Ф.7.22-17 ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

Ф.7.22-17
ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ.М.АУЕЗОВА
ЦЕНТР ПОСЛЕВУЗОВСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ
КАФЕДРА БИОТЕХНОЛОГИЯ
Согласовано
Проректор по НР и МС
___________ Бахов Ж.К.
«___»_________20___г.
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА ПО ПРИЕМУ В МАГИСТРАТУРУ
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
6М070100 - БИОТЕХНОЛОГИЯ
Шымкент, 2011
1
Программа вступительного экзамена составлена на основании типовых программ дисциплин (биотехнология микроорганизмов, биохимия, экологическая
биотехнология, микробиология и вирусология, биотехнология растений, биотехнология животных, основы биотехнологического производства, медицинская и ветеринарная биотехнология, пищевая биотехнология) специальности
050701 – биотехнология.
Программу составили:
К.т.н., ст.преп. Надирова Ж.К.
Программа вступительного экзамена обсуждена на заседании кафедры
«Биотехнология» «12»____02___ 2011 г. Протокол № _12_
Заведующий кафедрой ______________ к.б.н., доцент Сапарбекова А.А.
Программа вступительного экзамена одобрена методической комиссией
Агропромышленного факультета «25»___02__2011 г. Протокол № _7_
Председатель МК АПФ _________________ Султанбекова П.С.
Программа вступительного экзамена согласована с Центром послевузовского образования
Начальник ЦПВО ____________________ Изтаев Ж.Д.
2
Введение
Основной задачей ВУЗов в современных условиях является подготовка специалистов всесторонне развитых, способных непрерывно пополнять и углублять свои знания, повышать идейный, теоретический и профессиональный уровень, активно участвовать в ускорении научно-технического прогресса. В этих
целях в ВУЗах постоянно осуществляются меры, направленные на повышение
эффективности учебно-воспитательного процесса и научно-исследовательской
работы путем интеграции науки, образования и производства, оперативного и
гибкого обновления содержания учебного материала.
Биотехнология - новая отрасль науки и производства, основанная на использовании биологических процессов и систем для получения экономически важных продуктов, создания новых сортов растений, пород животных, штаммов
микроорганизмов. Биотехнологии обеспечивают управляемое получение полезных продуктов для различных сфер человеческой деятельности. Эти технологии базируются на использовании каталитического потенциала различных
биологических агентов и систем – микроорганизмов, вирусов, растительных и
животных клеток и тканей, а также внеклеточных веществ и компонентов клеток. В настоящее время разработка и освоение биотехнологии занимают важное
место в деятельности практически всех стран. Достижение превосходства в
биотехнологии является одной их центральных задач в экономической политике развитых стран. Лидерами биотехнологии являются сегодня США и Япония,
накопившие многолетний опыт биотехнологий для сельского хозяйства, фармацевтической, пищевой и химической промышленности. Прочное положение
в производстве ферментных препаратов, аминокислот, белка, медикаментов занимают страны Западной Европы (ФРГ, Франция, Великобритания), а также
Россия. Эти страны характеризуются мощным потенциалом новой техники и
технологии, интенсивными фундаментальными и прикладными исследованиями в различных областях биотехнологии. Применение биотехнологических материалов и принципов в ближайшие годы радикально изменит многие отрасли
промышленности и само человеческое общество.
Сегодня биотехнологическим путем в большом количестве, но с наименьшими затратами, получают кормовой белок, клеточную массу бактерий, грибов
и водорослей, изготавливают инсулин, гормон роста, интерферон, факторы
свертывания крови, моноклональные антитела, иммобилизованные ферменты и
др. Путем биоконверсии отходов промышленного и сельскохозяйственного
производства получают ценные возобновляемые источники топлива: спирты,
биогенные углеводороды, водород. Современные разработки нацелены на создание безотходных технологий и поиск новых активных микроорганизмов разрушителей полимеров (полиэтилена, полипропилена, полихлорвинила).
Приведенными примерами достижения биотехнологии не ограничиваются.
Можно с уверенностью сказать, что это - наука 21 века, так как в основе создания современных наукоемких, ресурсосберегающих и экологически чистых
производств лежат биотехнологические процессы.
3
1. Наименование дисциплин и их основные разделы
1.1 Биотехнология микроорганизмов
Биотехнология как научная дисциплина. История развития, цели и задачи
биотехнологии. Основные направления и биотехнологии. Перспективы развития. Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов
и проблема сохранения их ценных свойств. Понятие «популяционная устойчивость» и «автоселекция». Основные методы хранения штаммов микроорганизмов. Биотехнологические процессы: принципы осуществления, систематизация
и стадии. Сырье, применяемое в биопроизводствах. Составление рецептуры питательной среды для культивирования микроорганизмов. Культивирование
микроорганизмов. Получение посевного материала. Поверхностное и глубинное культивирование. Периодические и непрерывные процессы культивирования микроорганизмов, их достоинства и недостатки. Влияние условий культивирования на рост промышленных штаммов и синтез метаболитов. Биотехнологические производства, основанные на получении микробной биомассы. Производство микробного белка. Микробиологические средства защиты растений и
бактериальные удобрения. Получение органических кислот и нейтральных
продуктов. Получение продуктов микробиологического синтеза: аминокислот,
ферментов, витаминов, полисахаридов, липидов. Биотехнологическое производство лекарственных и профилактических средств. Биотехнология металлов.
Биотехнология окружающей среды. Микробиологическое производство пищевых продуктов и напитков.
1.2 Биохимия
Цель и основные задачи биохимии. Объекты биохимических исследований.
