Большой практикум по биотехнологии - Рабочая программа дисциплины - 06.03.01. Биология - Направления подготовки

Закреплена за кафедрой	Кафедра экологии, биохимии и биотехнологии
Направление подготовки	06.03.01. Биология
Форма обучения	Очная
Общая трудоемкость	10 ЗЕТ
Учебный план	06_03_01_Биология-2020

Курс (семестр)	3 (6)	4 (7)	4 (8)	Итого
Недель	19	15	15
Вид занятий	УП	РПД	УП	РПД	УП	РПД	УП	РПД
Лабораторные	56	56	44	44	44	44	144	144
Сам. работа	88	88	100	100	28	28	216	216
Итого	144	144	144	144	72	72	360	360

1. Цели освоения дисциплины

1.1.	Цель освоения дисциплины - формирование современных представлений об уровне научных достижений в области биоинженерии и биотехнологии, клеточной и генетической инженерии, энзимологии; знакомство с современными промышленными биотехнологическими процессами.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.1.3

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1	способностью решать стандартные задачи профессиональной деятельности на основе информационной и библиографической культуры с применением информационно-коммуникационных технологий и с учетом основных требований информационной безопасности
ПК-1	способностью эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения научно-исследовательских полевых и лабораторных биологических работ
ПК-2	способностью применять на практике приемы составления научно-технических отчетов, обзоров, аналитических карт и пояснительных записок, излагать и критически анализировать получаемую информацию и представлять результаты полевых и лабораторных биологических исследований
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.	Знать:
3.1.1.	- современные методы исследований в области биохимии; - экспериментальные методы работы с биологическими объектами; - назначение лабораторной посуды, инструментов и материалов, используемых в биотехнологии растений и животных; - правила обращения с лабораторным оборудованием; принципы работы приборов (рН-метра, спектрофотометра, микроскопов, технических и аналитических весов, центрифуги, лабораторной бани, автоклава, бидистиллятора и др.); - современные методы обработки полученных научных данных; - приемы составления научно-технических отчетов, обзоров и т.д.
3.2.	Уметь:
3.2.1.	- эксплуатировать современную аппаратуру для проведения исследований в области биохимии; - обосновано выбирать и применять методы исследований для достижения поставленной цели; - выполнять основные этапы работы с изолированными тканями и органами растений и животных в культуре in vitro; - пользоваться инструментарием, лабораторным оборудованием и различными приборами на разных этапах подготовки и культивирования биотехнологических объектов; - самостоятельно излагать и анализировать имеющуюся информацию; - грамотно представлять результаты собственных исследований.
3.3.	Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.	- навыками планирования и проведения экспериментальных работ с биологическими объектами; - навыками работы с биологическими объектами в полевых условиях и биохимических лабораториях с использованием современной аппаратуры; - техникой работы в стерильных условиях; - клеточными технологиями, облегчающими и ускоряющими традиционный процесс создания новых сортов растений и пород животных; - умением излагать и критически анализировать получаемую при проведении исследований информацию; - умением излагать и критически анализировать получаемую при проведении исследований информацию.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия	Наименование разделов и тем	Вид занятия	Семестр	Часов	Компетенции	Литература
Раздел 1. Организация работы в лаборатории биотехнологии растений
1.1.	Оборудование биотехнологичекой лаборатории и правила работы с ним	Лабораторные	6	6	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
1.2.	Подготовка биотехнологической лаборатории, оборудования и инструментов к работе с культурами	Лабораторные	6	6	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
1.3.	Организация работы в ламинарном боксе	Лабораторные	6	6	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
1.4.	Особенности развития биотехнологии в главных регионах мира	Сам. работа	6	88	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
Раздел 2. Подготовка питательных сред для культивирования in vitro растительных клеток и тканей
2.1.	Приготовление маточных растворов компонентов питательных сред для культивирования растительных эксплантов	Лабораторные	6	6	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
2.2.	Приготовление и стерилизация питательной среды Мурасиге-Скуга для культивирования изолированных клеток и тканей	Лабораторные	6	6	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
