35. Химические вакцины. Этапы серийного производства

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Новгородский Государственный Университет имени Ярослава Мудрого»
_________________________________________________________________________
Кафедра "Микробиологии, иммунологии и инфекционных болезней"
УТВЕРЖДАЮ
Декан фармацевтического факультета
Оконенко Л.Б.
____
__________2005 г.
Биотехнология
Дисциплина для специальности 060108 - «Фармация»
Рабочая программа
СОГЛАСОВАНО
Начальник учебного отдела
_____
Богдашова И.В.
_______
________2005г.
Разработал:
Заведующий кафедрой:
_______
Заведующий выпускающей кафедрой
Архипов Г.С.
________2005г.
Принято на заседании кафедры
Заведующий кафедрой:
______________Оконенко Л.Б.
_______
________2005г.
____________________Архипов Г.С.
30.08.2005г.
2
Рабочая программа составлена согласно требованиям ГОС (1999), переработана по
соответствующим требованиям ГОС – 2000 и «Положения об ООП» для обучения студентов
приема 2000, 2001 и тд. В связи с возможным изменением учебных часов по учебному плану в
рабочую программу могут быть внесены изменения расчета учебных часов.
Введение
1. Цели и задачи изучения дисциплины
Дисциплина «Биотехнология» излагает современное состояние актуального направления научно-технического
прогресса в области фармации и медицине – получения с помощью макро- и микроорганизмов и промышленных
биокатализаторов (ферментов) лекарственных средств. Изучение этой дисциплины связано с тем, что провизору
надо знать основы получения с помощью биотехнологии широко применяемых в настоящее время таких групп
лекарственных средств (ЛС), как антибиотики, ферменты, гормоны, витамины и др. Предусматривается получение
знаний, умений и практических навыков при биотехнологическом способе производства, способов биосинтеза,
контроля, выделения и очистки ЛС, знание процессов и аппаратов, используемых для этих целей, знание
особенностей и преимуществ биотехнологии ЛС. Биотехнологическое производство основано на использовании в
качестве биологических объектов ферментов, клеток микроорганизмов, растительных и животных клеток и тканей.
Данная программа предполагает, что студенты имеют фундаментальную подготовку по теоретическим и
практическим разделам медико-биологических, химических и фармацевтических дисциплин: химии, биохимии,
микробиологии, ботаники, фармакогнозии, технологии ЛС и др. В процессе проведения занятий излагаются
основные биотехнологические способы производства ЛС, профилактических и диагностических препаратов. В
программе
отражены
основные
концепции
фармацевтической
науки
и
технологии
лекарств.
Данная дисциплина предназначена для подготовки провизоров общего профиля Содержание изложено с учетом
современных требований качества, предъявляемых ВОЗ к биотехнологическим ЛС, в том числе продуктам генной
инженерии и в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального
образования по специальности 060108 – Фармация.
Целью изучения дисциплины является формирование системных знаний, умений и навыков по разработке
получения методами биосинтеза, биологической трансформации и комбинацией методов биологической и
химической трансформации субстанций лекарственных препаратов, лекарственных средств (ЛС), а также
профилактических и диагностических средств.
Целью также является формирование у провизора системных знаний 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 знаний основ молекулярной биологии и генетики
продуцентов, совершенствования производства методами генетической инженерии и инженерной энзимологии,
знания фундаментальных основ методов контроля1 качества и подлинности препаратов, получаемых
биотехнологическими методами
формирование у студентов практических умений и навыков изготовления биотехнологических
лекарственных препаратов, оценки качества сырья, питательных сред, полупродуктов и целевых продуктов
выработка у студентов способности правильно оценивать соответствие биотехнологического производства
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 умений и навыков пользования иммуноферментными и радиоиммунными методами
определения биологически активных веществ
1.2 Требования к уровню освоения программы.
Студент должен знать и уметь использовать:





современные достижения фундаментальных биологических наук и биомедицинских технологий
концепцию 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













3
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 при
отклонениях от этих условий
обеспечивать условия асептического проведения 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 методом иммуноферментного анализа
проводить исследования по совершенствованию биотехнологического процесса
информировать врачей лечебно-профилактических учреждений о лечебных и диагностических препаратах (
тест-системах)
выбирать оптимальные условия хранения 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 иметь навыки:



практической работы с нормативной документацией (НД): лабораторными, опытно-промышленными
регламентами и др.
определения биологической активности антибиотиков, витаминов, гормонов, рекомбинантных белков и
иммунобиопрепаратов
эксплуатации биореакторов и корректирования технологических параметров ферментации.
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
1.3 Взаимосвязь с другими дисциплинами ООП:
Данная программа предполагает, что студенты имеют фундаметальную полготовку по теоретическим и
практическим разделам медико – биологических, химических и фармацевтических дисциплин: химии, биологии,
микробиологии с основами генетики, ботаники, фармакогнозии, технологии лекарств и др.
2. Объем дисциплины, виды учебной работы, формы контроля:
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – очная
Вид учебной работы
Аудиторные занятия:
- лекции;
- практические занятия;
- семинары;
- лабораторые работы;
Самостоятельная работа:
- реферат (сообщение);
- контрольная работа;
Всего
Вид итогового контроля
(зачет, экзамен)
Всего
Часов
по
семестрам
9
30
42
30
42
83
83
155
155
Зач.
4
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – заочная
Вид учебной работы
Аудиторные занятия:
- лекции;
- практические занятия;
- семинары;
- лабораторые работы;
Самостоятельная работа:
- контрольная работа;
Всего
Вид итогового контроля
(зачет, экзамен)
Всего
Часов
по
семестрам
9
30
42
30
42
83
83
155
155
Зач.
3.Содержание дисциплины:
3.1. Темы и содержание теоретических занятий:
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – очная
Название темы
Кол-во часов
Ауд
СРС
Введение в биотехнологию. Возникновение биотехнологии. Специфика биотехнологии. Разделы
биотехнологии. Биотехнология и медицина.
Живая клетка и ее жизнедеятельность. Генетическая основа жизни. Изменчивость, генетическая
рекомбинация – на примере микроорганизмов.
2
1
2
0,5
Генетика микроорганизмов. Основы генетической и клеточной инженерии.
2
0,5
Генная инженерия. Методы генной инженерии.
0,5
2
Биообъект, как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических
средств.
2
Микроорганизмы, как
микроорганизмов
Иммунотехнология.
2
2
1
1
Вакцины, вакцинопрофилактика, получение рекомбинантных вакцин.
2
1
Иммуноглобулины, лечебные сыворотки, их получение и применение в медицине..
2
1
Методы изготовления лечебно - профилактических сывороток.
Оценка специфической активности сывороточных препаратов.
Общая характеристика и требования к сывороткам, выпускаемым для практического применения.
2
1
Общие принципы применения сывороток.Характеристика и методы применения отдельных видов
лёчебно-профилактических сывороток.
2
1
Интерлейкины, интерфероны – их получение и применение в медицине.Система интерферонов.
Интерлейкины.Интерлейкины, интерфероны, получаемые биотехнологическим путем.
2
1
Экологические аспекты биотехнологии.Роль биотехнологии в защите и оздоровлении биосферы
Биологическая очистка стоков.
2
1
Ферментация. Рост и развитие микроорганизмов.Ферменты, получаемые микробным синтезом.
Культивирование микроорганизмов и оценка ферментационного процесса.
2
1
Строение ферментов. Источники ферментов. Стабилизация и использование ферментов.
2
1
основной
биообъект
в
биотехнологии.
Принципы
0,5
селекции
5
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – заочная
Название темы
Кол-во часов
Ауд
СРС
3.2.Темы практических занятий:
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – очная
Темы
Кол - во
часов
Ауд.
4
срс
5
Контроль за качеством
приготавливаемых ПС на производстве и в лабораториях Методы
стерилизации ПС. Контроль за работой автоклавов: химический, биологический
4
5
Химиотерапевтические препараты (ХТП). История развития химиотерапии (блок дополнительной
информации). Требования к ХТП: антибиотикам, сульфаниламидным и противовирусным препаратам.
Классификация антибиотиков
Контрольная работа.
Плесневые грибы, актиномицеты, бактерии - продукты антибиотиков. Требования к антимикробным
препаратам. ХТП
Вирусы, бактерии, как сырье для получения лекарственных препаратов. Химиотерапия вирусных
инфекций. Методы определения чувствительности к антибиотикам: диффузия в иле и метод серийных
разведений
4
5
4
10
4
10
Основы биотехнологии бактериальных препаратов. Структура биотехнологического производства.
История создания вакцин. Изучение лечебных профилактических и диагностических препаратов:
вакцин, сывороток, антитоксинов, бактериофагов, диагностикумов, эубиотиков.
4
9
Роль качества бактериальных препаратов, изготовляемых м/б, промышленностью. (лабораторная
работа: задача на опредиление токсигенности дифтерийных бактерий в реакции преципитации в иле).
Классификация вакцинных препаратов
Живые вакцины. Методы получения аттенуированных штаммов Убитые вакцины. Этапы получения
живых и убитых вакцин Химические вакцины. Этапы серийного производства химических вакцин
Антитоксины, особенности их получения. Ассоциированные вакцины. Контроль качества, принципы
конструирования.
4
5
4
9
4
9
Этапы создания искусственных антигенов Генно-инженерные вакцины Лабораторная работа:
изучение вакцины против гепатита В «Энджерикс» Рибосомальные вакцины
ДНК-вакцины.
Антиидеотические вакцины.
Контрольная работа.
Гормоны, выделенные из органов и тканей макроорганизма (препараты тимуса, Экзогенные
иммуномодуляторы Диагностические препараты: диагностимуляторы, моноклональные антитела для
РИА и ИФА, зонды нуклеиновых кислот для выявления РНК- и ДНК- содержащих вирусов.
Зачет.
4
2
2
1
Классификация питательных сред. Требования к питательным средам (ПС). Этапы приготовления
комплексных и синтетических ПС на производстве. Их компоненты. Этапы приготовления ПС в
лабораториях.
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – заочная
Темы
Кол - во
часов
Ауд.
3.3. Темы семинаров:
(нет по программе)
срс
6
3.4 Темы лабораторных работ:
(нет по программе)
3.5. Примерные темы курсовых проектов (работ):
(нет по программе)
3.6. Примерные темы рефератов (сообщений):









