Контрольные вопросы и задания для проведения

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Майкопский государственный технологический университет»
Факультет
Кафедра
Фармацевтический
Фармации
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
____________В. А. Карташов
«_____»__________20_____г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
по специальности
ДС.Ф.03 Фармакогнозия
060108 Фармация
(направлению)
Факультет
Фармацевтический
МАЙКОП
Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО
специальности (направления)____________060108___________и учебного плана МГТУ
Составители рабочей программы
__________________________
(должность, ученое звание, степень)
____________
(подпись)
_______________
(Ф.И.О.)
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры___Фармации_________________
___________________________________________________________________________
(наименование кафедры)
Заведующий кафедрой
«___»_________20__г.
_____________
(подпись)
Одобрено научно-методической комиссией факультета
(где осуществляется обучение)
Председатель научно-методической
комиссии факультета
(где осуществляется обучение)
Карташов В.А.
(Ф.И.О.)
«___»_________20__г.
______________
(подпись)
Карташов В.А.
(Ф.И.О.)
_____________
(подпись)
Карташов В.А.
(Ф.И.О.)
Начальник УМУ «___»__________20__г.
______________
(подпись)
Гук Г.А.
(Ф.И.О.)
Зав. выпускающей кафедрой
по специальности
_____________
(подпись)
Карташов В.А.
(Ф.И.О.)
Декан факультета
(где осуществляется обучение)
«___»__________20__г.
СОГЛАСОВАНО:
1. Цели и задачи учебной дисциплины, ее место в учебном процессе
1.1.Цели и задачи изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины является формирование системных
знаний, умений
и
навыков
биосинтеза, биологической
по
разработке
трансформации
и
получения
методами
комбинацией
методов
биологической и химической трансформации субстанций лекарственных
препаратов,
лекарственных
диагностических
провизоров
средств,
средств. Целью
системных
знаний
а
также
также
профилактических
является
формирование
и
у
по обращению, включая хранение и
транспортировку, пользование информацией и передачу информации о
биотехнологических препаратах потребителям.
Задачами биотехнологии как профильной учебной дисциплины
являются:
-обучение студентов деятельности провизора, исходя из знания
основ
молекулярной
биологии
и
генетики
продуцентов,
совершенствования производства методами генетической инженерии и
инженерной
энзимологии,
знания
фундаментальных
основ
методов
контроля качества и подлинности препаратов, получаемых биотехнологи ческими методами;
-формирование
у студентов
практических
умений
и
навыков
изготовления биотехнологических лекарственных препаратов, оценки
качества сырья, питательных сред, полупродуктов и целевых продуктов;
-выработка
соответствие
у
студентов
способности
биотехнологического
правильно
производства
оценивать
правилам
GMP,
соответствие требованиям экологической безопасности, применительно к
используемым на производстве биообъектам - продуцентам и целевым
продуктам. Выработка правильной ориентации при оценке качества
рекомбинантных белков как лекарственных препаратов;
-выработка
у
студентов
иммуноферментными
и
умений
и
радиоиммунными
навыков
пользования
методами
определения
биологически активных веществ.
Студент должен иметь представление:
-об
основных
направлениях
развития
биотехнологии;
-о технико-экономических особенностях биотехнологических процессов;
-о ресурсах природных биоценозов как источника биологически активных
веществ;
-об эволюции биосферы в результате антропогенной деятельности и о путях
воздействия на этот процесс.
Студент должен знать:
достижения
-современные
фундаментальных
биологических
биомедицинских
-концепцию
наук
и
технологий;
видоспецифичности
лекарственных
веществ,
особенно
высокомолекулярных;
-новые парадигмы химиотерапии и принципы комбинаторной химии;
-инновационные пути создания ЛС на основе использования данных
геномики,
протеомики
и
биоинформатики;
-основные нормативные документы, относящиеся к производству, контролю
качества,
соблюдению
экологической
безопасности,
хранению,
международным и отечественным стандартам применительно к получаемым
биотехнологическими
методами
лекарственным
средствам,
а
также
биообъектам - их продуцентам.
Студент
должен
уметь:
-определять доброкачественность микроорганизмов-продуцентов методом
микроскопии, определения концентрации жизнеспособных клеток и их
ферментативной активности. Обеспечить требуемые условия хранения
промышленных
штаммов;
-учитывать влияние биотехнологических факторов на эффективность
технологического
процесса
и
качество
конечного
продукта;
-поддерживать оптимальные условия для биосинтеза целевого продукта и
решать
ситуационные
задачи
условия
-обеспечивать
при
отклонениях
асептического
от
проведения
этих
условий;
технологического
процесса;
-оценивать применяемые на производстве и в лаборатории методы работы с
рекомбинантными
штаммами;
-проводить выделение и очистку лекарственных веществ из биомассы и
культуральной
жидкости;
-осуществлять постадийный контроль и стандартизацию получаемых
препаратов
(определение
антимикробной
активности
антибиотиков,
активности ферментных препаратов, жизнеспособности микроорганизмов);
-получать готовые лекарственные формы и диагностические препараты
(наборы) из лекарственных веществ микробиологического происхождения;
-осуществлять
анализ
биологически
активных
соединений
иммуноферментного
методом
анализа;
-проводить исследования по совершенствованию биотехнологического
процесса;
- информировать врачей лечебно-профилактических учреждений о лечебных
и
-выбирать
диагностических
оптимальные
препаратах
условия
хранения
(тест-системах);
лечебно-диагностических
препаратов и оценивать их качество в процессе длительного хранения;
-обеспечивать
соблюдение
правил
промышленной
гигиены,
охраны
окружающей среды, охраны труда и техники безопасности.
Студент должен приобрести навыки:
-практической работы с нормативной документацией (НД): лабораторными,
опытно-промышленными
-определения
гормонов,
регламентами
биологической
активности
рекомбинантных
белков
и
др.;
антибиотиков,
витаминов,
и
иммунобиопрепаратов;
-эксплуатации биореакторов и корректирования технологических параметров
ферментации;
- работы с культурами клеток и тканей.
1.2. Краткая характеристика дисциплины
Биотехнология
—
одна
из
важнейших
современных
научных
дисциплин, необходимых фармацевту, работающему как в лабораториях и
цехах предприятий, выпускающих лекарственные средства, так и в аптеках и
контрольных учреждениях. Помимо знания общих основ этой науки (и сферы
производства) обязательно также глубокое знакомство с теми ее разделами,
которые
будут
наиболее
близки
профилю
работы
специалиста.
Биотехнологические методы все более интенсивно проникают в практику
диагностики, профилактики и лечения различных заболеваний, современные
же концепции биотехнологии способствуют формированию мировоззрения
человека,
адекватного
стремительному
течению
научно-технического
прогресса в современном мире.
В общем смысле технология, как правило, связана с производством,
целью которого является удовлетворение потребностей человеческого
общества. Биотехнология — это осуществление природного процесса в
искусственных, созданных человеком условиях. В последнее десятилетие на
основе биотехнологических методов в биореакторах (техногенных нишах)
воспроизводятся не только природные, но и не протекающие в природе
процессы с использованием ферментов (биокатализаторов — бесклеточных
ферментных комплексов), одноклеточных и многоклеточных организмов.
Биотехнология
использует достижения фундаментальных биологических
наук в практических целях. Биотехнология – это направление научнотехнического прогресса, использующее биологические процессы и агенты
для целенаправленного воздействия на природу, а также в интересах
промышленного получения полезных для человека продуктов, в частности
лекарственных средств.
Из этого и предыдущих определений следует, что биотехнология — и
наука, и сфера производства. Она включает разделы энзимологии,
промышленной
микробиологии,
прикладной
биохимии,
медицинской
микробиологии и биохимии, а также разделы, связанные с конструированием
заводского оборудования и созданием специализированных поточных линий.
1.3. Связь с предшествующими дисциплинами
Биотехнология - это интегрированная, мультидисциплинарная область
знаний, которая имеет глубокие связи с другими науками. Поэтому без
должного углубленного освоения комплекса химических и медикобиологических наук понимание крайне важного для фармспециалиста
предмета
биотехнологии
невозможно.
Она
имеет
предшествующие
логические и содержательно-методические связи с дисциплинами:
-Фармацевтическая
химия
(анализ
лекарственных
веществ-
антибиотиков, аминокислот, некоторых белковых веществ, гормонов);
- Биологическая химия (синтез белков, антибиотиков, витаминов);
-Токсикологическая химия (вопросы отравления /передозировки/
антибиотиками, алкалоидами);
-Высшая
математика
(вариационная
статистика,
планирование
эксперимента);
-Микробиология (методы иммуноферментного анализа, биологические
среды, продуценты биологически активных веществ, вопросы получения
вакцин, интерферонов);
-Фармакогнозия
(культивирование
микроорганизмов;
контроль
биомассы и количества клеток при культивировании);
-Физика (физические механизмы: мутагенного действия, стерилизации,
ферментационных процессов, выделения и очистки целевых продуктов).
1.4. Связь с последующими дисциплинами
Дисциплина направлена на получение целостного представления о
современном состоянии биотехнологии как новом направлении научной и
практической
деятельности
человека,
имеющем
в
своей
основе
использование биологических объектов (клетки микроорганизмов, клетки
тканей
животных и
растений
и т.д.)
или
кислоты, белки-ферменты, углеводы и т.п.)
молекул (нуклеиновые
для решения различных
задач, прежде всего в области фармации, здравоохранения и экологии.
Поэтому
она
имеет
связь
с
последующими
дисциплинами:
«Клиническая фармакология», «Стандартизация лекарственных средств»,
«Фармакология», и «Фармтехнология».
2. Распределение часов учебных занятий по семестрам
Учебные занятия
Номер
семест- Общий Всего Лекции Практи- Лабора
ра
объем
ческие, торные
cемин.
