Биотехнология - Учебно-методические комплексы

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Ишиме
УТВЕРЖДАЮ
Директор филиала
/Шилов С.П./
2014 г.
БИОТЕХНОЛОГИЯ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки 050100 (44.03.01) Педагогическое образование
профиля подготовки Биологическое образование
очной формы обучения
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
от 10.09.2014
Содержание: УМК по дисциплине Биотехнология для студентов направления подготовки 050100
(44.03.01) Педагогическое образование профиля подготовки Биологическое образование очной
формы обучения
Автор(-ы): Пузынина Г.Г.
Объем 48 стр.
Должность
ФИО
Дата
Результат
Примечание
согласования
согласования
Заведующий
Рекомендовано Протокол заседания
кафедрой биологии, Левых А.Ю.
10.09.2014
к электронному кафедры от 10.09.2014
географии и МП
изданию
№1
Председатель УМС
Протокол заседания
Поливаев
филиала ТюмГУ в
Согласовано
УМС от 21.11.2014
А.Г.
21.11.2014
г.Ишиме
№3
Гудилова
Начальник ОИБО
21.11.2014
Согласовано
Л.Б.
2
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Ишиме
Кафедра биологии, географии и методик их преподавания
Пузынина Г.Г
Биотехнология
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки 050100 (44.03.01) Педагогическое образование
профиля подготовки Биологическое образование
очной формы обучения
Тюменский государственный университет
2014
Пузынина Г.Г Биотехнология. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки 050100 (44.03.01) Педагогическое образование
профиля подготовки Биологическое образование очной формы обучения. Тюмень, 2014,
48 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом
рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Введение
в биотехнологию (указать наименование дисциплины (модуля) в соответствии с учебным
планом образовательной программы) [электронный ресурс] / Режим доступа:
http://www.utmn.ru, раздел «Образовательная деятельность», свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой биологии, географии и МП. Утверждено
директором филиала ТюмГУ в г. Ишиме.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Левых А.Ю. к.б.н. доцент
Ф.И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой
© Тюменский государственный университет, филиал в г.Ишиме, 2014.
© Пузынина Г.Г., 2014.
Ф.И.О. автора
4
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1.
Пояснительная записка:
1.1. Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цель – ознакомление с основными достижениями и направлениями развития
биотехнологии на современном этапе, с главными направлениями разработок в области
генетической, клеточной и белковой инженерии.
Задачи:
- усвоение основных методов и приёмов, используемых в биотехнологии для
создания новых промышленно важных продуцентов биологически-активных веществ, для
создания новых сортов растений и пород животных,
- изучение достижений биотехнологии в производстве биологически активных
веществ, медицине, сельском хозяйстве, экологии, производстве дешёвой энергии,
обезвреживании отходов производств, получении полезных ископаемых и др.
1.2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Предлагаемая программа курса – Биотехнология предназначена для студентов
педагогических институтов, обучающихся по профилю " Биологическое образование".
Она составлена с учетом требований образовательного стандарта по подготовке
специалиста - биолога. В программе учтены также требования, предъявляемые к учителю
биологии средней школы. Дисциплина Биотехнология является основой для изучения
дисциплин «Генетика», «Теория эволюции».
Таблица 1.
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
Наименование
обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
Генетика
Теория эволюции
Темы дисциплины необходимые для
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
4
5
6
7
-
+
+
+
-
+
-
-
-
-
изучения
8
…
-
-
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими
компетенциями:
общекультурные компетенции (ОК):
владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию
информации, постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
способен анализировать мировоззренческие, социально и личностно значимые
философские проблемы (ОК-2);
способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в
образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической
обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
общепрофессиональные (ОПК):
осознает социальную значимость своей будущей профессии, обладает мотивацией
к осуществлению профессиональной деятельности (ОПК- 1);
5
владеет основами речевой профессиональной культуры (ОПК-3);
способен нести
деятельности (ОПК-4);
ответственность
за
результаты
своей
профессиональной
способен к подготовке и редактированию текстов профессионального и социально
значимого содержания (ОПК-6);
в области педагогической деятельности (ПК):
- готов реализовывать образовательные программы по предмету в соответствии с
требованиями образовательных стандартов (ПК-1)
способен разрабатывать и реализовывать культурно-просветительские программы
для различных категорий населения, в том числе с использованием современных
информационно-коммуникационных технологий (ПК- 8);
способен профессионально взаимодействовать
просветительской деятельности (ПК-9);
с
участниками
культурно-
способен к использованию отечественного и зарубежного опыта организации
культурно-просветительской деятельности (ПК-10);
способен выявлять и использовать возможности региональной культурной
образовательной среды для организации культурно-просветительской деятельности (ПК11).