Понятие о статической и динамической биохимии. Общее представление о современных проблемах биохимии. Место биохимии среди биологических дисциплин и других наук. Углеводы: классификация, номенклатура. Структура и
свойства углеводов. Функциональная роль углеводов в клетках млекопитающих, растений, микроорганизмов. Стереоизомерия углеводов. Взаимопревращения углеводов в организме. Углеводы как важное сырье для биотехнологического производства. Белки. Аминокислоты – как структурные компоненты белков. Структура и классификация аминокислот. Физико - химические свойства
аминокислот. Химические свойства аминокислот. Биохимические функции
аминокислот. Аминокислоты в сельском хозяйстве. Строение белков. Пептидная связь, ее характеристики. Уровни организации белковых молекул. Ферменты. Активный центр фермента. Специфичность действия ферментов. Механизм
действия ферментов. Кинетика ферментативных реакций. Влияние различных
факторов (концентрации субстрата, концентрации фермента, рН, температуры,
состава среды) на активность фермента. Инженерная энзимология, ее значение
для биотехнологии. Нуклеиновые кислоты. Структурные компоненты нуклеи4
новых кислот. Пуриновые и пиримидиновые азотистые основания, нуклеозиды
и нуклеотиды, их структура и свойства. Биологическая роль нуклеотидов в организме. ДНК и РНК. Биосинтез белка. Функциональное значение липидов в
клетке. Классификация и номенклатура липидов. Высшие жирные карбоновые
кислоты – как компоненты омыляемых липидов. Биосинтез и катаболизм триацилглицеридов, фосфолипидов, холестерина. Витамины. Биологическое значение витаминов для организма. Классификация, структура и свойства витаминов. Водорастворимые витамины. Жирорастворимые витамины. Гормоны.
Свойства, биологическая роль гормонов. Классификация гормонов. Гормоны
растительного и животного происхождения. Гормоны – производные аминокислот. Механизм действия гормонов. Метаболизм. Общие положения. Анаболизм и катаболизм.
1.3 Экологическая биотехнология
Предмет и задачи экологической биотехнологии, ее значение в современном
обществе. Биогеохимические циклы. Роль микроорганизмов в кругообороте
веществ. Схемы кругооборота углерода, кислорода, азота и серы. Взаимосвязь
микроорганизмов в естественных экосистемах – почвах и водоемах. Межвидовые отношения и взаимоотношения микроорганизм – растение. Синтрофизм.
Основные характеристики сточных вод. Бытовые, промышленные и сельскохозяйственные стоки, их состав и критерии оценки качества. Методы определения
ХПК (химическое потребление кислорода) и БПК (биохимическое потребление
кислорода), их характеристическая и прогностическая значимость. Экстенсивные и интенсивные системы очистки сточных вод. Пути биотехнологического
усовершенствования интенсивных методов переработки бытовых и производственных сточных вод. Интенсификация процессов очистки методом пространственного разделения различных микробных консорциумов, преимущества и
недостатки этого метода. Очистка промышленных сточных вод от мышьяка при
помощи клеток Pseudomonas putida, иммобилизованных на пластмассе или древесных стружках. Биологическая переработка промышленных отходов различных производств. Технология биоремедиации почв, загрязненных тяжелыми
металлами, радионуклидами, органическими веществами и другими токсикантами. Основные этапы – подбор биообъектов – гипераккумуляторов поллютантов, методов их культивирования (выращивания), отделения и извлечения токсиканта. Роль взаимоотношений растений с почвенными микроорганизмами в
эффективности извлечения токсикантов. Способы увеличения продуктивности
штаммов микроорганизмов для их использования в биотехнологии. Проблемы
безопасности использования микроорганизмов, полученных генно - инженерными методами, и некоторых продуктов микробного синтеза. Прогнозная экология – наука, цель которой – всесторонняя оценка будущего поведения трансформированных организмов во внешней среде. Новые биотехнологии для использования их при решении экологических проблем. Перспективы экологической биотехнологии.
5
1.4 Микробиология и вирусология
Предмет и задачи микробиологии, ее место и роль в развитии биотехнологии. Мир микроорганизмов. Общие признаки и разнообразие. Прокариоты и эукариоты. Принципы классификации. Микроскопические методы изучения микроорганизмов. Разновидности световой микроскопии: темнопольная, фазовоконтрастная, люминесцентная. Особенности строения клеток прокариотов в
сравнении с эукариотами. Химический состав, соединения, присущие только
прокариотным клеткам. Строение и функции отдельных компонентов клеток.
Чистые культуры микроорганизмов, определение и методы их получения. Способы определения роста культур микроорганизмов. Природа и происхождение
(абиотическое, биотическое) антимикробных веществ. Специфичность и механизм действия. Микробостатический и микробоцидный эффект. Разнообразие
типов питания микроорганизмов, определяемое источниками энергии и углерода. Прототрофы, ауксотрофы, паратрофы. Способы получения энергии. Пути
сбраживания гексоз: гексозодифосфатный, пентозофосфатный, КДФГ-путь.
Брожение. Основные мономеры конструктивного метаболизма (органические
кислоты, аминокислоты, нуклеотиды, сахара). Биохимические основы и уровни
регуляции метаболизма. Механизмы регуляции синтеза ферментов (индукция,
репрессия). Регуляция активности ферментов. Мутагенез. Генетическая рекомбинация у прокариот: трансформация, трансдукция, конъюгация. Плазмиды:
классификация,биологическая роль, интеграция. Методы аутоселекции. Мутационная селекция. Зависимость выхода полезных мутаций от воздействующего
фактора и дозы. Сверхсинтез аминокислот и других азотсодержащих соединений. Мутасинтез. Методы генной инженерии. Микроорганизмы как источник
белка, аминокислот и других практически важных продуктов.
