240901.65 Биотехнология

Квалификация
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения……………………………………………………………………3
2. Требования к профессиональной подготовленности выпускника………...……..3
3. Виды итоговых аттестационных испытаний и формы их проведения…………..4
4. Содержание и организация проведения государственного экзамена…………….5
5. Содержание и организация защиты выпускной квалификационной работы………....5
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………………...7
2
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Программа государственной
итоговой аттестации составлена в
соответствии с :
требованиями государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования по специальности 240901.65 Биотехнология;
Положением об итоговой государственной аттестации выпускников
высших учебных заведений Российской Федерации, утвержденного приказом
Минобразования России от 25.03.2003 г. № 1155;
Положением о государственной итоговой аттестации выпускников
ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», обучающихся по программам высшего
образования.
2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ
ПОДГОТОВЛЕННОСТИ ВЫПУСКНИКА
2.1 Выпускник должен уметь решать следующие задачи:
а) производственно-технологическая деятельность:
- организация, планирование и управление действующим технологическим
процессом и производством;
обеспечение
химико-технического,
биохимического
и
микробиологического контроля;
- обеспечение эффективной работы средств контроля, автоматизации и
автоматизированного управления производством;
- обеспечение экономической эффективности производства и получения
продукта нужного качества;
- обеспечение стабильности показателей производства и качества
выпускаемой продукции;
- разработка мероприятий по совершенствованию экономических и
производственных показателей процесса;
б) проектно – конструкторская деятельность:
- проектирование опытных, опытно-промышленных и промышленных
установок биотехнологического производства;
- оценка выбранного способов производства и альтернативных вариантов
технологической схемы и ее узлов, выбор оптимального варианта;
- технологический расчет оборудования, выбор стандартного и
проектирование нестандартного оборудования;
в) научно-исследовательская деятельность:
разработка
новых
или
совершенствование
существующих
биотехнологических процессов;
- биосинтез, выделение, идентификация и анализ продуктов биосинтеза и
биотрансформации, получение новых штаммов-продуцентов биологических
препаратов, создание композиционных форм и оптимальных способов
применения биопрепаратов;
3
- поиск и разработка новых более эффективных путей получения известных
веществ и препаратов, разработка биологических методов для утилизации
отходов производств и вредных веществ, создание замкнутых технологий,
разработка методики и проведение биомониторинга и решение других проблем,
связанных с охраной окружающей среды;
- изучение биохимических и биологических закономерностей процессов
биосинтеза, микро- и макро стехиометрии, микро- и макрокинетики роста
популяций
микроорганизмов
и
клеточных
культур,
взаимодействия
микроорганизмов, вирусов с клетками, метаболических путей и особенностей
утилизации субстрата и синтеза продуктов метаболизма;
- создание теоретических моделей, позволяющих прогнозировать характер
изменения свойств сырья в процессе его биотрансформации и получать
продукцию с заданными характеристиками;
- исследование и разработка требований к подготовке сырья (включая
вопросы его предварительной обработки), биостимуляторам и другим элементам
для оптимизации процессов микробиологического синтеза;
- экспериментальное исследование биологической и физико-химической
кинетики на всех стадиях технологического процесса и их математическое
описание;
- разработка теории, моделирование и оптимизация процессов и аппаратов
микробиологического синтеза, разработка основных этапов технологической
схемы, исследование процесса на опытной и опытно-промышленной установках,
математическое моделирование и оптимизация основной аппаратуры и узлов
технологической схемы;
г) организационно - управленческая деятельность:
- организация работы коллектива исполнителей, принятие управленческих
решений в условиях различных мнений;
- организация материально-технического обеспечения биотехнологических
производств, хранения и учета сырья, материалов и готового продукта в
установленном порядке;
- обеспечение технологической дисциплины, санитарно-гигиенического
режима работы предприятия, содержания технологического оборудования в
надлежащем техническом состоянии, организация соблюдения правил техники
безопасности на производстве и охраны окружающей среды;
- организация метрологического обеспечения производства;
- проведение технико-экономического анализа производства и составление
технико-экономической документации.
3. ФОРМЫ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ
3.1
Государственным
образовательным
стандартом
высшего
профессионального образования по специальности 240901.65 Биотехнология
предусмотрены следующие формы государственной итоговой аттестации:
– государственный экзамен;
– защита выпускной квалификационной работы.
4
4. СОДЕРЖАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА
4.1. Государственный экзамен проводится для оценки теоретической
подготовки выпускника к решению профессиональных задач, установленных
государственным образовательным стандартом высшего профессионального
образования по специальности 120301.65 Биотехнология.
4.2. На государственном экзамене проверяется освоение знаний и умений по
содержанию следующих специальных дисциплин:
1. Теоретические основы биотехнологии;
2. микробиология;
3. биотехнология;
4. процессы и аппараты.
4.3. Государственный экзамен проводится в письменной форме.
Длительность экзамена составляет 4 часа.
На экзамене выпускники получают экзаменационный билет, включающий в
себя 3 теоретических вопроса и ситуационную задачу.
Вопросы для подготовки к государственному экзамену приведены в
приложении 2, а примеры ситуационных задач в приложении 3.
