороте веществ.
46. Симбиотические бактерии, взаимодействующие с органами растений.
47. Эндосимбиоз и эктосимбиоз.
48. Способность микробных препаратов подавлять вредную микрофлору.

5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)

Особенности синтеза биологически активных веществ с помощью микроорганизмов.
Микробные инсектициды.
Энтомопатогенные препараты на основе бактерий, грибов или вирусов.
Использование микроорганизмов для увеличения плодородия почв.
Использование микробиологических реакций при изучении метаболизма лекарственных веществ.
Биогенное образование сероводорода для очистки вод металлургических производств.

5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации

1. Перенос ДНК с помощью умеренных бактериофагов – это:
A) Конъюгация.
B) Трансформация.
C) Трансдукция.
D) Транскрипция.
E) Репликация.
2. Продуцентом лизина является представитель рода:
A) Bacillus.
B) Ureaplasma.
C) Streptococcus.
D) Corynebacterium.
E) Brevibacterium.
3. Для внедрения клонированного гена в растительный геном используется бактерия рода:
A) Bacillus.
B) Ureaplasma.
C) Agrobacterium.
D) Corynebacterium.
E) Brevibacterium.
4. Микробный инсектицид ∂-эндотоксин продуцируется бактерией:
A) Bacillus subtilis.
B) Ureaplasma urealyticum.
C) Agrobacteriu tumefaciens.
D) Corynebacterium glutamicum.
E) Bacillus thutingiensis.
5. Внехромосомная автономно реплицирующаяся ДНК бактерий:
A) Аминокислота.
B) Кишечная палочка.
C) Грибы.
D) Актиномицеты.
E) Плазмида.
6. Область применения микроорганизмов:
A) Строительство.
B) Транспорт.
C) Экология.
D) Финансовая система.
E) Юриспруденция.
7. В молочной промышленности используются:
A) Lactobacillus.
B) Ureaplasma.
C) Agrobacteriu.
D) Escherichia.
E) Mycobacterium.
8. Взаимодействия между азотфиксирующими бактериями и бобовыми растениями:
A) Симбиоз.
B) Комменсализм.
C) Хищничество.
D) Паразитизм.
E) Аменсализм.
9. К микроорганизмам относятся:
A) Голосеменные растения.
B) Мхи.
C) Вирусы.
D) Насекомые.
E) Паразитические черви.
10. Конъюгация – это:
A) Передача генетической информации между бактериями с помощью умеренных фагов.
B) Передача ДНК реципиентной клетке от донора.
C) Слияние протопластов.
D) Обмен генетической информацией при непосредственном контакте донора и реципиента.
E) Микроинъекция молекулы ДНК.
11. F-плазмида участвует в процессе:
A) Конъюгации.
B) Трансформации.
C) Трансдукции.
D) Транскрипции.
E) Репликации.
12. Изменчивость, не затрагивающая генотип:
A) Генотипическая.
B) Фенотипическая.
C) Хромосомная.
D) Геномная.
E) Репликационная.
13. Продуцентом пенициллинов является:
A) Acremonium chrysogenum.
B) Penicillum chrysogenum.
C) Вolypocladium inflatum.
D) Fusidium coccineum.
E) Актиномицеты.
14. Бактерии, находящиеся в симбиозе с бобовыми растениями, называются:
A) Бобовыми.
B) Небобовыми.
C) Вирусными.
D) Клубеньковыми.
E) Инфекционными.
15. К грамположительным бактериям относятся:
A) Bacillus.
B) Salmonella.
C) Escherichium.
D) Pseudomonas.
E) Acetobacter.
16. При производстве уксуса используется:
A) Acremonium chrysogenum.
B) Penicillum chrysogenum.
C) Вolypocladium inflatum.
D) Gluconobacter suboxidans.
E) Актиномицеты.
17. Метод окраски микроорганизмов для исследования биохимических свойств клеточной стенки:
A) Метод Петри.
B) Метод Грама.
C) Метод Уотсона.
D) Метод Эвери.
E) Метод Миллера.
18. Укажите энтомопатогенный препарат:
A) Лизин.
B) Рибофлавин.
C) Боверин.
D) Аргинин.
E) Аденин.
19. Укажите среди перечисленных микроорганизмов представителей дрожжей
A) Acremonium chrysogenum.
B) Penicillum chrysogenum.
C) Вolypocladium inflatum.
D) Gluconobacter suboxidans.
E) Saccharomyces cerevisiae.
20. Бактериофаги – представители группы:
A) Вирусов.
B) Водорослей.
C) Грибов.
D) Мхов.
E) Бактерий.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л1.1	Э.И. Коломиец, А.Г. Лобанк	Микробная биотехнология: фундаментальные и прикладные аспекты : Учебное пособие	Минск: изд-во ИП Логвинов, 2007
Л1.2	Клунова С.М., Егорова Т.А., Живухина Е.А.	Биотехнология: учебник	М.: Академия, 2010
6.1.2. Дополнительная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л2.1		Генетика промышленных микроорганизмов и биотехнология: Учебное пособие	М.: Наука, 1990
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
	Название		Эл. адрес
Э1	Научная библиотека Алтайского государственного университета		www.lib.asu.ru
Э2	Научная электронная библиотека		elibrary.ru
Э3	Классическая и молекулярная биология		molbiol.ru
Э4	Биотехнология		www.biotechnolog.ru
Э5	Коммерческая биотехнология		cbio.ru
Э6	Элементы большой науки		elementy.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
MS Word, MS Excel, MS PowerPoint.
6.4. Перечень информационных справочных систем
ИБС "Лань" ИБС "Университетская библиотека on-line" Научная электронная библиотека http://www.e-library.ru.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Технические средства: видеопроектор, ноутбук, переносной экран. На компьютере должны быть установлены средства MS Office 2007; Word, Excel, PowerPoint u др.
Лабораторное оборудование:
Real-time амплификатор CFX96, Bio-Rad(США)
Автоклав горизонтальный MK-2450,Tuttnauer (Израиль)
Автоматическая электрофорезная станция Experion, Bio-Rad (США)
Автоматический счетчик клеток Countness, Invitrogen (США)
Амплификатор MyCycler, Bio-Rad (США)
Анализатор плоидности CyFlow, Partec (Германия)
Вошер ELx50ТМ, BioTech (Германия)
Детектирующий термоциклер ДТ-322, ДНК-Технология (Россия)
ИК фурье-спектрометр ФТ-801, СИМЕКС (Россия)
Климатическая камера КС-200, СКТБ (Россия)
Ламинарный бокс 2-го класса биобезопасности БАВп-01-"Ламинар-С", Ламинарные системы (Россия)
Микроскоп исследовательский AxioObserverZ1, CarlZeiss (Германия)
Наноспектрофотометр Nanophotometer, Implen (Германия)
Планшетный фотометр Bio-Rad, iMark (США)
ПЦР-детектор Джин, ДНК-Технология (Россия)
Рефрижераторная центрифуга Z326K, Hermle (Германия)
Система биолистической трансформации PDS-1000/HeHepta, Bio-Rad(США)
Система высокопроизводительного секвенирования GS Junior, Roche (Германия)
Система сверхкритической экстракции SFE-200, Waters (США)
Системы для получения высокочистой воды УВОИ-«МФ»-1НА(18), МедианаФильтр (Россия)
Системы очистки воды класса «вода дистиллированная» УВОИ-«МФ», МедианаФильтр (Россия)
СО2-инкубатор MCO 20-AIC, Sanyo (Япония)
Спектрофотометр SmartSpecPlus, Bio-Rad (США)
Стереомикроскоп МСП-2, ЛОМО (Россия)
Термостат-инкубатор LIB-150M, Daihan (Корея)
Флуориметр VersaFluor, Bio-Rad (США)
Хроматографическая система ProminenceLC-20, Shimadzu (Япония)
Центрифуга MultiSpin, Eppendorf (Германия)
Центрифуга MultiSpin Plus, Eppendor (Германия)
Электропоратор Multiporator, Eppendorf(Германия)