1.5 Биотехнология растений
Биотехнология - новое бурно развивающееся направление биологии. Междисциплинарная природа биотехнологии. Этапы развития биотехнологии. Объекты и методы биотехнологии. Многообразие биотехнологических процессов.
Основные направления биотехнологии. Биотехнология растений её специфика.
Перспективы развития биотехнологии. История развития метода культуры клеток и тканей растений. Терминология метода. Особенности культивируемых in
vitro клеток растений, благодаря которым они служат объектом биотехнологии.
Основные направления биотехнологии растений. Теоретические и методические принципы культивирования клеток растений. Питание культивируемых
клеток. Общая характеристика питательных сред. Углеродное питание. Минеральное питание. Пути морфогенеза in vitro.Клеточные технологии для получения экономически важных веществ растительного происхождения. Вторичные
метаболиты растений. Преимущества клеточных культур по сравнению с традиционным растительным сырьем. Клональное микроразмножение растений и
6
его преимущества. Методы клонального микроразмножения. Индукция развития пазушных меристем. Отдаленная гибридизация и проблема нескрещиваемости. Значение гаплоидов в селекции растений. Получение гаплоидов в культуре пыльников. Развитие микроспор in vitro и регенерация растений. Прямой
андрогенез и косвенный андрогенез. Культура пыльцы.Факторы, влияющие на
андрогенез in vitro. Генотип. Стадия развития микроспор. Клеточная инженерия
- искусственный способ получения новых форм растений. Генетическая инженерия растений - конструирование рекомбинантных ДНК. Получение генов,
предназначенных для переноса в другой организм.Векторы для переноса генов.
Возможности и перспективы генетической инженерии растений. Создание in
vitro банка генов. Криосохранение культивируемых клеток. Подготовка клеток.
Криопротекторы. Замораживание и хранение клеток. Оттаивание клеток и удаление криопротекторов. Рекультивирование клеток и их оценка после криосохранения.
1.6 Биотехнология животных
Предмет и методы биотехнологии животных. Основные направления и задачи современной биотехнологии. Молекулярная биология и генетика – фундаментальная основа биотехнологии. Связь биотехнологии с другими биологическими и сельскохозяйственными науками. Связь биотехнологии животных с
достижениями биологии развития. Основные открытия. Основные объекты
биотехнологии животных. Правила содержания и разведения животных объектов в лабораторных условиях. Использование клеточных культур в качестве
модельных систем для научных и практических целей биотехнологии животных. Достижения биотехнологии животных, основанные на применении методов биологии развития. Методы, используемые в биотехнологии животных, и
уровни организации, на которых они применяются. Вопросы биоэтики. Контроль исследований в области биотехнологии и патентование биотехнологических изобретений. Общебиологические основы биотехнологии животных. Искусственное оплодотворение и трансплантация эмбрионов. Химеры млекопитающих. Клонирование животных. Генетическая трансформация. Криоконсервация гамет и эмбрионов. Прикладные аспекты клеточной и эмбриогенетической инженерии.
1.7 Основы биотехнологического производства
Биотехнологическое производство как биоиндустрия, выпускающая широкий спектр биопродуктов на основе жизнедеятельности живых объектов или
различных биохимических процессов и как место приложения научных достижений в микробиологии, биохимии, генетике, инженерной энзимологии, генной
инженерии и химической технологии в современном обществе. Перспективы
биотехнологических производств. Значение микроорганизмов как объектов
биотехнологических производств. Своеобразие и скорость обмена веществ в
7
микробных клетках, примеры (время удвоения, способность к синтезу вторичных метаболитов, возможность регуляции скорости метаболических реакций).
Использование в биотехнологии мутантных и гибридных продуцентов, полученных методами генной инженерии. Основные стадии и показатели роста
микроорганизмов. Виды биореакторов. Периодическое и непрерывное культивирование (хемостат, турбидостат, оксистат). Стадии разработки биотехнологичесого производства – лабораторный регламент (подбор штаммов, субстратов, условий культивирования, конструкции биореактора, способов выделения
и оценки качества конечного продукта, технологическая схема), опытнопромышленное испытание (масштабирование в условиях полупромышленных
производств), промышленное производство (масштабирование). Характеристика этапов. Виды продуктов микробиологического синтеза. Препараты, содержащие в качестве основного компонента жизнеспособные микроорганизмы
(бактериальные удобрения, закваски и т.п.). Препараты, содержащие инактивированные клетки и продукты их переработки (кормовые дрожжи, грибной мицелий и т.п.). Препараты на основе очищенных продуктов метаболизма микроорганизмов (витамины, аминокислоты, ферменты, антибиотики и др.). Методы
выделения и очистки конечных продуктов. Концентрирование, экстракция,
сушка. Методы высокой очистки - тонкослойная хроматография, различные методы электрофореза и т.д. Приготовление готовых форм - таблетирование, ампулирование, фасовка и т.п.