При подготовке к ответу студент может пользоваться программой итоговой
государственной аттестации.
4.4. По завершении государственного экзамена экзаменационная комиссия
на закрытом заседании обсуждает характер ответов каждого студента или его
письменную работу и выставляет каждому студенту согласованную итоговую
оценку руководствуясь критериями выставления оценок по государственному
экзамену (приложение 3).
4.5. Итоговая оценка по экзамену сообщается студенту в течение двух
рабочих дней.
4.6. Рекомендуемое учебно-методическое обеспечение подготовки
выпускников к государственному экзамену приведено в приложении 4.
5. СОДЕРЖАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАЩИТЫ
ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ
5.1. Выпускная квалификационная работа рассматривается как
самостоятельная заключительная работа студента, в которой систематизируются,
закрепляются и расширяются теоретические знания и практические навыки,
полученные при изучении циклов дисциплин, предусмотренных основной
образовательной программой.
Выпускная работа является заключительным этапом обучения студентов в
вузе и имеет своей целью – систематизацию, закрепление и расширение
теоретических и практических знаний по специальности и применение этих
знаний
при
решении
конкретных
производственных,
технических,
технологических, экономических и научных задач.
5
Основные направления тематики выпускных квалификационных работ
представлены в приложении 5.
Темы выпускных квалификационных работ могут быть предложены
предприятиями, организациями, учреждениями, являющимися потребителями
кадров данного профиля, а также студентами (с необходимым обоснованием
целесообразности ее разработки).
Тема выпускной квалификационной работы закрепляется за выпускником
приказом ректора университета.
5.2. Требования к содержанию, объему и структуре выпускной
квалификационной работе представлены в методических указаниях к
оформлению дипломных проектов для студентов всех форм обучения по
специальности 240901.65 Биотехнология.
5.3. К защите выпускной квалификационной работы допускается лицо,
успешно завершившее в полном объеме освоение основной образовательной
программы
по
направлениям
подготовки
(специальности)
высшего
профессионального образования, разработанной университетом в соответствии с
требованиями ГОС ВПО и успешно сдавшее государственный экзамен.
5.4. Защита выпускной квалификационной работы проводится на открытом
заседании экзаменационной комиссии в соответствии со следующим порядком:
- представление студента членам комиссии секретарем ГАК;
- сообщение студента с использованием наглядных материалов и
компьютерной техники об основных результатах выпускной квалификационной
работы (не более 15 минут);
- вопросы членов ГАК и присутствующих после доклада студента;
- ответы студента на заданные вопросы;
- зачитывание секретарем комиссии отзыва руководителя на ВКР;
- заслушивание рецензии;
- ответы студента на замечания рецензента.
5.5. Продолжительность защиты одной выпускной квалификационной
работы, как правило, не должна превышать 30 минут.
5.6. Результаты защиты выпускной квалификационной работы объявляются
в тот же день после оформления в установленном порядке протоколов заседаний
экзаменационной комиссии.
5.7. Результаты защиты выпускной квалификационной работы определяются
оценками «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно».
Оценка результатов защит выпускных квалификационных работ
осуществляется в соответствии с критериями, представленными в приложении 6.
6
Приложение 1
Содержание разделов дисциплин,
выносимых на государственный экзамен
1. Теоретические основы биотехнологии.
Продукты метаболизма, кинетика роста, условия культивирования на выход
конечных продуктов метаболизма. Способы направленного синтеза первичных и
вторичных метаболитов, спиртов, органических кислот, антибиотиков,
витаминов, экзополисахаридов, ферментов.
Типы метаболизма.
Основные закономерности жизнедеятельности микроорганизмов, их
взаимодействия с объектами окружающей среды и макроорганизмами;
использование микроорганизмов в основных биотехнологических процессах.
Санитарно - бактериологический контроль готовой продукции; молочнокислое
брожение, получения и окисления спиртов, пропионовокислого брожение,
получения органических кислот.
2. Общая биология и микробиология.
Процессы, в которых применяют биологические объекты различной природы
(бактерии, актиномицеты, микроскопические грибы, одноклеточные водоросли,
культуры клеток и т.д.). Получение полезных продуктов медицинского,
ветеринарного, пищевого, энергетического и другого назначения, в числе
которых антибиотики, вакцины, ферменты, витамины, гормоны, кормовой и
пищевой белки, аминокислоты, полисахариды, органические кислоты, биогаз,
удобрения и т.д.
Закономерности существования, развития и обитания микроорганизмов;
знание их биосинтетической и редуцирующей активности для получения новых
химических соединений.
Систематика и физиология микроорганизмов, влияние на развитие
различных факторов внешней среды, распространение микроорганизмов в природе.
Инфекции и иммунитет, генетика микроорганизмов, техника микробиологических
исследований, культивирование различных групп микроорганизмов, методы
микробиологического контроля в перерабатывающей промышленности; индикации и
идентификации микроорганизмов - возможных источников контаминации пищевого
сырья и представляющих опасность потенциальную для людей и животных.
