1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель: формирование современных представлений об основах генной и клеточной инженерии растений, животных и микроорганизмов; умений и навыков применения методов биоинженирии в профессиональной деятельности |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.01 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-2 | Способен планировать и выполнять проекты по разработке и получению готовой биотехнологической продукции |
| ПК-2.1 | Знает требования, предъявляемые к проектной деятельности в биотехнологическом производстве |
| ПК-2.2 | Умеет планировать проекты по разработке и получению готовой биотехнологической продукции |
| ПК-2.3 | Владеет навыками выполнения проектов и представления полученных результатов |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | принципы современной биотехнологии, приемы клеточной и генетической инженерии, основы молекулярного моделирования |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | оценивать и прогнозировать перспективность объектов своей профессиональной деятельности для биотехнологических производств и получения биотехнологической продуктов |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | приемами определения биологической безопасности продукции биотехнологических производств |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Курс | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Основы генетической инженерии | ||||||
| 1.1. | Этапы молекулярного клонирования | Лекции | 2 | 1 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| 1.2. | Получение и экспрессия чужеродного гена | Лекции | 2 | 1 | ||
| 1.3. | Векторные молекулы ДНК | Лекции | 2 | 1 | ||
| 1.4. | Схема типичного эксперимента по получению и клонированию рекомбинантных молекул ДНК | Лабораторные | 2 | 2 | ||
| 1.5. | Ферменты генной инженерии, особенности их применения | Сам. работа | 2 | 10 | ||
| 1.6. | Геномные библиотеки и их конструирование | Сам. работа | 2 | 10 | ||
| Раздел 2. Генетическая инженерия растений | ||||||
| 2.1. | Основные методы генетической трансформации растений | Лекции | 2 | 1 | ||
| 2.2. | Практическое применение генетической инженерии растений | Сам. работа | 2 | 14 | ||
| Раздел 3. Генетическая инженерия микроорганизмов | ||||||
| 3.1. | Генетическая инженерия бактерий | Лекции | 2 | 1 | ||
| 3.2. | Использование биоинженерии в промышленной микробиологии | Сам. работа | 2 | 20 | ||
| Раздел 4. Генетическая инженерия животных | ||||||
| 4.1. | Методы введения генов в клетки млекопитающих | Лекции | 2 | 1 | ||
| 4.2. | Трансгенные животные | Сам. работа | 2 | 14 | ||
| Раздел 5. Белковая инженерия | ||||||
| 5.1. | Направления исследований в белковой инженерии | Сам. работа | 2 | 15 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| 5.2. | Этапы проектирования новых белков и ферментов | Лабораторные | 2 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| 5.3. | Методы направленного мутагенеза | Сам. работа | 2 | 10 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| Раздел 6. Клеточная инженерия животных | ||||||
| 6.1. | Методы клонирования животных | Лекции | 2 | 1 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| 6.2. | Создание химерных животных | Сам. работа | 2 | 8 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| 6.3. | Подготовка к экзамену | Консультации | 2 | 2 | ||
| Раздел 7. Клеточная инженерия растений | ||||||
| 7.1. | Соматическая гибридизация | Лекции | 2 | 1 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| 7.2. | Получение м культивирование протопластов | Лабораторные | 2 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| 7.3. | Клеточная селекция и мутагенез | Сам. работа | 2 | 8 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| Раздел 8. Биоинженерия и медицина | ||||||
| 8.1. | Биоинженерные методы в создании искусственных органов | Сам. работа | 2 | 2 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
| 8.2. | Проблемы и перспективы современной трансплантологии | Сам. работа | 2 | 8 | Л2.1, Л2.2, Л1.1 | |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ПК-2: Способен планировать и выполнять проекты по разработке и получению новой биотехнологической продукции ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА 1. При выполнении работ по клеточной селекции для выделения растений-регенерантов, устойчивых к гербицидам, тяжелым металлам, солям, используют метод: a) прямого отбора б) метод реплик в) непрямого отбора г) тотальной селекции ОТВЕТ: а 2. При выделении протопластов из суспензионных культур растений наиболее оптимальной стадией роста является: a) стационарная б) латентная в) логарифмическая г) стадия деградации ОТВЕТ: в 3. Соматический гибрид, образующийся при слиянии протопластов растений, – это: а) продукт слияния, имеющий полный набор хромосом одного из партнеров и часть хромосом другого партнера б) содержит цитоплазму обоих родителей, а ядро одного родителя в) продукт слияния и ядра, и цитоплазмы родительских протопластов г) продукт слияния только цитоплазмы обоих родителей, сопровождающегося деградацией ядер ОТВЕТ: в 4. Молекулы-переносчики фрагментов нуклеиновых кислот называют: a) ферменты б) векторы в) сайты рестрикции г) белки ОТВЕТ: б 5. Процесс поглощения экзогенной ДНК бактериальными клетками, сопровождающийся приобретением ими новых генетических маркеров, называется: a) трансформация б) трансфекция в) клонирование г) рекомбинация ОТВЕТ: а КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ теоретического характера в целом: • «зачтено» – верно выполнено более 50% заданий; «не зачтено» – верно выполнено 50% и менее 50% заданий; • «отлично» – верно выполнено 85-100% заданий; «хорошо» – верно выполнено 70-84% заданий; «удовлетворительно» – верно выполнено 51-69% заданий; «неудовлетворительно» – верно выполнено 50% или менее 50% заданий. ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА 1. Согласны ли Вы с утверждением, что при тотальной селекции растений in vitro выживает лишь определенный искомый мутантный тип клеток? ОТВЕТ: нет 2. Верно ли утверждение, что при соматической гибридизации растений гибриды могут быть получены путем слияния трех и более родительских клеток? ОТВЕТ: да 3. Как называется метод введения ДНК в протопласты с помощью высоковольтных электрических импульсов? ОТВЕТ: электропорация 4. Как называется метод прямого переноса ДНК путем бомбардировки растительных тканей микрочастицами металлов? ОТВЕТ: биобаллистика 5. Какие векторы наиболее часто используют для генетической трансформации растений? ОТВЕТ: Ti-плазмиды Agrobacterium tumefaciens 6. Согласны ли Вы с утверждением, что гибридные векторы фазмиды обладают большей емкостью в сравнении с космидами. ОТВЕТ: нет 7. Какие виды агробактерий используют в биоинженерии растений? ОТВЕТ: Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium rhizogenes 8. Назовите продукт объединения двух и более ранних эмбрионов животных, вследствие чего он обладает сложным комбинированным генотипом. ОТВЕТ: химера 9. Дайте определение понятию «клонирование ДНК». ОТВЕТ: это процесс создания нескольких идентичных копий определенного фрагмента ДНК 10. Какие ферменты, используемые в генной инженерии, имеют набольшее значение? ОТВЕТ: рестриктазы 11. Согласны ли Вы с утверждением, что для иммобилизации при получении БАВ используют растительные клетки, которые накапливают искомый продукт в вакуолях или пластидах? ОТВЕТ: нет 12. Верно ли утверждение, что культивируемые in vitro клетки растений существенно крупнее бактериальных клеток и их размеры не меняются в процессе культивирования? ОТВЕТ: нет КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ ОТКРЫТЫХ ВОПРОСОВ. «Отлично» (зачтено): Ответ полный, развернутый. Вопрос точно и исчерпывающе передан, терминология сохранена, студент превосходно владеет основной и дополнительной литературой, ошибок нет. «Хорошо» (зачтено): Ответ полный, хотя краток, терминологически правильный, нет существенных недочетов. Студент хорошо владеет пройденным программным материалом; владеет основной литературой, суждения правильны. «Удовлетворительно» (зачтено): Ответ неполный. В терминологии имеются недостатки. Студент владеет программным материалом, но имеются недочеты. Суждения фрагментарны. «Неудовлетворительно» (не зачтено): Не использована специальная терминология. Ответ в сущности неверен. Переданы лишь отдельные фрагменты соответствующего материала вопроса. Ответ не соответствует вопросу или вовсе не дан. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| Не предусмотрены |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| ФОРМА ПРОВЕДЕНИЯ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: экзамен Вопросы к экзамену 1. Генная инженерия как наука, история развития, основоположники, основные достижения. 2. Организация молекулярно-генетических и генно-инженерных работ. Требования к технике безопасности. Особенности работы в молекулярно-генетической лаборатории. 3. Этапы молекулярного клонирования. 4. Ферменты генной инженерии, особенности их применения. 5. Ферменты рестрикции и модификации и их значение в генной инженерии. 6. Методы получения изолированных генов и их клонирования. 7. Векторные молекулы ДНК. 8. Геномные библиотеки и их конструирование. 9. Полимеразная цепная реакция как метод амплификации нуклеиновых кислот, условия протекания реакции, её этапы и компоненты. 10. Методы получения рекомбинантных ДНК и способы введения в клетки. 11. Методы изучения экспрессии рекомбинантных генов. 12. Генетически модифицированные организмы, их создание и использование в научных исследованиях и хозяйственной деятельности. 13. Генетическая инженерия человека, перспективы применения в медицине и этические аспекты. Генная терапия. 14. Современные достижения генной инженерии, перспективы развития. 15. Понятие «культуры клеток». Принципы культивирования эукариотических клеток. 16. Направления практического использования культур растительных клеток. 17. Условия асептики при выполнении работ с культурами клеток. Контроль стерильности и контаминации клеточных культур. 18. Изолированные протопласты. Их получение и особенности культивирования. 19. Гибридизация соматических клеток растений. 20. Клеточная селекция in vitro. Причины и механизмы сомаклональной изменчивости. 