1.8 Медицинская и ветеринарная биотехнология
Место медицинской и ветеринарной биотехнологии среди других направлений современной биотехнологии и их задачи. Этапы развития медицинской и
ветеринарной биотехнологии. Основные подходы к созданию биотехнологических фармацевтических и ветеринарных препаратов. Объекты медицинской и
ветеринарной биотехнологии – микроорганизмы, вирусы, животные, животные
ткани и клетки. Функциональная цель: научные фундаментальные исследования, лабораторный регламент получения биологически активных веществ, доклинические и клинические испытания лекарственных средств, крупномасштабное производство лекарственных препаратов. Определение генетической
инженерии, сконструированные методами генной инженерии штаммы микроорганизмов, продуцентов биологически активных соединений. Инсулин. Концептуальные подходы к масштабированию производства генно - инженерного
инсулина человека. Антибиотики. Создание антибиотиков новых поколений:
поиски новых штаммов-продуцентов; химическая модификация уже имеющихся антибиотиков; мутасинтез. Отработка условий для получения сверхсинтеза
антибиотиков. Химическая трансформация природных антибиотиков – полусинтетические препараты. Схема технологии производства пенициллина как
пример промышленного получения антибиотиков. Получение товарной формы
антибиотика. Проблема резистентности к антибиотикам. Разработка и создание
лекарственных форм интерферона и интерлейкинов против инфекционных за8
болеваний человека и животных. Технологии получения энтеральных лекформ
рекомбинантных интерферонов в виде таблеток, гранул или капсул. Лекформы
для инъекций, в виде мазей и суппозиториев для лечения вирусных заболеваний. Внедрение в производство и практику здравоохранения и ветеринарии высокоэффективных и безопасных конъюгированных вакцин новых поколений
против социально значимых инфекций и инфекций сельхозживотных. Наличие
высококачественных медицинских вакцин для профилактики или искоренения
болезней человека – основа здоровья и благополучия общества.
1.9 Пищевая биотехнология
История развития биотехнологии микроорганизмов. Классические исследования Пастера, положившие начало промышленной микробиологии. Пищевая
биотехнология как часть промышленной микробиологии. Основы пищевой
биотехнологии. Микробиологическое производство биологически активных
веществ и препаратов - важное направление пищевой биотехнологии. Микроорганизмы, использующиеся в бродильных производствах для получения практически ценных продуктов, их биохимическая деятельность. Использование
дрожжей, плесневых грибов и бактерий в пищевой промышленности. Дрожжевое производство. Биохимические возможности дрожжевых клеток. Сущность
и основные стадии технологического процесса производства дрожжей. Производство спирта. Сущность и основные стадии технологического процесса.
Микроорганизмы, используемые
в производстве спирта. Пивоварение.
Дрожжи, использующиеся в пивоварении. Биохимические основы процесса
сбраживания пивного сусла. Виноделие. Дрожжи в виноделии. Биохимические
основы процесса виноделия. Сущность и основные стадии технологического
процесса. Хлебопекарное производство. Сущность технологического процесса.
Основные микроорганизмы, использующиеся в хлебопекарном производстве.
Молокоперерабатывающее производство. Органические кислоты. Получение
белка. Получение витаминов. Получение ферментов. Получение аминокислот.
Получение биологически активных добавок (БАД). Проблемы биобезопасности
продуктов современного биотехнологического производства. Заражение пищевых продуктов микроорганизмами, токсичность продуктов питания и методы
борьбы с этими явлениями. Микробиологический и санитарно-гигиенический
контроль пищевых продуктов.
Примерный перечень вопросов билетов вступительного экзамена
в магистратуру
Биотехнология микроорганизмов
1. Биотехнология как научная дисциплина.
2. История развития, цели и задачи биотехнологии.
9
3. Основные направления и биотехнологии. Перспективы развития.
4. Современные методы создания промышленных штаммов микроорганизмов
и проблема сохранения их ценных свойств.
5. Понятие «популяционная устойчивость» и «автоселекция».
6. Основные методы хранения штаммов микроорганизмов.
7. Биотехнологические процессы: принципы осуществления, систематизация и
стадии.
8. Сырье, применяемое в биопроизводствах. Составление рецептуры питательной среды для культивирования микроорганизмов.
9. Культивирование микроорганизмов.
10. Получение посевного материала.
11. Поверхностное и глубинное культивирование.
12.Периодические и непрерывные процессы культивирования микроорганизмов, их достоинства и недостатки.
13.Влияние условий культивирования на рост промышленных штаммов и синтез метаболитов.
14. Производство микробного белка. Значение белка для питания человека и
сельско-хозяйственных животных.
15. Преимущества микробиологического способа получения белка.
16.Микроорганизмы – продуценты белка. Требования, предъявляемые к микроорганизмам – источникам белковых веществ.
17.Сырье, применяемое для получения микробной биомассы: растительные
виды сырья, этиловый и метиловый спирты, природный газ, углеводороды
нефти.
18. Коммерческие белковые продукты.
19.Технология получения препаратов. Получение бактериальных удобрений:
нитрагина, ризотрофина.
20.Получение уксусной кислоты. Сырье и условия культивирования уксуснокислых бактерий.
21.Химизм и практическое значение спиртового брожения. Возбудители спиртового брожения. Продукты спиртового брожения.
22.Технологическая схема получения этилового спирта, условия ферментации,
сырье (растительное, отходы пищевой, деревообрабатывающей и целлюлознобумажной промышленности, сельского хозяйства).
23.Ацетоно-бутиловое брожение. Периодический и батарейный способы получения ацетона и бутилового спирта, условия ферментации, продуценты.
24.Производство аминокислот. Значение аминокислот и сферы их применения.
25.Производство витаминов. Витамины, получаемые с помощью микробного
синтеза.
26.Преимущества микробиологического способа получения ферментов.