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
Знать
- основные направления развития биотехнологии;
- традиционные и новейшие технологии, основанные на достижениях генной и
клеточной инженерии,
- основы клеточной и генетической инженерии.
- основные закономерности биотехнологии производства первичных и вторичных
метаболитов;
- основы ферментной биотехнологии, инженерной физиологии в производственных
процессах и в пищевой промышленности;
- технико-экономические особенности биотехнологических процессов;
- ресурсы природных биоценозов, как источника биологически активных веществ.
Уметь
- применять научные знания в области биологической технологии в учебной и
профессиональной деятельности;
- организовать лабораторный эксперимент с применением биотехнологических
методов;
Владеть
- знаниями о научно-методических основах биотехнологических процессов.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр VII Форма промежуточной аттестации (зачет, экзамен) зачет. Общая
трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц, 108 академических часов, из
них 54 часов, выделенных на контактную работу с преподавателем, 54 часов, выделенных
на самостоятельную работу.
6
Таблица 2.
Вид учебной работы
Всего
часов
Контактная работа:
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Иные виды работ:
Самостоятельная работа (всего):
Общая трудоемкость
зач. ед.
час
Вид
промежуточной
(зачет, экзамен)
1
2
3
Семестры
4
5
6
7
54
20
26
54
20
26
8
8
54
3
108
54
3
10
8
зач
ет
-
-
-
-
-
-
аттестации
8
9
-
-
3. Тематический план
Таблица 3.
1.1.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2
Модуль 1
Предмет и задачи
биотехнологии
Всего
Модуль 2
Основы клеточной
инженерии
Получение
вторичных
метаболитов
Генетическая
инженерия
(основные методы)
Генетическая
инженерия
(применение)
Всего
Модуль 3
Итого
часов
по
теме
Из них в
интерак
тивной
форме, в
часах
Итого
количес
тво
баллов
7
8
9
10
Самостоятельная
работа*
Лабораторные занятия*
Семинарские
(практические)
занятия*
Виды учебной работы и
самостоятельная работа, в
час.
Лекции *
1
Тема
недели семестра
№
3
4
5
1
1
2
2
5
0-5
1
1
2
2
5
0-5
2-3
1
4
8
15
4
2
2
4
8
5-6
2
2
2
6
12
2
0-15
7-8
2
2
2
6
12
2
0-15
7
7
10
6
24
47
6
0-50
6
2
7
2
0-15
0-5
9
2
2
3.1. Биотехнология в
сельском хозяйстве
102
2
3.2. Иммобилизованные
ферменты
11
12
2
2
3.3. Пищевая
биотехнология
13
2
2
3.4. Биотехнология в
энергетике
14
2
2
3.5. Экологическая
биотехнология
15
1
2
3.6. Биогеотехнология
16
1
2
3.7. Криосохранение
8
12
14
Всего
16
20
26
Итого (часов,
баллов):
Курсовая работа *
4
4
Из них в интеракт.
форме
*- если предусмотрены учебным планом ОП.
2
2
8
4
8
0-5
6
12
4
8
0-5
4
8
0-5
4
8
0-5
4
2
28
54
7
5
56
108
0-5
0-5
0-45
0-100
2
0-15
2
8
4. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
Модуль 1
1.2.
Всего
Модуль 2
2.2.
0-3
0-3
0-6
другие формы
Информа
ции
онные
системы и
технологи
и
электронные
практикумы
программы
компьютерного
тестирования
комплексные
ситуационные
задания
Технические
формы
контроля
эссе
реферат
тест
контрольная
работа
Письменные работы
лабораторная
работа
ответ на
семинаре
собеседование
коллоквиумы
Устный опрос
Итого количество баллов
Таблица 4.
№
Темы
0-2
0-2
0-5
0-5
0-5
0-4
0-2
0-2
015
0-5
015
015
050
2.3.
2.4.
0-3
0-3
0-5
2.5.
0-3
0-5
0-5
0-2
Всего
0-15
0-15
0-5
010
Модуль 3
3.2.
3.3.
0-3
0-3
3.4.
0-3
0-5
0-5
0-5
0-2
0-2
0-5
0-2
8
0-5
015
0-5
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
Всего
0-3
0-3
0-3
0-3
0-21
0-5
Итого
0-39
0-20
0-5
0-2
0-2
0-2
0-2
014
026
0-5
010
0-5
0-5
0-5
0-5
045
0100
5. Содержание дисциплины.