Этапы приготовления ПС в лабораториях.
Химиотерапевтические препараты (ХТП).
Плесневые грибы, актиномицеты, бактерии - продукты антибиотиков.
Вирусы, бактерии, как сырье для получения лекарственных препаратов.
Этапы создания искусственных антигенов
Генно-инженерные вакцины
Рибосомальные вакцины
ДНК-вакцины.
Антиидеотические вакцины.
4. Учебно-методическое обеспечение
4.1. Список рекомендуемой литературы:
4.1.1. Основная литература.
Учебно-методические разработки для практических занятий по биотехнологии лекарственных средств./ Под
ред. В. А. Быкова. – М.: ММА им. И.М. Сеченова, 1993.- 176 с.
2. Биотехнология: Учебное пособие для ВУЗов В 8 кн. /Под ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова.- М.: Высшая
школа, 1987.
3. Елинов Н.П. Основы биотехнологии. Издательская фирма «Наука», СПБ, 1995.-600 с.
4. Егоров Н.С. Основы учения об антибиотиках: Учебник.- М.: Изд-во МГУ, 1994.-512 с.
5. Краткий терминологический словарь микробиолога-биотехнолога.- М.: Наука, 1989. – 136
6. Словарь терминов и понятий по биотехнологии / Сост.Т.Н.Борисова;Новгород.гос.ун-т им.Ярослава
Мудрого. - Великий Новгород, 1999. - 55с. : ил. - На тит.л.сост.вынесен как авт. - 20.00. - 10.00. - 30.00.
7. Генетика и наследственность : Сб.ст. / Пер.с фр.:А.В.Акуличева и др.под ред.С.Г.Васецкого. - М. : Мир,
1987. - 300с. : ил. - Библиогр.в конце ст. - ISBN (В пер.) : 33.00.
8. Микробная биотехнология : Метод.пособие к лаб.работам для студентов 3 курса фак-та
промышлен.технологии лекарств / Сост.:Е.П.Яковлева и др.;С.-Петерб.гос.хим.-фармац.акад. - СПб. :
Издательство СПХФА, 2000. - 56с. - Библиогр.:с.54. - ISBN 5-8085-0085-0 : 25.00.
9. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия : Учеб.пособие для вузов / С. Н. Щелкунов ; Рос.фонд
фундам.исслед. - 2-е изд.,испр.и доп. - Новосибирск : Сибирское университет.изд-во, 2004. - 496с. : ил. Библиогр.в конце гл. - Указ.:с.491-496. - ISBN 5-94087-098-8(в пер.) : 535.00.
10. Франк-Каменецкий М.Д. Век ДНК / М. Д. Франк-Каменецкий ; Рос.фонд фундам.исслед. - М. : Книжный
дом "Университет", 2004. - 239с. : ил. - Слов.:с.224-239. - ISBN 5-98227-017-2 : 110.00.
11. Глик Бернард. Молекулярная биотехнология:Принципы и применение / Глик Бернард, Пастернак Джек ;
Пер.с англ.:Н.В.Баскаковой и др.под ред.Н.К.Янковского;Федер.прогр.книгоизд.России. - 2-е изд. - М. :
Мир, 2002. - 589с. : ил. - (Лучший зарубежный учебник). - Библиогр.в конце гл. - Слов.:с.543565;Указ.:с.566-583;Изд.взято с авантит.л. - ISBN 5-03-003328-9 : 379.50. - ISBN 1-55581-1361(в пер.) :
483.00. - 715.00.
1.
4.1.2 Дополнительная литература
1. Биотехнология. Принципы и применение.- Пер. с англ./Под ред. И. Хиггинса, Д.Беста, Дж. Джойса. – М.: Мир,
1988.
2. Государственная фармакопея СССР. Вып. 2. Общие методы анализа. – М.: Медицина, 11 изд., 1990. – 398 с.
3. Иммобилизованные клетки и ферменты. – Пер. с англ./Под ред. Дж. Вудворта. – М.: Мир, 1988.
4. Промышленная микробиология/Под ред. Н.С. Егорова. – М.: Высшая школа, 1989. – 687 с.
5. Современная генетика/Под ред. Ф. Айала, Д. Кайчур. – М.: Мир, 1987.
6. Молекулярные и клеточные аспекты биотехнологии / Под ред. С.Г. Инге-Вечтомова.-Л.: Наука, 1986. – 256 с.
7. Сазыкин Ю.О. Антибиотики как биохимические реагенты. – М.: ВИНИТИ, 1984.- 203 с.
8. Шилова С.В., Пузакова С.М. и др. Организация производства лекарственных средств с учетом правил GMP.
Химико – фармацевтическое производство, обзорная информация. – М.: ВНИИСЭНТИ, 1990. – 36с.
9. Саруханов А.В., Быков В.А. Оборудование микробиологических производств: Справочник. – М.: Колос, 1993. –
384с.
10. Синицин А.П., Раунина Е.И., Лозинский В.И., Спасов С.Д. Иммобилизованные клетки микроорганизмов. – М.:
Изд – во МГУ, 1994. – 288с.
7
11. Периодика за 1990 – 2001 гг.: Изв. Хим. Общества имени Д.И.Менделеева; Антибиотики и химиотерапия;
Биотехнология; Молекулярная биология; Прикладная биохимия и микробиология; Journal of Antibiotics (Japan),
Antimicrob. Agents and Chemotherapy (USA); Химфармжурнал.
12. Биотехнология лекарственных средств. Учебное пособие./Под ред. В.А. Быкова и М.В. Далина. – М.:
Медбиоэкономика, 1991. – 303 с.
13. Методические разработки и пособия кафедры.
4.2. Список Методических разработок и методических указаний:

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Классификация питательных сред. Требования к питательным средам (ПС). Этапы
приготовления комплексных и синтетических ПС на производстве. Их компоненты. Этапы приготовления ПС в
лабораториях.Авторы: Архипов Г.С., Козлов В.К.

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Контроль за качеством приготавливаемых ПС на производстве и в лабораториях
Методы стерилизации ПС. Контроль за работой автоклавов: химический, биологический Авторы: Архипов Г.С.,
Козлов В.К.
Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Химиотерапевтические препараты (ХТП). История развития химиотерапии (блок
дополнительной информации). Требования к ХТП: антибиотикам, сульфаниламидным и противовирусным
препаратам. Классификация антибиотиков Авторы: Архипов Г.С., Козлов В.К.


Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Плесневые грибы, актиномицеты, бактерии - продукты антибиотиков. Требования
к антимикробным препаратам. ХТП Авторы: Архипов Г.С., Козлов В.К.

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Вирусы, бактерии, как сырье для получения лекарственных препаратов.
Химиотерапия вирусных инфекций. Методы определения чувствительности к антибиотикам: диффузия в иле и
метод серийных разведений Авторы: Архипов Г.С., Козлов В.К.

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему: Основы биотехнологии бактериальных препаратов. Структура иотехнологического
производства. История создания вакцин. Изучение лечебных профилактических и диагностических препаратов:
вакцин, сывороток, антитоксинов, бактериофагов, диагностикумов, эубиотиков..Авторы: Архипов Г.С., Козлов
В.К.

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Роль качества бактериальных препаратов, изготовляемых м/б, промышленностью.
(лабораторная работа: задача на опредиление токсигенности дифтерийных бактерий в реакции преципитации в
иле). Классификация вакцинных препаратовАвторы: Архипов Г.С., Козлов В.К.

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Живые вакцины. Методы получения аттенуированных штаммов Убитые вакцины.
Этапы получения живых и убитых вакцин Химические вакцины. Этапы серийного производства химических
вакцин Авторы: Архипов Г.С., Козлов В.К.

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Антитоксины, особенности их получения. Ассоциированные вакцины. Контроль
качества, принципы конструирования.Авторы: Архипов Г.С., Козлов В.К.

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Этапы создания искусственных антигенов Генно-инженерные вакцины
Лабораторная работа: изучение вакцины против гепатита В «Энджерикс» Рибосомальные вакцины ДНКвакцины. Антиидеотические вакцины.Авторы: Архипов Г.С., Козлов В.К.

Методическая разработка по курсу «Микробиология» для студентов очного отделения специальности
060108 Фармация на тему:. Гормоны, выделенные из органов и тканей макроорганизма (препараты тимуса,
Экзогенные иммуномодуляторы Диагностические препараты: диагностимуляторы, моноклональные антитела
для РИА и ИФА, зонды нуклеиновых кислот для выявления РНК- и ДНК- содержащих вирусов.Авторы:
Архипов Г.С., Козлов В.К.
8
4.3. Рекомендации по использованию информационных технологий:
4.3.1. Инновационные методы обучения
Прием домашних заданий в форме «круглого стола».
Научно-исследовательская работа студентов в научных программах кафедры.
4.3.2. Технические средства и материальное обеспечение учебного процесса
Лекционные демонстрации: компьютерные слайды, с использованием
графопроектора (оверхета).
Таблицы, микротаблицы и плакаты по каталогу кафедры.
мультимедийного проектора и
4.4 Перечень педагогических контрольных материалов:
4.1.1. Контрольная работа №1 для студентов очного отделения:




Классификация питательных сред.
Требования к питательным средам (ПС).
Этапы приготовления комплексных и синтетических ПС на производстве. Их компоненты.
Этапы приготовления ПС в лабораториях. Контроль за качеством приготавливаемых ПС на производстве и
в лабораториях.
Методы стерилизации ПС.
Контроль за работой автоклавов: химический, биологический. Химиотерапевтические препараты (ХТП)
История развития химиотерапии (блок дополнительной информации).
Требования к ХТП: антибиотикам, сульфаниламидным и противовирусным препаратам.
Классификация антибиотиков. Плесневые грибы, актиномицеты, бактерии - продукты антибиотиков.
Требования к антимикробным препаратам.
ХТП. Вирусы, бактерии, как сырье для получения лекарственных препаратов.
Химиотерапия вирусных инфекций.