27.Технология получения наиболее распространенных антибиотиков
28.Типы вакцин (классические и современные) и способы их получения. Основные требования, предъявляемые к вакцинам.
10
Биохимия
1. Структура и свойства углеводов.
2. Моносахариды, производные моносахаридов.
3. Биосинтез и распад углеводов в клетке.
4. Структура и классификация аминокислот.
5. Строение и свойства белков.
6. Уровни организации белковых молекул
7. Классификация белков.
8. Ферменты животного, растительного и микробного происхождения, их особенности.
9. Структурные компоненты нуклеиновых кислот.
10. В чем отличия ДНК от РНК?
11. Правила Чаргаффа. Репликация ДНК.
12. Основные этапы биосинтеза белка
13. Генетический код, свойства генетического кода.
14. Общие свойства липидов.
15. Функциональное значение липидов в клетке.
16. Неомыляемые липиды: стероиды и терпены.
17. Общая характеристика витаминов, их классификация.
18. Водорастворимые витамины.
19. Жирорастворимые витамины
20. Общая характеристика гормонов, классификация гормонов.
21. Анаболизм и катаболизм, их взаимосвязь.
22. Гликолиз. Цикл трикарбоновых кислот, его биологическое значение.
23. Окислительное фосфорилирование.
24. Структура и функции митохондрий и хлоропластов.
25. Биоэнергетика клетки.
Экологическая биотехнология
1. Предмет и задачи экологической биотехнологии.
2. Аэробные процессы очистки сточных вод, их характеристика.
3. Схема и принцип действия биофильтров.
4. Схема и принцип действия аэротенков.
5. Понятие об активном иле, БПК и ХПК.
6. Интенсивные и экстенсивные методы очистки сточных вод.
7. Анаэробные процессы очистки сточных вод, их характеристика.
8. Установки для очистки сточных вод пищевой промышленности.
9. Схемы кругооборота углерода, кислорода, азота и серы.
10. Сущность процессов нитрификации и денитирификации.
11. Схема и принцип действия септиктенков.
12. Устройство анаэробных биофильтров.
13. Сущность бактериального выщелачивания металлов.
11
14. Выщелачивающие микроорганизмы.
15. Промышленное применение биоэкстрактивной металлургии.
16. Возможности микроорганизмов для получения экологически чистой
энергии.
17. Производство этанола из растительного сырья
18. Процесс биометаногенеза
19. Микроорганизмы, принимающие участие в анаэробном сбраживании
отходов.
20. Виды сырья и технологии для получения биогаза.
21. Использование клеток Pseudomonas putida и Pseudomonas dechromaticans
для очистки промышленных сточных вод
22. Биосорбция урана и нитратов биомассой денитрифицирующих бактерий.
23. Пути решения проблем образования отходов в Казахстане.
24. Биологические способы утилизации твердых и жидких отходов.
25. Возможности микробных сообществ в отношении деградации токсичных
соединений.
26. Создание эффективных штаммов-деструкторов ксенобиотиков.
27. Использование микроорганизмов – деструкторов углеводородов для
очистки нефтезагрязненных почв.
28. Генетическое конструирование микроорганизмов-деструкторов.
29. Способы очистки водных и почвенных горизонтов от нефтяных
загрязнений.
Микробиология и вирусология
1. Прокариоты и эукариоты. Принципы классификации.
2. Природа вирусов. Состав и структура вирусов. Взаимодействие вируса и
клетки.
3. Бактериофаги и их строение. Лизогения.
4. Основные отделы прокариот: эубактерии, архебактерии, микоплазмы, их
особенности.
5. Краткая характеристика отдельных групп эукариотных микроорганизмов:
грибы, водоросли, простейшие.
6. Разновидности световой микроскопии: темнопольная, фазово-контрастная,
люминесцентная.
7. Простые и дифференцированные методы окраски препаратов клеток микроорганизмов.
8. Морфология актиномицетов, миксобактерий, спирохет, нитчатых форм бактерий и микоплазм.
9. Морфология дрожжей, мицелиальных грибов, микроформ водорослей,
простейших.
10. Цитоплазма и органеллы эукариот.
11.Цитоплазма и органеллы прокариот.
12
12. Способы размножения прокариотных и эукариотных микроорганизмов. 13.
Способы размножения грибов, водорослей, простейших.
13. Поверхностное и глубинное выращивание микроорганизмов.
14. Периодическое и непрерывное культивирование микроорганизмов.
15. Аппаратура для непрерывного культивирования микроорганизмов (хемостат и турбидостат).
16. Кривая роста микроорганизмов, особенности отдельных фаз.
17. Отношение микроорганизмов к различным факторам среды (температура,
давление, влажность, окислительно-восстановительный потенциал, рН среды).
18. Разнообразие типов питания микроорганизмов (прототрофы, ауксотрофы,
паратрофы).
19. Характеристика микроорганизмов, вызывающих разные типы брожений.
20. Микроорганизмы, осуществляющие процессы нитрификации и денитрификации.
21. Нитрификация, фазы процесса. Автотрофная и гетеротрофная нитрификация.
22. Фотосинтезирующие прокариоты, основные свойства пурпурных и зеленых
бактерий, цианобактерий, прохлорофитов.
23. Состав пигментов, организация фотосинтетического аппарата и
особенности фотосинтеза у разных микроорганизмов.
24. Значение цикла трикарбоновых кислот в биосинтетических процессах.
25. Фиксация микроорганизмами молекулярного азота, механизм процесса.
26. Механизмы регуляции синтеза ферментов (индукция, репрессия). Регуляция активности ферментов.