Принципы получения продуктов брожения в микробиологических процессах
производства пива, вина, спирта, хлебного кваса, органических кислот, кормовых
и пекарских дрожжей; принципы получения антибактериальных препаратов,
аминоксилот, ферментов, витаминов, кормового и пищевого белка,
иммунобиологических препаратов (живых и убитых вакцин, генно-инженерных,
полисахаридных, иммунных сывороток). Методы санитарного контроля готовой
продукции; применение микроорганизмов при переработке отходов промышленного
и
сельскохозяйственного.
Производство удобрений для растениеводства.
Морфология основных групп микроорганизмов, принципами приготовления
7
питательных сред, культивирования микробов, с методами предохранения
продуктов животноводства от контаминации микроорганизмами.
Техника микробиологических исследований продуктов, растительного и
животного происхождения
3. Общая биотехнология.
Получение внеклеточных и внутриклеточных биологически активных
веществ (БАВ), регуляция метаболических процессов на молекулярном уровне
клетки.
В результате изучения дисциплины студент должен иметь представление о
роли, значении и месте биотехнологической отрасли в народном хозяйстве; о
современных методах генетической, клеточной и белковой инженерии для
создания высокоэффективных продуцентов и биопрепаратов.
Способы выделения основных и побочных продуктов биосинтеза и
биотрансформации.
Способы очистки, репликации и утилизации газовых, жидких и твердых
отходов биотехнологических производств;
4. Процессы и аппараты химической технологии.
Основные объекты химии, физико-химические и биологические процессы.
- владеть методы определения гидродинамических характеристик и
гидродинамической структуры потоков,
- основные методы разделения смесей,
методы
термодинамического
анализа
тепловыделяющих
и
теплоиспользующих установок,
- методы расчета и выбора оборудования для разделения газовых и жидких
неоднородных систем,
- методы расчета тепловых, массообменных и реакционных аппаратов
химических и биотехнологических производств,
- проектирование основных аппаратов химических и биотехнологических
производств.
8
Приложение 2
Перечень вопросов,
выносимых на государственный экзамен
Теоретические основы биотехнологии, Общая биология и микробиология.
1. Метод хемостатного культивирования. Процесс полного вытеснения,
характеристика процесса, применение.
2. Гомогенное проточное культивирование, характеристика процесса,
применение.
3. Микрофлора воздуха, санитарная оценка воздуха.
4. Способы культивирования аэробов и анаэробов.
5. Спиртовое брожение. Применение в пищевой промышленности.
6. Принципы метаболической регуляции. Ингибирование ферментативной
активности конечным продуктом. Регуляция скорости синтеза ферментов.
7. Технология получения бактериальных почвоудобрительных препаратов.
8. Молочнокислое брожение и получение молочной кислоты.
9. Методы генетической инженерии. Применение в биотехнологии.
10. Методы стерилизации в промышленной микробиологии.
11. Прокариоты. Характеристика основных групп, классификация, экология,
значение.
12. Эукариоты. Строение, классификация, экологическое значение.
13. Антибиотики. Бактерицидное и бактериостатическое действие на
микроорганизмы.
14. Бактериофаги. Строение, особенности жизнедеятельности, значение в
технической микробиологии.
15. Особенности питания микроорганизмов. Автотрофы, гетеротрофы (С и
N источники питания).
16. Определение активности антибиотиков.
17. Участие микроорганизмов в круговороте азота. Азотофиксация, нитро- и
денитрификация.
18. Классификация питательных сред. Требования, предъявляемые к
питательным средам к питательным средам.
19. Варианты хемостатного культивирования. Одно- и двухслойное, с
возвратом биомассы в хемостат, характеристика процесса.
20. Микрофлора воды. Санитарно-гигиеническая оценка воды. Коли-титр.
21. Микрофлора почвы. Характеристика основных групп микроорганизмов
(про- и эукариот).
22. Влияние физических факторов на микроорганизмы в природе среде и
при культивировании на питательных средах (ультрафиолет, температура,
влажность).
23. Основные фазы роста микроорганизмов при периодическом
культивировании (кривая роста).
9
24. Бактериальные мембраны. Способы изменения проницаемости мембран
для увеличения скорости выхода метаболита.
25. Молекулярные механизмы регуляции синтеза первичных и вторичных
метаболитов.
26. Основные количественные характеристики роста микроорганизмов.
Удельная скорость роста, время удвоения биомассы и их практическое значение в
микробиологической промышленности.
27. Влияние химических факторов на микроорганизмы (O2, pH, Cl, соли
тяжелых металлов). Дезинфекция.
28. Формы изменчивости у микроорганизмов. Фенотипическая
изменчивость.
29. Формы изменчивости у микроорганизмов. Генотипическая
изменчивость, значение для селекции микроорганизмов.
30. Влияние биологических факторов на микроорганизмы.
Взаимоотношение в мире микроорганизмов (симбиоз, метабиоз, антагонизм,
паразитизм).
Общая биотехнология
1. Принципы селекции микроорганизмов: мутационная изменчивость,
отбор промышленных мутантов, гибридизация микроорганизмов. Промышленные
штаммы микроорганизмов: требования, представители.
2. Цель, задачи, предмет и объекты биотехнологии. Методы
биотехнологии, их характеристика. Задачи генетической инженерии.
3. Конструирование рДНК. Векторы, типы, требования, значение. Методы
сохранения рДНК. Амплификация и экспрессия рДНК. ПЦР. Геномная и кДНК
библиотека.