Модуль 1
1.1 Предмет и задачи биотехнологии
Что такое биотехнология. Первые технологии с использованием биологических
объектов. Области применения современной биотехнологии. Основные разделы
биотехнологии. Клеточная инженерия растений. Клеточная инженерия растений.
Генетическая инженерия. Проблемы биологической безопасности.
Модуль 2
2.1 Основы клеточной инженерии
Понятие культуры изолированных клеток и тканей. Использование культуры
изолированных клеток и тканей. Условия культивирования изолированных тканей и
клеток. Питательные среды. Дедифференцировка – основа процесса образования каллуса.
Типы клеточных культур. Общая характеристика каллусных клеток. Изолированные
протопласты. Получение и культивирование изолированных протопластов.
2.2 Получение вторичных метаболитов
Понятие первичных и вторичных метаболитов. Распространение вторичных
соединений. Алкалоиды. Фенольные соединения. Терпеноиды. Распространение
вторичных соединений и их роль в жизнедеятельности клеток. Преимущества
использования
клеточных
культур
растений
для
получения
вторичных
соединений.Вторичные соединения в клеточных культурах растений. Факторы, влияющие
на накопление вторичных соединений в клеточных культурах. Биотехнологические
подходы при получении продуктов микробиологического синтеза.
2.3 Генетическая инженерия (основные методы)
Генетическая инженерия и её применение. Основная технология генетической
инженерии. Ферменты в генной инженерии. Векторы, используемые для клонирования
ДНК. Получение гибридной ДНК и её экспрессия. Экспрессия генов в бактериях.
Экспрессия генов в дрожжах. Методы получения трансгенных животных. Клонирование
млекопитающих методом переноса ядра. Трансгенные растения.
2.4 Генетическая инженерия (применение)
Генетическая инженерия и её возможности для практики. Продукты генной
инженерии в производстве. Получение вакцин методом генной инженерии. Молекулярная
диагностика заболеваний. Генные болезни человека и генетическая терапия.
Промышленный синтез белков.
Модуль 3
3.1 Биотехнология в сельском хозяйстве
Клональноемикроразмножение. Применение клональногомикроразмножения в
растениеводстве. Технология клональногомикроразмножения. Некоторые способы
клональногомикроразмножения. Оздоровление растений. Селекция растений. Фиксация
молекулярного азота. Некоторые методы увеличения продуктивности растений.
3.2 Иммобилизованные ферменты
9
Понятие «инженерная энзимология». Источники ферментов. Иммобилизованные
ферменты. Инвертаза (сахараза). Лактаза. Применение иммобилизованных ферментов в
медицине. Другие области применения иммобилизованных ферментов.
3.3 Пищевая биотехнология
Введение в пищевую микробиологию. Хлебопечение. Виноделие и пивоварение.
Получение спирта. Получение соков. Молочно-кислое брожение. Молочные продукты.
Квашение овощей. Получение белка. Получение аминокислот и витаминов.
3.4 Биотехнология в энергетике
Введение в биотехнологическую энергетику. Промышленное получение спирта.
Производство газохола. Биометаногенез. Промышленное получение биогаза. Повышение
нефтеотдачи. Дисульфуризация углей. Жидкие углеводороды. Биологическое получение
водорода. Биотопливные элементы и биоэлектрокатализ.
3.5 Экологическая биотехнология
Интенсивная очистка сточных вод. Экстенсивная очистка сточных вод. Очистка
жидких стоков промышленных предприятий. Переработка твёрдых отходов.
Биодеградация нефтяных загрязнений. Биодеградация ксенобиотиков. Восстановление
плодородия почв. Самоочищение водоёмов.
3.6 Биогеотехнология
Введение
в
биогидрометаллургию.
История
биогидрометаллургии.
Микроорганизмы важные для биогидрометаллургии. Окисление железа и серы.
Выщелачивание цинка. Кучное и подземное выщелачивание меди. Бактериальное
вскрытие золота. Выщелачивание урана. Биосорбция металлов из растворов.
3.7 Криосохранение
Генофонд и факторы, влияющие на него. Традиционные средства сохранения
генофонда. Сохранение генофонда растений в условиях invitro. Депонирование коллекций
растительных клеток invitro. Понятие и возможности криосохранения. Теоретические
вопросы криобиологии. Технология криосохранения. Достижения в области
криосохранения.
6. Планы семинарских занятий.
Модуль 1
1.1 Тема: Предмет и задачи биотехнологии
1.Что такое биотехнология?
2.Охарактеризуйте основные разделы биотехнологии.
