программу в DOC

ПРОГРАММА
КВАЛИФИЦИРОВАННОГО ЭКЗАМЕНА ДЛЯ ПРЕТЕНДЕНТОВ
НА УЧЕНУЮ СТЕПЕНЬ ДОКТОРА НАУК ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ
03.00.02 - МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ. МОЛЕКУЛЯРНАЯ
ГЕНЕТИКА. МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ;
Программа утверждена на заседании Научного совета 16.07.2013.Tib.
16.01 при Институте иммунологии АН РУз и Ташкентской медицинской
академии (18 сентября 2013 года протокол №1).
Программа охватывает знания по разделам общей биотехнологии,
молекулярной
биотехнологии
и
генной
инженерии,
клеточной
биотехнологии, биотехнологии иммунных препаратов и медицинской
биотехнологии. Программа предназначена для претендентов на ученую
степень доктора наук по специальности 03.00.02 - Молекулярная биология,
молекулярная генетика и молекулярная биотехнология.
Ташкент-2013 год
ОБЩАЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ
Основные понятия: биотехнология, молекулярная биотехнология, генная и
клеточная инженерия. Основные биологические процессы живых организмов
(репликация, транскрипция, трансляция, фолдинг белков, генетическая изменчивость).
Генетическая экспрессия. Прокариоты, эукариоты, вирусы и прионы как системы для
моделирования биотехнологических процессов. Структура ДНК, РНК и основные классы
белков. Плазмиды и вирусы как основные вектора для переноса генетической информации
в чужеродные клетки. Гомологичная и гетерологичная экспрессия генов. Структура кассет
экспрессии (промоторы, терминаторы и др. регуляторные элементы). Особенности
посттрансляционных модификаций мРНК и протеинов у эукариот и прокариот, их роль в
эффективности получения биопродукта. Химерные белки. Факторы стабильности
экспрессии гетерологичных белков. Метаболическая перегрузка системы экспрессии и её
последствия. Правило Хейфлика. Интеграция гетерологичной ДНК в геном клетки.
Генная терапия, трансгенные животные и растения. Наследование гетерологичных
признаков. Маркерные генны, генны резистентности к антибиотикам.
МЕТОДЫ БИОТЕХНОЛОГИИ
Синтез ДНК/РНК (химический, молекулярный). Электрофорез нуклеиновых
кислот. Рестрикционный анализ нуклеиновых кислот. Методы введения ДНК/РНК в
клетки животных и растений: трансформация, трансфекция, электропорация, конъюгация
инъецирование в нуклеосому. Картирование генома, создание библиотек ДНК, получение
ко-ДНК. Получение плазмид и космид. Очистка нуклеиновых кислот. Основные
характеристики ПЦР. Виды ПЦР: стандартная, множественная, ассиметричная, с горячим
стартом, ПЦР in situ, иммуно-ПЦР, аллель-специфичная ПЦР, ЛЦР. Методы анализа
ДНК/РНК: секвинирование, ПЦР-амплификация, ОТ ПЦР, ПЦР в реальном времени.
Методы получения генетических конструкций и методы их оптимизации (сильные и
слабые промоторы, длительность функционирования гетерологичной ДНК, оптимизация
кодонов). Получение генов с помощью ПЦР и методов изотермальной амплификации.
TOPO-TA клонирование. Использование транспозонов для клонирования. Искусственные
хромосомы.
Методы определения синтеза гетерологичного продукта (по функциональной
активности, иммунное связывание, специфичное мечение). Основные этапы выделения и
очистки рекомбинантных продуктов. Методы изучения свойств белков.
БИОТЕХНОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ И КУЛЬТУРЫ КЛЕТОК.
ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
Получение антибиотиков с помощью генетически модифицированных
микроорганизмов. Получение ферментов с заданной субстратной специфичностью и
активностью. Бактериальные пиррогены. Тельца включения.
Методы генной инженерии. Направленный и случайный мутагенез. Генная
инженерия белков (введение дисульфидных связей, замена аминокислот, уменьшение
сульфогрупп, усиление ферментативной активности энзимов)
Получение рекомбинантных белков в эукариотических системах экспрессии
(дрожжи, культуры клеток насекомых и животных). Особенности молекулярного
клонирования и эффективность в различных системах.
Получение рекомбинантных микроорганизмов для биодеградации токсичных
отходов.
Культуры клеток. Постоянные и перевиваемые культуры. Получение,
культивирование, сохранение культуры клеток. Депонирование культуры в коллекциях.
Техника стерильной работы с культурой клеток, базовое оснащение. Принципы
использования культуры клеток. Микроскопия культуры клеток. Техника подсадки.
Получение клоны продуцента. Проточная цитометрия. Изучение и получение метафазных
хромосом. Проточные синтезирующие системы.