ОФО
9
ЗФО
10
СРС
Форма
итоговой
аттес
тации
(зачет
экзамен
Количество часов в
неделю
Лек- Практи- Лабо
ции
ческие
ратор
ные
61
51
17
34
10
Зачет
1
2
61
10
4
6
51
Зачет
4
6
3. Содержание дисциплины
Введение. Биотехнология как наука и сфера производства. Краткая
история развития биотехнологии. Биотехнология и фундаментальные
дисциплины. Биотехнология как наукоемкая технология и её преимущества
перед
традиционными
совершенствования
технологиями.
биотехнологических
Направления
процессов.
дальнейшего
Малоотходные
технологии: итоги и перспективы их внедрения на биотехнологических
производствах. Биодеградация ксенобиотиков.
Раздел
1.
Биотехнология
биотехнологическими
методами
и
медицина.
лекарственных,
Получение
профилактических
и
диагностических препаратов. Биотехнология и понимание основ патологии
инфекционных,
онкологических
Определение
понятия
и
наследственных
заболеваний.
“биомедицинские
технологии”.
Биопротезирование. Репродукция тканей. Трансплантация тканей и органов.
Поддержание
гомеостаза.
Экстракорпоральное
Гемосорбция.
оплодотворение
(метод
Диализ.
Оксигенация.
ЭКО).
Генотерапия.
Перспективы использования гормонов, продуцируемых вне эндокринной
системы. Решение кардинальных проблем медицины на основе достижений
биотехнологии. Этические проблемы. Состояние и направления развития
биотехнологии лекарственных средств - традиционных и инновационных.
Т.1.1.Биообъекты
профилактических
и
как
средство
производства
лекарственных,
препаратов.
Классификация
диагностических
биообъектов.
Макробиообъекты животного происхождения. Человек как донор.
Человек как объект иммунизации и донор. Млекопитающие, птицы,
рептилии, рыбы, насекомые, паукообразные, морские беспозвоночные.
Культура тканей человека и других млекопитающих. Основные группы
получаемых биологически активных веществ.
Биообъекты
растительного
происхождения.
Дикорастущие,
плантационные растения водоросли. Культуры растительных тканей.
Основные группы получаемых биологически активных веществ.
Биообъекты - микроорганизмы. Эукариоты (простейшие, грибы,
дрожжи). Прокариоты (актиномицеты, эубактерии). Вирусы. Основные
группы получаемых биологически активных соединений.
Биообъекты - макромолекулы с ферментативной активностью.
Промышленные биокатализаторы на основе индивидуальных ферментов и
мультиферментных комплексов. Биоконверсия (биотрансформация) при
получении гормонов, простаноидов, витаминов, антибиотиков и других
биологически активных веществ.
Т.1.2. Генетические основы совершенствования биообъектов. Пути
и методы, используемые при получении более продуктивных биообъектов и
биообъектов с другими качествами, повышающими возможность их
использования в промышленном производстве (устойчивость к инфекциям
рост на менее дефицитных средах, большее соответствие требованиям
промышленной гигиены и т.д.).
Традиционные
методы селекции.
Вариационные ряды.
Отбор
спонтанных мутаций. Индуцированный мутагенез и селекция. Физические и
химические мутагены и механизм их действия. Классификация мутаций.
Проблемы генетической стабильности мутантов по признаку образования
целевого биотехнологического продукта.
Внутриклеточная
регуляция
метаболизма
и
управление
биосинтезом. Механизмы внутриклеточной регуляции и биосинтез целевых
биотехнологических продуктов. Индукция и репрессия синтеза ферментов.
Состав оперона. Механизмы регуляции действия генов и их использование в
биотехнологических процессах. Ингибирование ферментов биосинтеза по
принципу
обратной
связи
(ретроингибирование).
Механизм
ретроингибирования. Аллостерические ферменты. Значение этого механизма
в регуляции жизнедеятельности клетки и пути преодоления ограничении
биосинтеза целевых продуктов у суперпродуцентов. Создание мутантов с
нарушением
аллостерического
центра
у
ключевых
ферментов
биосинтетических путей. Оптимизация подбора сред (среды с уменьшенным
содержанием конечных продуктов биосинтетических путей).
Аминокислотный
контроль
метаболизма
и
функции
гуанозинтетрафосфата. Адаптация к меняющимся условиям среды и
механизм
строгого
гуанозинтетрафосфата
(STRINGENT)
контроля.
Механизм
образования
(гуанозин-5'-дифосфат-3-фосфата).
Влияние
гуанозинтетрафосфата на экспрессию различных генов. Позитивный и
негативный контроль REL А+ и REL А- - штаммы. Видовая специфичность
структуры гуанозифосфатных регуляторов. Биосинтез различных целевых
биотехнологических продуктов и роль системы регуляции метаболизма,
обусловленной гуанозинтетрафосфатом.
Катаболитная репрессия. "Глюкозный эффект" и подавление синтеза
катаболических ферментов. Транзиентная репрессия. Исключение индуктора.
Катаболитное
ингибирование.
механизм
Циклический
З'5'-аденозинмонофосфат
катаболитной
(цАМФ).
репрессии.
Аденилатциклаза.
Биологические зффекты цАМФ. Мутанты, устойчивые к катаболитной
репрессии и их использование в биотехнологии.
Регуляция
усвоения
азотосодержащих
соединений.
Ключевые
соединения в биосинтезе азотосодержащих соединений. Ферменты синтеза
глутамата и глутамина. Понятие кумулятивного ретроингибирования.
Мутанты с измененной регуляциёй азотного метаболизма и возможности
интенсификации биосинтеза ряда первичных, вторичных метаболитов и
некоторых ферментов.
Т.1.3. Клеточная инженерия и использование её методов в создании
микроорганизмов и клеток растений - новых продуцентов биологически
активных (лекарственных) веществ. Протопластирование и слияние
(фузия) протопластов микроорганизмов. Возможность межвидового и
межродового слияния. Гибриды, получаемые после слияния протопластов и
регенерации клеток. Слияние протопластов и получение новых гибридных
молекул в качестве целевых продуктов. Протопластирование и активизация
"молчащих" генов. Возможности получения новых биологически активных
веществ за счет активации "молчащих генов". Методы клеточной
инженерии
применительно
к
животным
клеткам.
Гибридомная
технология. Гибридомы. Значение гибридом для производства современных
диагностических препаратов.
Культура
растительных
клеток
и
получение
лекарственных
веществ. Разработка методов культивирования тканей и изолированных
клеток как достижение биотехнологической науки. Биотехнологическое
производство и ограниченность или малая доступность ряда видов
растительного сырья как источника лекарственных веществ. Понятие
тотипотентности
растительных
клеток.
Каллусные
и
суспензионные
культуры. Особенности роста растительных клеток в культурах. Среды.
Фитогормоны.
Проблемы
стерильности.
Особенности
метаболизма
растительных клеток in vitro. Биореакторы. Применение растительных клеток
для трансформации лекарственных веществ. Получение
дигоксина.
Иммобилизация растительных клеток. Методы иммобилизации. Проблемы
экскреции целевого продукта из иммобилизованных клеток.
Методы
контроля
и
идентификации
(цитофизиологические,
химические, биохимические, биологические) биомассы и препаратов,
полученных методом клеточной биотехнологии. Лекарственные препараты,
получаемые из культур клеток женьшеня, родиолы розовой, воробейника,
стевии, наперстянки, табака, раувольфии и т.д.
Генетическая инженерия и создание с помощью её методов
продуцентов новых лекарственных веществ. Основные принципы и этапы
технологии рекомбинантных ДНК.
Внехромосомные генетические элементы - плазмиды и их функции у
микроорганизмов, используемых в биотехнологических процессах. Основные
физико-химические характеристики плазмид. Взаимодействие плазмид с
геномом хозяина. Роль плазмидной и фаговой ДНК в генетическом
конструировании продуцентов биологически активных веществ.
Понятие вектора в генетической инженерии. Векторные молекулы на
основе плазмидной и фаговой ДНК. Химический синтез фрагментов ДНК.
Методы секвенирования (определения последовательности нуклеотидов).
Химико-ферментативный синтез гена.
Ферменты, используемые в генетической инженерии. Рестриктазы.
Классификация
и
специфичность.
Формирование
"липких
концов".
Рестриктаза E.coli R1 и распознаваемая ею последовательность нуклеотидов.
Рестриктазный метод выделения клонируемого гена. Лигазы и механизм их
действия.
Последовательность операций при включении чужеродного гена в
векторную молекулу. Перенос вектора с чужеродным геном в микробную
клетку. Компетентные клетки.
Генетические маркеры. Методы идентификации и изоляции клонов с
рекомбинантной ДНК.
Проблемы экспрессии чужеродных генов в микроорганизмах. Гены
животной клетки: экзоны, интроны. Процессинг и сплайсинг. Обеспечение
возможности экспрессии генов млекопитающих в микробной клетке.
Обратная транскриптаза. Получение гена на основе м-РНК.
Транспозоны и их использование в конструировании продуцентов.
Направленный мутагенез (in vitro) и его значение при конструировании
продуцентов.
Способы преодоления барьеров на пути зкспрессии чужеродных генов.
Стабилизация
чужеродных
белков
(целевых
продуктов)
в
клетке.
Генетические методы, обеспечивающие выделение чужеродных белков в
среду.
Микроорганизмы
различных
систематических
групп:
дрожжи,
эубактерии, актиномицеты и др. как хозяева при экспрессии чужеродных
генов. Специфические проблемы генетической инженерии при создании
новых продуцентов белковых веществ, первичных метаболитов как целевых
биотехнологических продуктов.
Раздел 2. Т.2.1. Геномика. Международный проект "Геном человека"
и его цели. Полное секвенирование генома. Значение международного
проекта «Геном человека» в медико-биологическом аспекте. Антисмысловые
нуклеиновые кислоты, пептидные факторы роста тканей и другие
биотехнологические продукты новых поколений - молекулярные механизмы
их биологической активности и перспективы практического применения.
Коррекция наследственных болезней на уровне генотипа (генотерапия) и
фенотипа.
Рекомбинантные продуценты биологически активных веществ и
проблемы объективной информации населения. Трансгенные растения и
животные.
Т.2.2.