Раздел 3. Культура каллусной ткани
3.1.	Получение первичного каллуса из узлов кущения аспетических проростков пшеницы	Лабораторные	6	2	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
3.2.	Получение первичного каллуса из корней асептичеких проростков фасоли	Лабораторные	6	2	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
3.3.	Получение первичного каллуса из корнеплода моркови	Лабораторные	6	2	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
3.4.	Получение первичного каллуса из листьев асептичеких растений картофеля	Лабораторные	6	4	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
3.5.	Получение первичного каллуса из стеблей асептических растений картофеля	Лабораторные	6	4	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
3.6.	Получение первичного каллуса из зрелых зародышей пшеницы	Лабораторные	6	4	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
3.7.	Пассирование каллусной ткани на свежую питательную среду	Лабораторные	6	4	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
3.8.	Субкультивирование каллуса и снятие ростовых характеристик каллусной ткани картофеля	Лабораторные	6	4	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
Раздел 4. Суспензионные культуры растений
4.1.	Получение и культивирование суспензии клеток на питательных средах различного гормонального состава	Лабораторные	7	8	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
4.2.	Подсчет плотности клеток в суспензионной культуре	Лабораторные	7	8	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
4.3.	Определение степени агрегированности и жизнеспособности клеток суспензионной культуры	Лабораторные	7	8	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
4.4.	Определение динамики роста суспензионной культуры	Лабораторные	7	8	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
4.5.	Применение суспензионных культур в научных и прикладных аспектах	Сам. работа	7	28	ПК-1, ПК-2	Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л2.3, Л1.2
Раздел 5. Клональное микроразмножение растений
5.1.	Клональное микроразмножение хризантемы черенкованием побегов	Лабораторные	7	4		Л2.1, Л2.2, Л1.2
5.2.	Индукция корнеобразования при клональном микроразмножении земляники	Лабораторные	7	4		Л2.1, Л2.2, Л1.2
5.3.	Выделение и культивирование апикальных меристем картофеля	Лабораторные	7	4		Л2.1, Л2.2, Л1.2
5.4.	Прикладные аспекты кллонального микроразмножения сельскохозяйственных, лекарственных, плодово-ягодных культур	Сам. работа	7	72		Л2.1, Л2.2, Л1.2
Раздел 6. Биотехнологическое производство: получение накопительных культур микроорганизмов
6.1.	Получение накопительной культуры сенной палочки Bacillus subtilis	Лабораторные	8	8		Л2.1, Л2.2, Л1.2, Л1.1
6.2.	Получение накопительной культуры картофельной палочки Bacillus mesentericus	Лабораторные	8	8		Л2.1, Л2.2, Л1.2, Л1.1
6.3.	Получение чистых культур микроорганизмов	Лабораторные	8	8		Л2.1, Л2.2, Л1.2, Л1.1
6.4.	Принципы культивирования микроорганизмов	Сам. работа	8	14		Л2.1, Л2.2, Л1.2, Л1.1
Раздел 7. Микробная биоконверсия отходов и растительного сырья
7.1.	Силосование кормов как метод анаэробной биоконверсии	Лабораторные	8	6		Л2.1, Л2.2, Л1.2, Л1.1
7.2.	Получение накопительной культуры возбудителей аэробного разложения целлюлозы	Лабораторные	8	6		Л2.1, Л2.2, Л1.2, Л1.1
7.3.	Применение методов биоконверсии в сельском хозяйстве	Сам. работа	8	14		Л2.1, Л2.2, Л1.2, Л1.1
Раздел 8. Биотехнология органических кислот
8.1.	Получение уксусной кислоты	Лабораторные	8	8		Л2.1, Л2.2, 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

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
Перечень заданий / вопросов

1.Технологический воздух для биотехнологического производства стерилизуют:
А) нагреванием;
Б) фильтрованием;
В) обработкой химическими агентами
Г) сухим жаром

2. Ауксины – термин, под которым объединяются специфические стимуляторы роста:
А) растительных тканей;
Б) актиномицетов;
В) животных тканей;
Г) эубактерии

3. Для получения каллусной культуры картофеля в питательную среду для культивирования необходимо добавить гормон:
А) 2,4Д
Б) ГК3
В) БАП
Г) ИМК

4. Роль ауксинов в процессе каллусообразования:
А) ингибирование дедифференцировки клеток
Б) инициация дедифференцировки клетки
В) индукция соматического эмбриогенеза
Г) пролиферация клеток

5. Преимущества получения видоспецифических для человека белков путем микробиологического синтеза:
а) простота оборудования;
б) экономичность;
в) отсутствие дефицитного сырья;
г) снятие этических проблем

6. Выделение и очистка продуктов биосинтеза и органического синтеза имеет принципиальные отличия на стадиях процесса:
а) всех;
б) конечных;
в) первых;
г) принципиальных различий нет.