Молекулярное клонирование. Ферменты рестрикции и модификации ДНК.
Стандартные и нестандартные методы получения генетических конструкций. Основные
элементы генетической конструкции. Введение гетерологичного гена в клетки и способы
отбора транформированых/трансфецированных клеток. Типы векторов для молекулярного
клонирования.
БИОМЕДИЦИНА И БИОТЕХНОЛОГИЯ МЕДИЦИНСКИХ ПРОДУКТОВ
Биотехнология в медицине. Основные понятия биомедицины: целевые гены,
фармакологичекая мишень, химический лиганд, резистетность к действующим
субстанциям лекарственных препаратов. Химогеномика. Скрининговые выявления
значимых мутаций в генах-мишенях. Пирросиквенирование. Получение с помощью
биотехнологии молекулярных модельных систем для изучения действия лигандов на
белки-мишени. Получение аминокислот и новых антибиотиков для медицинского
использования.
Молекулярная диагностика. Методы иммунодиагностики. Моноклональные и
поликлональные антитела. Классы антител и их функции. Специфичность и сродство
антител. Иммуносорбентный ферментный анализ. Иммуноблотт. Получение гибридом и
работа с ними. Системы ДНК-диагностики. Геномная дактилоскопия. Предсказание пола
и родства. Молекулярная диагностика генетических заболеваний. Разработка и
особенности стандартизации диагностических тест-систем.
Получение вакцин и иммуноглобулинов. Особенности очистки и хранения
иммунопрепаратов. Классы современных вакцин. Получение субъединичных,
инактивированных, петидных и рекомбинантных вакцин- преимущества и недостатки.
Особенности получения вакцин против РНК-вирусов. Лекарственные препараты на основе
моноклональных антител. Моноклональные антитела человека и мыши. Гибридные
моноклональные антитела.
Иммуномодуляторы. Роль иммуномодуляторов в профилактике отторжения
трансплантированных органов. Интерфероны и интерлейкины: классы и функциональная
активность. Получение рекомбинантных интерферонов и интерлейкинов с помощью
биотехнологии.
Принципы и перспективы получения органов in situ для транспланктации. Задачи
клонирования тканей различных групп. Тотипотентность клеток. Стволовые клетки. Роль
гистосовместимости в отторжении транспланктанта и методы предотвращения
отторжения. Полиморфизм системы HLA человека. Гистогормоны, нейромодуляторыособенности их получения.
Апоптоз и онкогенез. Белок p53 и другие ключевые белки и ферменты апоптоза,
как мишени для биотехнологических исследований. Факторы онкогенеза (генетические и
мутагенные). Методы контроля роста опухоли с помощью рекомбинантных
моноклональных антител. Использование рекомбинантных интерлейкинов и
интерферонов различных классов при лечении предраковых заболеваний.
БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА
Получение биотехнологической субстанции и коммерческая эффективность
продуктов, получаемых на основе биотехнологии. Выход по субстрату и выход по
целевому продукту. Требования по обеспечению безопасности биотехнологических
производств с использование ген-модифицированных микроорганизмов, трансгенных
растений и животных. Номенклатура GRAS- организмов.
Типовая схема и основные стадии биотехнологических производств. Выделение
продуктов биосинтеза. Стабильность продукта. Процесс ферментации. Типы ферментации
(постоянная, периодическая, с добавлением субстрата и др.). Гомогенный и гетерогенный
катализ. Кинетические характеристики биотехнологических процессов. Стехеометрия
процессов ферментация. Вывод формулы «биомассы микроорганизмов». Расчет выхода
биомассы на углеродный субстрат. Определение стехиометрических соотношений в
реальных процессах ферментации. Сырьё для ферментации. Оптимизация
ферментационных сред: традиционные подходы, метод Бокса-Уилсона, монофакторные
зависимости. Математическое моделирование и автоматизация процесса ферментации на
производстве. Масштабирование процесссов получения биопродукта. Биокатлиз и
биотрансформация. Экстракционные методы выделения продуктов ферментации.
Мембранные методы в биотехнологии. Нормативные документы биотехнологических
производств. Особенности патентование биотехнологических продуктов.
БИОИНФОРМАТИКА В БИОТЕХНОЛОГИИ
Основные понятия биоинформатики. Электронные базы данных и работа с ними.
Методы обработки массивной информации и выделение ключевых закономерностей в
структуре и функционировании биомолекул. Компьютерное моделирование. Элаймент
последовательностей ДНК и белков. Принцип структуирования информации в
биологической базе данных. Базы данных по SNP. Подходы для предсказания свойств
биомолекулы. Кинетические методы оценки функциональности биомолекулы.
Практические примеры работы с биоинформациоными программами и базами данных.
Роль биоинформатики в совершенствовании биотехнологических продуктов.