 Методы определения чувствительности к антибиотикам: диффузия в иле и метод серийных разведений.
4.1.2. Контрольная работа №2 для студентов очного отделения:




Основы биотехнологии бактериальных препаратов.
Структура биотехнологического производства.
История создания вакцин.
Изучение лечебных профилактических и диагностических препаратов: вакцин, сывороток, антитоксинов,
бактериофагов, диагностикумов, эубиотиков
Роль качества бактериальных препаратов, изготовляемых м/б, промышленностью.
Классификация вакцинных препаратов. Живые вакцины.
Методы получения аттенуированных штаммов.
Убитые вакцины. Этапы получения живых и убитых вакцин.
Химические вакцины. Этапы серийного производства химических вакцин.





4.1.3 Итоговый тестовый контроль для студентов очного отделения
(прилагается).
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
1. История развития биотехнологии включает следующие периоды
6.
1.
Допастеровский
2.
Послепастеровский
3.
Антибиотиков
4.
Антител
5.
Управляемого биосинтеза
Новой и новейшей биотехнологии
2. Цели создания трансгенных животных
1.
Увеличение продуктивности
2.
Невосприимчивость к болезням
3.
Ксенотрансплантация органов человеку
9
4.
Продукция лекарственных веществ и продуктов
лечебного питания
3. Функцией феромонов является
1.
Антимикробная активность
2.
Противовируная активность
3.
Изменение поведения организма со специфическим рецептором
4.
Терморегулирующая активность
5.
Противоопухолевая активность
4. Вектор на основе фаговой ДНК предпочтительнее вектора плазмиды благодаря
1.
Меньшей токсичности
2.
Большему объему информации
3.
Большей частоте включения
4.
Отсутствию лизиса клетки хозяина
5. Понятию «биообъект» соответствуют следующие определения
1.
Организм, на котором испытываются новые биологически активные вещества
2.
Организм, вызывающий контаминацию биотехнологического оборудования
3.
Фермент, используемый в аналитических целях
4.
Организм, продуцирующий биологически активные соединения
5.
Фермент - промышленный биокатализатор
6. Трансверсия - это вид внутригенной мутации, заключающийся
1.
В замене пурина на пиримидин
2.
В замене пурина на другой пурин
3.
В замене пиримидина на другой пиримидин
4.
В замене пиримидина на пурин
7. Мишенью для химических мутагенов в клетке биообьекгов являются
1.
ДНК-полимераза
2.
РНК-полимераза
3.
Рибосома
4.
ДНК
5.
Информационная РНК
8. Условия сохранения протопластов в клеточной инженерии
1. Гипотоническая среда
2. Наличие в среде полиэтиленгликоля
3. Наличие в среде буферного раствора
4. Гипертоническая среда
5. Низкая температура
10
9. Фильтры предварительной очистки воздуха
устанавливают
1. После компрессора
2. Перед компрессором
3. Перед ферментатором
4. После влагоотделителя
10. Целевой продукт - внутриклеточный метаболит. По технологическим параметрам целесообразен
процесс биосинтеза
1. Периодический
2. Непрерывный
3. Полупериодический
4. Объемно-доливной
11. Цели применения инженерной энзимологии в производстве лекарственных средств
1. Получение нового лекарственного вещества
2. Получение лекарственных веществ более высокого качества
3. Улучшение технико-экономических показателей производства
4. Расширение спектра действия лекарственных веществ
12. Получение глюкозо-фруктозных сиропов из крахмала основано на использовании ферментов
1. Амилоглюкозидазы
2. Глюкоизомеразы
3. а(альфа)-амилазы
4. b(бетта)-галактозидазы
5. Лактатдегидрогеназы
13. Индукторами реализации тотипотентности клеток и тканей растений являются
1. УФ-облучение
2. Витамины
3. Аминокислоты
4. Фитогормоны
5. Предшественники метаболитов
14. Тип питания культуры тканей растения
1. Ауксотрофный
2. Хемогетеротрофный
3. Фотоавтотрофный
4. Хемолитотрофный
15. Из культуры ткани Стевии выделяют
1. Диосгенин
2. Аймалин
3. Антоцианы
11
4. Рутин
5. Шиконин
16. Экстракция каротина из высушенной биомассы осуществляется
1. Подсолнечным маслом
2. Вазелиновым маслом
3. Летучим органическим растворителем
4. Раствором щелочи
5. Раствором кислоты
17.
Биосинтез антибиотиков, используемых как лекарственные вещества, усиливается и наступает
раньше на средах
1. Богатых источниками азота
2. Богатых источниками углерода
3. Богатых источниками фосфора
4. Бедных питательными веществами
18.
Установите соответствие:
Антибиотик
1. Ципрофлоксацин
2. Нистатин
3. Гентамицин
4. Рифампицин
Внутриклеточная мишень
А) РНК-полимераза
В) рибосома
С) эргостеролы ЦПМ
Д) ДНК-гираза
1.Д, 2.С, 3. В, 4. А.
19.
Механизмы аменсализма
1. Обмен факторами роста
2. Обмен питательными веществами
3. Синтез токсических веществ
4. Поглощение незаменимых питательных веществ
5. Секреция ферментов, разрушающих полимеры клеточной стенки
20.
Иммунотоксины - это белковые гибриды, получаемые в результате конъюгации in vitro
1. Полипептидных токсинов и иммуноглобулинов
2. Иммуноглобулинов и макрофагов
3. Цитостатиков и антител
4. Антител и пептидных гормонов
5. Антигенов и лимфоцитов
12
4.1.3. Вопросы к зачету для студентов очного отделения:
1. Введение в биотехнологию. Возникновение биотехнологии.Специфика биотехнологии. Разделы биотехнологии.
Биотехнология и медицина.
2. Живая клетка и ее жизнедеятельность.Генетическая основа жизни. Изменчивость, генетическая рекомбинация –
на примере микроорганизмов.
3. Генетика микроорганизмов. Основы генетической и клеточной инженерии.
4. Генная инженерия. Методы генной инженерии.
5. Биообъект, как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических средств.
6. Микроорганизмы, как основной биообъект в биотехнологии. Принципы селекции микроорганизмов
7. Иммунотехнология.
8. Вакцины, вакцинопрофилактика, получение рекомбинатных вакцин.
9. Иммуноглобулины, лечебные сыворотки,их получение и применение в медицине..
10. Методы изготовления лечебно - профилактических сывороток.
11. Оценка специфической активности сывороточных препаратов.
12. Общая характеристика и требования к сывороткам, выпускаемым для практического применения.
13. Общие принципы применения сывороток.
14. Характеристика и методы применения отдельных видов лёчебно-профилактических сывороток.
15. Интерлейкины, интерфероны – их получение и применение в медицине.
16. Система интерферонов. Интерлейкины.
Интерлейкины,интерфероны,получаемые биотехнологическим путем.
17. Экологические аспекты биотехнологии.
18. Роль биотехнологии в защите и оздоровлении биосферы
19. Биологическая очистка стоков.
20. Ферментация. Рост и развитие микроорганизмов.
21. Ферменты, получаемые микробным синтезом. Культивирование микроорганизмов и оценка ферментационного
процесса.
22. Строение ферментов.Источники ферментов.Стабилизация и использование ферментов.
23. Классификация питательных сред. Требования к питательным средам (ПС).
Этапы приготовления комплексных и синтетических ПС на производстве. Их компоненты. Этапы приготовления
ПС в лабораториях (демонстрация и лабораторная работа).Контроль за качеством приготавливаемых ПС на
производстве и в лабораториях (демонстрация и лабораторная работа). Методы стерилизации ПС.
Контроль за работой автоклавов: химический, биологический.
24. Химиотерапевтические препараты (ХТП) История развития химиотерапии.Требования к ХТП: антибиотикам,
сульфаниламидным и противовирусным препаратам. Классификация антибиотиков.
25. Плесневые грибы, актиномицеты, бактерии - продукты антибиотиков.
26. Требования к антимикробным препаратам. ХТП.
27. Вирусы, бактерии, как сырье для получения лекарственных препаратов.
Химиотерапия вирусных инфекций.
28. Методы определения чувствительности к антибиотикам: диффузия в иле и метод серийных разведений
(лабораторная работа).
29.Основы биотехнологии бактериальных препаратов.
30. Структура биотехнологического производства.
31.История создания вакцин. Изучение лечебных профилактических и диагностических препаратов: вакцин,
сывороток, антитоксинов, бактериофагов, диагностикумов, эубиотиков (таблицы, демонстрация, лабораторная
работа, блок дополнительной информации) Роль качества бактериальных препаратов, изготовляемых м/б,
промышленностью. (лабораторная работа: задача на опредиление токсигенности дифтерийных бактерий в реакции
преципитации в иле).
Классификация вакцинных препаратов.
32.Живые вакцины.
33. Методы получения аттенуированных штаммов (таблица № 1).
34. Убитые вакцины. Этапы получения живых и убитых вакцин (таблица № 2).
35. Химические вакцины. Этапы серийного производства химических вакцин.
36.Антитоксины, особенности их получения.
37.Ассоциированные вакцины. Контроль качества, принципы конструирования.
Этапы создания искусственных антигенов.
38.Генно-инженерные вакцины. Лабораторная работа: изучение вакцины против гепатита В «Энджерикс».
39. Рибосомальные вакцины.
40.ДНК-вакцины.
41.Антиидеотические вакцины.
42.Гормоны, выделенные из органов и тканей макроорганизма.
43. Экзогенные иммуномодуляторы.
44.Диагностические препараты: диагностимуляторы, моноклональные антитела для РИА и ИФА, зонды
нуклеиновых кислот для выявления РНК- и ДНК- содержащих вирусов.
13
4.1.4. Перечень ситуационных задач к зачету
отделения (прилагается).
для
студентов
очного
1. Опишите процесс, изображенный на рисунке, по следующей схеме:
• название представленного процесса;
• биообъект, его достоинства и недостатки;
• метод выделения нужного гена, и причины его использования;
• биологические агенты и ферменты, участвующие на каждом этапе генно-инженерных манипуляций;
• вид используемого вектора, его достоинства и недостатки;
• биологическая
роль
названных
ферментов
и
их
функции
в
биотехнологическом процессе;
• метод введения молекулы ДНК в клетки и его характеристика;