7. К термотолерантным бактериям, осуществляющих силосование, относят:
А) Bacillus subtilis
Б) Streptococcus thermophiles
В) Lactococcus plantarum
Г) Saccharomyces kefiri

8. На какой стадии роста суспензионная культура наиболее подходит для протопластирования?

9. Назовите 5 основных фракций агрегатов суспензионной культуры растений.

10. Перечислите основные стадии биотехнологического процесса.

Ответы: 1-б, 2-а, 3-а, 4-б, 5-г, 6-в, 7-а, 8-в логарифмической фазе, 9-Ответ: одиночные клетки (1 клетка), мелкие агрегаты (1-5 клеток), средние агрегаты (6-20 клеток), крупные агрегаты (20-50 клеток) и очень крупные агрегаты (более 50 клеток), 10-биотрансформация, ферментация, обработка сырья и целевого продукта.

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

ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ

Перечень тем
1. Каллусные культуры растений. Фазы ростового цикла каллусных культур.
2. Опухолевые и привыкшие ткани. Сходство и различия.
3. Суспензионные культуры растений.
4. Соматическая гибридизация.
5. Морфогенез в клеточных культурах растений. Типы морфогенеза.
6. Этапы соматического эмбриогенеза. Причины возникновения и условия для дальнейшего развития.
7. Индукция разных типов органогенеза в культуре каллусных тканей.
8. Генетические и эпигенетические основы морфогенеза. Белки-маркеры морфогенеза.
9. Клональное размножение растений и практическое применение.
10. Размножение растений методом активации развития существующих в растении меристем.
11. Размножение растений методом индукции возникновения адвентивных почек.
12. Методы оздоровления посадочного материала от вирусов.
13. Методы клеточной инженерии растений.
14. Основы криосохранения растений.
15. Методы приготовления суспензионной культуры.

