МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Теоретические основы медицинских биотехнологий
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра органической химии
Направление подготовки19.03.01. Биотехнология
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость6 ЗЕТ
Учебный план19_03_01_Биотех-1-2020
Часов по учебному плану 216
в том числе:
аудиторные занятия 76
самостоятельная работа 113
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 7

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 4 (7) Итого
Недель 18
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 30 36 30 36
Практические 46 36 46 36
Сам. работа 113 117 113 117
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 216 216 216 216

Программу составил(и):
д.б.н., Зав. лаборат. рекомбинантных технологий ФГУН ГНЦ Вирусологии и биотехно-логии «Вектор», Ильичев А.А.

Рецензент(ы):
к.х.н., председатель методической комиссии ХФ, Харнутова Е.П.

Рабочая программа дисциплины
Теоретические основы медицинских биотехнологий

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственный образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 19.03.01 БИОТЕХНОЛОГИЯ (уровень бакалавриата) (приказ Минобрнауки России от 11.03.2015г. №193)

составлена на основании учебного плана:
19.03.01 Биотехнология
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра органической химии

Протокол от 25.06.2019 г. № 12
Срок действия программы: 2019-2020 уч. г.

Заведующий кафедрой
д.х.н., профессор, Базарнова Н.Г.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра органической химии

Протокол от 25.06.2019 г. № 12
Заведующий кафедрой д.х.н., профессор, Базарнова Н.Г.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.Углубленное изучение теоретических и практических основ достижений медико-биологических наук, биохимии и молекулярной биологии и разработки новых технологий в области биофармацевтики, современных диагностических средств, биосовместимых материалов и клеточных технологий.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.01

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-2: способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования
ПК-8: способностью работать с научно-технической информацией, использовать российский и международный опыт в профессиональной деятельности
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1. проблемы развития биотехнологических методов в медицине и приоритетные направления для их решения
3.2.Уметь:
3.2.1. вести дискуссию по поводу применения и развития биотехнологических методов, таких, как: генная инженерия, пересадка органов и клеток в терапевтических целях, клонирование, использование препаратов для модификации поведения и т.д. для более полного понимания "плюсов и минусов применения биотехнологических методов"
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.решения актуальных практических задач в области фармацевтики