• селективный маркер (ген-маркер), механизм отбора рекомбинантных продуцетов.
Рестриктаза
Лейкоциты человека
→
ген с тупыми концами
======= + линкеры
↓ ДНК – лигаза Т4
=============
↓рестриктаза
Рестриктаза
pBR322
→
плазмида с липкими концами
======= +
=======
↓ДНК – лигаза Т4
ген с липкими концами
↓
E.coli
рекомбинантная ДНК
+
↓ электропорация
Рекомбинантные клетки Escherichia coli
2. Определите лекарственную субстанцию по описанию технологического процесса:
«...продуцент Streptomyces erythreus обработан многократно рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, а также
азотсодержщими веществами, с селекцией на каждом этапе. Сверхпродуцент помещен в ферментатор на жидкую
питательную среду, содержащую крахмал, соевую муку, кукурузный экстракт, хлорид натрия и карбонат кальция.
После завершения процесса культивирования целевой продукт извлечен из культуральной жидкости амилоацетатом
и реэкстрагирован в водную фазу при рН==5...»
3. Определите лекарственную субстанцию по описанию технологического процесса:
«...продуцент в начале производственного цикла восстанавливают из состояния анабиоза путем пассажей на
жидких и твердых питательных средах. Для накопления биомассы используют питательные среды на основе
печеночного бульона с добавлением натрия хлорида, пептона и лактозы. Процесс культивирования
микроорганизмов ведут в биореакторах при температуре 37°С в условиях перемешивания и аэрации. Биомассу
клеток отделяют от культуральной жидкости, с целью защиты клеток от низкой температуры смешивают с
сахарозо-желатиновой смесью с добавлением 30-40% обезжиренного молока и подвергают лиофильной сушке...».
4. Установите правильную последовательность стадий и операций технологического процесса, заполните
недостающие операции стадии «Подготовка и стерилизация питательной среды». Предложите
методы и аппаратурное оснащение операций «Стерилизация субстрата» и «Охлаждение субстрата».
1.Подготовка биообъекта
2.Подготовка и стерилизация оборудования и коммуникаций
3. 3.Подготовка и стерилизация субстрата
4.Подготовка и стерилизация газового потока
5.Выбор и реализация рецептуры питательной среды
6.Стерилизация питательной среды
7.Охлаждение питательной среды
14
8.Культивирование биообъекта
9.Выделение целевого продукта
10.Сушка целевого продукта
11.Анализ целевого продукта
12.Фасовка, упаковка, маркировка лекарственной субстанции
13.Биологическая очистка отходов
4.1.5. Контрольная работа для студентов заочного отделения:
Общие (обязательные) требования по оформлению контрольных работ.
В процессе самостоятельного изучения курса каждый студент должен выполнить контрольную
работу и представить ее на кафедру. Контрольные работы позволяют определить степень усвоения
студентом учебного материала и предусматривают:
самостоятельную работу с учебной литературой;
раскрытие содержания вопросов, предложенных
в ниже приведенных вариантах
контрольных работ.
При выполнении контрольных работ студент должен придерживаться следующих требований:
работу рекомендуется выполнять в тетради письменно или в печатном варианте, указать Ф.И.О.
студента, номер контрольной работы и номер варианта. Вариант контрольной работы выбирается в
соответствии с последней цифрой номера зачетной книжки из 10 вариантов контрольной работы
перед изложением ответа необходимо написать полный текст вопроса. Для возможных
замечаний преподавателя нужно оставить поля.
работа должна быть выполнена аккуратно, почерк не должен вызывать затруднений при
прочтении работы;
не рекомендуется излагать материал сплошным текстом, желательно, чтобы работа была
структурирована, т.е. разбита на смысловые части, главное выделено, сравнительные характеристики
представлены в виде таблиц и т.д.;
рисунки и схемы следует выполнять простым карандашом, при необходимости используя
цветные;
в конце работы необходимо привести список использованной литературы, указать дату
выполнения и поставить свою
подпись.
На контрольные работы преподаватель дает рецензию с указанием недочетов и ошибок, если они
имеются. В случае недостаточной проработки отдельных вопросов студент должен снова изучить
материал по литературе. Если контрольная работа преподавателем не зачтена, то она возвращается
студенту для исправления и доработки, после чего снова должна быть представлена на проверку.
Студенты, не выполнившие контрольные работы, не допускаются к лабораторно - экзаменационной
сессии.
Вариант 1.
Введение в биотехнологию. Возникновение биотехнологии.Специфика биотехнологии. Разделы
биотехнологии. Биотехнология и медицина.
2. Живая клетка и ее жизнедеятельность.Генетическая основа жизни. Изменчивость, генетическая
рекомбинация – на примере микроорганизмов.
3. Генетика микроорганизмов. Основы генетической и клеточной инженерии.
4. Генная инженерия. Методы генной инженерии.
5. Биообъект, как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических
средств.
6. Микроорганизмы, как основной биообъект в биотехнологии. Принципы селекции микроорганизмов
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
1.
1. История развития биотехнологии включает следующие периоды
1.
Допастеровский
2.
Послепастеровский
3.
Антибиотиков
4.
Антител
5.
Управляемого биосинтеза
6.
Новой и новейшей биотехнологии
15
2.
Цели
создания
трансгенных животных
1.
Увеличение продуктивности
2.
Невосприимчивость к болезням
3.
Ксенотрансплантация органов человеку
4.
Продукция лекарственных веществ и продуктов лечебного питания
3. Функцией феромонов является
1.
Антимикробная активность
2.
Противовируная активность
3.
Изменение поведения организма со специфическим рецептором
4.
Терморегулирующая активность
5.
Противоопухолевая активность
1. Опишите процесс, изображенный на рисунке, по следующей схеме:
• название представленного процесса;
• биообъект, его достоинства и недостатки;
• метод выделения нужного гена, и причины его использования;
• биологические агенты и ферменты, участвующие на каждом этапе генно-инженерных манипуляций;
• вид используемого вектора, его достоинства и недостатки;
• биологическая
роль
названных
ферментов
и
их
функции
биотехнологическом процессе;
• метод введения молекулы ДНК в клетки и его характеристика;
• селективный маркер (ген-маркер), механизм отбора рекомбинантных продуцетов.
Рестриктаза
ген с тупыми концами
Лейкоциты человека →
======= + линкеры
↓ ДНК – лигаза Т4
=============
↓рестриктаза
Рестриктаза
плазмида с липкими концами
pBR322
→
======= +
=======
↓ДНК – лигаза Т4
ген с липкими концами
↓
E.coli
+
рекомбинантная ДНК
↓ электропорация
Рекомбинантные клетки Escherichia coli
Вариант 2.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Иммунотехнология.
Вакцины, вакцинопрофилактика, получение рекомбинатных вакцин.
Иммуноглобулины, лечебные сыворотки,их получение и применение в медицине..
Методы изготовления лечебно - профилактических сывороток.
Оценка специфической активности сывороточных препаратов.
Общая характеристика и требования к сывороткам, выпускаемым для практического применения.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
4. Вектор на основе фаговой ДНК предпочтительнее вектора плазмиды благодаря
1.
Меньшей токсичности
2.
Большему объему информации
3.
Большей частоте включения
4.
Отсутствию лизиса клетки хозяина
в
16
5.
Понятию
«биообъект»
соответствуют
следующие определения
1.
Организм, на котором испытываются новые биологически активные вещества
2.
Организм, вызывающий контаминацию биотехнологического оборудования
3.
Фермент, используемый в аналитических целях
4. Организм, продуцирующий биологически активные соединения
5. Фермент - промышленный биокатализатор
6. Трансверсия - это вид внутригенной мутации, заключающийся
1. В замене пурина на пиримидин
2. В замене пурина на другой пурин
3. В замене пиримидина на другой пиримидин
4. В замене пиримидина на пурин
3.
Определите лекарственную субстанцию по описанию технологического процесса:
«...продуцент Streptomyces erythreus обработан многократно рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, а также
азотсодержщими веществами, с селекцией на каждом этапе. Сверхпродуцент помещен в ферментатор на жидкую
питательную среду, содержащую крахмал, соевую муку, кукурузный экстракт, хлорид натрия и карбонат кальция.
После завершения процесса культивирования целевой продукт извлечен из культуральной жидкости амилоацетатом
и реэкстрагирован в водную фазу при рН==5...»
Вариант 3.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Общие принципы применения сывороток.
Характеристика и методы применения отдельных видов лёчебно-профилактических сывороток.
Интерлейкины, интерфероны – их получение и применение в медицине.
Система интерферонов. Интерлейкины.
Интерлейкины,интерфероны,получаемые биотехнологическим путем.
Экологические аспекты биотехнологии.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
7. Мишенью для химических мутагенов в клетке биообьекгов являются
1. ДНК-полимераза
2. РНК-полимераза
3. Рибосома
4. ДНК
5. Информационная РНК
8. Условия сохранения протопластов в клеточной инженерии
1.
Гипотоническая среда
2.
Наличие в среде полиэтиленгликоля
3.
Наличие в среде буферного раствора
4.
Гипертоническая среда
5.
Низкая температура
9. Фильтры предварительной очистки воздуха устанавливают
4.
1.
После компрессора
2.
Перед компрессором
3.
Перед ферментатором
4.
После влагоотделителя
Определите
лекарственную субстанцию по описанию технологического процесса:
17
«...продуцент в начале производственного цикла восстанавливают из состояния анабиоза путем пассажей
на жидких и твердых питательных средах. Для накопления биомассы используют питательные среды на основе
