| Закреплена за кафедрой | Кафедра органической химии |
|---|---|
| Направление подготовки | 33.04.01. Промышленная фармация |
| Профиль | Биофармакология и производство фармпрепаратов |
| Форма обучения | Очная |
| Общая трудоемкость | 3 ЗЕТ |
| Учебный план | 33_04_01_Промышленная фармация_БиПФ-2022 |
|
|
||||||||||||||
Распределение часов по семестрам
| Курс (семестр) | 2 (3) | Итого | ||
|---|---|---|---|---|
| Недель | 16 | |||
| Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
| Лекции | 12 | 12 | 12 | 12 |
| Практические | 24 | 24 | 24 | 24 |
| Сам. работа | 45 | 45 | 45 | 45 |
| Часы на контроль | 27 | 27 | 27 | 27 |
| Итого | 108 | 108 | 108 | 108 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2023-2024 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра органической химии
Протокол от 14.06.2022 г. № 12
Заведующий кафедрой Базарнова Наталья Григорьевна
| 1.1. | Целями освоения дисциплины являются: ознакомление студентов с объектами, методами и возможностями генной инженерии; получение современных представлений о конструировании организмов (в том числе и промышленно важных), производящих целевые продукты для фармакологии и хозяйственной деятельности человека Задачи изучения дисциплины: изучение общих принципов конструирования рекомбинантных организмов; получение современных представлений о способах выявления, переноса и экспрессии целевого гена, а также получения и выделения целевого продукта; изучение возможностей использования трансгенных организмов – от бактерий до растений и животных; знакомство с правовыми аспектами и проблемами биобезопасности при использовании ГМО. |
|---|
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.03 |
| ПК-1 | Способен разрабатывать лекарственные средства и проводить их доклинические исследования |
| ПК-1.1 | Знает: - основы фармакологии и биофармации, клинической фармакологии, фармацевтической токсикологии, фармакопейные методы анализа, используемые для испытаний лекарственных средств. -технологии получения фармацевтических субстанций, вспомогательных веществ и лекарственных форм, операций по упаковке и маркировке в отношении разрабатываемых лекарственных средств; - этапы и требования к объему фармацевтической разработки по отдельным группам лекарственных средств и лекарственных форм; - принципы надлежащей лабораторной практики в части, имеющей отношение к выполняемому исследованию; - требования к порядку проведения, объему и видам, методам планирования доклинических исследований лекарственных средств; - методы математической статистики, применяемые при оценке полученных результатов испытаний и экспериментальной работы, а так же для обработки результатов доклинических исследований |
| ПК-1.2 | Умеет разрабатывать нормативную документацию на лекарственные средства в части химических и фармацевтических разделов регистрационного досье |
| ПК-1.3 | Умеет осуществлять поиск и анализ регуляторной, научной и научно- технической информации для решения профессиональных задач по фармацевтической разработке и в области доклинических исследований лекарственных средств и их безопасности |
| ПК-1.4 | Владеет навыком разработки проектов нормативной и технологической документации на лекарственные средства |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | теоретические и прикладные аспекты селекции организмов от микроорганизмов до животных и растений по целевому продукту, методы и модели, применяемые в современных ДНК-технологиях в научных и производственных целях; аспекты подбора молекулярно-генетических маркеров, типов векторов, создания «биореакторов»; методы и формы контроля биобезопасности генно-модифицированных продуктов фармакологической и пищевой промышленности. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | применять комплекс генетических и биотехнологических методов для разработки лекарственных средств |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | необходимым потенциалом для выполнения задания по использованию методов биотехнологии и генной инженерии для решения актуальных задач, для самостоятельного планирования выполнения заданий, для определения необходимых методов и приемов работы, и анализа, обобщения полученных результатов. |
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Принципы конструирования рекомбинантных организмов | ||||||