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Предмет и содержание медицинской биотехнологии, взаимосвязь с другими предметами. История
1.1. Введение. Определение предмета, целей, задач медицинской биотехнологии. Взаимосвязь биологических процессов с жизнедеятельностью различных групп микроорганизмов бактерий, вирусов, дрожжей, микроскопических грибов и т.д. и их особенности. Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
1.2. Основные даты и этапы внедрения новых биотехнологических подходов в медицину. Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
1.3. Биотехнология в основных направлениях медицины. Подразделение медицинских биотехнологий на диагностические и лечебные. Сам. работа 7 10 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 2. Биообъекты как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических средств.
2.1. Принципиальная технологическая схема биотехнологического производства. Аппаратурное оформление процессов выращивания микроорганизмов. Типы биореакторов. Виды и состав питательных сред для выращивания микроорганизмов. Объекты медицинской биологии вирусы, бактерии, грибы, клетки (ткани) растений, животных и человека, вещества биологического происхождения (ферменты, лектины, нуклеиновые кислоты), первичные и вторичные метаболиты. Лекции 7 4 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.2. Характеристика биообъектов растительного и животного происхождения. Практические 7 4 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
2.3. Культивирование штаммов бактерий, актиномицетов и грибов. Сам. работа 7 10 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 3. Методы медицинской биотехнологии
3.1. Методы медицинской биотехнологии. Методы для получения чистых продуктов: колоночная и тонкослойная хроматография, электрофорез. Создание новых биообъектов методами клеточной инженерии. Лекции 7 4 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.2. Микроскопические методы исследования в биологии Практические 7 4 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
3.3. Медицинские биотехнологии и иммуноанализ: методы Сам. работа 7 10 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 4. Сохранение биоразнообразия жизни: банк биоматериалов
4.1. Сохранение биоразнообразия жизни: банк биоматериалов. Методы криоконсервации сперматозоидов, яйцеклеток, эмбрионов и культивируемых клеток. Банки биологических образцов и генетического материала. Методы и унификация забора и хранения биоматериала. Биотехнология генофонда - криоконсервирование и криосохранение. Криоконсервирование тканей для трансплантации органов и тканей. Использование метода криоконсервирования как потенциальный источник для клеточной терапии широкого спектра заболеваний. Особенности криосохранения растительных клеток и семян: итоги и перспективы криопротектора в криосохранении растительных организмов. Разработка эффективных условий криоконсервирования высших и низших грибов, аспорогенных анаэробных бактерий и др Лекции 7 4 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.2. Основные технологические решения, связанные с использованием холода для фармацевтики, пищевой отрасли и различных направлений медицины Практические 7 4 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
4.3. Методы криоконсервации биологического материала Сам. работа 7 10 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 5. Метод клонирования - теоретические основы и перспективы применения
5.1. Исторические этапы технологии клонирования животных. Виды клонирования. Эмбриональное клонирование. Репродуктивное клонирование. Методы трансплантации ядер.Клонирование животных: применение и перспективы.Клонирование в животноводстве. Лекции 7 4 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.2. Терапевтическое клонирование Практические 7 4 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
5.3. История метода клонирования (О. Гертвиг, Г.Шплеманн, Г.В. Лопашов, Р.Бригс, Т.Кинг, Дж. Гердон, Я. Уилмут). Работы российских ученых. Сам. работа 7 8 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 6. Получение и перспективы использования стволовых клеток.
6.1. История открытия стволовых клеток; определение и классификация стволовых клеток. Особенности стволовых клеток, свойства стволовых клеток, типы стволовых клеток. Эмбриональные стволовые клетки? определение, получение стабильных линий ЭСК, основные характеристики ЭСК, молекулярно-генетические механизмы самоподдержания ЭСК, дифференцировка ЭСК in vitro, получение различных типов клеток из ЭСК, влияние микроокружения на дифференцировку ЭСК. Фетальные стволовые клетки? характеристика, получение, использование. Стволовые клетки пуповинной крови ? характеристика, получение, использование. Мезенхимальные стволовые клетки ? характеристика, получение, использование. Применение стволовых клеток в отдельных областях медицины и современные разработки методов применения СК. Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.2. Природные и синтетические материалы для репродукции тканей. Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
6.3. Использование стволовых клеток - решение проблемы регенерации. Регенеративная медицина Сам. работа 7 10 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 7. Нанобиотехнологии и наноматериалы в медицине - создание новых носителей и средств целевой доставки лекарственных препаратов. лекционное
7.1. Инновационные лекарственные формы (направленный транспорт, препараты типа "prodrugs" и др.). Создание лекарственных структур с двойным механизмом действия. Природные и синтетические материалы для репродукции тканей. Современные перевязочные средства (с иммобилизованными антибиотиками, ферментами и другими биологически активными агентами). Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
7.2. Регенеративная медицина Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
7.3. Медицинские биотехнологии и биосенсоры: электрохимические биосенсоры, оптические биосенсоры, природные биосенсоры Сам. работа 7 10 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 8. Биологически активные вещества. Биологически активные вещества и производство пищевых добавок.
