Электив «Практические аспекты современной биотехнологии

Электив «Прикладные аспекты современной биотехнологии» для студентов
6-го курса медико-биологического факультета ВолГМУ
В плане практических занятий обозначены четыре раздела:
1) Введение в биотехнологию. Биотехнология как наука и сфера производства.
Биотехнология и медицина (35ч)
2) Основы генетической инженерии (80 ч)
3) Основы клеточной инженерии. Технология получения и культивирования линий животных и растительных клеток(170 ч)
4) Гибридомная технология получения моноклональных антител. Гибридизация
соматических клеток (135 ч)
Перечень вопросов для экзаменационных билетов составлен в соответствии с
вышеперечисленными разделами.
I
Вопросы к теоретической части экзамена по разделу «Общая биотехнология»
1. Основные разделы биотехнологии. Предмет, цель и задачи биотехнологии. Разделы
биотехнологии. Биотехнология и фундаментальные дисциплины.
2. Основные направления развития современной.биотехнологии. Практическое использование биотехнологических методов и подходов в деятельности человека.
3. Микробиологическая биотехнология. Сельскохозяйственная и экологическая биотехнология. Примеры международного сотрудничества в биотехнологии.
4. Методы традиционной биотехнологии, их классификация. Проблемы стабилизации
промышленных штаммов, способы поддержания активности. Международные и
национальные коллекции культур микроорганизмов и их значение для развития
биотехнологии.
5. Биотехнология и медицина. Биотехнология в понимании основ патологии инфекционных, онкологических и наследственных заболеваний. Применение методов
биотехнологии в экспериментальной и клинической медицине.
6. Биотехнологические объекты. Классификация. Критерии выбора биотехнологических объектов для производственных целей.
7. Биотехнологические объекты как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических препаратов, гормонов, антибиотиков, витаминов и
др.
8. Способы повышения эффективности биотехнологического производства. Селекция
и направленное получение организмов-продуцентов целевых продуктов. Внутриклеточная регуляция метаболизма и управление биосинтезом целевых биотехнологических продуктов.
9. Индукция и репрессия синтеза ферментов. Механизмы регуляции действия генов и
их использование в биотехнологических процессах.
10.Инженерная энзимология. Использование ферментов и ферментных систем в биотехнологическом производстве. Препаративные и промышленные методы получения ферментных препаратов.
11. Иммобилизованные ферменты и ферментные комплексы. Методы иммобилизации
ферментов при производстве лекарственных препаратов, витаминов и других биологически активных веществ. Значение энзимной инженерии для практического
здравоохранения.
12. Ферменты и их использование в микроанализе. Перспективы применения аналитической энзимологии в клинической диагностике и научных исследованиях.
13.Биотехнологические системы производства. Принципы и этапы биотехнологического производства веществ-метаболитов. Элементы, составляющие биотехнологический процесс.
14.Структура биотехнологического производства. Схема последовательно реализуемых стадий превращения исходного сырья в биологически активный препарат.
15.Отличия биотехнологических процессов от химического катализа и синтеза.
16.Критерии подбора биореакторов. Устройство, режимы работы биореакторов при
реализации конкретных целей.
17.Проблемы при масштабировании биотехнологических процессов.
18.Конечные стадии биотехнологического процесса. Этапы выделения, концентрирования и очистки биотехнологических продуктов. Основные методы.
19.Контроль и управление биотехнологическим процессом. Биотехнология и пробле-
мы экологии и охраны окружающей среды.
II
Вопросы по генетической инженерии
1. Предпосылки возникновения и этапы развития генетической инженерии.
2. Принципиальная схема эксперимента по получению и клонированию рекомбинантных молекул ДНК.
3. Система рестрикции-модификации у бактерий и ее роль в регуляции переноса
генетической информации между бактериями. Характеристика рестриктаз и
других ферментов, используемых в молекулярном клонировании.
4. Понятие о векторной системе. Требования, предъявляемые к векторным молекулам и штаммам-реципиентам. Векторы автономные и интегративные. Емкость
вектора.
5. Понятие о репликоне. Плазмидные векторы. Характеристика основных типов
плазмид, используемых в генетической инженерии.
6. Способы введение рекомбинантных ДНК в клетки бактерий: трансформация,
мобилизация, трансфекция.
7. Фаг как потенциальный вектор клонирования. Векторы на основе бактериофагафага λ. Стратегия клонирования в фаговых векторах. Упаковка фаговой
ДНК in vitro.
8. Космиды. Основные свойства космид. Стратегия клонирования в космидах.
9. Фазмиды. Структурные и функциональные свойства фазмид. Стратегия клонирования в фазмидах.