27. Виды изменчивости. Морфологическая и биохимическая гетерогенностью
популяций микроорганизмов.
28. Мутации, типы мутаций, молекулярные механизмы их возникновения.
29. Мутагенные факторы и их действие. Репарация повреждений, вызванных
физическими и химическими мутагенами.
30. Генетическая рекомбинация у прокариот: трансформация, трансдукция,
конъюгация.
Биотехнология растений
1. Основные направления биотехнологии. Биотехнология растений, её специфика. Перспективы развития биотехнологии.
2. История развития метода культуры клеток и тканей растений. Терминология
метода.
3. Особенности культивируемых in vitro клеток растений. Основные направления биотехнологии растений.
4. Теоретические и методические принципы культивирования клеток растений.
5. Общая характеристика питательных сред. Углеродное питание. Минеральное
питание. Стимуляторы роста природные и синтетические.
6. Оптимизация состава питательных сред. Значение рН питательной среды.
13
Действие физических факторов на рост клеток in vitro.
7. Получение и культивирование каллуса. Факторы, влияющие на каллусогенез.
8. Способы выращивания суспензионной культуры. Накопительное культивирование. Непрерывное культивирование.
9. Биология культивируемых клеток. Процессы дифференциации, дедифференциации. Дифференциальная активность генов.
10. Уровни регуляции синтеза белка. Компетенция. Детерминация. Дедифференцировка клеток экспланта и образование каллуса.
11. Культура каллусных тканей. Характеристика каллусных клеток. Тотипотентность культивируемых клеток.
12. Пути морфогенеза in vitro. Органогенез. Соматический эмбриогенез.
13. Факторы, регулирующие морфогенез in vitro и
регенерацию растений.
14. Клеточные технологии для получения экономически важных веществ
растительного происхождения.
15. Вторичные метаболиты растений. Факторы, влияющие на накопление вторичных метаболитов в культивируемых клетках.
16. Химическое изучение биомассы клеток. Оптимизация состава сред и
параметров выращивания.
17. Методы клонального микроразмножения. Факторы, влияющие на клональное микроразмножение.
18. Применение клонального микроразмножения растений и его перспективы.
Оздоровление растений от вирусных болезней.
19. Методы диагностики зараженных растений. Термотерапия. Химиотерапия.
20. Получение безвирусного посадочного материала картофеля и его размножение.
21. Отдаленная гибридизация и проблема нескрещиваемости.
22. Прогамная несовместимость при отдалённой гибридизации.
23. Влияние степени развития зародыша, условий питания и культивирования
на эмбриокультуру. Культура эндосперма.
24. Сомаклональная вариабельность. Природа и механизмы возникновения
сомаклональной изменчивости.
25. Факторы, влияющие на сомаклональную вариабельность. Практическое использование сомаклональных вариантов.
26. Клеточная инженерия - искусственный способ получения новых форм
растений.
27. Культивирование протопластов. Регенерация растений в культуре
протопластов.
28. Методы слияния протопластов. Соматическая гибридизация.
29. Методы селекции соматических гибридных клеток и гибридных
растений.
30. Методы анализа гибридных растений. Практическое применение
соматической гибридизации.
31. Генетическая инженерия растений - конструирование рекомбинантных
14
ДНК.
32. Плазмиды бактерий и создание рекомбинантной ДНК. Методы переноса генов в растения.
33. Создание in vitro банка генов. Криосохранение культивируемых клеток.
Криопротекторы.
Биотехнология животных
1. Связь биотехнологии животных с достижениями биологии развития. Основные открытия.
2. Использование клеточных культур в качестве модельных систем для научных
и практических целей биотехнологии животных.
3. Материальные носители наследственности: ДНК и РНК.
4. Строение промоторов прокариотических и эукариотических генов.
5. Принципы генной инженерии в биотехнологии животных. Клонирование
структурных генов с использованием библиотек u1082 к-ДНК.
6. Роль гипоталамуса, гипофиза в регуляции размножения.
7. Типы половых циклов. Половые гормоны: андрогены и эстрогены.
8. Гаметогенез: сперматогенез и оогенез. Оплодотворение у насекомых и млекопитающих.
9. Основные этапы искусственного оплодотворения у животных (на примере
лабораторной мыши).
10. Искусственное оплодотворение крупного рогатого скота. Методы разделения X- и Y-содержащих сперматозоидов.
11.Культивирование эмбрионов in vivo и in vitro.
12. Методы получения химер. Типы маркеров для изучения химер.
13. Радиационные химеры и их исследования в медицинских целях.
14. Химеры как модель для изучения детерминации и дифференцировки.
15. Понятие мозаики. Различные типы мозаиков.
16. Клонирование как метод восстановления исчезнувших видов животных.
17. Метод клонирования с помощью пересадки ядер.
18. Эмбриональное клонирование. Методы эмбриональных клеток in vitro.
19. Проблемы и перспективы клонирования человека и млекопитающих, социальные и этические аспекты.
20. Этапы исследований генетической трансформации клеток животных.
21. Конструирование генов, экспрессирующихся в клетках млекопитающих.
22. Способы введения чужеродной ДНК в клетки животных.
23. Маркеры и селективные системы, используемые для выделения клонов генетически трансформированных клеток.
24. Понятие селективных маркеров u1080 и селективных систем. Типы маркеров.
25. Методы определения экпрессии чужеродной ДНК. Иммунноблотинг.
26. Методы получения трансгенных животных.
