1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель освоения дисциплины - сформировать современные представления о технологиях и достижениях клеточной инженерии растений, животных и человека |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.О.03 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-2 | Способен разрабатывать новые и модифицировать существующие биотехнологические процессы получения БАВ с использованием микроорганизмов, клеточных культур, животных и растений |
| ПК-2.1 | Знает основные классы БАВ и методы их получения, способы культивирования организмов |
| ПК-2.2 | Умеет анализировать отечественный и зарубежный опыт в области технологий получения БАВ, модифицировать существующие биотехнологические процессы получения БАВ |
| ПК-2.3 | Владеет методами культивирования живых организмов и навыками планирования и организации проведения исследовательских работ в области биотехнологических процессов получения БАВ |
| ПК-4 | Способен формировать новые направления научных исследований и определять сферы применения результатов научно-исследовательских работ |
| ПК-4.1 | Знает современные методы исследований и анализа научных данных |
| ПК-4.2 | Умеет планировать и организовывать научные исследования, оформлять результаты научно- исследовательских работ |
| ПК-4.3 | Владеет навыками определения сферы применения результатов научно-исследовательских работ |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Знает основные классы БАВ и методы их получения, способы культивирования организмов; Знает современные методы исследований и анализа научных данных |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Умеет анализировать отечественный и зарубежный опыт в области технологий получения БАВ, разрабатывать новые и модифицировать существующие биотехнологические процессы получения БАВ; Умеет планировать и организовывать научные исследования, оформлять результаты научно-исследовательских работ |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Владеет методами культивирования живых организмов и навыками планирования и организации проведения исследовательских работ в области биотехнологических процессов получения БАВ; Владеет навыками определения сферы применения результатов научно-исследовательских работ |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Основы клеточной инженерии | ||||||
| 1.1. | Общие представления о культуре клеток растений и животных | Лекции | 3 | 4 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 1.2. | Биотехнологии на основе культур клеток и тканей растений | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| Раздел 2. Обеспечение асептических условий в технологии культур клеток растений и животных | ||||||
| 2.1. | Условия асептики при выполнении работ с культурами клеток | Лекции | 3 | 4 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 2.2. | Организация работы в ламинарном боксе | Сам. работа | 3 | 4 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| Раздел 3. Культуры растительных клеток | ||||||
| 3.1. | Каллусные и суспензионные культуры. Культуры одиночных клеток и протопластов | Сам. работа | 3 | 5 | Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| Раздел 4. Технологии использования культуры клеток и тканей растений | ||||||
| 4.1. | Получение биологически активных веществ из культур клеток растений | Лекции | 3 | 2 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 4.2. | Организация биотехнологической лаборатории | Лабораторные | 3 | 4 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 4.3. | Подготовка питательных сред для культивирования in vitro растительных клеток и тканей | Лабораторные | 3 | 4 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 4.4. | Стерилизация растительного материала | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 4.5. | Получение первичного каллуса | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 4.6. | Индукция стеблевого органрогенеза и получение регенерантов в культуре каллусной ткани картофеля | Лабораторные | 3 | 4 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| Раздел 5. Культуры клеток животных и человека | ||||||
| 5.1. | Типы культур животных клеток | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 5.2. | Системы культивирования животных клеток | Лабораторные | 3 | 2 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 5.3. | Физиолого-биохимические основы культивирования клеток животных и человека | Сам. работа | 3 | 12 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| Раздел 6. Технологии использования культуры клеток животных и человека | ||||||
| 6.1. | Получение биологически активных веществ с помощью культуры животных клеток | Лекции | 3 | 2 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| 6.2. | Использование культур клеток животных и человека в медицине | Сам. работа | 3 | 12 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
| Раздел 7. Клеточная инженерия и биобезопасность | ||||||
| 7.1. | Безопасность и правовое регулирование в области клеточной инженерии | Сам. работа | 3 | 12 | Л1.2, Л2.2, Л2.3, Л2.1, Л1.3, Л1.1 | |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| тестовые здания к разделу «Гибридизация соматических клеток растений» 1. Верно ли следующее утверждение? Энзиматический способ слияния протопластов был разработан Г. Циммерманом в 1981 году. а) верно б) неверно 2. Цибрид – это а) продукт слияния цитоплазмы и ядер обоих протопластов б) содержит цитоплазму обоих родителей, а ядро одного родителя в) продукт слияния, имеющий полный набор хромосом одного из партнеров и часть хромосом другого партнера г) продукт слияния только цитоплазмы обоих родителей, сопровождающегося деградацией ядер 3. Соматический гибрид – это: а) продукт слияния цитоплазмы и ядер обоих протопластов б) содержит цитоплазму обоих родителей, а ядро одного родителя в) продукт слияния, имеющий полный набор хромосом одного из партнеров и часть хромосом другого партнера г) продукт слияния только цитоплазмы обоих родителей, сопровождающегося деградацией ядер 4. Ассиметричный гибрид – это: а) продукт слияния цитоплазмы и ядер обоих протопластов б) содержит цитоплазму обоих родителей, а ядро одного родителя в) продукт слияния, имеющий полный набор хромосом одного из партнеров и часть хромосом другого партнера г) продукт слияния только цитоплазмы обоих родителей, сопровождающегося деградацией ядер 5. Верно ли следующее утверждение? При соматической гибридизации гибриды могут быть получены путем слияния трех и более родительских клеток а) верно б) неверно 6. Для индукции слияния протопластов используют а) низкие значения рН – низкая концентрация Са2+ б) высокие значения рН – низкая концентрация Са2+ в) ПЭГ – низкие значения рН – высокая концентрация Са2+ г) ПЭГ – низкая концентрация Са2+ д) ПЭГ – высокие значения рН – высокая концентрация Са2+ 7. Ассиметричные гибриды, образующиеся при слиянии протопластов, обладают характеристиками по сравнению с ассиметричными гибридами: а) менее плодовиты б) более устойчивы в) менее жизнеспособны г) более жизнеспособны д) более плодовиты |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Темы для рефератов 1. Цели создания клеточных ассоциаций растений. 