4. Этапы получения рДНК. Технология получения фрагментов чужеродной
ДНК и их очистка. Ферменты для получения рДНК, их значение. Характеристика
рестриктаз, номенклатура.
5. Классификация биотехнологических процессов. Ферментация, виды,
назначение Уравнение Моно.
6. Массообмен и теплообмен; роль кислорода. Источники тепла в БТпроцессах, уравнение теплообмена, отвод тепла.
7. Основные этапы гибридомной технологии, значение гибридом.
8. Пенообразование и пеногашение. Подготовка стерильного воздуха и
очистки отработанного воздуха. БТ-процессы и особенности метаболизм клеток.
9. Характеристика видов биотехнологической продукции, ее основные
потребители. Методы и этапы селекции микроорганизмов.
10. Сырьевая база биотехнологии: углесодержащее сырье, азотистое и
минеральное питание, кислород, вода, аминокислоты, витамины, побочные
продукты производств.
11. Составление рецептур питательных сред. Классификация питательных
субстратов и сырья. Поддержание чистой культуры и борьба с микробамиконтаминантами.
12. Сохранение активности штаммов. Консервация продуцентов. Селекция
продуцентов антибиотиков, органических кислот и ферментов.
10
13. Основные показатели процессы ферментации. Глубинный аэробный
периодический процесс, этапы. Главная ферментация. Варианты процесса.
14. Глубинный непрерывный процесс: хемостатный и турбидостатный
режимы. Твердофазный, поверхностная и газофазная ферментация.
15. Отделение биомассы и методы разрушения клеток. Отделение, очистка и
разделение целевых продуктов. Концентрирование, обезвоживание, модификация
и стабилизация целевого продукта.
16. Технологические
схемы
выделения
продуктов.
Выделение
глутаминовых кислот их культуральной жидкости и ферментов из клеточной
биомассы. Получение товарных форм и препаратов.
17. Управление БТ-процессами. Системы GLP и GMP. Ресурсоэнергосберегающие технологии и малоотходные производства. Биотехнология и
безопасность.
18. Сырьевая база для синтеза белка одноклеточных. Технологическая
схема получения кормовой биомассы. Производство ферментных препаратов
различного назначения.
19. Многотоннажное микробиологическое производство аминокислот.
Общие принципы и способы получения. Технология получения L-глутаминовой
кислоты и L-лизина.
20. Многотоннажное микробиологическое производство органических
кислот, общие представления. Технология получения молочной кислоты.
21. Технология производства этанола и ацетона. Перспективы производства
водорода. Биогеотехнология.
22. Технология получения лимонной кислоты, жидкофазная и твердофазная
ферментация. Технология получения уксусной кислоты.
23. Проблемы восстановления окружающей среды. Отходы БТ-производств
и их утилизация.
24. Промышленные процессы с использованием ферментов. Получение Lаминокислот, L-яблочной кислоты, фруктозной патоки, безлактозного молока, 6аминопенициллановой кислоты.
25. Технологические основы получения пенициллина и витаминов.
Биотрансформация органических соединений. Бесклеточный синтез.
26. Аэробные и анаэробные системы очистки стоков. Метановое брожение.
27. Биотехнология защиты растений. Энтомопатогенные препараты.
Технология получения бактериальных энтомопатогенных препаратов и их
назначение.
28. Биотехнологические процессы в мясной и молочной промышленности.
Биотехнология молочной сыворотки.
29. Промышленное получение кормовых добавок. Биотехнологическая
модификация растительных кормов. Бактериальные закваски. Премиксы и
пробирки в животноводстве.
30. Технология получения грибных энтомопатогенных препаратов:
(боверин). Технология получения вирусных энтомопатогенных препаратов, их
значение.
11
Процессы и аппараты химической технологии
1. Непрерывный способ стерилизации сред. Схемные решения.
2. Ситовый анализ. Методика его проведения. Определение дисперсного
состава сыпучих смесей.
3. Традиционные методы сушки, используемые в биотехнологии. Их
особенности. Аппараты, реализующие процесс.
4. Тепловые процессы в ферментаторах. Тепловой баланс процесса.
5. Перемешивание. Способы. Аппаратурное оформление.
6. Стерилизация. Методы стерилизации. Приготовление и стерилизация
питательных сред.
7. Способы
разделения
неоднородных
систем.
Осаждение
в
гравитационном поле. Отстойники.
8. Осаждение в центробежном поле. Циклоны. Центрифугирование.
Аппараты, реализующие процесс. Их особенности и показатели работы.
9. Периодический способ стерилизации. Автоклавирование. Автоклавы
периодического и непрерывного действия.
10. Пластинчатые теплообменные аппараты. Их преимущества и
недостатки.
11. Косвенный способ непрерывной стерилизации. Аппаратное оформление
процесса.
12. Подготовка стерильного сжатого воздуха. Технологические схемы.
13. Выделение конечных продуктов ферментации. Фильтрование. Основные
конструктивные типы фильтров.
14. Вакуум. Использование вакуума в биотехнологических производствах.
15. Тарельчатые сепараторы, их особенности и преимущества.
16. Реакторы.