8.1. Механизмы внутриклеточной регуляции и биосинтез целевых биотехнологических продуктов. Физиологически активные вторичные метаболиты микроорганизмов, животных и растений. Характеристика, методы скрининга. Возможности применения. Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
8.2. Инновационные пути получения биологически активных веществ Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
8.3. Рекомбинантные гормоны Сам. работа 7 9 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 9. Биопрепараты применяемые в медицине. Гликопротеиды - лектины их структура и биологическое действ
9.1. Распространение, химический состав и классификация лектинов. Углеводная специфичность лектинов и участие сахаров, связанных с лектинами в синтезе полисахаридов. Применение лектинов в биотехнологии, иммунодиагностике и лечении болезней. Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
9.2. Микробные средства защиты растений Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
9.3. Интерфероны и интерлейкины: свойства и использование, клонирование и экспрессия, производство Сам. работа 7 8 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 10. Использование растений как зеленые ферментеры по производству биологически активных соединени
10.1. Каллусные и суспензионные культуры. Особенности роста растительных клеток в культурах. Среды. Фитогормоны. Проблемы стерильности. Особенности метаболизма растительных клеток in vitro. Биореакторы. Применение растительных клеток для трансформации лекарственных веществ. Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
10.2. Соматический эмбриогенез in vitro Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
10.3. Методы повышения синтеза вещества-интереса в культуре клеток и тканей растений Сам. работа 7 8 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 11. Создание искусственных живых систем и самоуправляемые биосистемы. Симбиоз как самоуправляемая система
11.1. Особенности реализации генетической информации в надорганизменных системах. Роль обмена и совместного пользования генетической информацией организмами разных видов, механизмы межвидового генетического взаимодействия. Теория симбиогенеза и прикладные аспекты симбиоза Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
11.2. Искусственные биосистемы в медицине Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
11.3. Искусственные симбиотические системы Сам. работа 7 8 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 12. Технология создания живых и рекомбинантных вакцин
12.1. История создания и применения вакцин. Типы вакцин. Развитие рекомбинантных вакцин. Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
12.2. Биотехнология сывороток Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
12.3. ДНК вакцины Сам. работа 7 8 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 13. Разработка и реализация антибактериальной терапии
13.1. Биологическая роль антибиотиков как вторичных метаболитов. Происхождение антибиотиков и эволюция их функций. Возможность скрининга низкомолекулярных биорегуляторов при отборе по антибиотической функции (иммунодепрессантов, ингибиторов ферментов животного происхождения и др.). Причины позднего накопления антибиотиков в ферментационной среде по сравнению с накоплением биомассы. Биосинтез антибиотиков. Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
13.2. Особенности строения клетки и цикла развития при ферментации. Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
13.3. Медицинские биотехнологии и антитела: структура, биосинтез, риски, использование, моноклональные антитела, технология гибридом, производство моноклональных антител, использование, рекомбинантные и каталитические антитела. Сам. работа 7 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
Раздел 14. Клеточные биомедицинские технологии
14.1. Клеточная инженерия и использование ее методов в создании микроорганизмов и клеток растений - новых продуцентов биологически активных(лекарственных) веществ. Протопластирование и слияние (фузия) протопластов микроорганизмов и растений. Возможность межвидового и межродового слияния. Методы клеточной инженерии применительно кживотным клеткам. Гибридомы. Значение гибридом для производства современных диагностических препаратов. Лекции 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
14.2. Клеточная терапия Практические 7 2 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2
14.3. Принципы клеточной терапии в онкологии Сам. работа 7 8 ОПК-2, ПК-8 Л1.1, Л2.1, Л2.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
Контрольные вопросы и задания приведены в фонде оценочных средств
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Не предусмотрены
5.3. Фонд оценочных средств
Фонд оценочных средств размещен в приложении
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Тихомирова, Л. И. Основы биотехнологии: опорный конспект лекций: учеб. пособие : АлтГУ. - Барнаул : Изд-во АлтГУ, 2013. - 79 с., 2013 http://elibrary.asu.ru/handle/asu/102
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Н.Г. Палеев, И.И. Бессчетнов Основы клеточной биологии : учебное пособие: Ростов-н/Д : Издательство Южного федерального университета, 2011 http://biblioclub.ru/index.php?page=book_red&id=241144&sr=1
Л2.2 под ред. М.И. Штильман Технология полимеров медико-биологического назначения: полимеры природного происхождения : учебно-методическое пособие : Москва : БИНОМ. Лаборатория знаний - 331 с. , 2016 : http://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=427924
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
6.3. Перечень программного обеспечения
Microsoft Windows 7 № 60674416 от 19.07.2012 г. (бессрочная);
Microsoft Office 2010 № 60674416 от 19.07.2012 г. (бессрочная).
7-Zip
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
http://www.lib.asu.ru электронные ресурсы научной библиотеки АлтГУ
http://www.rsl.ru РГБ Российская государственная библиотека
http://ben.irex.ru БЕН Библиотека естественных наук
http://www.gpntb.ru Государственная публичная научно-техническая библиотека
http://ban.pu.ru БАН Библиотека Академии наук
http://www.nlr.ru РНБ Российская национальная библиотека
http://www.elibrary.ru Научная электронная библиотека РФФИ
http://www.lib.msu.su Библиотека МГУ