печеночного бульона с добавлением натрия хлорида, пептона и лактозы. Процесс культивирования
микроорганизмов ведут в биореакторах при температуре 37°С в условиях перемешивания и аэрации. Биомассу
клеток отделяют от культуральной жидкости, с целью защиты клеток от низкой температуры смешивают с
сахарозо-желатиновой смесью с добавлением 30-40% обезжиренного молока и подвергают лиофильной сушке...».
Вариант 4.
Роль биотехнологии в защите и оздоровлении биосферы
Биологическая очистка стоков.
Ферментация. Рост и развитие микроорганизмов.
Ферменты, получаемые микробным синтезом. Культивирование микроорганизмов
ферментационного процесса.
Строение ферментов.Источники ферментов.Стабилизация и использование ферментов.
Классификация питательных сред. Требования к питательным средам (ПС).
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
и
оценка
10. Целевой продукт - внутриклеточный метаболит. По технологическим параметрам целесообразен
процесс биосинтеза
1.
Периодический
2.
Непрерывный
3.
Полупериодический
4.
Объемно-доливной
11. Цели применения инженерной энзимологии в производстве лекарственных средств
1.
Получение нового лекарственного вещества
2.
Получение лекарственных веществ более высокого качества
3.
Улучшение технико-экономических показателей производства
4.
Расширение спектра действия лекарственных веществ
12. Получение глюкозо-фруктозных сиропов из крахмала основано на использовании ферментов
1.
Амилоглюкозидазы
2.
Глюкоизомеразы
3.
а(альфа)-амилазы
4.
b(бетта)-галактозидазы
5.
Лактатдегидрогеназы
2.
Установите правильную последовательность стадий и операций технологического процесса,
заполните недостающие операции стадии «Подготовка и стерилизация питательной среды». Предложите
методы и аппаратурное оснащение операций «Стерилизация субстрата» и «Охлаждение субстрата».
1.Подготовка биообъекта
2.Подготовка и стерилизация оборудования и коммуникаций
3. 3.Подготовка и стерилизация субстрата
4.Подготовка и стерилизация газового потока
5.Выбор и реализация рецептуры питательной среды
6.Стерилизация питательной среды
7.Охлаждение питательной среды
8.Культивирование биообъекта
9.Выделение целевого продукта
10.Сушка целевого продукта
11.Анализ целевого продукта
12.Фасовка, упаковка, маркировка лекарственной субстанции
13.Биологическая очистка отходов
1.
Вариант 5.
1.
Этапы приготовления комплексных и синтетических ПС на производстве. Их компоненты. Этапы
приготовления ПС в лабораториях (демонстрация и лабораторная работа).
2.
3.
4.
5.
6.
18
Контроль за качеством приготавливаемых ПС на
производстве и в лабораториях (демонстрация и
лабораторная работа). Методы стерилизации ПС.
Контроль за работой автоклавов: химический, биологический.
Химиотерапевтические препараты (ХТП) История развития химиотерапии.Требования к ХТП:
антибиотикам, сульфаниламидным и противовирусным препаратам. Классификация антибиотиков.
Плесневые грибы, актиномицеты, бактерии - продукты антибиотиков.
Требования к антимикробным препаратам. ХТП.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
13. Индукторами реализации тотипотентности клеток и тканей растений являются
1. УФ-облучение
2. Витамины
3. Аминокислоты
4. Фитогормоны
5. Предшественники метаболитов
14. Тип питания культуры тканей растения
1. Ауксотрофный
2. Хемогетеротрофный
3. Фотоавтотрофный
4. Хемолитотрофный
15. Из культуры ткани Стевии выделяют
1.
Диосгенин
2.
Аймалин
3.
Антоцианы
4.
Рутин
5.
Шиконин
1. Опишите процесс, изображенный на рисунке, по следующей схеме:
• название представленного процесса;
• биообъект, его достоинства и недостатки;
• метод выделения нужного гена, и причины его использования;
• биологические агенты и ферменты, участвующие на каждом этапе генно-инженерных манипуляций;
• вид используемого вектора, его достоинства и недостатки;
• биологическая
роль
названных
ферментов
и
их
функции
биотехнологическом процессе;
• метод введения молекулы ДНК в клетки и его характеристика;
• селективный маркер (ген-маркер), механизм отбора рекомбинантных продуцетов.
Рестриктаза
ген с тупыми концами
Лейкоциты человека →
======= + линкеры
↓ ДНК – лигаза Т4
=============
↓рестриктаза
Рестриктаза
плазмида с липкими концами
pBR322
→
======= +
=======
↓ДНК – лигаза Т4
ген с липкими концами
↓
E.coli
+
рекомбинантная ДНК
↓ электропорация
Рекомбинантные клетки Escherichia coli
Вариант 6.
1.
Вирусы, бактерии, как сырье для получения лекарственных препаратов.
в
2.
3.
4.
5.
6.
19
Химиотерапия вирусных инфекций.
Методы определения чувствительности к антибиотикам: диффузия в иле и метод серийных разведений
(лабораторная работа).
Основы биотехнологии бактериальных препаратов.
Структура биотехнологического производства.
История создания вакцин. Изучение лечебных профилактических и диагностических препаратов: вакцин,
сывороток, антитоксинов, бактериофагов, диагностикумов, эубиотиков (таблицы, демонстрация,
лабораторная работа, блок дополнительной информации) Роль качества бактериальных препаратов,
изготовляемых м/б, промышленностью. (лабораторная работа: задача на опредиление токсигенности
дифтерийных бактерий в реакции преципитации в иле).
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
16. Экстракция каротина из высушенной биомассы осуществляется
1.
Подсолнечным маслом
2.
Вазелиновым маслом
3.
Летучим органическим растворителем
4.
Раствором щелочи
5.
Раствором кислоты
17.
Биосинтез антибиотиков, используемых как лекарственные вещества, усиливается и наступает
раньше на средах
1. Богатых источниками азота
2. Богатых источниками углерода
3. Богатых источниками фосфора
4. Бедных питательными веществами
18.
Установите соответствие:
Антибиотик
1.
Ципрофлоксацин
2.
Нистатин
3.
Гентамицин
4.
Рифампицин
Внутриклеточная мишень
А) РНК-полимераза
В) рибосома
С) эргостеролы ЦПМ
Д) ДНК-гираза
3.
Определите лекарственную субстанцию по описанию технологического процесса:
«...продуцент Streptomyces erythreus обработан многократно рентгеновскими и ультрафиолетовыми лучами, а также
азотсодержщими веществами, с селекцией на каждом этапе. Сверхпродуцент помещен в ферментатор на жидкую
питательную среду, содержащую крахмал, соевую муку, кукурузный экстракт, хлорид натрия и карбонат кальция.
После завершения процесса культивирования целевой продукт извлечен из культуральной жидкости амилоацетатом
и реэкстрагирован в водную фазу при рН==5...»
Вариант 7.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Классификация вакцинных препаратов.
Живые вакцины.
Методы получения аттенуированных штаммов (таблица № 1).
Убитые вакцины. Этапы получения живых и убитых вакцин (таблица № 2).
Химические вакцины. Этапы серийного производства химических вакцин.
Антитоксины, особенности их получения.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
20
19.
Механизмы аменсализма
1.
Обмен факторами роста
2.
Обмен питательными веществами
3.
Синтез токсических веществ
4.
Поглощение незаменимых питательных веществ
5.
Секреция ферментов, разрушающих полимеры клеточной стенки
20.
Иммунотоксины - это белковые гибриды, получаемые в результате конъюгации in vitro
1.
Полипептидных токсинов и иммуноглобулинов
2.
Иммуноглобулинов и макрофагов
3.
Цитостатиков и антител
4.
Антител и пептидных гормонов
5.
Антигенов и лимфоцитов
1. История развития биотехнологии включает следующие периоды
1.
Допастеровский
2.
Послепастеровский
3.
Антибиотиков
4.
Антител
5.
Управляемого биосинтеза
6.
Новой и новейшей биотехнологии
4.
Определите лекарственную субстанцию по описанию технологического процесса:
«...продуцент в начале производственного цикла восстанавливают из состояния анабиоза путем пассажей на
жидких и твердых питательных средах. Для накопления биомассы используют питательные среды на основе
печеночного бульона с добавлением натрия хлорида, пептона и лактозы. Процесс культивирования
микроорганизмов ведут в биореакторах при температуре 37°С в условиях перемешивания и аэрации. Биомассу
клеток отделяют от культуральной жидкости, с целью защиты клеток от низкой температуры смешивают с
сахарозо-желатиновой смесью с добавлением 30-40% обезжиренного молока и подвергают лиофильной сушке...».
Вариант 8.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
Ассоциированные вакцины. Контроль качества, принципы конструирования.
Этапы создания искусственных антигенов.
Генно-инженерные вакцины. Лабораторная работа: изучение вакцины против гепатита В «Энджерикс».
Рибосомальные вакцины.
ДНК-вакцины.
Антиидеотические вакцины.
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
2. Цели создания трансгенных животных
1.
Увеличение продуктивности
2.
Невосприимчивость к болезням
3.
Ксенотрансплантация органов человеку
4.
Продукция лекарственных веществ и продуктов лечебного питания
3. Функцией феромонов является
1.
Антимикробная активность
2.
Противовируная активность
3.
Изменение поведения организма со специфическим рецептором
4.
Терморегулирующая активность
5.
Противоопухолевая активность
21
4. Вектор на основе фаговой ДНК предпочтительнее вектора плазмиды благодаря
1.Меньшей токсичности
2.Большему объему информации
3.Большей частоте включения
4.
Отсутствию лизиса клетки хозяина
6. 2.
Установите правильную последовательность стадий и операций технологического
процесса, заполните недостающие операции стадии «Подготовка и стерилизация питательной среды».
Предложите
методы и аппаратурное оснащение операций «Стерилизация субстрата» и «Охлаждение субстрата».
1.Подготовка биообъекта
2.Подготовка и стерилизация оборудования и коммуникаций
3. 3.Подготовка и стерилизация субстрата
4.Подготовка и стерилизация газового потока