Конструктивные
особенности,
применимость
в
биотехнологических производствах.
17. Ферментативные процессы. Их кинетика. Ферментеры.
18. Кристаллизация. Области применения. Способы. Кристаллизаторы.
19. Абсорбция и десорбция. Основные конструктивные типы абсорберов.
20. Адсорбция в биотехнологических производствах. Аппаратурное
оформление.
21. Выпаривание.
Особенности
процесса
в
биотехнологических
производствах. Аппараты, реализующие процессы.
22. Баромембранные процессы в биотехнологии. Аппаратурное оформление
процессов.
23. Аппаратурное оформление процессов экстракции в биотехнологии.
Особенности процесса.
24. Очистка воздуха и промышленных газов. Аппаратное оформление.
25. Флотация. Схемные решения процесса.
26. Обезвреживание отходов сточных вод. Очистка сточных вод. Схемные
решения.
27. Современные методы сушки биотехнологических масс. Их
спецификация и аппаратурное оформление.
28. Ректификация. Схемы и аппаратурное оформление.
12
29. Дистилляция. Дефлегмация. Схемные решения.
30. Принципы технического оснащения биопроизводств.
13
Приложение 3
Примеры ситуационных задач
По дисциплине «Теоретические основы биотехнологии».
Задача 1
Определить удельную скорость роста дрожжей, если их масса равна 20 кг, а
скорость роста 0,5 кг/ч
Решение: Удельную скорость роста определяют по формуле:
μ=
dx 1
·
dt x ,
где x – биомасса, кг; dx – прирост биомассы за некоторый промежуток времени dt,
стремящийся к 0.
Определим удельную скорость роста дрожжей:
μ=
1 dx
1 1
1
·
=
· =
= 0,025 ч-1.
x dt
20 2
40
Задача 2
Определить время удвоения биомассы дрожжей, если их удельная скорость
роста равна 0,025 ч-1.
Задача 3
Рассчитать экономические коэффициенты процесса выращивания дрожжей
при 12-часовом цикле, если за это время было израсходовано 1300 кг мелассы с
55%-м содержанием сахара. Получено 975 кг дрожжей. При этом в биореактор
для культивирования подавалось воздуха 80 м3/час. Калорийность 100 г сахара
405,5 ккал.
Задача 4
Рассчитать экономические коэффициенты по потреблению азота, фосфора и
углерода, если в питательную среду добавляли 52,65 кг (NH4)2SO4, 16,84 кг
(NH4)2HPO4 и глюкозы 715 кг. Получено 975 кг дрожжей.
Определяем экономический коэффициент по потреблению углерода:
Задача 5
Продуцентом антибиотика пенициллина является Penicillium chrisogenum.
На какой стадии роста культуры происходит образование антибиотика?
14
Задача 6
Поступление питательных веществ в клетку происходит с использованием
транспортных систем. Назовите некоторые из них.
Задача 7
Мутантные штаммы микроорганизмов можно получить, не прибегая к
методу генетической инженерии. Предложите варианты решения этой проблемы.
Задача 8
При производстве определенного вида биотехнологического продукта
предварительно подбирают условия и методы культивирования продуцента.
Поясните значение проводимых операций.
По дисциплине « Общая биология и микробиология»
Задача 1
При микроскопии закваски для производства йогурта обнаруживаются
сарцины, стрептококки, бациллы и клостридии. Поясните, к каким
морфологическим группам они относятся. Каким морфологическим образованиям
они соответствуют?
Задача 2
При анализе кривой роста E. coli выявляется ряд фаз. Поясните, что такое
lag-фаза и стационарная фаза.
Задача 3
Методами трансдукции и трансформации получают генетически
измененные культуры микроорганизмов. Поясните такие понятия как
трансформация и трансдукция.
Задача 4
Бактерии характеризуются значительно более высокой скоростью
метаболизма по сравнению с животными клетками. Из-за высокой скорости
метаболизма бактериям необходимо иметь большую площадь поверхности по
отношению к объему клетки.
а) Почему максимальная скорость метаболизма должна зависеть от
соотношения между поверхностью клетки и ее объемом?
б) Рассчитайте отношение площади поверхности клетки к объему у
сферической бактерии Neisseria gonorrhoeae (диаметром 0,5 мкм), вызывающей
гонорею. Сравните полученное значение с отношением поверхности клетки к
объему у шаровидной амебы – крупной эукариотической клетки диаметром 150
мкм.
Задача 5
15
При окрашивании бактерий по методу Грамма клетки окрашиваются в синефиолетовый или красный цвета. Что означает термин «грамположительные
микроорганизмы»? Чем обусловлены различия в окраске бактерий в разные цвета
по указанному методу?
Задача 6
Для культивирования микроорганизмов применяют различные питательные
среды. Какие компоненты используют для приготовления МПА и МПБ?
Задача 7
При культивировании анаэробных микроорганизмов возникает проблема
создания анаэробиоза. Предложите методы решения этой проблемы.
Задача 8
При микробиологическом исследовании воды на плотной питательной
среде обнаружен рост E. coli. Предложите стандартные варианты оценки качества
воды.