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Курс "Безопасность и стандартизауия биотехнологического и фармацевтического производства" предназначен для студентов второго курса магистратуры биологического факультета для направлений "Физико-химическая биология и биотехнология", "Медицинская биотехнология". В рамках курса предусмотрены следующие формы работы: чтение лекций, проведение лабораторных занятий, самостоятельная работа студентов.
Выполнение лабораторных работ является обязательным условием успешного освоения курса. Студенты должны выполнить все лабораторные работы, оформить письменные отчеты и сдать работы преподавателю. Получение зачета по всем лабораторным работам является допуском к итоговой форме контроля по курсу.
Текущий контроль знаний студентов по дисциплине осуществляется на лабораторных занятиях в форме письменных контрольных работ или тестовых заданий, устных ответов на поставленные вопросы и их аргументации. Самостоятельная работа контролируется либо на лабораторных занятиях, либо в часы индивидуальных консультаций преподавателя.
Для итогового контроля знаний предполагается проведение экзамена. Оцениваются как качественные характеристики оценки знаний студентов, такие как полнота, обобщенность, системность и прочность знаний, так и косвенные показатели: познавательная активность и интерес, самостоятельность, критичность и т.д.
Знания студентов оцениваются по пятибалльной шкале:
– оценка "Отлично" выставляется студентам, показавшим глубокое знание теоретической части курса, умение владеть практическими приемами, освоившим основную и дополнительную литературу, рекомендованную программой курса, проявившим творческие способности в понимании, изложении и использовании на практике учебно-программного материала, полно и подробно ответившим на вопросы билета и вопросы преподавателя.
– оценка "Хорошо" выставляется студентам, показавшим глубокое знание теоретических вопросов, умение владеть практическими приемами, освоившим основную литературу, рекомендованную программой курса, обнаружившим стабильных характер знаний и способность к их самостоятельному восполнению и обновлению в ходе практической деятельности, полностью ответившим на вопросы билета и дополнительные вопросы преподавателя, но допустившим при ответах незначительные ошибки.
– оценка "Удовлетворительно" выставляется студентам, показавшим знание основных положений теории при наличии существенных пробелов в деталях, допустившим существенные ошибки при ответах на вопросы билетов и дополнительные вопросы преподавателя, но показавшим знания основного учебно-программного материала в объеме, необходимом для предстоящей работы.
– оценка "Неудовлетворительно" выставляется, если студент показал существенные пробелы в знаниях основных положений теории, которые не позволяют ему приступить к практической работе без дополнительной подготовки, не ответил на вопросы билета или преподавателя.