Протеомика.
Совершенствование
методов
двухмерного
электрофореза и «визуализация» протеома в каждый данный момент.
Количественная протеомика. Значение для целей фармации.
Внутриклеточный транспорт и секреция биотехнологических
продуктов у микроорганизмов. Структура и видовая специфичность
оболочки. Роль клеточной стенки, внешней и внутренней мембраны.
Биосинтез полимеров оболочки. Литические ферменты. Мембранные
системы
транспорта
Классификация
ионов
систем
Биотехнологические
и
низкомолекулярных
транспорта.
аспекты
Регуляция
мотаболитов.
их
интенсификации
функций.
транспорта
низкомолекулярных веществ в клетку и освобождение из клетки. Механизмы
секреции высокомолекулярных биотехнологических продуктов. Фосфорный
обмен и знергообеспечение. Биотехнологические аспекты секреции.
Сохранение свойств промышленных штаммов микроорганизмов продуцентов
лекарственных
веществ.
Проблемы
стабилизации
промышленных штаммов. Причины нестабильности суперпродуцентов.
Поддержания активности. Международные и национальные коллекции
культур микроорганизмов и их значение для развития биотехнологии. Банки
данных о микроорганизмах и отдельных штаммах микроорганизмов.
Раздел 3. Биотехнологические системы производства.
Т.3.1.
Условия,
необходимые
для
работы
биообъектов
в
биотехнологических системах производства лекарственных средств.
Основные "варианты" биотехнологий. Биотехнологический процесс как
базовый этап, обеспечивающий сырье для получения лекарственных,
профилактических или диагностических препаратов. Биотехнологический
процесс как промежуточный или заключительный этап производства
препарата. Биотехнологический процесс, обеспечивающий все стадии
создания лечебного, профилактического, диагностического препарата.
Общие основы экзогенной регуляции продуктивности макро- и
микрообъектов. Жизнеобеспечение макроорганизмов - животных и высших
растений как источника биомассы (различных тканей). Жизнеобеспечение
микроорганизмов как источника биомассы. Защита от контаминации.
Предотвращение выбросов в окружающую среду. Техногенная экологическая
ниша для существования микрообъектов в монокультуре Жизнеобеспечение
культур клеток высших растений и животных. Защита от контаминации.
Ауксины. Цитокинины. Индукторы митотического цикла.
Проблемы лизогении и онкогенов при культивировании биообъектов.
Обеспечение
эффективной
работы
биообъектов,
используемых
как
промышленные биокатализаторы. Подбор реакционных смесей. Инженерные
решения.
Сочетание условий для поддержания жизнеобеспечения биообъекта и
максимального синтеза целевого продукта при наиболее сложном варианте
биотехнологического
процесса.
Направленная
регуляция
состава
питательной среды и воздействия физических факторов в течение
ферментации. Предшественники целевого продукта и время их внесения в
среду.
Слагаемые
биотехнологического
процесса
производства
лекарственных средств.
Иерархическая структура биотехнологического производства. Первая
ступень построения. Подсистемы типа: биообъект-биореакторы, биомасса сепараторы, экстракторы и т.п. Вторая ступень построения: объединение
подсистем в функционально единую цепь (участок, цех). Технологические
основы создания блочно модульных типовых решений. Третья ступень
построения:
последовательность
блоков
и
модулей
функциональных
участков. Опытно-промышленная установка, предприятие законченного
цикла. Основные и вспомогательные (общеинженерные) подсистемы.
Схема последовательно реализуемых стадий превращения исходного
сырья в лекарственное средство. Оптимизация биообъекта, процессов и
аппаратов как единое целое в биотехнологическом производстве.
Подготовительные стадии при использовании в производстве
биообъектов
микроуровня.
Многоэтапность
подготовки
посевного
материала. Инокуляторы. Кинетические кривые роста микроорганизмов в
закрытых системах. Связь скорости изменения количества микроорганизмов
в экспоненциальной фазе роста с концентрацией клеток в системе.
Комплексные и синтетические питательные среды. Их компоненты.
Концентрация отдельного расходуемого компонента питательной среды и
скорость размножения биообъекта в техногенной нише. Уравнение Моно.
Методы стерилизации питательных сред. Критерий Дейндорфера - Хэмфри.
Сохранение биологической полноценности сред при их стерилизации.
Стерилизация ферментационного оборудования. "Слабые точки"
внутри стерилизуемых емкостей. Проблемы герметизации оборудования и
коммуникаций.
Очистка и стерилизация технологического воздуха. Схема подготовки
потока воздуха, подаваемого в ферментатор. Предварительная очистка.
Стерилизующая
фильтрация.
Предел
размера
пропускаемых
частиц.
Эффективность работы фильтров. Коэффициент проскока.
Критерии подбора ферментаторов при реализации конкретных
целей.
Классификация
Принципы
биосинтеза
организации
полупериодический,
по
технологическим
материальных
объемно-доливной,
потоков:
параметрам.
периодический,
непрерывный.
Глубинная
ферментация. Массообмен. Поверхностная ферментация.
Требования
к
ферментационному
процессу
в
зависимости
от
физиологического значения целевых продуктов для продуцента - первичные
метаболиты,
вторичные
метаболиты,
высокомолекулярные
вещества.
Биомасса как целевой продукт. Требования к ферментационному процессу
при использовании рекомбинантных штаммов, образующих чужеродные для
биообъекта целевые продукты.
Выделение, концентрирование и очистка биотехнологических
продуктов. Специфические особенности первых стадий. Седиментация
биомассы. Уравнение скорости осаждения. Коагулянты. Флокулянты.
Центрифугирование. Выделение из культуральной жидкости клеток высших
растений, микроорганизмов. Отделение целевых продуктов, превращенных в
твердую фазу. Сепарирование эмульсий. Фильтрование. Предварительная
обработка культуральной жидкости для более полного разделения фаз.
Кислотная коагуляция. Тепловая коагуляция. Внесение электролитов.
Методы
извлечения
внутриклеточных
продуктов.
Разрушение
клеточной стенки биообъектов и экстрагирование целевых продуктов.
Сорбционная
и
ионообменная
хроматография.
Аффинная
хроматография применительно к выделению ферментов. Мембранная
технология. Классификация методов мембранного разделения. Общность
методов очистки продуктов биосинтеза и оргсинтеза на конечных стадиях их
получения (из концентратов). Сушка.
Стандартизация
лекарственных
средств,
полученных
методами
биотехнологии. Фасовка.
Т.3.2. Единая система GXP. Правила GLP, GCP и GMP при
предклиническом, клиническом испытании лекарств и их производстве.
Особенности требований GMP к биотехнологическому производству.
Требования к условиям хранения сырья для комплексных питательных сред.
Карантин. Правила GMP применительно к производству беталактамных
антибиотиков.
Валидация биотехнологического производства. Причины проведения
валидации при замене штаммов-продуцентов и изменении составов
ферментационных сред.
Т.3.3. Контроль и управление биотехнологическими процессами.
Основные
параметры
процессами.
Общие
контроля
и
управления
биотехнологическими
требования
к
методам
средствам
и
контроля.
Современное состояние методов и средств автоматического контроля в
биотехнологии. Контролъ состава технологических растворов и газов.
Потенциометрические методы контроля рН и ионного состава. Датчики pH и
ионоселективные электроды. Газочувствительные электроды. Стерилизуемые
датчики растворенных газов.
Контроль концентрации субстратов и биотехнологических продуктов.
Титриметрические
методы.
Оптические
методы.
Биохимические
(ферментативные) методы контроля. Электроды и биосенсоры на основе
иммобилизованных клеток. Высокоэффективная жидкостная хроматография
при решении задач биотехнологического производства.
Основные теории автоматического регулирования. Статические и
динамические характеристики биотехнологических объектов. Классификация
объектов управления в зависимости от динамических характеристик.
Компьютеризация биотехнологического производства лекарственных
препаратов. Создание автоматизированных рабочих мест. Разработка
автоматизированных систем управлений. Пакеты прикладных программ.
Структура исследований в области биотехнологии микробного синтеза.
Применение ЭВМ на различных этапах производства и получения
биотехнологических продуктов. Принципы и этапы анализа данных и
математического моделирования биотехнологических систем. Планирование
и оптимизация многофакторных экспериментов. Кинетические модели
биосинтеза и биокатализа. Организация автоматизированных банков по
биотехнологическим процессам и продуктам.
Раздел
4.
Иммобилизованные
биообъекты
в
условиях
производства.
Инженерная энзимология и повышение эффективности биообъектов
(индивидуальных
ферментов,
ферментных
комплексов
и
клеток
продуцентов)
в
условиях
производства.
Иммобилизованные
(на
нерастворимых носителях) биообъекты и их многократное использование.
Ресурсосбережение.
Экологические
преимущества.
Экономическая
целесообразность. Повышение качества препаратов лекарственных веществ
(гарантия высокой степени очистки, отсутствия пирогенных, аллергенных
примесей).
Нерастворимые носители органической и неорганической природы.
Классификация. Микроструктура носителей.
Т.4.1.Иммобилизация за счет образования ковалентных связей
между ферментом и носителем. Предварительная активизация носителя
бромистым цианом. Механизмы активации. Ковалентные связи с помощью
бифункциональных реагентов между молекулами фермента, связанного с
носителем. Влияние иммобилизации ферментов на их субстратный спектр и
кинетические характеристики. Повышение стабильности. Расширение зоны
оптимальной температуры. Причины указанных явлений.
Абсорбция ферментов на инертных носителях и ионообменниках.
Причины
частичных
ограничений
использования
этого
метода
иммобилизации.
Иммобилизация ферментов путем включения в структуру геля.
Органические и неорганические гели. Методы включения в альгинатный и
полиакриламидный гель. Причины частичных ограничений использования
метода при высокомолекулярных субстратах.
Микрокапсулирование
ферментов
как
один
из
способов
их
иммобилизации. Размеры и состав оболочки микрокапсул.
Биокатализ
в тонком органическом синтезе.