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска)
007К учебно-научная лаборатория биотехнологии - для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации Лабораторные столы, стулья и шкафы; весовой стол; устройство для сушки посуды; термометры ртутные; штативы; автоклав (стерилизатор паровой ГК – 25); микроскоп биологический Микромед 1 (вар. 3-20); металлический стеллаж Титан-МС 2000*1000*600 мм (4 полки); бокс бактериальной воздушной среды БАВп-01- «Ламинар-С» -1,2 (221.120); ламинарный бокс NuAire Eppendorf NU-437-400; электроплитка; респиратор; противогаз; наборы химической посуды; наборы химических реактивов.

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

1. Для успешного освоения содержания дисциплины необходимо посещать лекции, принимать активное участие в работе на семинаре, практическом занятии, а также выполнять задания, предлагаемые преподавателем для самостоятельного изучения.
2. Лекция.
• На лекцию приходите не опаздывая, так как это неэтично.
• На лекционных занятиях необходимо конспектировать изучаемый материал.
• Для систематизации лекционного материала, который будет полезен при подготовке к итоговому контролю знаний, записывайте на каждой лекции тему, вопросы для изучения, рекомендуемую литературу.
• В каждом вопросе выделяйте главное, обязательно запишите ключевые моменты (определение, факты, законы, правила и т.д.), подчеркните их.
• Если по содержанию материала возникают вопросы, не нужно выкрикивать, запишите их и задайте по окончании лекции или на семинарском занятии.
• Перед следующей лекцией обязательно прочитайте предыдущую, чтобы актуализировать знания и осознанно приступить к освоению нового содержания.
3. Семинарское (практическое) занятие – это форма работы, где студенты максимально активно участвуют в обсуждении темы.
• Для подготовки к семинару необходимо взять план семинарского занятия (у преподавателя, на кафедре или в методическом кабинете).
• Самостоятельную подготовку к семинарскому занятию необходимо начинать с изучения понятийного аппарата темы. Рекомендуем использовать справочную литературу (словари, справочники, энциклопедии), целесообразно создать и вести свой словарь терминов.
• На семинар выносится обсуждение не одного вопроса, поэтому важно просматривать и изучать все вопросы семинара, но один из вопросов исследовать наиболее глубоко, с использованием дополнительных источников (в том числе тех, которые вы нашли самостоятельно). Не нужно пересказывать лекцию.
• Важно запомнить, что любой источник должен нести достоверную информацию, особенно это относится к Internet-ресурсам. При использовании Internet - ресурсов в процессе подготовки не нужно их автоматически «скачивать», они должны быть проанализированы. Не нужно «скачивать» готовые рефераты, так как их однообразие преподаватель сразу выявляет, кроме того, они могут быть сомнительного качества.
• В процессе изучения темы анализируйте несколько источников. Используйте периодическую печать - специальные журналы.
• Полезным будет работа с электронными учебниками и учебными пособиями в Internet-библиотеках. Зарегистрируйтесь в них: университетская библиотека Онлайн (http://www.biblioclub.ru/) и электронно-библиотечная система «Лань» (http://e.lanbook.com/).
• В процессе подготовки и построения ответов при выступлении не просто пересказывайте текст учебника, но и выражайте свою личностно-профессиональную оценку прочитанного.
• Принимайте участие в дискуссиях, круглых столах, так как они развивают ваши навыки коммуникативного общения.
• Если к семинарским занятиям предлагаются задания практического характера, продумайте план их выполнения или решения при подготовке к семинару.
• При возникновении трудностей в процессе подготовки взаимодействуйте с преподавателем, консультируйтесь по самостоятельному изучению темы.
4. Самостоятельная работа.
• При изучении дисциплины не все вопросы рассматриваются на лекциях и семинарских занятиях, часть вопросов рекомендуется преподавателем для самостоятельного изучения.
• Поиск ответов на вопросы и выполнение заданий для самостоятельной работы позволит вам расширить и углубить свои знания по курсу, применить теоретические знания в решении задач практического содержания, закрепить изученное ранее.
• Эти задания следует выполнять не «наскоком», а постепенно, планомерно, следуя порядку изучения тем курса.
• При возникновении вопросов обратитесь к преподавателю в день консультаций на кафедру.
• Выполнив их, проанализируйте качество их выполнения. Это поможет вам развивать умения самоконтроля и оценочные компетенции.
5. Итоговый контроль.
• Для подготовки к зачету/экзамену возьмите перечень примерных вопросов у методиста кафедры.
• В списке вопросов выделите те, которые были рассмотрены на лекции, семинарских занятиях. Обратитесь к своим записям, выделите существенное. Для более детального изучения изучите рекомендуемую литературу.
• Если в списке вопросов есть те, которые не рассматривались на лекции, семинарском занятии, изучите их самостоятельно. Если есть сомнения, задайте вопросы на консультации перед экзаменом.
• Продумайте свой ответ на экзамене, его логику. Помните, что ваш ответ украсит ссылка на источник литературы, иллюстрация практики применения теоретического знания, а также уверенность и наличие авторской аргументированной позиции как будущего субъекта профессиональной деятельности.