По дисциплине « Общая биотехнология»
Задача 1
Производство шоколада с жидкой начинкой можно считать интересным
примером использования ферментов в технике. Ароматная жидкая начинка
представляет собой в основном водный раствор сахарозы, обогащенный
фруктозой, которая и придает ей сладкий вкус. Техническая проблема
заключается в следующем: для приготовления шоколадной оболочки твердую
центральную часть нужно окружить горячим расплавленным шоколадом, и в то
же время конечный продукт должен содержать под застывшим шоколадом
жидкую, богатую фруктозой начинку. Предположите решение этой задачи.
Задача 2
Рассчитайте, какое минимальное число нуклеотидных пар содержится в
гене, кодирующем панреатическую рибонуклеазу (124 аминокислоты). Почему
число нуклеотидных пар может оказаться гораздо большим, чем в вашем ответе?
С чем связана такая неопределенность?
Задача 3
Если пробирки, содержащие препараты ДНК, выделенные из E. coli и из
морского ежа будут перепутаны, то, как определить, где какой препарат?
Задача 4
Что характеризует уравнение Q = U A · ΔТ. Как повысить скорость
передачи теплоты?
16
Задача 5
Содержание лизина в рибонуклеазе составляет 10,5% (по весу). Молекула
рибонуклеазы содержит 10 остатков лизина. Рассчитайте молекулярную массу
рибонуклеазы.
Задача 6
Сладкий вкус зерен в свежесобранных початках кукурузы обусловлен
высоким содержанием в них сахара. Кукуруза, которую продают через несколько
дней после сбора, имеет более низкую сахаристость, так как около 50%
свободного сахара в зернах превращаются в крахмал в течение одного дня
хранения. Чтобы сохранить сладкий вкус свежесобранной кукурузы, очищенные
початки помещают на несколько минут в кипящую воду («бланшируют»), а затем
COOH
CH2
CH
CH2в холодной
CH2
CH
2
охлаждают
воде.
Кукуруза,
обработанная таким образом и хранящаяся
в NH
замороженном
виде, сохраняет
NH2 свой сладкий вкус. В чем биологическая основа
2
этой обработки?
Задача 7
Липидный бислой клеточной мембраны предохраняет клетки от быстрой
потери ионов К+, Сl+ и Mg+. Почему?
.
Задача 8
Сколько оборотов вокруг своей оси должна совершить хромосома Е. coli
при раскручивании в процессе репликации?
По дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»
Задача 1
Рассчитать мощность необходимую на привод турбинной мешалки
реактора, вращающейся с частотой n=6c-1, при перемешивании суспензии.
Плотность жидкости ρж=1032 кг/м3, вязкость μ=973*10-4Па*с, плотность частиц ρч
=1500кг/м3, содержание твердой фазы φ=0,15. Внутренний диаметр аппарата
D=1,15 м, высота H=1,5 м. Диаметр ометаемый лопастями мешалки принять из
отношения D/dм=3.
Задача 2
В отстойник производительностью Gτ=15 т/час поступает водная суспензия
с начальной концентрацией хс=12 мас.%, концентрация частиц в осветленной
суспензии хп=3,5 мас.%, плотность частиц ρт=1900 кг/м3, минимальный диаметр
частиц
суспензии
20
мкм,
влажность
осадка
-3
хо=72 мас.%. Вязкость суспензии принять μ=1,07*10 . Определить площадь
рабочей поверхности отстойника при непрерывном разделении водной
суспензии?
Задача 3
Для выделения частиц сухого материала из воздуха, температура которого
17
на выходе из распылительной сушилки составляет 100 °C. Рассчитать
конструктивные параметры циклона типа ЦН-15 зная, что его производительность
должна быть не менее 1500кг/час. Наименьший размер улавливаемых частиц 60
мкм.
Задача 4
Молочная сыворотка температурой t=15°C подается в емкость для
приготовления питательной среды, установленную на отметке 15.000 от уровня
чистого пола помещения цеха, по трубопроводу с условным проходом DN 50 мм.
Протяженность горизонтальной части трубопровода составляет 72 м. Объемный
часовой
расход
молочной
сыворотки
15
м3/час.
При расчетах трубу принять гидравлически гладкой, а температуру протекающей
по трубе жидкости постоянной. Рассчитать необходимую мощность насоса для
перекачки сыворотки, приняв общий КПД насоса 0,65. недостающие для расчета
данные взять из таблицы 1 приложения {1}
Задача 5
Определить объем полученной смеси и время необходимое для
опорожнения рабочего резервуара заквасочной установки типа РЗ-ОЗУ имеющего
следующие размеры внутреннего резервуара: высота - 1800 мм, диаметр - 1100
мм, если по окончании работы он заполнен на 75% от общего объема
(внутреннего резервуара), условный проход патрубка для выпуска рабочей смеси
DN 50мм. При расчете коэффициент расхода α принять 0,61 -для отверстий с
незакругленными краями.
Задача 6
Для охлаждения витаминизированного молока от температуры 76 °C до
температуры 4°C используют теплообменный аппарат типа «труба в трубе»
производительностью по молоку 3000 кг/час, начальная температура
охлаждающей воды 4°C конечная 36°C. Размер кожуховой трубы 54Х2,5мм;
размер внутренней трубы 25Х2,5мм. Определить режим течения жидкости в
трубном и межтрубном пространстве теплообменника.