Использование
иммобилизованных ферментов при производстве полусинтетических беталактамных антибиотиков, трансформации стероидов, биокаталитическом
получении простаноидов, разделении рацематов аминокислот.
Эйкозаноиды (простаноиды) и их биологическая роль. Арахидоновая
кислота и другие полиненасыщенные кислоты как исходный продукт для
получения
простагландинов.
Ограниченность
животного
сырья,
используемого для выделения полиненасыщенных кислот. Получение их из
других
природных
источников
микроорганизмов,
включая
грибы
и
простейших.
Иммобилизованные ферменты и лечебное питание. Удаление
лактозы из молока с помощью иммобилизованной бета-галактозидазы.
Превращение
глюкозы
в
фруктозу
с
помощью
иммобилизованной
глюкоизомеразы.
Ферментные электроды на основе иммобилизованных ферментов
глюкозооксидазы, лактатдегидрогеназы, уреазы, пенициллиназы.
Иммобилизация
Моноферментные
целых
клеток
биокатализаторы
микроорганизмов
на
основе
и
растений.
целых
клеток.
Внутриклеточная регенерация коферментов. Проблемы диффузии субстрата
в клетку и выхода продукта реакции. Повышение проницаемости оболочки у
иммобилизуемых клеток.
Биотехнология стероидных гормонов. Традиционные источники
получения стероидных гормонов. Проблемы трансформации стероидных
структур.
Преимущества
биотрансформации
перед
химической
трансформацией. Штаммы микроорганизмов, обладающие способностью к
трансформации
(биоконверсии)
стероидов.
Конкретные
реакции
биоконверсии стероидов. Подходы к решению селективности процессов
биоконверсии. Микробиологический синтез и получение из него путем
биоконверсии преднизолона.
Полный синтез целевого продукта иммобилизованными клетками
продуцентов. Использование для иммобилизации клеток в наиболее
продуктивной фазе ростового цикла. Особенности физиологии клеток,
находящихся в ячейках геля. Перспективы использования "плюс" вариантов
продуцентов после протопластирования и регенерации мицелия.
Создание
биокатализаторов
второго
поколения
на
основе
одновременной иммобилизации продуцентов и ферментов трансформации
продукта биосинтеза. Объединение в одном реакторе процесса биосинтеза и
реакции трансформации. "Открытые системы для усложнения". Биореакторы
различных типов.
Частная биотехнология
Т.4.2. Биотехнология первичных метаболитов.
Биотехнология
аминокислот.
Микробиологический
синтез.
Продуценты. Преимущества микробиологического синтеза перед другими
способами
получения
Общие
принципы
конструирования
штаммов
микроорганизмов - продуцентов аминокислот как первичных метаболитов.
Основные пути регуляции биосинтеза и его интенсификации. Механизмы
биосинтеза глутаминовой кислоты, лизина, треонина. Конкретные подходы к
регуляции
каждого
процесса.
Получение
аминокислот
с
помощью
иммобилизованных клеток и ферментов. Химико-энзиматический синтез
аминокислот.
Получение
оптических
изомеров
аминокислот
путем
использования ацилаз микроорганизмов.
Биотехнология витаминов и коферментов. Биологическая роль
витаминов. Традиционные методы получения (выделение из природных
источников и химический синтез). Микробиологический синтез витаминов и
конструирование штаммов-продуцентов методами генетической инженерии.
Витамин В2 (рибофлавин). Основные продуценты. Схема биосинтеза и пути
интенсификации процесса.
Микроорганизмы
(пропионовокислые
прокариоты
бактерии
и
-
др.).
продуценты
Схема
витамина
биосинтеза.
В12
Регуляция
биосинтеза.
Микробиологический синтез пантотеновой кислоты, витамина РР.
Биотехнологическое производство аскорбиновой кислоты (витамина
С).
Микроорганизмы-продуценты.
Различные
схемы
биосинтеза
в
промышленных условиях. Химический синтез аскорбиновой кислоты и
стадия биоконверсии в производстве витамина С.
Эргостерин и витамины группы D. Продуценты и схема биосинтеза
эргостерина. Среды и пути интенсификации биосинтеза. Получение
витамина D из зргостерина.
Каротиноиды и их классификация. Схема биосинтеза. Среды для
микроорганизмов-продуцентов
и
регуляция
биосинтеза.
Стимуляторы
каротинообразования. Бета-каротин. Образование из бета-каротина витамина
А. Убихиноны (коферменты Q).Источники получения: дрожжи и др.
Интенсификация биосинтеза.
Производство ферментных препаратов. Ферменты, используемые
как
лекарственные
средства.
Протеолитические
ферменты.
Амилолитические, липолитические ферменты. L-Аспарагиназа. Проблемы
стандартизации целевых продуктов.
Ферментные препараты как биокатализаторы в фармацевтической
промышленности. Ферменты трансформации бета-лактамных антибиотиков.
Ферментные
препараты,
используемые
в
генетической
инженерии
(рестриктазы, лигазы и т.д.).
Т.4.3. Биотехнология вторичных метаболитов.
Антибиотики
как
биотехнологические
продукты.
Методы
скрининга продуцентов. Биологическая роль антибиотиков как вторичных
метаболитов. Происхождение антибиотиков и эволюция их функций.
Возможность скрининга низкомолекулярных биорегуляторов при отборе по
антибиотической функции (иммунодепрессантов, ингибиторов ферментов
животного происхождения и др.).
Пути
создания
высокоактивных
продуцентов
антибиотиков.
Механизмы защиты от собственных антибиотиков у их "суперпродуцентов".
"Суперпродуценты" и механизмы защиты клетки от образуемого продукта в
случае его токсичности (suicide). Компартментализация. Мультиферментные
комплексы. Обратимая инактивация и реактивация во время выброса в среду.
Непроницаемость клеточной мембраны продуцента для экзогенного suicide.
Природная
нечувствительность
продуцента
к
большому
количеству
образуемого им целевого биотехнологического продукта за счет отсутствия
внутриклеточных мишеней. Образование целевого продукта на поздней
стадии продуцента с ослаблением чувствительности клеток к целевому
продукту.
Плесневые грибы - продуценты антибиотиков. Особенности строения
клетки и цикла развития при ферментации.
Актиномицеты - продуценты антибиотиков. Строение клетки.
Антибиотики, образуемые актиномицетами.
Бактерии (эубактерии) - продуценты антибиотиков. Строение клетки.
Антибиотики, образуемые бактериями.
Полусинтетические
антибиотики.
Биосинтез
и
оргсинтез
в
создании новых антибиотиков.
Технологии
скрининга
вторичных
микробных
метаболитов.
Значение геномики в создании новых антимикробных агентов. Таргетный
скрининг. Выявление генов «house keeping»
и ivi –генов у патогенных
организмов. Поиск новых мишеней на основе продуктов ivi генов для
антимикробных веществ и создание новых лекарственных препаратов.
Причины позднего накопления антибиотиков в ферметационной среде
по
сравнению
с
накоплением
биомассы.
Биосинтез
антибиотиков.
Мультиферментные комплексы. Сборка углеродного скелета молекул
антибиотиков,
принадлежащих
к
бета-лактамам,
аминогликозидам,
тетрациклинам, макролидам. Роль фенилуксусной кислоты при биосинтезе
пенициллина. Фактор А и биосинтез стрептомицина.
Механизмы
резистентности
бактерий
к
антибиотикам.
Хромосомная и плазмидная резистентность. Транспозоны. Природные
источники
генов
резистентности
к
антибиотикам.
Целенаправленная
биотрансформация и химическая трансформация бета-лактамных структур.
Новые
поколения
цефалоспоринов,
пенициллинов,
эффективные
в
отношении резистентных микроорганизмов. Карбапенемы. Монобактамы.
Ингибиторы бета-лактамаз. Комбинированные препараты: амоксиклав,
уназин.
Механизмы
Целенаправленная
резистентности
к
трансформация
аминогликозидным
аминогликозидов.
антибиотикам.
Амикацин
как
полусинтетический аналог природного антибиотика бутирозина.
Новые
полусинтетические
макролиды
и
азалиды
-
аналоги
эритромицина, эффективные в отношении внутриклеточно локализованных
возбудителей инфекций.
Механизмы резистентности микобактерий к антибиотикам и другим
противотуберкулезным
препаратам. Компенсаторные мутации. Проблемы
преодоления резистентности.
Организационные мероприятия как путь ограничения распространения
генов антибиотикорезистентности.
Противоопухолевые
антибиотики.
Механизмы
действия.
Ферментативная внутриклеточная активация некоторых противоопухолевых
антибиотиков.
Механизмы
резистентности
опухолевых
клеток
к
противоопухолевым препаратам. P-170 гликопротеин и плейотропная
резистентность.
Пути
преодоления
плейотропной
антибиотикорезистентности.
Биомасса
клеток
как
целевой
продукт.
Биотехнология
пробиотиков.
Нормофлоры (пробиотики, микробиотики, эубиотики) - препараты
на основе живых культур микроорганизмов-симбионтов. Общие проблемы
микроэкологии человека. Виды взаимодействия организмов в популяции.
Понятие симбиоза. Различные виды симбиоза. Резистентная микрофлора
желудочно-кишечного тракта. Причины дисбактериоза. Нормофлоры в
борьбе с дисбактериозом. Бифидобактерии, молочнокислые бактерии;
непатогенные штаммы кишечной палочки, образующей бактериоцины как
основа
нормофлоров.
гнилостные
бактерии.
Механизм
антагонистического
Получение
готовых
форм
воздействия
на
нормофлоров.
Монопрепараты и препараты на основе смешанных культур. Лекарственные
формы бифидумбактерина, колибактерина, лактобактерина. Принципы
пробиотикотерапии.
Раздел
5.
Биотехнологическое
Рекомбинантные
Биотехнология
производство
белки,
рекомбинантных
белковых
принадлежащие
к
белков.
лекарственных
веществ.
различным
группам
физиологически активных веществ.
Т.5.1. Инсулин. Источники получения. Видовая специфичность.