5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации

ЗАДАНИЯ К ЗАЧЕТУ
Перечень заданий /вопросов
1. Основные этапы развития биотехнологии. Результаты и перспективы.
2. Задачи биотехнологии растений. Высшие растения как объекты биотехнологии. 3. История развития метода клеточной и тканевой биотехнологии.
4. Основные направления использования культуры изолированных клеток и тканей.
5. Каллусные культуры растений.
6. Питательные среды для пассирования каллусных культур.
7. Фазы ростового цикла каллусных культур.
8. Опухолевые и привыкшие ткани. Сходство и различия.
9. Причины генетической неоднородности каллусных культур.
10. Клетка-основа жизни биологических объектов.
11. Дедифференциация-основа формирования клеточных культур.
12. Суспензионные культуры растений.
13. Соматическая гибридизация.
14. Изолированные протопласты. Особенности получения и культивирования изолированных протопластов.
15. Тотипотентность каллусных клеток. Частота её реализации.
16. Морфогенез в клеточных культурах растений. Типы морфогенеза.
17. Этапы соматического эмбриогенеза. Причины возникновения и условия для дальнейшего развития.
18. Индукция разных типов органогенеза в культуре каллусных тканей.
19. Генетические и эпигенетические основы морфогенеза. Белки-маркеры морфогенеза.
20. Клональное размножение растений и практическое применение.
21. Роль гормонов в клональном микроразмножении растений.
22. Этапы клонального микроразмножения растений.
23. Размножение растений методом активации развития существующих в растении меристем.
24. Размножение растений методом индукции возникновения адвентивных почек.
25. Методы оздоровления посадочного материала от вирусов.
26. Влияние генотипа и возраста первичного экспланта на клональное микроразмножение растений.
27. Методы оптимизации условий клонального микроразмножения растений.
28. Требования к организации биотехнологической лаборатории.
29. Основные приборы и оборудование для эффективного функционирования лаборатории биотехнологии растений.
30. Правила стерилизации инструментов, приборов и оборудования.
31. Правила подготовки растительного материала и его стерилизация.
32. Методы приготовления питательных и селективных сред.
33. Значение макро- и микроэлементов в эффективности органогенеза растений из клеточной культуры или культуры тканей.
34. Значение витаминов, гормонов в эффективности органогенеза растений из клеточной культуры или культуры тканей.
35. Получение каллусной ткани из листьев табака, петунии, корней бобов, гороха, тканей моркови.
36. Получение каллусной ткани из незрелых зародышей и узлов кущения однолетних и многолетних злаков.
37. Методы приготовления суспензионной культуры.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л1.1	Л. П. Хлебова, Н. Ю. Сперанская, Е. С. Яценко	Прикладная биотехнология: лаб. практикум: учебное пособие	, 2016	elibrary.asu.ru
Л1.2	Хлебова Л.П., Яценко Е.С., Сперанская Н.Ю.	Практикум по биотехнологии. Культура клеток, тканей и органов:	Алт. гос. ун-т, 2016	elibrary.asu.ru
6.1.2. Дополнительная литература
	Авторы	Заглавие	Издательство, год	Эл. адрес
Л2.1	Т.А. Егорова, С.М. Клунова, Е.А .Живухина	Основы биотехнологии:	М.: Академия, 2008
Л2.2	Вечернина Н.А	Биотехнология растений:	Барнаул: АлтГУ, 2009
Л2.3	В.С.Шевелуха	Сельскохозяйственная биотехнология :	М.: Высш. шк, 1998	15
Л2.4	Лутова Л. А	Биотехнология высших растений:	СПбГУ.:Изд-во С.-Петерб.ун-та, 2003	10
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
	Название		Эл. адрес
Э1	Интернет журнал о коммерческих биотехнологиях		www.cbio.ru
Э2	Научная электронная библиотека		www.elibrary.ru
Э3	Курс в Moodle "Большой практикум по биотехнологии 4 курс"		portal.edu.asu.ru
Э4	Курс в Moodle "Большой практикум по биотехнологии 3 курс"		portal.edu.asu.ru
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Office Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReader Mozilla FireFox Google Chrome Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно)
6.4. Перечень информационных справочных систем
- ЭБС АлтГУ: http://elibrary.asu.ru/ - ЭБС «Лань»: https://e.lanbook.com/ - ЭБС «Университетская библиотека online»: https://biblioclub.ru/ - ЭБС «Юрайт»: https://urait.ru/ - ЭБС «Консультант студента»: https://www.studentlibrary.ru/ - ЭБ «Издательский центр Академия»: https://academia-library.ru/

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория	Назначение	Оборудование
Помещение для самостоятельной работы	помещение для самостоятельной работы обучающихся	Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ
111Л	лаборатория землеведения и почвоведения; кабинет почвоведения; кабинет почвоведения, земледелия и агрохимии – учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа; занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации	Учебная мебель на 26 посадочных места; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; стационарный экран: марка Digis Optimal-C – 1 шт.; шкаф для хранения наглядного материала для занятий по почвоведению и геологии (коллекция почв, минералов, схемы, рисунки) – 2 шт.

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

1.Подготовка рефератов один из видов самостоятельной работы, в которой автор раскрывает суть исследуемой проблемы; приводит различные точки зрения, а также собственные взгляды не нее. Содержание реферата должно быть логичным; изложение материала носит проблемно-тематический характер.
Правила оформления реферата.
Объем реферата должен составлять до 15 страниц машинописного текста и обязательно включать:
• Титульный лист (образец)
• Содержание
• Введение. Введение отражает осознание автором актуальности темы в современное время и различные направления работы современного научного общества по теме исследования с перечислением авторов
• Основная часть реферата. Все главы работы должны быть логично взаимосвязаны. Все параграфы и подразделы работы должны быть подчинены главному направлению темы, органически связаны между собой и являться логическим продолжением один другого. Вместе с тем, каждая глава должна носить самостоятельный законченный характер.
• Заключение. Все задачи, поставленные во введении должны найти отражение в заключении
• Библиографический список (не менее 5 источников) включает в себя нормативно-правовые акты, специальную научную и учебную литературу, другие использованные материалы, и должен быть организован в соответствии с едиными требованиями библиографического описания произведений печати.