Задача 7
Рассчитайте удельные потери теплоты с 1 м2 наружной поверхности
сухожарового шкафа, и температуру на его наружной поверхности. Внутренняя
камера стерилизатора изготовлена из нержавеющей стали толщиной 1,5 мм,
толщина изоляции 35 мм, наружный кожух стальной толщиной 2 мм, рабочая
температура во внутренней камере 160 °C, температуру воздуха в помещении
принять 18 °C. Коэффициенты теплопроводности: для стали нержавеющей 17,5
Вт/(м*К), для изоляционного материла 0,12 Вт/(м*К), для стали из которой
изготовлен кожух = 46,5 Вт/(м*К).
Задача 8
Найдите требуемый расход сухого воздуха в теоретической сушилке для
удаления из влажного материала 130 кг/ч влаги и расход теплоты в калорифере.
При
следующих
условиях:
начальное
состояние
воздуха
tо=20 °C; φ = 73%; на выходе из сушилки t 2=50 °C; φ = 45%.
18
Приложение 4
Критерии выставления оценок по вопросу
в экзаменационном билете и государственному экзамену
Критерии выставления оценок по вопросу в экзаменационном билете.
Оценка «отлично» ставится, если выпускник:
демонстрирует глубокие знания программного материала;
исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно излагает
программный материал, не затрудняясь с ответом при видоизменении задания;
свободно справляется с решением ситуационных и практических задач;
грамотно обосновывает принятые решения;
самостоятельно обобщает и излагает материал, не допуская ошибок;
свободно оперирует основными теоретическими положениями по
проблематике излагаемого материала.
Оценка «хорошо» ставится, если выпускник:
демонстрирует достаточные знания программного материала;
грамотно и по существу излагает программный материал, не допускает
существенных неточностей при ответе на вопрос;
правильно применяет теоретические положения при решении
ситуационных и практических задач;
самостоятельно обобщает и излагает материал, не допуская
существенных ошибок.
Оценка «удовлетворительно» ставится, если выпускник:
излагает основной программный материал, но не знает отдельных
деталей;
допускает неточности, некорректные формулировки, нарушает
последовательность в изложении программного материала;
испытывает трудности при решении ситуационных и практических задач.
Оценка «неудовлетворительно» ставится, если выпускник:
не знает значительной части программного материала;
допускает грубые ошибки при изложении программного материала;
с большими затруднениями решает ситуационные и практические задачи.
Критерии выставления оценок по государственному экзамену.
Оценка «отлично» ставится, если из трѐх оценок (2 экзаменационных вопроса
и практическое задание) получено две оценки «отлично», третья оценка должна
быть не ниже «хорошо».
Оценка «хорошо» ставится, если из трѐх оценок получено две оценки
«хорошо», третья - не ниже «удовлетворительно».
Оценка «удовлетворительно» ставится, если из трѐх оценок получено две
оценки «удовлетворительно».
Оценка «неудовлетворительно» ставится, если студент не отвечает на два из
трѐх вопросов билета.
19
Приложение 5
Учебно-методическое обеспечение, рекомендуемое для подготовки
к государственному экзамену
1. Асонов, Н.Р. Микробиология / Н.Р. Асонов. – М. : Колос, 2011. – 352 с.
2. Бузетти, К.Д. Технология сушки : учебник / К.Д. Бузетти, Г.Д.
Кавецкий. – М. : КолосС, 2012. – 255 с.
3. Ветошкин, А.Г. Процессы и аппараты защиты окружающей среды / А.Г.
Ветошкин. – М. : Высшая школа, Абрис, 2012. – 639 с.
4. Гусев, М.В. Микробиология / М.В. Гусев, Л.А. Минаева. – М. :
Академия, 2008. – 464 с.
5. Загоскин, Н.В. Биотехнология: теория и практика / Н.В. Загоскина, Л.В.
Назаренко, Е.А. Калашникова, Е.А. Живухина. – М.: Оникс, 2009. – 496 с.
6. Иванова, Л.А. Пищевая биотехнология. Книга 2. Переработка
растительного сырья / Л.А. Иванова, П.И. Войно. – М.: Колос, 2008. – 472 с.
7. Кузьмина, Н.А. Основы биотехнологии. Учебное пособие для студентов
биологического факультета. – Омск: Электронное издание, 2010.
8. Машины и аппараты пищевых производств: в 3 кн. Кн. 1 / ред. В.А.
Панфилов. – М. : КолосС, 2009. – 610 с.
9. Машины и аппараты пищевых производств: в 3 кн. Кн. 3 / ред. В.А.
Панфилов. – 2-е изд., доп. и перераб. – М. : КолосС, 2009. – 551 с.
10. Морозова, Н.Н. Расчѐт теплообменных аппаратов : индивидуальные
задания и методические указания для самостоятельной работы студентов /
ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» ; Н.Н. Морозова, С.А. Тужилина. – Саратов :
КУБиК, 2012. – 33 с.
11. Никитина, Е.В. Микробиология (учебник) / Е.В. Никитина, С.Н.
Киямова, О.А. Решетник. – Спб: ГИОРД, 2009. – 368 с.