Иммуногенные примеси. Перспективы имплантации клеток, продуцирующих
инсулин.
Рекомбинантный инсулин человека. Биотехнологическое производство
инсулина по технологии фирмы Novo (Дания): конструирование плазмид,
выбор штамма микроорганизма, выбор лидерной последовательности
аминокислот,
отщепление
лидерных
последовательностей,
методы
выделения и очистки полупродуктов. Сборка цепей. Контроль за правильным
образованием
дисульфидных
связей.
Ферментативный
гидролиз
проинсулина. Лекарственные препараты.
Биотехнологическое производство инсулина по технологии фирмы Eli
Lilly (США). Альтернативный путь получения рекомбинантного инсулина:
синтез А и В-цепей в разных культурах микробных клеток. Проблемы
освобождения
рекомбинантного
инсулина
от
эндотоксинов
микроорганизмов-продуцентов.
Биотехнологическое
экономические
аспекты.
производство
Создание
рекомбинантного
рекомбинантных
белков
инсулина:
второго
поколения на примере инсулина.
Т.5.2. Интерферон (интерфероны). Классификация. Альфа, бета,
гаммаинтерфероны.
заболеваниях.
Интерфероны
Видоспецифичность
при
вирусных
и
онкологических
интерферонов.
Ограниченные
возможности получения альфа и гамма-интерферонов из лейкоцитов и Т-
лимфоцитов. Лимфобластоидный интерферон. Методы получения бетаинтерферона при культивировании фибробластов.
Индукторы
Промышленное
интерферонов.
производство
Их
природа.
интерферонов
Механизм
на
индукции.
основе
природных
источников.
Синтез различных классов интерферона человека в генетически
сконструированных
клетках
микроорганизмов.
Экспрессия
генов,
встроенных в плазмиду. Вариации в конформации синтезируемых в клетках
микроорганизмов
молекул
интерферонов
за
счет
неупорядоченного
замыкания дисульфидных связей. Проблемы стандартизации. Производство
рекомбинантных образцов интерферона и политика различных фирм на
международном рынке.
Интерлейкины. Механизм биологической активности. Перспективы
практического применения. Микробиологический синтез интерлейкинов.
Получение продуцентов методами генетической инженерии. Перспективы
биотехнологического производства.
I'ормон роста человека. Механизм биологической активности и
перспективы применения в медицинской практике. Микробиологический
синтез. Конструирование продуцентов.
Эритропоэтин.
Выбор
штамма
микроорганизма
и
вектора,
конструирование рекомбинантной ДНК и способ ее доставки в клеткуреципиент. Лекарственные препараты.
Пептидные факторы роста и их рецепторы. Специфическое
стимулирование синтеза ДНК и пролиферации. Фактор роста нервов (ФРН).
Эпидермальный фактор роста (ЭФР). Трансформирующие факторы роста
(альфаТФР и бета-ТФР). Инсулиноподобные факторы роста (ИФР-1, ИФР-2).
Белковые
трансмембранные
рецепторы
факторов
роста.
Каскад
внутриклеточных процессов от поверхности клетки к ядру. Терапевтическое
значение пептидных факторов роста. Промышленное производство факторов
роста. Использование технологии рекомбинантных ДHK для создания
продуцирующих
их
биообъектов.
Колониестимулирующие
факторы.
Лекарственные препараты.
Т.5.3. Иммунобиотехнология как один из разделов биотехнологии.
Основные составляющие и пути функционирования иммунной системы.
Медиаторы иммунологических процессов. Их функциональная совокупность.
Обеспечение гомеостаза. Технология рекомбинантной ДНК и получение
медиаторов иммунологических процессов.
Иммунобиотехнология
лекарственных
веществ.
Иммуномодулирующие агенты: иммуностимуляторы и иммуносупрессоры
(иммунодепрессанты).
Усиление иммунного ответа с помощью иммунобиопрепаратов.
Вакцины на основе рекомбинантных протективных антигенов или живых
гибридных
носителей.
Антисыворотки
к
инфекционным
агентам,
к
микробным токсинам. Технологическая схема производства вакцин и
сывороток.
Неспецифическое
усиление
иммунного
ответа.
Рекомбинантные
интерлейкины, интерфероны и другие цитокины. Механизмы биологической
активности. Тимические факторы. Трансплантация костного мозга.
Подавление иммунного ответа с помощью иммунобиопрепаратов.
Рекомбинантные антигены. IgE - связующие молекулы и созданные на их
основе толерогены. Иммунотоксины. Антидиотипические антитела в
качестве мишени для аутоантител. Специфическая плазмоиммуносорбция.
Неспецифическое подавление иммунного ответа. Моноклональиные
антитела
против
цитокинов.
Неспецифичная
гемосорбция
и
иммуноплазмофорез.
Иммуносупрессоры-ингибиторы
сигнальной
трансдукции.
Множественность механизмов, обеспечивающих распознавание клеткой
внешних воздействий и каскад ответных реакций на них. Циклоспорин А –
ингибитор иммунного ответа на уровне кальцийнейрина. Применение в
транспланталогии. Новые иммуносупрессоры природного происхождения
(рапамицин, FK 506 и др.) Перспективы применения в транспланталогии, при
лечении аутоиммунных и онкологических заболеваний.
Производство
моноклональных
антител
с
использованием
соматических гибридов животных клеток. Механизмы иммунного ответа на
конкретный
антиген.
Ретерогенность
Разнообразие
(поликлональность)
антигенных
сыворотки.
детерминантов.
Преимущества
при
использовании моноклональных антител. Клоны клеток злокачественных
новообразований. Слияние с клетками, образующими антитела. Гибридомы.
Криоконсервирование.
Банки
гибридом.
Технология
производства
моноклональных антител.
Области применения моноклональных антител.
Обязательное тестирование препаратов моноклональных антител на
отсутствие онкогенов.
Моноклональные
антитела
как
специфические
сорбенты
при
выделении и очистке биотехнологических продуктов.
Моноклональные антитела в терапии и профилактике. Перспективы
высокоспецифичных вакцин, иммунотоксинов. Включение моноклональных
антител в оболочку липосом и повышение направленности транспорта
лекарств.
Иммунобиотехнология диагностических препаратов.
Молекулярная диагностика. Иммунодиагностика и ДНК-диагностика.
Иммуноанализ. Методы анализа, основанные на использовании
моноклональных
(в
отдельных
случаях
поликлональных)
антител.
Иммуноферментный анализ (ИФА). Метод твердо фазного иммуноанализа
(ELISA- enzyme linked immunosorbentassay). Радиоиммунный анализ (РИА).
Преимущества перед традиционными методами при определении малых
концентрации тестируемых веществ и наличии в пробах примесей с близкой
структурой и сходной биологической активностью. Моноклональные
антитела в медицинской диагностике.
ДНК-диагностика. ДНК и РНК зонды как альтернатива ИФА и РИА
при скрининге продуцентов биологически активных веществ (обнаружение
генов вместо продуктов экспрессии генов).
Молекулярная диагностика и тестирование гормонов, антибиотиков,
аллергенов
и
т.д.
Лекарственный
мониторинг.
Ранняя
диагностика
онкологических заболеваний. Коммерческие диагностические наборы на
международном рынке. Типирование подлежащих пересадке тканей.
Хранение и транспортирование иммунобиологических препаратов.
Принципы «холодовой цепи». Нормативные документы.
Раздел 6. Биотехнология и экология.
Т.6.1. Биотехнология
при
решении проблем экологии и ликвидации антропогенных воздействий на
среду. Сигнально-коммуникативные молекулы. Феромоны и др. Их роль
в экологических процессах. Возможности использования.
Раздел 7. Перспективы развития биотехнологии в XXI веке.
Т.7.1. Сочетание биосинтеза, оргсинтеза, химической и биологической
трансформации
при создании
современных
лекарственных
средств.
Биотехнологические продукты новых поколений.
3. Разделы дисциплины и виды занятий
Наименование тем, их содержание, объем в часах
№
п/п
1.
Раздел дисциплины
Лекции
ОФО
Введение в биотехнологию. Ис
тория развития. Биотехнология
лекарственных средств. Биотех ника. Связь биотехнологии с
фундаментальными науками вто
рой
половины
XX
века.
Биомедицинские
технологии
(понятие).
1
Лабораторные
ЗФО ОФО
1
2
ЗФО
СРС
ОФО
ЗФО
3
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Биообъекты как средство производства лекарственных, профилактических и диагностичес
ких средств. Макроорганизмы,
микроорганизмы. Ферменты как
промышленные биокатализаторы.
Совершенствование биообъектов методами мутагенеза и
селекции. Совершенствование
биообъектов методами клеточной инженерии.
Клеточная инженерия. Создание
новых биообъектов методами
клеточной и генетической инженерии (технология рекомби
нантной ДНК). Последователь
ность операций, осуществляемых биотехнологом - генным
инженером.
Геномика. Геномика
и
ее
значение для поиска новых
лекарств. Структурная, сравни
тельная и функциональная геномика. Международные базы
данных. Протеомика, ее мето
ды и значение для поиска новых
лекарств.
Биотехнологические основы про
изводства. Слагаемые биотехно
логического процесса. Структура биотехнологического про
изводства. Ферментеры.
Единая система GLP, GCP и
GMP при внедрении в прак тику и производство лекарст венных препаратов. Особенности GMP применительно к биотехнологическому производству
Биотехнология аминокислот.
1
2
1
2
Инженерная энзимология. Иммобилизованные клетки и фер
менты в биотехнологическом
производстве. Биореакторы.
Механизмы регуляции биосинтеза первичных метаболитов
(используемых как лекарственные средства). Управление процессом.
Биотехнология в производстве
витаминов.
1
1
2
2
2
4
4
2
2
3
1
2
3
1
2
1
2
4
1
2
3
1
2
1
2
1
2
2
2
2
3
3
3
12.
13.
14.
15.
16.
Рекомбинантные белки и поли
пептиды. Инсулин. Интерферо
ны. Гормон роста. Эритропоэтин. Пептидные факторы рос
та. Видоспецифичность. Тради
ционные и генно-инженерные
методы получения. Особенности контроля качества. Методы
определения (применительно к
инсулину).