При необходимости (по желанию студента) материал может содержать рисунки, таблицы.
Реферат сдается студентом в назначенный преподавателем срок.

При выставлении оценки за выполненный студентом реферат учитывается полнота раскрытия проблемы, сложность и доступность изложения, современная оценка проблемы, соответствие материала всем указанным пунктам плана, объем и количество использованной литературы, правильность оформления.

2. Подготовка к выступлениям с докладами, сообщениями на занятиях.
Доклад – содержательно подготовленный устный научный текст, как правило, опирающийся на написанные реферат (даже в случаях, когда докладчик не обращается к тексту при выступлении), обладающий четкой композиционной и жанровой оформленностью, а также характерными чертами устной научной речи.
Цель доклада – не только сообщить определенную информацию, но и, обеспечив активное логическое мышление слушателей, добиться ее усвоения.
Правила подготовки доклада
Подготовка доклада делается парами. К докладу должна быть сделана презентация (ppt или pdf) и электронный конспект доклада. Конспект должен содержать название доклада и имена докладчиков. Сам доклад должен длиться не более 15 минут. После его окончания проводится дискуссия с аудиторией. При подготовки доклада необходимо учитывать следующие правила:
- понимание материала: вы должны полностью понимать то, что говорите.
- знание искусства выступлений: обязательно прочесть классические руководства:
- идеальные источники: не ограничивайтесь предложенными источниками, найдите наиболее подходящие и удобные для вас материалы.
- одобрение преподавателя: предварительная версия электронного конспекта доклада и слайды должны быть согласованы с преподавателем за несколько дней до выступления.
- пробное выступление: при подготовке доклада необходимо сделать пробное выступление (например, друг перед другом, если доклад готовится вдвоем).

3. Подготовка учебных презентаций и видеофильмов.
Учебная презентация - форма представления учебного материала в программе Microsoft Power Point. Презентация - это не просто конспект определенной темы из учебника, это творческое изложение материала, представление реферата или доклада по определенной теме.
Правила оформления учебных презентаций
Объем презентации должен составлять от 15 до 25 слайдов и обязательно включать: титульный лист; план; введение; содержание; заключение; список литературы (не менее 5 источников) и ссылки на источники из Интернета.
Защита презентации происходит на одном из занятий. В течение 5 минут студент демонстрирует и рассказывает содержание работы по презентации.
Методические указания по подготовке учебных презентаций указаны электронном учебном пособии:

Ваганов А.В. Подготовка и создание презентаций по практическим курсам «Информационные технологии в биологии и экологии [электронный доступ]
http://ssbg.asu.ru/down-vaganov/didakt_mat/Praesento_Vaganov_A.V._2012.pdf
http://ssbg.asu.ru/praesento.html

При выставлении оценки за выполненный студентом доклад и подготовленную презентацию учитывается полнота раскрытия проблемы, доступность изложения, научность представленных материалов, современная оценка проблемы, соответствие материала всем указанным пунктам плана, объем и количество использованной литературы, правильность оформления и эстетичность представленной презентации.

4. Защита лабораторных работ
После выполнения лабораторная работа подлежит сдаче (защите работы) преподавателю. Защита проходит каждым студентом индивидуально.
При оценке выполнения лабораторной работы учитывается:
- правильность и аккуратность выполнения, наличие анализа результатов, грамотного вывода по работе;
- знание теоретического материала по выполненной работе и методики выполнения;
- степень самостоятельности в выполнении работы.
Форма отчета: сдача (защита) лабораторных работ

5. На тестирование отводится 20 минут. Каждый вариант тестовых заданий включает 20 вопросов. За каждый правильно отвеченный вопрос дается 1 балл. Перевод в бально-рейтинговую оценку представлен выше.