2. Эндосимбиотические ассоциации. 3. Экзосимбиотические ассоциации с водорослями, грибами, азотфиксаторами. 4. Ассоциации с клубеньковыми бактериями. 5. Ассоциации со свободноживущими азотфиксаторами. 6. Цианобактерии в искусственных ассоциациях с растительными клетками. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Вопросы к экзамену 1. Понятие «культуры клеток». Принципы культивирования эукариотических клеток. 2. Направления практического использования культур растительных клеток. 3. Условия асептики при выполнении работ с культурами клеток. Контроль стерильности и контаминации клеточных культур. 4. Ламинар-боксы, варианты подачи воздуха в рабочем объеме, классы биологической безопасности. 5. Способы стерилизации посуды, инструментов, питательных сред при работе с культурами клеток. 6. Основные компоненты питательных сред и их назначение при культивировании клеток растений. 7. Каллусные и суспензионные культуры растительных клеток in vitro. 8. Изолированные протопласты. Их получение и особенности культивирования. 9. Гибридизация соматических клеток растений. 10. Клеточная селекция in vitro. Причины и механизмы сомаклональной изменчивости. 11. Андрогенез и гиногенез in vitro. 12. Искусственные ассоциации растительных клеток с микроорганизмами. 13. Цианобактерии в искусственных ассоциациях с растительными клетками. 14. Преимущества использования клеточных культур в качестве продуцентов БАВ по сравнению с интактными растениями. 15. Факторы, влияющие на накопление БАВ культивируемыми клетками растений. 16. Режимы культивирования растительных клеток в биореакторах. 17. Этапы работ по созданию промышленных технологий для получения БАВ с помощью культивируемых клеток растений. 18. Особенности культивирования клеток животных. Типы культур клеток животных в зависимости от их происхождения. 19. Первичные культуры животных клеток, их характеристики. 20. Диплоидные штаммы клеток, их преимущества по сравнению с первичными культурами. 21. Типы питательных сред для культивирования клеток животных. 27. Монослойные культуры клеток животных и человека: преимущества и недостатки. 22. Роллерное культивирование животных клеток. 23. Преимущества и недостатки культур животных клеток в качестве продуцентов БАВ по сравнению с микроорганизмами. 24. Иммобилизация растительных клеток. 25. Иммобилизация животных клеток. 26. Клонирование животных, задачи клонирования. Технология переноса ядер соматических клеток. 27. Гибридизация животных клеток. Гибридомная технология. 28. Методы создания химер животных. |
| 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 | Генетические основы селекции растений Клеточная инженерия: Научные монографии | Белорусская наука, 2012 | biblioclub.ru | |
| Л1.2 | Вечернина Н. А. | Биотехнология растений: учеб. пособие | Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2009 | |
| Л1.3 | 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 | Глик Б., Пастернак Дж. | Молекулярная биотехнология: Принципы и применение: | – М.: Мир,, 2002. | |
| Л2.2 | В.С. Шевелуха | Сельскохозяйственная биотехнология : | М.: Высш. шк, 1998 | |
| Л2.3 | Вечернина Н.А. | Методы биотехнологии в селекции, размножении и сохранении генофонда растений: | – Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2004 | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | http://elibrary.ru | |||
| Э2 | http://annualreviews.org | |||
| Э3 | Курс в Moodle "Клеточная инженерия" | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| MS Office; Word, Excel, PowerPoint u др. Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReaderMicrosoft 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 | ||||
| http://www.consultant.ru/ http://elibrary.asu.ru http://elibrary.ru http://www.scopus.com https://link.springer.com/ http://www.biolib.de/ https://biomolecula.ru/ https://openlibrary.org/ http://cyberleninka.ru/ https://bioumo.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 |
| 122Л | лаборатория микробиологии - 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 14 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; микроскоп монокулярный Микмед 1 – 6 шт.; термостат с охлаждением ТСО – 1/80; иономер Анион – 7000; камера климатическая ICN750L Memmert; микроскоп Альтами – 2 шт.; микроскоп Бимам ЕСС-Р-11; бокс абактериальной воздушной среды 2 класса биологической безопасности БАВнп-01; шкаф для хранения абораторной посуды и реактивов – 1 шт.; набор реактивов и химической посуды для микробиологии и биотехнологии; раковина. |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Программой курса предусмотрены следующие формы организации учебного процесса: лекции (вводная, тематические), лабораторные занятия, самостоятельная работа студентов. Предполагаемые формы самостоятельной работы студентов: различные виды домашних заданий, подготовка к лабораторным занятиям, выполнение рефератов. В курсе «Пищевая химия» предусмотрено использование словесных (лекция, объяснение, беседа, дискуссия, обсуждение) и наглядных (демонстрация схем, таблиц) методов обучения. Текущий контроль знаний студентов по дисциплине осуществляется на лабораторных занятиях в форме контрольных работ, устных ответов на поставленные вопросы и их аргументации. Уровень знаний и способность самостоятельно мыслить могут быть оценены при обсуждении тематических выступлений, в ходе дискуссии или беседы. Самостоятельная работа контролируется либо на лабораторных занятиях, либо в часы индивидуальных консультаций преподавателя. |