Плазмозамещающие растворы.
Перевязочные средства с иммо
билизованными ферментами и
антибиотиками.
Иммунобиотехнология. Иммун
ные сыворотки. Вакцины. Ре комбинантные вакцины.
Биотехнология и экология. Биотехнология при решении проблем экологии и ликвидации антропогенных воздействий на
среду. Сигнально-коммуника тивные молекулы. Феромоны и
др. Их роль в экологических
процессах. Возможности исполь
зования.
Перспективы развития биотехнологии в XXI веке. Сочетание
биосинтеза, оргсинтеза, химической и биологической трансформации при создании современных
лекарственных
средств.
Биотехнологические
продукты новых поколений.
Итого
1
1
4
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
3
2
1
2
17
4
34
6
10
51
3.1.
Практические (семинарские) занятия, их наименование,
содержание и объем в часах учебным планом не предусмотрены
3.2.
№
п/п
Лабораторные работы, их наименование и объем в часах
Наименование лабораторной работы
1
2
Объем
часов
3
4
5
2
ОФО ЗФО
1.
Основные
биотехнологии.
медицинской
Раздел 1.
Т.1.1.
2
2.
Типы биореакторов. Производство вакцин на
основе
животных
клеток.
Производство
моноклональных антител.
Раздел 1.
Т.1.2.
2
3.
Особенности
культивирования
растительных
клеток; суспензионные культуры. Технология
получения биомассы женьшеня на основе
культуры клеток.
Раздел 1.
Т.1.3.
4.
Периодическое
глубинное
культивирование
продуцентов при производстве лекарственных
веществ. Непрерывное культивирование, методы
регулирования, применяемые в медицинской
биотехнологии.
Раздел 3.
Т.3.1.
5.
Единая система GLP, GCP и GMP при
внедрении
в
практику
и производство
лекарственных препаратов. Особенности GMP
применительно
к
биотехнологическому
производству.
Раздел 3.
Т.3.2.
6.
Слагаемые
биотехнологического
процесса.
Структура биотехнологического
производства.
Ферментеры.
Технологические параметры
биосинтеза.
Раздел 3.
Т.3.3.
Инженерная энзимология. Иммобилизованные
клетки и ферменты в биотехнологическом
производстве. Биореакторы.
Раздел 4.
Т.4.1.
Производство аминокислот пищевого назначения.
Технологическая линия получения аминокислот,
пенициллина
и
его
производных
микробиологическим методом.
Раздел 4.
Т.4.2.
Механизмы регуляции биосинтеза первичных
метаболитов (используемых как лекарственные
Раздел 4.
7.
8.
продуценты
Раздел, тема
лекционного
курса
2
2
4
2
4
2
2
2
9.
средства). Управление процессом.
10.
Механизмы регуляции биосинтеза
метаболитов. Управление процессом.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Т.4.2.
2
вторичных
Раздел 4.
Т.4.3.
2
Плазмозамещающие растворы. Перевязочные
средства с иммобилизованными ферментами и
антибиотиками.
Раздел 5.
Т.5.2.
2
Раздел 5.
Т.5.3.
2
Рекомбинантные
белки
и
полипептиды.
Инсулин.
Интерфероны. Гормон
роста.
Эритропоэтин.
Пептидные
факторы
роста.
Видоспецифичность. Традиционные и генноинженерные методы получения. Особенности
контроля
качества.
Методы
определения
(применительно к инсулину).
Иммунобиотехнология. Иммунные
Вакцины. Рекомбинантные вакцины.
сыворотки.
Раздел 5.
Т.5.3.
2
Биотехнология при решении проблем экологии и
ликвидации антропогенных
воздействий
на
среду. Сигнально-коммуникативные молекулы.
Феромоны и др. Их роль в экологических
процессах. Возможности использования.
Раздел 6.
Т.6.1.
2
Перспективы развития биотехнологии в XXI
веке.
Сочетание биосинтеза,
оргсинтеза,
химической и биологической трансформации
при создании современных
лекарственных
средств. Биотехнологические продукты новых
поколений.
Раздел 7.
Т.7.1.
2
Итого
34
6
3.3. Самостоятельная работа студентов. Разделы, темы, перечень
примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной
работы. Сроки выполнения, объем в часах.
№
п/п
Разделы и темы рабочей
программы
самостоятельного изучения
Перечень
домашних
заданий и других
вопросов для
самостоятельного
изучения
Сроки
выполнения
Объем
часов
ОФО ЗФО
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
История развития биотехнологии. Особенности и основные
Написание
достижения
современного
реферата
этапа развития биотехнологии.
Основные объекты биотехнологии.
Биообъекты как средство проСоставление
изводства лекарственных проплана-конспекта
филактических и диагностических средств.
Мутагенез. Основные виды Написание
мутагегенов и механизм их реферата
действия.
Особенности технологии культивирования клеток и тканей
Составление
растений и животных. Основплана-конспекта
ные лекарственные препараты,
получаемые из культур растительных клеток.
Производство витаминов.
Написание
реферата
Контроль исследований в облас
ти генной инженерии.
Инженерная энзимология и
Составление
медицинские технологии.
плана-конспекта
Полимерные
биоматериалы.
Написание
Антисмысловые нуклеотиды и
реферата
рибозимы.
Методы выделения и очистки
Составление
белковых веществ.
плана-конспекта
Иммобилизованные ферменты
и клетки. Основные носители и
Составление
методы иммобилизации. Проплана-конспекта
мышленные процессы с исполь
зованием иммобилизованных
ферментов и клеток.
Рекомбинантные вакцины. ДосНаписание
тоинства и преимущества перед
реферата
обычными вакцинами.
Рекомбинантные белки и полипептиды (инсулин, гормон
Составление
роста, интерфероны). Традициплана-конспекта
онные и генноинженерные методы получения.
Биодеградация ксенобиотиков.
Составление
Биологические методы очистки
плана-конспекта
сточных вод и утилизации
отходов.
Подготовка сырья и воздуха
Написание
для биотехнологических произреферата
водств.
3
2 неделя
2
3
4 неделя
5 неделя
4
2
4
7 неделя
8 неделя
3
9 неделя
3
10 неделя
2
3
11 неделя
2
4
12 неделя
3
2
4
13 неделя
14 неделя
3
4
15 неделя
3
16 неделя
17 неделя
3
15.
Подготовка к лабораторным
работам.
Подготовка
к
промежуточному
контролю
(тесты).
Итого
Составление
плана-конспекта
18 неделя
4
10
51
3.4. Курсовой проект (работа), его характеристика и трудоемкость,
примерная тематики. Курсовой проект (работа) учебным планом не
предусмотрены.
3.5.
Учебная практика по дисциплине, краткая характеристика
(не предусмотрена).
4. Учебно – методические материалы по дисциплине
4.1.
Основная и дополнительная литература
а) основная литература
1.ЭБС
«Консультант
студента»
Орехов,
С.Н.
Фармацевтическая
биотехнология. Руководство к практическим занятиям.: учебное пособие /
Орехов С.Н.; под ред. В.А. Быкова, А.В. Катлинского - М. : ГЭОТАР-Медиа,
2009. - 384 с. – Режим доступа: http://studentlibrary.ru/
2. Сазыкин, Ю.О. Биотехнология : учеб. пособие для студентов мед. вузов /
Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева ; под ред. А.В. Катлинского. - М.
: Академия, 2008. - 256 с.
б). дополнительная литература:
1.Безбородов, А.М. Микробиологический синтез / А.М. Безбородов, Г.И.
Квеситадзе. - СПб. : Проспект Науки, 2011. - 144 с.
2.Мокрушин, В.С. Основы химии и технологии биоорганических и
синтетических лекарственных веществ : учеб. пособие для студентов вузов /
В.С. Мокрушин, Г.А. Вавилов. - СПб. : Проспект Науки, 2009. - 496 с. 3. Тушканова, О. В. Биотехнология: понятия, термины и определения : учеб.
пособие для студентов фармацевт. фак. / О.В. Тушканова, В. А. Карташов. Майкоп : Качество, 2012. - 132 с.
4.Иммуно- и нанобиотехнология : учеб. пособие / Э.Г. Деева [и др.]. - СПб. :
Проспект Науки, 2008. - 216 с.
4.Сазыкин, Ю.О. Биотехнология : учеб. пособие для студентов мед. вузов /
Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева ; под ред. А.В. Катлинского. - М.
: Академия, 2006. - 256 с.
4.2. Перечень методических указаний к лабораторным занятиям
4.3. Перечень,
программ,
обучающих,
контролирующих
компьютерных
видеокейсов, кино- и телефильмов, мультимедиа и т.п.
1.Основные справочные и поисковые системы: LibNet, MedLine, PubMed,
Google, Yandex, Rambler и др.
2. http://www.bioinformatix.ru/Сайт, посвященный биоинформатике, геномике,
протеомике. На сайте публикуются статьи по этим тематикам. Кроме того, на
данном сайте можно найти описание различных программ, используемых в
биологии.
3.http://www.scirus.com/Scirus – наиболее полная поисковая система для
ученых в Интернете. Основанный на последних поисковых технологиях, он
ищет более, чем в 300 миллионах определенных для науки Web-страницах,
позволяя пользователям
быстро находить: научные, медицинские и
технические сведения; последние публикации; рецензируемые журналы;
патенты и журналы, которые обычно пропускают другие поисковые системы.
Эта поисковая система обращает внимание только на те Web-страницы,
которые содержат научную информацию.
4.http://highwire.stanford.edu/Этот сайт секции библиотеки Стэнфордского
университета
предлагает
вниманию
пользователей
огромную
базу
материалов, которые можно загру-зить бесплатно в полном объеме.
Источниками предлагаемых статей являются 975 журналов. Читатели имеют
возможность доступа к полным текстам почти 1 435 924 статей, которые
перед публикацией получили рецензию экспертов. Возможен быстрый поиск
и расширенный поиск (по авторам статей, названи-ям, цитатам, ключевым
словам и т.д.).