5.Выбор и реализация рецептуры питательной среды
6.Стерилизация питательной среды
7.Охлаждение питательной среды
8.Культивирование биообъекта
9.Выделение целевого продукта
10.Сушка целевого продукта
11.Анализ целевого продукта
12.Фасовка, упаковка, маркировка лекарственной субстанции
13.Биологическая очистка отходов
Вариант 9.
Гормоны, выделенные из органов и тканей макроорганизма.
Экзогенные иммуномодуляторы.
Диагностические препараты: диагностимуляторы, моноклональные антитела для РИА и ИФА, зонды
нуклеиновых кислот для выявления РНК- и ДНК- содержащих вирусов.
8. Основы биотехнологии бактериальных препаратов.
9. Структура биотехнологического производства.
10. История создания вакцин. Изучение лечебных профилактических и диагностических препаратов: вакцин,
сывороток, антитоксинов, бактериофагов, диагностикумов, эубиотиков (таблицы, демонстрация,
лабораторная работа, блок дополнительной информации) Роль качества бактериальных препаратов,
изготовляемых м/б, промышленностью. (лабораторная работа: задача на опредиление токсигенности
дифтерийных бактерий в реакции преципитации в иле).
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
5.
6.
7.
5. Понятию «биообъект» соответствуют следующие определения
1.
Организм, на котором испытываются новые биологически активные вещества
2.
Организм, вызывающий контаминацию биотехнологического оборудования
3.
Фермент, используемый в аналитических целях
4.
Организм, продуцирующий биологически активные соединения
5.
Фермент - промышленный биокатализатор
6. Трансверсия - это вид внутригенной мутации, заключающийся
1.
В замене пурина на пиримидин
2.
В замене пурина на другой пурин
3.
В замене пиримидина на другой пиримидин
4.
В замене пиримидина на пурин
7. Мишенью для химических мутагенов в клетке биообьекгов являются
7. ДНК-полимераза
8. РНК-полимераза
9. Рибосома
22
10. ДНК
11. Информационная РНК
12. 2.
Установите правильную последовательность стадий и операций технологического
процесса, заполните недостающие операции стадии «Подготовка и стерилизация питательной среды».
Предложите
методы и аппаратурное оснащение операций «Стерилизация субстрата» и «Охлаждение субстрата».
1.Подготовка биообъекта
2.Подготовка и стерилизация оборудования и коммуникаций
3. 3.Подготовка и стерилизация субстрата
4.Подготовка и стерилизация газового потока
5.Выбор и реализация рецептуры питательной среды
6.Стерилизация питательной среды
7.Охлаждение питательной среды
8.Культивирование биообъекта
9.Выделение целевого продукта
10.Сушка целевого продукта
11.Анализ целевого продукта
12.Фасовка, упаковка, маркировка лекарственной субстанции
13.Биологическая очистка отходов
4.1.6. Вопросы к зачету для студентов заочного отделения:
1. Введение в биотехнологию. Возникновение биотехнологии.Специфика биотехнологии. Разделы биотехнологии.
Биотехнология и медицина.
2. Живая клетка и ее жизнедеятельность.Генетическая основа жизни. Изменчивость, генетическая рекомбинация –
на примере микроорганизмов.
3. Генетика микроорганизмов. Основы генетической и клеточной инженерии.
4. Генная инженерия. Методы генной инженерии.
5. Биообъект, как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических средств.
6. Микроорганизмы, как основной биообъект в биотехнологии. Принципы селекции микроорганизмов
7. Иммунотехнология.
8. Вакцины, вакцинопрофилактика, получение рекомбинатных вакцин.
9. Иммуноглобулины, лечебные сыворотки,их получение и применение в медицине..
10. Методы изготовления лечебно - профилактических сывороток.
11. Оценка специфической активности сывороточных препаратов.
12. Общая характеристика и требования к сывороткам, выпускаемым для практического применения.
13. Общие принципы применения сывороток.
14. Характеристика и методы применения отдельных видов лёчебно-профилактических сывороток.
15. Интерлейкины, интерфероны – их получение и применение в медицине.
16. Система интерферонов. Интерлейкины.
Интерлейкины,интерфероны,получаемые биотехнологическим путем.
17. Экологические аспекты биотехнологии.
18. Роль биотехнологии в защите и оздоровлении биосферы
19. Биологическая очистка стоков.
20. Ферментация. Рост и развитие микроорганизмов.
21. Ферменты, получаемые микробным синтезом. Культивирование микроорганизмов и оценка ферментационного
процесса.
22. Строение ферментов.Источники ферментов.Стабилизация и использование ферментов.
23. Классификация питательных сред. Требования к питательным средам (ПС).
Этапы приготовления комплексных и синтетических ПС на производстве. Их компоненты. Этапы приготовления
ПС в лабораториях (демонстрация и лабораторная работа).Контроль за качеством приготавливаемых ПС на
производстве и в лабораториях (демонстрация и лабораторная работа). Методы стерилизации ПС.
Контроль за работой автоклавов: химический, биологический.
24. Химиотерапевтические препараты (ХТП) История развития химиотерапии.Требования к ХТП: антибиотикам,
сульфаниламидным и противовирусным препаратам. Классификация антибиотиков.
25. Плесневые грибы, актиномицеты, бактерии - продукты антибиотиков.
26. Требования к антимикробным препаратам. ХТП.
27. Вирусы, бактерии, как сырье для получения лекарственных препаратов.
Химиотерапия вирусных инфекций.
28. Методы определения чувствительности к антибиотикам: диффузия в иле и метод серийных разведений
(лабораторная работа).
29.Основы биотехнологии бактериальных препаратов.
30. Структура биотехнологического производства.
31.История создания вакцин. Изучение лечебных профилактических и диагностических препаратов: вакцин,
сывороток, антитоксинов, бактериофагов, диагностикумов, эубиотиков (таблицы, демонстрация, лабораторная
23
работа, блок дополнительной информации) Роль качества бактериальных препаратов, изготовляемых м/б,
промышленностью. (лабораторная работа: задача на опредиление токсигенности дифтерийных бактерий в реакции
преципитации в иле).
Классификация вакцинных препаратов.
32.Живые вакцины.
33. Методы получения аттенуированных штаммов (таблица № 1).
34. Убитые вакцины. Этапы получения живых и убитых вакцин (таблица № 2).
35. Химические вакцины. Этапы серийного производства химических вакцин.
36.Антитоксины, особенности их получения.
37.Ассоциированные вакцины. Контроль качества, принципы конструирования.
Этапы создания искусственных антигенов.
38.Генно-инженерные вакцины. Лабораторная работа: изучение вакцины против гепатита В «Энджерикс».
39. Рибосомальные вакцины.
40.ДНК-вакцины.
41.Антиидеотические вакцины.
42.Гормоны, выделенные из органов и тканей макроорганизма.
43. Экзогенные иммуномодуляторы.
44.Диагностические препараты: диагностимуляторы, моноклональные антитела для РИА и ИФА, зонды
нуклеиновых кислот для выявления РНК- и ДНК- содержащих вирусов.
1. Самостоятельная работа студентов
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – очная
Освоение лекционного курса по биотехнологии.
Самостоятельная работа студентов
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – заочная
I. Общая биотехнология.
Введение. Биотехнология как наука и сфера производства. Краткая история развития биотехнологии.
Биотехнология
и
фундаментальные
дисциплины.
Современная биотехнология как одно из основных направлений научно-технического прогресса.
Биотехнологизация народного хозяйства. Биотехнология и энергетика. Биотехнология и природные ресурсы.
Применение биотехнологических методов в горнодобывающей, нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей
промышленности. Химическая технология и биотехнология. Комбинирование биосинтеза и оргсинтеза при
многостадийном получении полупродуктов и целевых продуктов. Биотехнология и новые методы анализа и
контроля. Биосенсоры. Биодатчики. Новые материалы (биополимеры и др.), получаемые биотехнологическими
методами.
Биотехнология и интенсификация сельскохозяйственного производства. Повышение продуктивности
сельскохозяйственных растений и животных. Новые методы культивирования растений. Новые виды кормов.
Биотехнология и пищевая, промышленность. Совершенствование путей переработки сельскохозяйственных
продуктов.
Новые
разновидности
пищевых
продуктов.
Пути решения проблем экологии и охраны окружающей среды методами биотехнологии. Переработка и утилизация
промышленных отходов. Очистка промышленных стоков. Биодеградация ксенобиотиков.
Биотехнология и медицина. Получение биотехнологическими методами лекарственных, профилактических и
диагностических препаратов. Биотехнология и понимание основ патологии инфекционных, онкологических и
наследственных заболеваний.
Биообъекты как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических препаратов.
Классификация биообъектов.
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. Основные группы получаемых биологачески 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.
24
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. Мутагенез и селекция.
Физические и химические мутагены и механизм их действия. Классификация мутаций. Проблемы генетической
стабильности мутантов по признаку образования целевого биотехнологического продукта.
Клеточная инженерия и использование ее методов в создании микроорганизмов и клеток растений - новых
продуцентов биологически активных (лекарственных) веществ. Протопластирование и слияние (фузия)
протопластов микроорганизмов и растений. 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 активация "молчащих генов". Возможности 'получения новых биологи-чески активных
веществ за счет активации "молчащих генов". Методы клеточной инженерии применительно к животным клеткам.
Гибридомы. Значение гибридом для производства современных диагностических препаратов.