12. Пиневич, А.В. Микробиология. Биология прокариотов: Учебник. В 3-х
томах. Том 3. / Пиневич А.В. – СПб. : Изд-во СПбГУ, 2009. – 457 с.
13. Романков, П. Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической
технологии (примеры и задачи) / П.Г. Романков, В.Ф. Фролов, О. М. Флисюк. –
СПб.: Химиздат, 2009. – 542 с.
14. Сазыкин, Б.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И.
Чакалѐва. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 256 с.
15. Фролов, В.Ф. Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической
технологии» / В.Ф. Фролов. – СПб.: Химиздат, 2008. – 608 с.
16. Шевелуха, В.С. Сельскохозяйственная биотехнология. Учебник для
ВУЗов / Шевелуха В.С. – М. : Высшая школа, 2008 – 469 с.
20
Приложение 6
Основные направления тематики
выпускных квалификационных работ
1. Роль биоудобрений в повышении урожайности сельскохозяйственных
культур.
2. Значение биодобавок, микробных стимуляторов и регуляторов роста
растений в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.
3. Сравнительная оценка эффективности силосования кормов химическим и
биотехнологическим способом.
4. Биотехнологическая переработка отходов и побочных продуктов
сельского хозяйства.
5. Отходы сельскохозяйственного производства (солома, шелуха и пр.) как
субстрат для получения целевых продуктов.
6. Биологические средства борьбы с вредителями.
7. Физико-химическая оценка генно-инженерных продуктов.
8. Применение ферментов для улучшения качества различных пищевых
продуктов.
9. Роль биодобавок и ароматизаторов в улучшении качества различных
пищевых продуктов.
10. Использование биотехнологических процессов в молочной, мясной
промышленности, при изготовлении пива, кваса, вина, соков и др.
11. Переработка
и
использование
непищевых
отходов
мясоперерабатывающей промышленности.
12. Зависимость качества хлебопродуктов от способа культивирования
дрожжей.
13. Методы активации хлебопекарных дрожжей.
14. Технология лекарственных средств различного генеза.
15. Методы повышения биологической активности антибиотиков.
16. Биологическая очистка сточных вод.
17. Биотехнологические
аспекты
утилизации
отходов
агропромышленного комплекса.
18. Биотехнологическая
регенерация
почв,
загрязненных
нефтепродуктами и другими экологически неблагоприятными предприятиями.
19. Биотехнологические, экологические и экономические аспекты
утилизации молочной сыворотки.
20. Разработка проектов технологических линий производства различных
видов биотехнологической продукции.
21
21. Модернизация имеющихся на предприятии технологических линий
производства различных видов биотехнологической продукции.
22. Микроорганизмы – продуценты биологически активных веществ.
23. Основные биополимеры бактерий: методы получения, их физикохимическая характеристика, практическое применение.
24. Полисахариды микроорганизмов и их применение в народном
хозяйстве.
25. Поверхностные структуры микроорганизмов и их использование в
диагностических препаратах для ветеринарии.
26. Влияние КВЧ-излучения на растительные и бактериальные культуры.
22
Приложение 7
Критерии выставления оценок
по защите выпускных квалификационных работ
Оценка «отлично» выставляется за выпускную квалификационную работу,
которая имеет исследовательский характер, грамотно изложенную теоретическую
часть, логичное, последовательное изложение материала с соответствующими
выводами и обоснованными предложениями. При еѐ защите студент показывает
глубокие знания вопросов темы, свободно оперирует данными исследования,
владеет современными методами исследования, во время доклада использует
наглядный материал, легко отвечает на поставленные вопросы. Выпускная
квалификационная работа имеет положительный отзыв научного руководителя и
рецензента.
Оценка «хорошо» выставляется за выпускную квалификационную работу,
которая имеет исследовательский характер, грамотно изложенную теоретическую
часть, последовательное изложение материала соответствующими выводами,
однако с не вполне обоснованными предложениями. При еѐ защите студент
показывает знания вопросов темы, оперирует данными исследования, во время
доклада использует наглядные пособия, без особых затруднений отвечает на
поставленные вопросы. Выпускная квалификационная работа имеет
положительный отзыв научного руководителя и рецензента.
Оценка
«удовлетворительно»
выставляется
за
выпускную
квалификационную работу, которая имеет исследовательский характер.
Теоретическую часть. Базируется на практическом материале, но анализ
выполнен поверхностно, в ней просматривается непоследовательность изложения
материала. Представлены необоснованные предложения. При еѐ защите студент
проявляет неуверенность, показывает слабое знание вопросов темы, не дает
полного аргументированного ответа на заданные вопросы. В отзывах научного
руководителя и рецензента имеются замечания по содержанию работы и методике
анализа.
Оценка
«неудовлетворительно»
выставляется
за
выпускную
квалификационную работу, которая не носит исследовательского характера, не
отвечает требованиям, изложенным в методических рекомендациях кафедры. В
работе нет выводов, либо они носят декларативный характер. При защите работы
студент затрудняется отвечать на поставленные вопросы, при ответе допускает
существенные ошибки. В отзывах научного руководителя и рецензента имеются
серьезные критические замечания.
23
24