15
27. Криоконсервация гамет и эмбрионов как один из путей сохранения генетического ресурсов.
28. Осмотический шок и криоповреждения. Оттаивание замороженных ооцитов
и эмбрионов.
29. Сущность и задачи клеточной и эмбриогенетической инженерии.
30. Основные направления генно-инженерной биотехнологии. Получение клеток суперпродуцентов из тканей животного происхождения.
31. Получение трансгенных животных с ускоренным ростом.
32. Лабораторные животные, культуры клеток человека и животных, трансгенные животные в качестве модельных систем для изучения болезней человека.
33. Международные программы и Национальная программ РК по сохранению
биоразнообразия животных.
Основы биотехнологического производства
1. Место приложения научных достижений биотехнологии. Перспективы биотехнологических производств.
2. Значение микроорганизмов как объектов биотехнологических производств.
3. Своеобразие и скорость обмена веществ у микроорганизмов.
5. Общая характеристика биотехнологических производств.
6. Общая характеристика сырья для биотехнологических производств. Основные требования и ограничения к нему
7. Первичные и вторичные метаболиты микроорганизмов.
8. Основные стадии и показатели роста микроорганизмов, кривая роста микроорганизмов
9. Виды продуктов микробиологического синтеза (ферменты, горомоны, антибиотики и т.д.).
10. Место приложения научных достижений биотехнологии.
11. Многообразие процессов катаболизма и анаболизма у микроорганизмов.
12. Метаболические возможности микробных клеток.
13. Характеристика дрожжей - сахаромицетов, использующихся при получении
спирта на основе крахмалсодержащих субстратов.
14. Характеристика молочнокислых бактерий и лактозосбраживающих
дрожжей, их использование в биотехнологических производствах.
15. Производство кормового белка на основе использования биомассы
дрожжей, выращенных на дешевых субстратах (меласса, молочная сыворотка,
н-алканы и т.п.).
16. Виды биореакторов для культивирования микроорганизмов.
17. Периодическое и непрерывное культивирование (хемостат, турбидостат, оксистат).
18. Генно-инженерные методы получения мутантных клеток микроорганизмов
с заданными свойствами.
19. Методы выделения и очистки конечных продуктов биотехнологических
производств.
16
20. Характеристики различных микроорганизмов для получения биопрепаратов.
21.Использование в биотехнологии мутантных и гибридных продуцентов.
22. Использование различных штаммов микроорганизмов в зависимости от типа биопроизводства.
23. Стадии разработки биотехнологического производства: лабораторный регламент, опытно-промышленные испытания, промышленное производство,
масштабирование.
24. Препараты, содержащие жизнеспособные микроорганизмы; инактивированные клетки и продукты их переработки на основе продуктов метаболизма
микроорганизмов.
25. Методы высокой очистки конечных продуктов микробиологического синтеза– тонкослойная хроматография, электрофорез и т.д.
26. Приготовление готовых форм биопрепаратов – таблетирование, ампулирование, фасовка и т.п.
Медицинская и ветеринарная биотехнология
1. Место медицинской и ветеринарной биотехнологии среди других
направлений современной биотехнологии и их задачи.
2. Этапы развития медицинской и ветеринарной биотехнологии. Основные
подходы к созданию биотехнологических фармацевтических и ветеринарных
препаратов.
3. Объекты медицинской и ветеринарной биотехнологии – микроорганизмы,
вирусы, животные, животные ткани и клетки.
4. Определение генетической инженерии, сконструированные методами
генной инженерии штаммы микроорганизмов.
5. Два способа получения инсулина для практики здравоохранения:
превращение инсулина свиньи в инсулин человека (полусинтетический метод);
получение генно-инженерного инсулина человека.
6. Создание антибиотиков новых поколений: поиски новых штаммовпродуцентов; химическая модификация уже имеющихся антибиотиков; мутасинтез.
7. Отработка условий для получения сверхсинтеза антибиотиков. Химическая
трансформация природных антибиотиков – полусинтетические препараты.
8. Схема технологии производства пенициллина как пример промышленного
получения антибиотиков.
9. Получение товарной формы антибиотика. Проблема резистентности к антибиотикам.
10. Технологии получения энтеральных лекарственных форм рекомбинантных
интерферонов в виде таблеток, гранул или капсул.
11. Использование интерферонов и интерлейкинов в сочетании с другими цитокинами для активации иммунной системы человека и животных.
12. Использование интерферонов и интерлейкинов для лечения
17
онкологических заболеваний.
13. Продукция рекомбинантных цитокинов высших эукариот дрожжами.
14. Внедрение в производство и практику здравоохранения и ветеринарии
высокоэффективных и безопасных конъюгированных вакцин новых поколений
против социально значимых инфекций и инфекций сельхозживотных.
15. Наличие высококачественных медицинских вакцин для профилактики или
искоренения болезней человека.
16. Полимер- субъединичные вакцины новых поколений.
17. Вакцины против ортопоксвирусов – патогенов человека и животных (вирусы натуральной оспы, оспы обезьян и оспы коров).
18. Живая поливалентная вакцина против вирусов ВИЧ и гепатита В.
19. Системы генотипирования микроорганизмов возбудителей инфекционных
заболеваний.
20. Применение моноклональных антител против рекомбинантных антигенов
для выявления природных аналогов.
21. Создание субъединичных вакцин против туберкулеза. Производство и
применение ДНК-вакцин.
22. Наличие высококачественных ветеринарных вакцин для профилактики или
искоренения болезней среди домашних животных.
23. Современные методы проточного процессинга с целью повышения качества
и экономичности технологии производства вирусных вакцин.