Генетическая инженерия и создание с помощью ее методов продуцентов новых лекарственных веществ. Основные
принципы технологии рекомбинантной ДНК. Внехромосомные генетические элементы - плаз-миды и их функции у
микроорганизмов, используемых в биотехнологических процессах. Основные физико-химические характеристики
плаз-мид. Взаимодействие плазмид с геномом хозяина.
Роль плазмидной и фаговой ДНК в генетическом конструировании продуцентов биологически активных веществ.
Транспозоны и их использование в конструировании продуцентов. Направленный мутагенез (in vitro) и его значение
при
конструировании
продуцентов.
Понятие вектора в генетической инженерии. Векторные молекулы на основе плазмидной и фаговой ДНК.
Химический синтез фрагментов ДНК. Методы секвенирования (определения последовательности нуклеотидов).
Химический синтез гена.
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.
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, нитроны.
Обеспечение возможности экспрессии генов млекопитающих в микробной клетке. Обратная транскриптаза.
Способы преодоления барьеров на пути экспрессии чужеродных генов. Стабилизация чужеродных белков (целевых
продуктов) в клетке. Генетические методы, обеспечивающие выделение чужеродных белков в среду.
Микроорганизмы различных систематических групп: дрожжи, эубак-терии, актиномицеты и др. как хозяева при
экспрессии чужеродных генов. Специфические проблемы генетической инженерии при создании новых
продуцентов белковых веществ, первичных и вторичных метаболитов как целевых биотехнологических продуктов.
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.
Микроструктура
носителей.
Иммобилизация за счет образования коваяентных связей между ферментом и носителем. Предварительная
активация носителя бромистым цианом. Механизм 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.
Адсорбция 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 бета-лак-тамных антибиотиков, трансформации стероидов, биокаталитическом получении
простаноидов,
разделении
рацематов
аминокислот.
Иммобилизованные ферменты и лечебное питание. Удаление лактозы из молока с помощью иммобилизованной
бета-галактозидазы. Превращение глюкозы во фруктозу с помощью иммобилизованной глюкоизомеразы.
Ферментные электроды на основе иммобилизованных ферментов: глюкозооксидазы, лактатдегидрогеназы уреазы,
пенициллиназы.
25
Иммобилизация целых клеток микроорганизмов и растений. Моноферментные биокатализаторы на основе
целых клеток. Внутриклеточная регенерация коферментов. Проблемы диффузии субстрата в клетку и выхода
продукта
реакции.
Повышение
проницаемости
оболочки
у
иммобилизуемых
клеток.
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.
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 ограничений 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 гуанозинтетра-фосфата. Адаптация к меняющимся условиям
среды и механизм строгого ("STRINGENT") контроля. Механизм образования гуанозинтетрафосфата (гуанозин-5'дифосфат-3'-дифосфата). Влияние гуанозинтетрафосфата на экспрессию различных генов. Позитивный и
негативный контроль. Rel А+- и Rel A—штаммы. Видовая специфичность структуры гуанозинфос-фатных
регуляторов. Биосинтез различных целевых биотехнологических продуктов и роль системы регуляции метаболизма,
обусловленной гуано-зинтетрафосфатом.
Катаболитная репрессия. Глюкозный эффект" и подавление синтеза катаболических ферментов. Транзиентная
репрессия. Исключение индуктора. Катаболитное .ингибирование. Механизм катаболитной репрессии. Циклический
3'5-аденозинмонофосфат (цАМФ). Аденилатцик-лаза. Биологические эффекты цАМФ. Мутанты, устойчивые к
катаболитной репрессии, и их использование в биотехнологии.
Регуляция усвоения азотсодержащих соединений. Ключевые соединения в биосинтезе азотсодержащих соединений.
Ферменты синтеза глу-тамата и глутамина. Понятие кумулятивного ретроингибирования. Мутанты с измененной
регуляцией азотного метаболизма и возможности интенсификации биосинтеза ряда первичных, вторичных
метаболитов
и
некоторых
ферментов.
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 ионов и низкомолекулярных метаболитов.
Классификация систем транспорта. Регуляция их функций. Биотехнологические аспекты интенсификации
транспорта низкомолекулярных веществ в клетку и освобождения из клетки. Механизмы секреции
высокомолекулярных биотехнологических продуктов. Фосфорный обмен и энергообеспечение. Биотехнологические аспекты секреции.
"Суперпродуценты" и механизмы защиты клетки от образуемого ею продукта в случае его токсичности (suicide).
Компартментация. 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 роста продуцента с ослаблением
чувствительности клеток к целевому продукту.
Сохранение свойств промыишнных 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.
Биотехнологические системы производства.
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 выброса в окружающую
среду. Техногенная экологическая ниша для существования микрообъектов в монокультуре.
Жизнеобеспечение культур клеток высших растений и животных. Защита от контаминации. Ауксины. Цитокинины.
Индукторы митотиче-ского цикла.
26
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 единого целого в биотехнологическом производстве.
Подготовительные операции 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 биосинтеза по
технологическим параметрам. Принципы организации материальных потоков: периодический, полупериодический,
отьемно-доливной, 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 растении, 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,
получаемых
методами
биотехнологии.
Фасовка.
Контроль и управление биотехнологическими процессами.
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. Потен-циометрические методы контроля рН и ионного
состава. Датчики рН и ионоселектавные 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.
Применение
ЭВМ
при
биотехнологическом
производстве
лекарственных
препаратов.
Создание
автоматизированных рабочих мест. Разработка автоматизированных систем управления. 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
27
экспериментов. Кинетические модели биосинтеза и биокатализа. Организация автоматизированных банков
данных по биотехнологическим процессам и продуктам.
Биотехнология и проблемы экологии и охраны окружающей среды.
Биотехнология как наукоемкая ("высокая") технология и ее преимущества в экологическом аспекте перед
традиционными технологиями. Направления дальнейшего совершенствования биотехнологических процессов
применительно к проблемам охраны окружающей среды. Малоотходные технологии. Итоги и перспективы их
внедрения на биотехнологических производствах. Особенности биотехнологических производств применительно к
их
отходам.
Рекомбинантные продуценты биологически активных веществ и проблемы объективной информации населения.
Организация контроля за охраной окружающей среды в условиях биотехнологического производства.
Классификация отходов. Соотношение различных видов отходов. Очистка жидких отходов. Схемы очистки.
Аэротенки. Активный ил и входящие в него микроорганизмы.
Создание методами генетической инженерии штаммов микроорганизмов-деструкторов с повышенной способностью
к деструкции веществ, содержащихся в жидких отходах, Основные характеристики штаммов деструкторов. Их
неустойчивость в природных условиях. Сохранение штаммов на предприятиях. Нормы внесения биомассы штаммов
при пиковых нагрузках на очистные сооружения.
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.
Очистка выбросов в атмосферу. Биологические, термические, физико-химические и другие методы рекуперации и
обезвреживания выбросов в атмосферу.
Единая система GLP, GCP и GMP при предклиническом, клиническом испытании лекарств и их производстве,
Особенности требований GMP k биотехнологическому производству. Требования к условиям хранения сырья для
комплексных питательных сред. Карантин. Правила GMP применительно к производству бета-лактамных
антибиотиков.
Причины проведения валидации при замене штаммов-продуцентов и изменении составов ферментационных сред.
Вклад биотехнологии в решение общих экологических проблем. Замена традиционных производств. Сохранение
природных ресурсов источников биологического сырья. Разработка новых высокоспецифичных методов анализа.
Биосенсоры.
Перспективы получения, модификации и использования в защите окружающей среды феромонов, кайромонов,
алломонов как природных сигнальных и коммуникативных молекул в надорганизменных системах.
Биомедицинские технологии.
Определение понятия "биомедицинские технологии". Решение кардинальных проблем медицины на основе
достижений биотехнологии. Международный проект "Геном человека" и его цели. Этические проблемы.
Антисмысловые нуклеиновые кислоты, пептидные факторы роста тканей и другие биологические продукты новых
поколений - молекулярные механизмы их биологической активности и перспективы практического применения.
Коррекция наследственных болезней на уровне генотипа (генотерапия) и фенотипа. Биопротезирование.
Репродукция тканей. Трансплантация тканей и органов. Поддержание гомеостаза. Гемосор-бция. Диализ.
Оксигенация. Перспективы использования гормонов, продуцируемых вне эндокринной системы.
Состояние и направления развития биотехнологии лекарственных форм - традиционных и инновационных.
II. Частная биотехнология
Биотехнология белковых лекарственных веществ.
Рекомбинантные белки, принадлежащие к различным группам физиологически активных веществ.
Инсулин. Источники получения. Видовая специфичность. Иммуно-генные примеси. Перспективы имплантации