| 1.1. | Технологии рекомбинантных ДНК и общие принципы конструирования промышленно важных продуцентов для биотехнологии. Молекулярные основы генной инженерии. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 1.2. | Рестриктазы и другие ферменты для молекулярного клонирования. Рестрикционный анализ и секвенирование ДНК. Полимеразная цепная реакция. Общая схема молекулярного клонирования на примере создания штамма-продуцента в кишечной палочке | Практические | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 1.3. | Использование регуляторных элементов репликации и биосинтеза для конструирования векторов: сайты инициации репликации, маркерные гены - гены для селекции векторов и репортерные гены, регулируемые промоторы и другие регуляторные элементы экспрессии целевого гена. Использование внехромосомных элементов, подвижных генетических элементов и вирусов для конструирования векторов. Источники генов для целевых продуктов. Основные типы клонирующих векторов. Общая схема вектора на примере бактериальной экспрессионной плазмиды. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 1.4. | Методы введения рекомбинантных ДНК и РНК в реципиентные клетки: трансформация, трансфекция, с помощью вирусов, электропорация, липосомы, механические методы: микроинъекция и бомбардировка микрочастицами. Временная (транзиентная) экспрессия и интеграция в хромосому. Идентификация и изоляция рекомбинантных организмов. | Практические | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 1.5. | Принципы конструирования рекомбинантных организмов | Сам. работа | 3 | 10 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| Раздел 2. Экспрессия и выделение целевых белков | ||||||
| 2.1. | Проблемы экспрессии чужеродных генов в целевом организме. Причины использования разнообразных систем (простейшие, растения и животные) для биопродукции белков. Гетерологичная экспрессия, пострансляционные модификации и получение функционально активных аутентичных белков. Гликозилирование рекомбинантных белков в зависимости от клетки-хозяина. Стабилизация целевых продуктов в клетке. | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 2.2. | Конструирование секретирующих организмов. Метаболическая инженерия. Активное использование регуляторных особенностей биосинтеза белка для оптимизации конструкции генно-инженерных организмов. Использование естественных систем биосинтеза и хранения запасных веществ организма-хозяина для конструирования продуцентов целевых продуктов. Выделение генетически-модифицированных организмов и проблема удаления маркерных генов. | Практические | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 2.3. | Сам. работа | 3 | 12 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | ||
| Раздел 3. Генетически важные продуценты | ||||||
| 3.1. | Генно-инженерные организмы в хозяйственной деятельности человека и перспективы их дальнейшего использования. Использование рекомбинантных микроорганизмов различных систематических групп для получения коммерческих продуктов (ферменты, инсулин, гормон роста, интерфероны, моноклональные антитела и т.д.). | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 3.2. | Клеточные культуры для продукции белков. Дрожжи – старый и новый организм в биотехнологии. Дрожжевые системы экспрессии. | Лекции | 3 | 1 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 3.3. | Клетки насекомых и бакуловирусы для синтеза целевых белков. | Лекции | 3 | 1 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 3.4. | Лекарственные препараты, полученные методом генной инженерии | Практические | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 3.5. | Сам. работа | 3 | 11 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | ||
| Раздел 4. Трансгенные растения и животные | ||||||
| 4.1. | Трансгенные растения и животные как биореакторы для получения ценных для промышленности и медицины органических соединений | Лекции | 3 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 4.2. | Биопродукция ценных для промышленности и медицины органических соединений в растениях и растительных клетках. | Практические | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 4.3. | Технологии создания трансгенных животных. Сложность и длительность создания трансгенных животных. Использование искусственных хромосом для переноса генов. Использование модифицированных эмбриональных стволовых клеток. Клонирование переносом ядра. Трансгенные животные как «биореакторы» биологически активных веществ. | Практические | 3 | 4 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | |
| 4.4. | Сам. работа | 3 | 12 | Л2.1, Л2.2, Л1.1, Л2.3 | ||
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| 1. Возникновение геномики как научной дисциплины стало возможным после: а) установления структуры ДНК; б) создания концепции гена;в) дифференциации регуляторных и структурных участков гена;г) полного секвенирования генома у ряда организмов. Ответ: г) полного секвенирования генома у ряда организмов. 2. Для получения протопластов из бактериальных клеток используется: а) лизоцим б) «улиточный фермент» в) трипсин г) папаин Ответ: а) лизоцим 3. Преимуществами генно-инженерного инсулина являются: а) высокая активность; б) меньшая аллергенность;в) меньшая токсичность; г) большая стабильность. Ответ: б) меньшая аллергенность 4. Преимущества получения видоспецифических для человека белков путем микробиологического синтеза: а)простота оборудования; б) экономичность; в) отсутствие дефицитного сырья; г) снятие этических проблем. Ответ: г) снятие этических проблем 5. Разработанная технология получения рекомбинантного эритропоэтина основана на экспрессии гена:а) в клетках бактерий; б) в клетках дрожжей; в) в клетках растений; г) в культуре животных клеток. Ответ: г) в культуре животных клеток 6. Моноклональные антитела получают в производстве: а) при фракционировании антител организмов; б) фракционированием лимфоцитов;в) с помощью гибридом; г) химическим синтезом. Ответ: в) с помощью гибридом 7. Мишенью для физических и химических мутагенов в клетке биообъектов являются:а) ДНК; б) ДНК-полимераза;в) РНК-полимераза; г) рибосома; д) информационная РНК. Ответ: а) ДНК 8. Выделение и очистка продуктов биосинтеза и органического синтеза имеет принципиальные отличия на стадиях процесса:а) всех; б) конечных; в) первых; г) принципиальных различий нет. Ответ: б) конечных; 9. Причина невозможности непосредственной экспрессии гена человека в клетке прокариот:а) высокая концентрация нуклеаз; б) невозможность репликации плазмид;в) отсутствие транскрипции; г) не возможность сплайсинга. Ответ: г) не возможность сплайсинга 10. Прямой перенос чужеродной ДНК в протопласты возможен с помощью: а) микроинъекции; б) трансформации; в) упаковки в липосомы; г) культивирования протопластов на соответствующих питательных средах. Ответ: в) упаковки в липосомы 11. Субстратами рестриктаз, используемых генным инженером, являются: а)гомополисахариды; б)гетерополисахариды;в) нуклеиновые кислоты; г) белки. Ответ: в) нуклеиновые кислоты 12. Ген маркер, необходим в генетической инженерии:а) для включения вектора в клетки хозяина;б) для отбора колоний, образуемых клетками, в которые проник вектор; в) для включения «рабочего гена» в вектор; г) для повышения стабильности вектора. Ответ: б) для отбора колоний, образуемых клетками, в которые проник вектор 13. Понятие «липкие концы» применительно к генетической инженерии отражает:а) комплементарность нуклеотидных последовательностей;б) взаимодействие нуклеиновых кислот и гистонов;в) реагирование друг с другом SН-групп с образованием дисульфидных связей;г) гидрофобное взаимодействие липидов. Ответ: а) комплементарность нуклеотидных последовательностей 14. Поиск новых рестриктаз для использования в генетической инженерии объясняется:а) различиями в каталитической активности; б) различным местом воздействия на субстрат;в) видоспецифичностью; г) высокой стоимостью. Ответ: б) различным местом воздействия на субстрат 15. Успехи генетической инженерии в области создания рекомбинантных белков больше, чем в создании ре-комбинантных антибиотиков, что объясняется:а) более простой структурой белков; б) трудностью подбора клеток хозяев для биосинтеза антибиотиков;в) большим количеством структурных генов, включенных в биосинтез антибиотиков; г) проблемами безопасности производственного процесса. Ответ: в) большим количеством структурных генов, включенных в биосинтез антибиотиков 16. Фермент лигаза используется в генетической инженерии поскольку:а) скрепляет вектор с оболочкой клетки хозяина;б) катализирует включение вектора в хромосому клеток хозяина;в) катализирует ковалентное связывание углеводно-фосфорной цепи ДНК гена с ДНК вектора;г) катализирует замыкание пептидных мостиков в пептидогликане