24. Изготовление стандартных вакцин против оспы овец, оспы кур и инфекционного ларингита, отвечающих международным требованиям качества.
25. Составление формул вакцин с соответствующими адьювантами и их тестирование in vitro на животных.
26. Основные положения иммунологии. Иммунобиотехнология.
27. Структура и функция антител. Гибридомы, их свойства и получение.
28. Моноклональные антитела. Области применения моноклональных антител.
Пищевая биотехнология
1. Функции составных компонентов пищи в организме человека.
2. Роль жиров, углеводов и витаминов в питании человека.
3. Заменимые, полузаменимые и незаменимые аминокислоты.
4. Влияние физических факторов на жизнедеятельность микроорганизмов
5. Пищевые продукты, получаемые путем сквашивания молока.
6. Технология производства сыра: сырье и продуценты.
7. Технология производства хлеба: сырье и продуценты.
8. Общая характеристика молочнокислых бактерий, лактозосбраживающих
дрожжей.
9. Возбудители спиртового брожения. Основные этапы спиртового брожения.
10.Субстраты, использующиеся в спиртовом производстве. Сущность и основные стадии технологического процесса.
18
11. Дрожжи, используемые в пивоварении. Биохимические основы процесса
сбраживания пивного сусла.
12.Основные стадии технологической схемы производства пива
13.Биохимические основы процесса виноделия. Сущность и основные стадии
технологического процесса.
14.Сырье и продуценты в производстве органических кислот для пищевой промышленности.
15. Традиционные белковые продукты, получаемые путем ферментации.
16.Пищевая ценность и перспективы применения микробного белка - микопротеина
17.Белок одноклеточных микроорганизмов. Питательная ценность, безвредность микробной биомассы.
18.Пищевые добавки и ингредиенты, получаемые микробиологическими методами.
19.Микроорганизмы - продуценты аминокислот - аспарагиновой, глутаминовой, лизина и др., применяющихся в пищевой промышленности.
20.Технология получения аминокислот.
21.Технология получения ферментов.
22.Технология получения витаминов.
23. Общие принципы микробиологического контроля пищевых производств.
24.Применение натуральных и синтетических красителей в пищевой промышленности. Требования к красителям
25.Применение натуральных и синтетических красителей в пищевой промышленности. Требования к красителям
26.Микроорганизмы, вызывающие бактериальные интоксикации
27.Отравления, вызываемые пищевыми продуктами, и методы борьбы с ними
28.Назначение методов дезинфекции, дезинсекции и дератизации.
29.Перспективы применения биотехнологии в производстве пищевых продуктов.
Список рекомендуемой литературы
1. Воронин Е.С., Тихонов И.В. Биотехнология: Учебник для вузов – М.: Де
Ли принт, 2006. – 521 с.
2. Биотехнология /Т.Г. Волова. – Новосибирск: Из-во СОРА, 1999 – 252 с.
3. Дебабов В.Г. Генная инженерия в производстве БАВ – М.: Де Ли
принт, 2009 – 391 с.
4. Беккер М.Е. и др. Биотехнология – М.:Агропромиздат, 1990 - 420с.
5. Промышленная микробиология. / Под ред. Н. Егорова. М.: Высш. шк.,
1999 – 631с.
19
6. Грачева И.М., Гаврилова Н.Н., Иванова Л.А. Технология микробных
белковых препаратов, аминокислот и жиров. – М.: Пищевая промышленность,
1997. – 448с.
7. Рогов И.А. Пищевая биотехнология: В 4х кн.: учебник /Рогов И.А. – М.:
Колосс, 2004. – 530 с.
8. Сельскохозяйственная биотехнология: учебник – 2. изд., перераб. – М.:
Высш. шк., 2003 - 469с.
9. Бейни Д.Ж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии. Ч.,2. Пер. с
англ. –М.: Мир, 1997. - 692с.
10. Виастур У.Э. и др. Культивирование микроорганизмов. – М.: Пищевая
промышленность, 1998.-167с.
11. Дебабов В. Г., Лившиц В. А. Современные методы создания промышленных микроорганизмов. М.: Высш. шк., 1988
12. Сельскохозяйственная биотехнология: векторные системы молекулярного клонирования. / Под ред. В. И. Негрука. М.: Агропромиздат, 1991
13. Дж. Бейли, Д.Оллис. Основы биохимической инженерии. М, Мир, 1989
14. Рогов И.А., Антипова Л.В., Шуваева Г.П. Пищевая биотехнология: в 4
книгах. Книга 1. Основы пищевой биотехнологии.- М.: КолосС, 2004. – 440 с.
15. Биотехнология. Принципы и применение: Пер. с англ./Под ред. И. Хиггинса. –М.: Мир, 1988.- 480 с.
16. Егорова Т.А. Основы биотехнологии: Учеб. пособие.- М.: Издательский
центр «Академия», 2003.- 208 с.
17. Бутенко Р. Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнология на их основе. М.: ФБК-Пресс, 1999. - 250 с
18. Картель Н. А. Биоинженерия: методы и возможности. Мн.: Ураджай,1989. 143 с
19. Биотехнология в растениеводстве, животноводстве и ветеринарии:
Материалы II Междунар. науч. конф. Москва, 18—19 октября, 2000. М.,
2000. 255с.
20. Пирузян Э.С. Основы генетической инженерии растений.- М.: Наука,
1986
21. Глик Б., Пастернак Д. Молекулярная биотехнология. М.: Мир, 2002, 589 с.
20