5. Полный комплект учебно-методических материалов модуля размещен на
сайте КГПУ им. К.Э. Циолковского по адресу http://nfpk.kspu.kaluga.ru.
6. Открытая биология (CD) /Автор курса Д.И. Мамонтов. Под ред. А.В.
Маталина. (http://www.physicon.ru/)
7. Биология, химия, экология (CD). Мин-во обр. РФ, ГУ РЦ ЭМТО, ООО
«Дрофа». (http://www.physicon.ru/)
8.
Услуги
Интернет,
используемые
в
образовании:
Вещательные
(электронные газеты, журналы, библиотеки, рекламная информация, книги,
учебники, методическая литература). Интерактивные (электронная почта,
видеоконференции, чаты, форумы).
9. Полный комплект учебно-методических материалов размещен на сайте
ДГГУ по адресу: iso. khspu.ru, вкладка «Учебные модули и курсы»,
предметная область «Естествознание».
10. Биотехнология. Учебное электронное издание по курсу. М: Мин. Обр.
РФ. ГУ РЦ ЭМТО, YDP Interactive Publishing, 2003. ([email protected].)
11. Полный комплект учебно-методических материалов размещен на сайте:
http://mdito.pspu.ru/?q=node/68.
12. Полный комплект учебно-методических материалов размещен на сайте:
http://www.cspu.ru/sites/nfpk/est/DocLib3/Forms/ AllItems.aspx.
4.4. Раздаточный материал
Фотографии, схемы, таблицы, плакаты, слайды по основным разделам
программы: 1) Совершенствование биообъектов методами мутагенеза и
селекции.
2)
Совершенствование
биообъектов
методами
клеточной
инженерии. 3) Создание новых биообъектов методами клеточной и
генетической
инженерии
(технология
рекомбинатной
ДНК).
Последовательность операций, осуществляемых биотехнологом – генным
инженером. 4) Инженерная энзимология. Иммобилизированные клетки и
ферменты в биотехнологическом производстве. Биореакторы. 5) Механизмы
регуляции
биосинтеза
первичных
метаболитов
(используемых
как
лекарственные средства). 6) Иммунобиотехнология. 7) Антибиотики как
биотехнологические продукты. 8) Механизмы резистентности бактерий к
антибиотикам. Пути преодоления.
Дидактические карточки с заданиями, тесты по вариантам, инструкции
к практическим занятиям.
Контрольные вопросы и задания для проведения текущего
контроля
1.История биотехнологии. Определения. Основные разделы биотехнологии.
Проблемы и перспективы медицинской биотехнологии.
2.Характеристика
продуцентов,
применяемых
в
биотехнологических
производствах (антибиотики, интерфероны, аминокислоты).
3.Основные
методы
хранения
продуцентов,
применяемых
в
фармацевтической промышленности.
4.Методы культивирования продуцентов, применяемые в фармацевтической
промышленности.
5.Кинетические
характеристики
продуцентов,
определяемые
в
производственных условиях при непрерывном культивировании.
6.Особенности образования целевого продукта (биологически активного
вещества) популяции продуцента.
7.Производство дрожжей на углеводсодержащих и целлюлозных субстратах.
8.Производство аминокислот медицинского и пищевого назначения.
9.Особенности
конструкции
и
типы
биореакторов,
применяемых
в
производстве биотехнологической продукции.
10.Особенности культивирования клеток животных, получение вакцин
медицинского назначения.
11.История генетической инженерии и основные этапы генно-инженерных
исследований.
12.Основные понятия генетической инженерии.
13.Клеточная инженерия. Процессы каллусообразования. Тотипотентность
растительных клеток.
14.Особенности культивирования растительных клеток. Суспензионные
культуры.
15.Методы получения моноклональных антител. Массовая наработка и их
очистка. Основные направления применения.
16.Ферменты, применяемые в генно-инженерных проектах.
17.Основные этапы генно-инженерных проектов.
18.Методы получения генов.
19.Источники ДНК для клонирования.
20.Химико-ферментативный синтез гена.
21.Метод обратной транскрипции.
22.Векторы, применяемые в генетической инженерии.
23.Методы получения рекомбинантных молекул ДНК. Отжиг и лигирование.
Соединение тупых концов. Коннекторная техника.
24.Введение рекомбинантных ДНК в клетки реципиента. Идентификация
клонов, содержащий чужеродный ген.
25.История развития метода культур клеток. Каллусогенез - основа создания
пересадочных клеточных культур.
26.Культивирование отдельных клеток. Протопласты растительных клеток
как объект биологического конструирования. Слияние протопластов и
гибридизация соматически клеток.
27.Иммуноферментный анализ и его применение.
Контрольные вопросы и задания для проведения итоговой аттестации
Примерный перечень вопросов к зачету по дисциплине
«Биотехнология»
1.Введение. Биотехнология как наука и сфера производства. Краткая история
развития биотехнологии. Биотехнология и фундаментальные дисциплины.
2.Современная биотехнология как одно из основных направлений научнотехнического прогресса.
3.Биотехнология и новые методы анализа и контроля. Биосенсоры.
Биодатчики.
Новые
материалы
(биополимеры
и
др.),
получаемые
биотехнологическими методами.
4.Повышение продуктивности сельскохозяйственных растений и животных.
Новые методы культивирования растений.
5.Биотехнология и пищевая промышленность. Совершенствование путей
переработки
сельскохозяйственных
продуктов.
Новые
разновидности
пищевых продуктов.
6.Пути решения проблем экологии и охраны окружающей среды методами
биотехнологии. Переработка и утилизация промышленных отходов. Очистка
промышленных стоков. Биодеградация ксенобиотиков.
7.Получение
биотехнологическими
профилактических
понимание
и
основ
диагностических
патологии
методами
препаратов.
инфекционных,
лекарственных,
Биотехнология
онкологических
и
и
наследственных заболеваний.
8.Биообъекты как средство производства лекарственных, профилактических
и диагностических препаратов. Классификация биообъектов.
9.Макробиообъекты животного происхождения. Человек как донор. Человек
как объект иммунизации и донор. Млекопитающие, птицы, рептилии, рыбы,
насекомые, паукообразные, морские беспозвоночные. Культуры тканей
человека
и
других
млекопитающих.
биологически активных веществ.
Основные
группы
получаемых
10.Биообъекты
растительного
происхождения.
Дикорастущие,
плантационные растения. Водоросли. Культуры растительных тканей.
Основные группы получаемых биологически активных веществ.
11.Биообъекты - микроорганизмы. Эукариоты (простейшие, грибы, дрожжи).
Прокариоты (актиномицеты, эубактерии). Вирусы. Основные группы
получаемых биологически активных соединений.
12.Биообъекты
-
макромолекулы
с
ферментативной
активностью.
Промышленные биокатализаторы на основе индивидуальных ферментов и
мультиферментных комплексов. Биоконверсия (биотрансформация) при
получении гормонов, простаноидов, витаминов, антибиотиков и дру-гих
биологически активных веществ.
13.Пути и методы, используемые при получении более продуктивных
биообъектов
и
биообъектов
с
другими
качествами,
повышающими
возможность их использования в промышленном производстве
14.Традиционные методы селекции. Вариационные ряды. Отбор спонтанных
мутаций. Мутагенез и селекция. Физические и химические мутагены и
механизм их действия. 15.Классификация мутаций. Проблемы генетической
стабильности
мутантов
по
признаку
образования
целевого
биотехнологического продукта.
16.Клеточная
инженерия
и
использование
ее
методов
в
создании
микроорганизмов и клеток растений - новых продуцентов биологически
активных (лекарственных) веществ.
17.Методы клеточной инженерии применительно к животным клеткам.
Гибридомы.
Значение
гибридом
для
производства
современных
диагностических препаратов.
18.Генетическая инженерия и создание с помощью ее методов проду-центов
новых
лекарственных
веществ.
Основные
принципы
технологии
рекомбинантной ДНК.
19.Понятие вектора в генетической инженерии. Векторные молекулы на
основе плазмидной и фаговой ДНК. Химический синтез фрагментов ДНК.
Методы секвенирования (определения последовательности нуклео-тидов).
Химический синтез гена.
20.Ферменты, используемые в генетической инженерии. Рестриктазы.
Классификация и специфичность. Формирование "липких концов". Рестриктаза E.coli R1 и распознаваемая ею последовательность нуклеотидов.
Лигазы и механизм их действия.
21.Генетические маркеры. Методы идентификации и изоляции клонов с
рекомбинантной ДНК.
22.Проблемы экспрессии чужеродных генов в микроорганизмах. Гены
животной клетки; экзоны, нитроны. Обеспечение возможности экспрессии
генов млекопитающих в микробной клетке. Обратная транскриптаза.
23.Способы преодоления барьеров на пути экспрессии чужеродных генов.
Стабилизация
чужеродных
белков
(целевых
продуктов)
в
клетке.
Генетические методы, обеспечивающие выделение чужеродных белков
в
среду.
24.Микроорганизмы различных систематических групп: дрожжи, эубактерии,
актиномицеты и др. как хозяева при экспрессии чужеродных генов.
Специфические проблемы генетической инженерии при создании новых
продуцентов белковых веществ, первичных и вторичных метабо-литов как
целевых биотехнологических продуктов.
25.Инженерная энзимология и повышение эффективности биообъектов
(индивидуальных
ферментов,
ферментных
комплексов
и
клеток
продуцентов) в условиях производства.
26.Иммобилизованные (на нерастворимых носителях) биообъекты и их
многократное
использование.
Ресурсосбережение.
Экологические
преимущества.
27.Нерастворимые носители органической и неорганической природы.
Микроструктура носителей.
28.Иммобилизация
за
счет
образования
ковалентных
связей
между
ферментом и носителем. Механизм активации. Ковалентные связи с
помощью би-функциональных реагентов между молекулами фермента,
связанного
с носителем.