клеточной стенки. Ответ: в) катализирует ковалентное связывание углеводно-фосфорной цепи ДНК гена с ДНК вектора 17. «Ген-маркер» необходим:а) для повышения активности рекомбинанта; б) для образования компетентных клеток хозяина;в) для модификации места взаимодействия рестриктаз с субстратом; г) для отбора рекомбинантов. Ответ: г) для отбора рекомбинантов 18. Вектор на основе плазмиды предпочтительней вектора на основе фаговой ДНК благодаря:а) большому размеру; б) меньшей токсичности;в) большей частоты включения; г) отсутствия лизиса клетки хозяина Ответ: г) отсутствия лизиса клетки хозяина 19. Целевой белковый продукт локализован внутри иммобилизованной клетки. Добиться его выделения, не нарушая системы, можно:а) усилив системы активного выброса; б) ослабив барьерные функции мембраны;в) присоединив к белку лидерную последовательность от внешнего белка;г) повысив скорость синтеза белка Ответ: в) присоединив к белку лидерную последовательность от внешнего белка 20. Трансферазы осуществляют:а) катализ окислительно-восстановительных реакций;б) перенос функциональных групп на молекулу воды;в) катализ реакций присоединения по двойным связям;г) катализ реакций переноса функциональных групп на субстрат. Ответ: г) катализ реакций переноса функциональных групп на субстрат 21. Объединение геномов клеток разных видов и родов возможно при соматической гибридизации:а) только в природных условиях; б) только в искусственных условиях;в) в природных и искусственных условиях Ответ: б) только в искусственных условиях 22. Полиэтиленгликоль (ПЭГ), вносимый в суспензию протопластов: а) способствует их слиянию; б) предотвращает их слияние;в) повышает стабильность суспензии; г) предотвращает микробное заражение. Ответ: а) способствует их слиянию 23. Для протопластирования наиболее подходят суспензионные культуры: а) в лаг-фазе; б) в фазе ускоренного роста;в) в логарифмической фазе; г) в фазе замедленного роста; д) в стационарной фазе; Ответ: в) в логарифмической фазе 24. При оценке качества генно-инженерного инсулина требуется уделять особенно большее внимание тесту на:а) стерильность; б) токсичность; в) аллергенность; г) пирогенность. Ответ: г) пирогенность 25. Антибиотики с самопромотированным проникновением в клетку патогена: а) бета-лактамы; б) аминогликозиды; в) макролиды; г) гликопептиды. Ответ: б) аминогликозиды 26. Появление множественной резистентности опухолей к противоопухолевым агентам обусловлено:а) непроницаемостью мембраны; б) ферментативной инактивацией;в) уменьшением сродства внутриклеточных мишеней; г) активным выбросом. Ответ: г) активным выбросом. 27. Практическое значение полусинтетического аминогликозида амикацина обусловлено:а) активностью против анаэробных патогенов; б) отсутствием нефротоксичности;в) устойчивостью к защитным ферментам у бактерий, инактивирующим другие аминогликозиды;г) активностью против патогенных грибов. Ответ: в) устойчивостью к защитным ферментам у бактерий, инактивирующим другие аминогликозиды 28. Действие полиенов -нистатина и амфотерицина В на грибы, но не на бактерии объясняется:а) особенностями рибосом у грибов; б) наличием митохондрий;в) наличием хитина в клеточной стенке; г) наличием эргостерина в мембране. Ответ: г) наличием эргостерина в мембране 29. Фунгицидность полиенов нистатинаи амфотерицина В обусловлена: а) взаимодействием с ДНК; б) активацией литических ферментов;в) формированием в мембране водных каналов и потерей клеткой низкомолекулярных метаболитов и неорганических ионов;г)подавлением систем электронного транспорта. Ответ: в) формированием в мембране водных каналов и потерей клеткой низкомолекулярных метаболитов и неорганических ионов 30. Защита продуцентов аминогликозидов от собственного антибиотика: а) низкое сродство рибосом; б) активный выброс;в) временная ферментативная инактивация; г) компартментация Ответ: в) временная ферментативная инактивация; 31. Сигнальная трансдукция:а) передача сигнала от клеточной мембраны на геном; б) инициация белкового синтеза;в) постгрансляционные изменения белка; г) выделение литических ферментов. Ответ: а) передача сигнала от клеточной мембраны на геном 32. Из вторичных метаболитов микроорганизмов ингибитором сигнальной трансдукции является:а) стрептомицин; б) нистатин; в) циклоспорин А; г) эритромицин. Ответ: в) циклоспорин А 33. Цефалоспорин четвертого поколения устойчивый к бета-лактамазам грамотрицательных бактерий:а) цефалексин; б) цефазолин; в) цефпиром; г) цефаклор. Ответ: в) цефпиром 34. Цефалоспорин четвертого поколения устойчивый к беталактамазам грамположительных бактерий:а) цефазолин; б) цефтриаксон; в) цефалоридин; г) цефепим. 