10.Стратегия создания библиотек генов: выбор вектора клонирования, выбор рестриктазы для фрагментирования геномной ДНК, условия гидролиза геномной
ДНК, фракционирование фрагментов ДНК по размерам.
11.Полимеразная цепная реакция – области применения в здравоохранении. Состав
реакционной смеси для ПЦР. Этапы постановки ПЦР.
12.Методы отбора и анализа рекомбинантных клонов (анализ фенотипа, инсерционная инактивация, рестрикционный и ибридизационный анализ).
13. Применения трансгенной технологии для получения медицинских препаратов.
14.Генетическая инженерия эукариотов и области применения. Векторы на основе
вирусов животных. Понятие о генотерапии.
15.Этические проблемы при работе с рекомбинантными ДНК и при создании
трансгенных организмов.
16.Требования к используемой при работе с препаратами ДНК лабораторной посуде, пластмассовым расходным материалам, оборудовании и приборам.
16. Условия хранения и техника манипуляции с препаратами ДНК и ферментов.
17.Характеристика основных типов плазмид, используемых в генетической инженерии и методы выделения плазмидной ДНК.
18.Правила работы с реактивами. Расчет, приготовление и стерилизация растворов,
буферных систем.
19.Штаммы микроорганизмов, используемые для клонирования: номенклатура генотипа, хранение, правила работы.
20.Стратегия клонирования в плазмидных, фаговых, космидных и фазмидных векторах.
21.Техника приготовления гелей, нанесения образцов и проведения подводного горизонтального электрофореза.
22.Теоретические основы и техника постановки ПЦР: набор реакционной смеси,
амплификация, учет результатов.
III
IV
Вопросы для раздела “Гибридомная технология”
1. История разработки гибридомной технологии получения моноклональных антител
заданной специфичности.
2. Классический опыт Келера и Мильштейна по получению гибридом-продуцентов
моноклональных антител (1975 г.).
3. Основные достижения иммунологии и клеточной биологии, предопределившие
успешную реализацию идеи Келера и Мильштейна о получении гибридом, продуцирующих моноклональные антитела узкой специфичности.
4. Основные требования к проведению подготовительных этапов при воспроизведении гибридомной технологии.
5. Принципы подбора злокачественного партнера для гибридизации клеточных линий.
6. Методы стимуляции В-лимфоцитов мыши при подготовке к гибридизации клеточных линий.
7. Методы скрининга позитивных гибридом-продуцентов моноклональных иммуноглобулинов. Принципиальная схема НМФА и непрямого варианта ТИФМ.
8. Техника гибридизации клеточных линий при получении гибридом-продуцентов
МКА. Методы слияния клеточных партнеров.
9. Методы контроля динамики образования гибридных клонов.
10.Общая схема гибридизации клеток мышиной миеломы и иммунных спленоцитов
мыши.
11.Методы направленного отбора гибридных клонов: методы метаболической и биохимической селекции.
12.Условия культивирования гибридных клонов.
13.Методы клонирования.
14.Криоконсервирование гибридом: режимы замораживания, защитные среды.
15.Критерии оценки жизнеспособности и функционального состояния гибридомпродуцентов МКА.
16.Генетический контроль синтеза иммуноглобулинов.
17.Тиражирование культур гибридных клеток, накопление МКА in vitro и in vivo.
18.Свойства МКА, их особенности, преимущества работы с моноклональными иммуноглобулинами. Области применения МКА.
19.Методы очистки МКА, их концентрирования, стерилизации, иммунохимического
анализа.
20.Классы, субклассы мышиных иммуноглобулинов. Методы определения изотипов
МКА.
21.Производственные клоны-продуценты МКА. Принципиальная схема накопления
МКА в препаративных количествах. Методы контроля конечного продукта.
22.Изготовление медицинских иммунобиологических препаратов (МИБП) на основе
МКА и преимущества их использования в практической работе.
23.Метод аффинной хроматографии с использованием иммуносорбентов, приготовленных на основе МКА. Принцип каскадной очистки антигенов.
24.Гибридомы человеческого происхождения. Перспективы их применения в медицине.
25.Гетерогибридомы, трудности их получения и перспективы использования.
26.Применение МКА в клинике для диагностики и лечения.
27.МКА к антигенам возбудителей инфекционных заболеваний, их применение для
индикации и идентификации микроорганизмов, очистки антигенов, определения их
топографического положения в микробной клетке.
28.Непрямой метод флуоресцирующих антител и его применение для скрининга гибридных клонов, продуцирующих МКА.
29.Применение твердофазного иммуноферментного метода для выявления МКА.
30.Методы контроля видовой принадлежности МКА и гомогенности экспериментальных образцов моноклональных иммуноглобулинов.