29.Влияние иммобилизации ферментов на их субстратный спектр и
кинетические характеристики. Повышение стабильности. Расширение зоны
оптимальной температуры. Причины указанных явлений.
30.Адсорбция ферментов на инертных носителях и ионообменниках.
Причины
частичных
ограничений
использования
этого
метода
иммобилизации.
31.Иммобилизация
ферментов
путем
включения
в
структуру
геля.
Органические и неорганические гели. Методы включения в альгинатный и
полиакриламидный гель. Причины частичных ограничений использо-вания
метода при высокомолекулярных субстратах.
32.Микрокапсулирование
ферментов
как
один
из
способов
их
иммобилизации. Размеры и состав оболочки микрокапсул.
33.Биокатализ
в
тонком
органическом
синтезе.
Использование
иммобилизованных ферментов при производстве полусинтетических беталактамных антибиотиков, трансформации стероидов, биокаталитическом
получении простаноидов, разделении рацематов аминокислот.
34.Иммобилизованные ферменты и лечебное питание. Удаление лактозы из
молока с помощью иммобилизованной бета-галактозидазы. Превращение
глюкозы во фруктозу с помощью иммобилизованной глюкоизомеразы.
35.Ферментные
электроды
на основе
иммобилизованных
ферментов:
глюкозооксидазы, лактатдегидрогеназы, уреазы, пенициллиназы.
36.Иммобилизация
целых
клеток
Моноферментные
биокатализаторы
микроорганизмов
на
основе
и
целых
растений.
клеток.
Внутриклеточная регенерация коферментов. Проблемы диффузии субстрата
в клетку и выхода продукта реакции. Повышение проницаемости оболочки у
иммобилизуемых клеток.
37.Полный
синтез
целевого
продукта
иммобилизованными
клетками
продуцентов. Использование для иммобилизации клеток в наиболее
продуктивной фазе ростового цикла. Особенности физиологии клеток,
находящихся в ячейках геля. Перспективы использования "плюс" вариантов
продуцентов после протопластирования и регенерации мицелия.
38.Создание биокатализаторов второго поколения на основе одновре-менной
иммобилизации
продуцентов и
ферментов трансформации
про-дукта
биосинтеза. Объединение в одном реакторе процесса биосинтеза и реакции
трансформации.
"Открытые
системы
для
усложнения".
Биореакторы
различных типов.
39.Механизмы
внутриклеточной
регуляции
и
биосинтез
целевых
биотехнологических продуктов.
40.Индукция и репрессия синтеза ферментов. Состав оперона. Механизмы
регуляции действия генов и их использование в биотехнологических
процессах.
41.Ингибирование ферментов биосинтеза по принципу обратной связи
(ретроингибирование). Механизм ретроингибирования. Аллостерические
ферменты. Значение этого механизма в регуляции жизнедеятельности клетки
и пути преодоления ограничений биосинтеза целевых продуктов
суперпродуцентов.
у
.
42.Катаболитная репрессия. "Глюкозный эффект" и подавление синтеза
катаболических ферментов. Транзиентная репрессия. Исключение индуктора.
Катаболитное ингибирование. Механизм катаболитной репрессии.
43.Регуляция усвоения азотсодержащих соединений. Ключевые соединения в
биосинтезе азотсодержащих соединений. Ферменты синтеза глутамата и
глутамина.
Понятие
кумулятивного
ретроингибирования.
Мутанты
с
измененной регуляцией азотного метаболизма и возможности интенсификации биосинтеза ряда первичных, вторичных метаболитов и некоторых
ферментов.
44.Внутриклеточный транспорт и секреция биотехнологических продуктов у
микроорганизмов. Структура и видовая специфичность оболочки. Роль
клеточной стенки, внешней и внутренней мембраны. Биосинтез полимеров
оболочки.
45.Литические ферменты. Мембранные системы транспорта ионов и
низкомолекулярных
метаболитов.
Классификация
систем
транспорта.
Регуляция их функций.
46.Биотехнологические
аспекты
интенсификации
транспорта
низкомолекулярных веществ в клетку и освобож-дения из клетки.
Механизмы секреции высокомолекулярных биотехноло-гических продуктов.
Фосфорный обмен и энергообеспечение. Биотехнологические аспекты
секреции.
47."Суперпродуценты" и механизмы защиты клетки от образуемого ею
продукта
в
случае
Мультиферментные
его
токсичности
комплексы.
(suicide).
Сохранение
Компартментация.
свойств
промышленных
штаммов микроорганизмов - продуцентов лекарственных веществ. Проблемы
стабилизации
промышленных
штаммов.
Причины
нестабильности
суперпродуцентов. Способы поддержания активности. Международные и
национальные коллекции культур микроорганизмов и их значение для
развития биотехнологии. Банки данных о микроорганизмах, растительных и
животных клетках и отдельных штаммах микроорганизмов.
48.Условия, необходимые для работы биообъектов в биотехнологических
системах производства лекарственных средств. Основные "варианты"
биотехнологий.
49.Биотехнологический процесс как базовый этап, обеспечивающий сырье
для получения лекарственных, профилактических или диагностических
препаратов.
50.Общие
основы
экзогенной
регуляции
продуктивности
макро-
и
микрообъектов. Жизнеобеспечение макроорганизмов - животных и высших
растений как источника биомассы (различных тканей). Жизнеобеспечение
микроорганизмов как источника биомассы. Защита от контаминации.
Предотвращение выброса в окружающую среду.
51.Жизнеобеспечение культур клеток высших растений и животных. Защита
от контаминации. Ауксины. Цитокинины. Индукторы митотического цикла.
52.Проблемы лизогении и онкогенов при культивировании биообъектов.
Обеспечение
эффективной
работы
биообъектов,
используемых
как
промышленные биокатализаторы. Подбор реакционных смесей. Инженерные
решения.
53.Иерархическая структура биотехнологического производства.
54.Схема последовательно реализуемых стадий превращения исходного
сырья в лекарственное средство. Оптимизация биообъекта, процессов
и
аппаратов как единого целого в биотехнологическом производстве.
55.Подготовительные
биообъектов
операции
микроуровня.
при
использовании
Многоэтапность
в
производстве
подготовки
посевного
материала.
56.Комплексные и синтетические питательные среды. Их компоненты.
Концентрация отдельного расходуемого компонента питательной среды и
скорость размножения биообъекта в техногенной нише. Уравнение Моно.
57.Методы стерилизации питательных сред. Критерий Дейндорфера Хэмфри.
Сохранение
биологической
полноценности
сред
при
их
стерилизации.
58.Стерилизация ферментационного оборудования. "Слабые точки" внутри
стерилизуемых емкостей. Проблемы герметизации оборудования
и
коммуникаций.
59.Очистка и стерилизация технологического воздуха. Схема подготовки
потока воздуха, подаваемого в ферментатор. Предварительная очистка.
Стерилизующая
фильтрация.
Предел
размера
пропускаемых
частиц.
Эффективность работы фильтров. Коэффициент проскока.
60.Критерии подбора ферментаторов при реализации конкретных целей.
Классификация биосинтеза по технологическим параметрам. Принципы
организации материальных потоков: периодический, полупериоди-ческий,
отъемно-доливной, непрерывный.
61.Требования
к
ферментационному
процессу
в
зависимости
от
физиологического значения целевых продуктов для продуцента – первичные
метаболиты, вторичные метаболиты, высокомолекулярные вещества.
62.Требования
к
ферментационному
процессу
при
использовании
рекомбинантных штаммов, образующих чужеродные для биообъекта
целевые продукты.
63.Выделение, концентрирование и очистка биотехнологических продуктов.
64.Методы извлечения внутриклеточных продуктов. Разрушение кле-точной
стенки биообъектов и экстрагирование целевых продуктов.
65.Сорбционная и ионообменная хроматография. Аффинная хроматография
применительно к выделению ферментов.
66.Мембранная
технология.
Классификация
методов
мембранного
разделения. Общность методов очистки продуктов биосинтеза и оргсинтеза
на конечных стадиях их по-лучения (из концентратов
67.Стандартизация
лекарственных
средств,
получаемых
методами
биотехнологии. Фасовка.
68.Основные параметры контроля и управления биотехнологическими
процессами.
Общие
требования
к
методам
и
средствам
контроля.
Современное состояние методов и средств автоматического контроля в
биотехнологии. Контроль состава технологических растворов и газов.
Потенциометрические методы контроля рН и ионного состава. Датчики рН
и ионоселективные электроды.
69.Статические
объектов.
и динамические характеристики биотехнологических
Классификация
объектов
управления
в
зависимости
от
динамических характеристик.
70.Рекомбинантные продуценты биологически активных веществ
и
проблемы объективной информации населения. Организация контроля за
охраной окружающей среды в условиях биотехнологического производства.
71.Классификация отходов. Соотношение различных видов отходов. Очистка
жидких отходов. Схемы очистки. Аэротенки. Активный ил
и входящие в
него микроорганизмы.
72.Создание методами генетической инженерии штаммов микроорганизмовдеструкторов
с
повышенной
способностью
к
деструкции
веществ,
содержащихся в жидких отходах. Основные характеристики штаммов
деструкторов. Их неустойчивость в природных условиях.
73.Уничтожение
или
утилизация
твердых
(мицелиальных)
отходов.
Биологические, физико-химические, термические методы обезвреживания
мицелиальных отходов. Утилизация мицелиальных отходов в строительной
промышленности.
Использование
отдельных
фракций
мицелиальных
отходов в качестве пеногасителей и др.
74.Очистка выбросов в атмосферу. Биологические, термические, физикохимические и другие методы рекуперации и обезвреживания выбросов в
атмосферу.
75.Единая система GLP, GCP и GMP при предклиническом, клиническом
испытании лекарств и их производстве.
76.Вклад биотехнологии в решение общих экологических проблем. Замена
традиционных производств. Сохранение природных ресурсов источников
биологического сырья. Разработка новых высокоспецифичных методов
анализа.
77.Определение
понятия
"биомедицинские
технологии".
Решение
кардинальных проблем медицины на основе достижений биотехнологии.