21. Искусственные ассоциации растительных клеток с микроорганизмами. 22. Особенности культивирования клеток животных. Типы культур клеток животных в зависимости от их происхождения. 19. Первичные культуры животных клеток, их характеристики. 23. Диплоидные штаммы клеток, их преимущества по сравнению с первичными культурами. 24. Типы питательных сред для культивирования клеток животных. 25. Монослойные культуры клеток животных и человека: преимущества и недостатки. 26. Роллерное культивирование животных клеток. 27. Иммобилизация растительных клеток. 28. Иммобилизация животных клеток. 29. Клонирование животных, задачи клонирования. Технология переноса ядер соматических клеток. 30. Гибридизация животных клеток. Гибридомная технология. 31. Методы создания химер животных. ПРОЦЕДУРА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКЗАМЕНА: К экзамену допускаются студенты, выполнившие все лабораторные работы и получившие «зачтено» по итогам их выполнения. Экзамен проводится в объеме программы учебной дисциплины. Форма и порядок проведения экзамена определяются кафедрой. Для проведения экзамена на кафедре разрабатываются: экзаменационные билеты. В экзаменационный билет включаются 2 теоретических вопроса из пройденного материала разных разделов программы. Для подготовки к ответу слушателям отводится не более 40 минут. По окончании ответа на вопросы билета экзаменатор может задавать дополнительные и уточняющие вопросы в пределах учебного материала, вынесенного на экзамен. При выставлении итоговой оценки учитываются результаты подготовки выполнения тестов : выводится средняя оценка, округление идет в пользу студента. Студенты, успешно сдавшие все лабораторные работы и успешно прошедшие все этапы рубежного контроля (тесты)– не ниже «хорошо», могут быть освобождены от экзамена и получить усредненную итоговую оценку. Студенты, желающие повысить итоговый балл (с «хорошо» на «отлично») могут участвовать в сдаче экзаменов. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: Для оценивания ответов используется 4-балльная шкала, предусматривающая следующие показатели: полнота и правильность изложения теоретического материала по всем вопросам, самостоятельность ответа без наводящих и дополнительных вопросов, аргументированность, обоснованность и логичность изложения материала, наличие ошибок, культура речи. "Отлично": Студентом дан полный, правильный, логически изложенный ответ на все вопросы, продемонстрировал знание и осмысливание предмета в полном объеме, аргументированно и обоснованно ответил на дополнительные вопросы, привел конкретные примеры по поставленной проблеме. "Хорошо": Студентом дан полный ответ на все вопросы, но допустил неточности в ответе, продемонстрировал знание и осмысливание предмета в полном объеме, но не привел конкретных примеров по поставленной проблеме. "Удовлетворительно": Студентом дан ответ, свидетельствующий об основах знании в изучаемой дисциплине, отличающийся недостаточной глубиной и неполнотой раскрытия темы, слабо сформированными навыками анализа явлений, процессов, недостаточным умением давать аргументированные ответы и приводить примеры, логичностью и последовательностью ответа. Неудовлетворительно: Студентом дан ответ не на все вопросы либо ответ содержал ряд серьезных ошибок, свидетельствующих о незнании изучаемой предметной области; отличался неглубоким раскрытием темы, незнанием основных вопросов теории, несформированными навыками анализа явлений, процессов, неумением давать аргументированные ответы, отсутствием логичности и последовательности изложения. Студент также не смог ответить на вопросы при дополнительных наводящих вопросах преподавателя. Примечание: отлично – повышенный уровень, хорошо – базовый уровень, удовлетворительно – пороговый уровень, неудовлетворительно – уровень не сформирован. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС Биоинженерия.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Орехов С.Н. | Фармацевтическая биотехнология [Электронный ресурс]: учебное пособие | ГЭОТАР-Медиа, 2013 | www.studentlibrary.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Л. П. Хлебова, Н. Ю. Сперанская, Е. С. Яценко | Прикладная биотехнология : лаб. практикум : учеб. пособие | Барнаул : Изд-во АлтГУ, 2016 | http://elibrary.asu.ru/handle/asu/3201 |
| Л2.2 | Шевелуха В. С. | Сельскохозяйственная биотехнология и биоинженерия: учеб. для вузов | [М.]: [ЛЕНАНД], [2015] | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| 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 |
| 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) |
| 213Л | лаборатория биоэкологии - 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 12 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; рабочий стол – 2 шт.; шкаф для хранения наглядных материалов – 2 шт.; компьютеры: марка Aquarius Pro модель P30S46 - 1 единица; марка КламаС Офис - 1 единица; электрокардиограф одно-трехканальный ЭКЗТ-01-Р-Д; микроскоп МБС-10; пламенный фотометр ПФА-378; рефрактометр портативный Refracto30PX Mettler Toledo; бинокуляр - 6 шт.; учебные пособия, лабораторные практикумы, определители растений и животных. |