35. Ответ: г) цефепим 36. Пенициллинацилаза используется:а) при проверке заводских серий пенициллина нa стерильность;б) при оценке эффективности пенициллиновых структур против резистентных бактерий;в) при получении полусинтетических пенициллинов; г) при снятии аллергических реакций на пенициллин. Ответ: в) при получении полусинтетических пенициллинов |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Темы для написания рефератов: 1. ПЦР (полимеразная цепная реакция) – проведение, методы, проблемы при постановке, использование. 2. Источники рисков от производства и использования ГМО (факторы риска, пищевые и медицинские риски, экологические и аграрные риски, экономические риски, биотерроризм и биобезопасность, контроль за использованием и распространением ГМО). 3. Законодательство в сфере ГМО (российское и зарубежное), патентование (правовое регулирование создания и использования ГМО, идентификация ГМИ в пищевых продуктах, стандарты, методы. Маркировка продуктов, содержащих ГМИ). Перспективы ГМО технологий. 4. Особенности применения методов генной инженерии для различных групп микроорганизмов (Bacillus, Streptococcus, Streptomyces, Pseudomonas, коринеформные бактерии, дрожжи). 5. Направленный или сайт-специфический мутагенез (Получение делеций и вставок, химический мутагенез, система сопряженного праймирования для мутагенеза, системы циклического отбора мутантных ДНК метод кассетного мутагенеза ПЦР в направленном мутагенезе). 6. Белковая инженерия (Библиотеки пептидов и эпитопов, белки-репортеры в гибридных белках, бесклеточные белоксинтезирующие системы, прокариотические, эукариотические, проточные системы синтеза белка, создание новых ферментов). |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Контрольные вопросы: 1. Идентификация и отбор ГМ-клеток и организмов. 2. Вирусная трансдукция. 3. ГМО-технологии. Генетическая инженерия. Молекулярное клонирование. 4. Источники рисков при создании и использовании ГМО. 5. Клонирование генов. 6. Получение рекомбинантных ДНК. 7. Масштабы распространения ГМО в мире. Перспективы ГМО технологий. 8. Трансгенная, ксеногенная, цисгенная и интрагенная трансформации. 9. Векторы для переноса генов. Характеристика основных групп. 10. Структура агробактериальных Ti и Ri-плазмид. Нопалиновая и октопиновая Ti-плазмиды. 11. Селективные/репортерные гены первого, второго и третьего поколений. 12. Физические методы введения рекомбинантных ДНК в клетку. 13. Транспластомная и митохондриальная трансформация. 14. Агробактериальная трансформация растений. 15. Биобезопасность. Контроль за использованием и распространением ГМО. 16. Способы клонирования трансформированных клеток бактерий, грибов, растений, животных. 17. Генная инженерия и селекция. Цели создания ГМ-сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов. 18. Бактериальная трансформация. 19. Ферменты синтеза рекомбинантных ДНК. 20. Полимеразная цепная реакция. 21. Трансгенные продукты, лекарства, вакцины. Достоинства и недостатки. Способы получения. 22. Генная инженерия и молекулярная диагностика 23. Способы получения трансгенных растений. 24. Способы получения трансгенных животных. |
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Станишевский, Я. М. | Промышленная биотехнология лекарственных средств : учебное пособие / Я. М. Станишевский. : | Москва : ГЭОТАР-Медиа, 2021 | www.studentlibrary.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Орехов С.Н. | Фармацевтическая биотехнология [Электронный ресурс]: учебное пособие | ГЭОТАР-Медиа, 2013 | www.studentlibrary.ru |
| Л2.2 | С.Н. Орехов [и др.] ; под ред. А.В. Катлинского. | Фармацевтическая биотехнология: рук. к практ. занятиям [Электронный ресурс] / - - : | М. : ГЭОТАР-Медиа,., 2015 | www.studentlibrary.ru |
| Л2.3 | Жимулёв, И. Ф. | Общая и молекулярная генетика : учеб. пособие для вузов / И. Ф. Жимулёв; под ред. Е. С. Беляева, А. П. Акифьева. : | Новосибирск : Сибирское университетское издательство, 2007., 2007 | https://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785379003753.html |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||