клеток, продуцирующих инсулин.
Рекомбинантный инсулин человека. Конструирование плазмид. Выбор штамма микроорганизма. Выбор лидерной
последовательности аминокислот. Отщепление лидерных последовательностей. Методы выделения и очистки
полупродуктов. Сборка цепей. Контроль за правильным образованием дисульфшшых связей. Ферментативный
гидролиз проинсулина. Альтернативный путь получения рекомбинантного инсулина; синтез А- и В-цепей в разных
культурах микробных клеток. Проблема освобождения рекомбинантного инсулина от эндотоксинов
микроорганизмов-продуцентов. Биотехпологическое производство рекомбинантного инсулина. Экономические
аспекты. Создание рекомбинантных белков "второго поколения" на примере инсулина.
Интерферон (Интерфероны). Классификация, α-, β~, γ-Интерфе-роны. Интерфероны при вирусных и
онкологических заболеваниях. Ви-доспецифичность интерферонов. Ограниченные возможности получения α- и уинтерферонов из лейкоцитов и Т-лимфоцитов. Лимфобластоид-ный интерферон.
Методы получения (β-интерферона при культивирований фибробластов. Индукторы интерферонов. Их природа.
Механизм индукции. Про-мышленное производство интерферонов на 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.
28
Гормон роста человека. Механизм биологической активности и перспективы применения в медицинской
практике. Микробиологический синтез. Конструирование продуцентов.
Пептидные факторы роста и их рецепторы. Специфическое стимулирование синтеза ДНК и пролиферации. Фактор
роста нервов (ФРН). Эпидермальный фактор роста (ЭФР). Трансформирующие факторы роста (α-ТФР и (β-ТФР).
Инсулиноподобные факторы роста (ИФР-1, ИФР-II). белковые трансмембранные рецепторы факторов роста. Каскад
внутриклеточных процессов от поверхности клетки к ядру. Терапевтическое значение пептидных факторов роста.
Промышленное производство факторов роста. Использование технологии рекомбинантной ДНК для создания
продуцирующих их биообъектов.
Производство ферментных препаратов. Ферменты, используемые как лекарственные средства. Протеолитические
ферменты. Амилолитиче-ские, липолитические ферменты. L-аспарагиназа. Проблемы стандартизации целевых
продуктов.Ферментные препараты как биокатализаторы в фармацевтической промышленности. Ферменты
трансформации (β-лактамных антибиотиков. Ферментные препараты, используемые в генетической инженерии
(рестриктазы, лигазы и т.д.).
Биотехнология аминокислот. Микробиологический синтез. Продуценты. Преимущества микробиологического
синтеза перед другими способами получения. Общие принципы конструирования штаммов микроорганизмовпродуцентов 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 прокариоты - продуценты витамина BJ2 (пропио-новокислые бакгерии и др.). Схема биосинтеза.
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 эргостерина.
Каротиноиды и их классификация. Схема биосинтеза. Среды для микроорганизмов-продуцентов и регуляция
биосинтеза. Стимуляторы каротинообразования. β-Каротин. Образование из β-каротина витамина А. Убихиноны
(коферменты Q). Источник получения: дрожжи и др. Интенсификация биосинтеза.
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 гидрокортизона, получение из него путем биоконверсии преднизолона.
Эйкозаноиды (простаноиды) и их биологическая роль. Арахидоновая кислота и другие полипенасыщенные 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
простейшие.
Культуры
растительных
клеток
и
получение
лекарственных
веществ.
Разработка методов культивирования растительных 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 и др.
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.).
Причины позднего накопления антибиотиков в ферментационной среде по сравнению с накоплением биомассы.
Биосинтез антибиотиков. Мультиферментные комплексы. Сборка углеродного скелета молекул антибиотиков,
принадлежащих к β-лактамам, аминогликозидам, тетрациклинам, макролидам. Роль фенилуксусной кислоты при
биосинтезе пенициллина. Фактор А и биосинтез стрептомицина.
29
Пути
создания
высокоактивных
продуцентов антибиотиков. Механизмы защиты от собственных
антибиотиков у их "суперпродуцентов".
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.
Механизмы резистентности бактерий к антибиотикам. Хромосомная и плазмидная резистентность. Транспозоны.
Целенаправленная биотрансформация и химическая трансформация β-лактамных структур. Новые поколения
цефалоспоринов, пенициллинов, эффективные в отношении резистентных микроорганизмов. Карбапенемы.
Монобактамы. Комбинированные препараты: амоксиклав, уназин.
Механизмы резистентности к аминогликозидным антибиотикам. Целенаправленная трансформация
аминогликозидов. Амикацин как полусинтетический аналог природного антибиотика бутирозина.
Новые полусинтетические макролиды и азалиды - аналоги эритромицина, эффективные в отношении
внутриклеточно локализованных возбудителей инфекций.
Природные источники генов резистентности к антибиотикам. Организационные мероприятия как путь ограничения
распространения
генов
антибиотикорезистентности.
Противоопухолевые антибиотики. Механизм действия. Ферментативная внутриклеточная активация некоторых
противоопухолевых антибиотиков. Механизмы резистентности опухолевых клеток к противоопухолевым
препаратам. Р-170 гликопротеин и плейотропная резистентность. Пути преодоления плейотропной
антибиотикорезистентности.
Иммунобиотехнология как один из разделов биотехнологии. Основные составляющие и пути функционирования
иммунной
системы.
Им-муномодулирующие
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 др. Механизмы
биологической
активности.
Тимические
факторы.
Трансплантация
костного
мозга.
Подавление иммунного ответа с «помощью нммунобиопрепаратов. Рекомбинантные антигены. IgE - связующие
молекулы и созданные на их основе толерогены. Иммунотоксины. Антиидиотипические антитела в качестве
мишени для аутоантител. Специфическая плазмоиммуносорбция. Неспецфическое подавление иммунного ответа
Моноклональные антитела против цитокинов. Неспецифичная гемосорбция и иммуноплазмофорез.
Медиаторы иммунологических процессов. Их функциональная совокупность. Обеспечение гомеостаза. Технология
рекомбинантной
ДНК
и
получение
медиаторов
иммунологических
процессов.
Производство моноклональных антител и использование соматических гибридов животных клеток. Механизмы
иммунного ответа на конкретный антиген. Разнообразие антигенных детерминантов. Гетерогенность
(поликлональность) сыворотки. 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. Методы анализа, основанные на использовании моноклональных (в
отдельных случаях поликлональных) антител. Иммуноферментный анализ (ИФА). Метод твердофазного
иммуноанализа (ELISA - enzyme linked immunosorbentassay). Радиоиммунный анализ (РИА). Преимущества перед
традиционными методами при определении малых концентраций тестируемых веществ и наличии в пробах
примесей с близкой структурой и сходной биологической активностью. ДНК- и РНК-зонды как альтернатива ИФА
и РИА при скрининге продуцентов биологически активных веществ (обнаружение генов вместо продуктов
экспрессии генов).
Моноклональные антитела в медицинской диагностике. Тестирование гормонов, антибиотиков, аллергенов и т.д.
Лекарственный мониторинг. Ранняя диагностика онкологических заболеваний. Коммерческие диагностические
наборы
на
международном
рынке.
Моноклональные антитела в терапии и профилактике. Перспективы высокоспецифичных вакцин, иммунотоксинов.
Включение моноклональных антител в оболочку липосом и повышение направленности транспорта лекарств.
Типироваиие
подлежащих
пересадке
тканей.
Обязательное
тестирование
препаратов
моноклональных
антител
на
отсутствие
онкогенов.
Моноклональные антитела как специфические сорбенты при выделении и очистке биотехнологаческих продуктов.
Нормофлоры (пробиотики, микробиотики, эубиотики) - препараты на основе живых культур микроорганизмов симбионтов. Общие проблемы микроэкологии человека. Понятие симбиоза. Различные виды симбиоза. Резидентная
микрофлора желудочно-кишечного тракта. Причины дисбактериоза. Нормофлоры в борьбе с дисбактериозом.
Бифидобактерии, молочнокислые бактерии; непатогенные штаммы кишечной палочки, образующей бактериоцины
как основа нормофлоров. Механизм антагонистического воздействия на гнилостные бактерии. Получение готовых
форм нормофлоров. Монопрепараты и препараты на основе смешанных культур. Лекарственные формы
бифидумбактерина, колибактерина, лактобактерина
6. Текущий и промежуточный контроль знаний студентов
Специальность – 060108 «Фармация»
Форма обучения – очная
30
Наименование
контрольного
мероприятия
1
Семестр 9
Контрольная работа
Наименование
раздела (темы)
дисциплины
Срок
проведения
(неделя семестра или
номер занятия)
2
3
4
3, 10 занятие
3, 10
занятие,
группы
домашнего
Все занятия
Подведение
итогов
работы студента в
семестре. Зачет
Все разделы
Каждое
практическое
занятие, все студенты
группы
11
практическое
занятие, все студенты
группы
Прием
задания
Форма оценивания
результата
(балльная оценка,
допуск/недопуск, %
выполнения и т.п.)
практическое
все студенты
7.Приложение:
Карта методического обеспечения
МУ и МР
Педагогические контрольные материалы
Отл., хор., удовл.,
неудовл,
Зачет/незачет
Допуск/ недопуск к
зачету
по
дисциплине.
Зачет/незачет
Дополнительные
сведения
(Использование
тестовых
заданий,
технических
средств
обучения; действия в
случае отрицательного
результата и т.п.)
5
Контрольные вопросы
по
теме
занятия.
Консультации и разбор
наиболее
трудных
вопросов
Консультация
Итоговый
тестовый
контроль.
Передача
сведений в деканат,
обсуждение
на
заседании кафедры