3. Могут ли бактерии синтезировать белки лягушки, если соответствующие гены
ввести в их геном?
4.Охарактеризуйте отличия соматических клеток животных от таковых растений.
Модуль 2
2.1 Основы клеточной инженерии
1.Понятие изолированных клеток и тканей.
2. Основные способы использования культур изолированных клеток и тканей.
3.В океане обнаружена губка, подавляющая рост патогенных грибов. Как лучше
всего применить ей для борьбы с грибковыми заболеваниями?
4.Охарактеризуйте условия культивирования каллусных культур.
5.Понятие и способ получения изолированных протопластов.
2.2 Тема: Получение вторичных метаболитов
1.Понятие первичных и вторичных метаболитов.
2. Какие факторы способствуют усилению синтеза вторичных соединений в
клеточных культурах растений?
10
3. Охарактеризуйте положительные и отрицательные стороны разных способов
получения винкамицина, образуемого барвинком.
2.3 Тема: Генетическая инженерия (основные методы)
1.Какие ферменты необходимы для конструирования рекомбинантных ДНК?
2.Что является основой генетической инженерии?
3.Какие векторы наиболее часто используются при проведении генно-инженерных
работ?
4.Какие методы используют для получения трансгенных животных?
5.Какие методы используют для получения трансгенных растений?
2.4 Тема: Генетическая инженерия (применение)
1.Что такое гибридомы?
2.На чём основаны биотехнологические методы диагностики заболеваний?
3.Распределите продукты генной инженерии по сферам использования: ферменты,
пищевые добавки, искусственные подсластители, ароматические вещества, антибиотики,
гормоны, пищевые красители, витамины.
4. Какие препараты являются продуктами микробиологического производства на
основе генно-инженерных работ?
5.Укажите последовательность реакций при синтезе белка в дрожжевой клетке.
6.Что происходит с нуклеиновыми кислотами, попадающими в организм человека с
продуктами питания?
Модуль 3
3.1 Тема: Биотехнология в сельском хозяйстве
1.Как можно использовать отдельные органы садовой клубники для размножения?
2.Какие микроорганизмы могут применяться для улучшения азотного питания
следующих культур: пшеницы, кукурузу, гороха, риса?
3.Можно ли получить из каллусной ткани клетки с синхронным делением?
4. Можно ли получить из каллусной ткани генетически неоднородные клеточные
культуры?
5.Какие биотехнологии можно использовать в сельском хозяйстве России?
3.2 Тема: Иммобилизованные ферменты
1.Что такое иммобилизованные ферменты?
2. Источником каких ферментов являются бык домашний, пшеница, медоносная
пчела?
3.Какие ферменты используются в процессе изготовления следующих продуктов:
пива, фруктового пюре, сгущённого молока, томатного сока?
4.Какие аппараты могут работать с использованием иммобилизованных
ферментов?
5. Какие силы действуют при иммобилизации ферментов?
3.3 Тема: Пищевая биотехнология
1.В получении каких веществ дрожжи играют важную роль?
2.В получении каких веществ бактерии играют важную роль?
3.С помощью каких микроорганизмов получают лимонную кислоту?
4.При получении каких продуктов наиболее важны процессы молочно-кислого
брожения?
5. .При получении каких продуктов наиболее важны процессы лимонно-кислого
брожения?
6.Какие микроорганизмы чаще всего применяются при получении аминокислот?
7.какие процессы лежат в основе ферментативного получения соков?
3.4 Тема: Биотехнология в энергетике
11
1.Расположите организмы в порядке увеличения времени брожения:
Clostridiumthermocellum, Zymomonas, Clostridiumthermoaciticum/
2.какие процессы в метаногенезе являются промежуточными и в конечном итоге
ведут к образованию метана?
3.Какие действия помогут ускорить метаногенез в метатенке, в который поместили
слишком много древесных стружек?
4.Какие микроорганизмы можно использовать для получения водорода?
5.Что является топливом в биотопливном элементе?
6.Где находятся бактерии в биотопливном элементе?
3.5 Тема: Экологическая биотехнология
1.Можно ли купаться в биологическом пруду?
2.Может ли активный ил содержать тяжелые металлы?
3.Можно ли применять биофильтры для очистки газов?
4.Укажите допустимое количество кишечных палочек в 1 л московской
водопроводной воды.
5.Где наблюдается самая сильная минерализация органических веществ при
самоочищении вод?
6. При каких способах переработки может образоваться болотный газ?
3.6 Тема: Биогеотехнология
1.Подберите кислотные условия для культивирования бактерий: Sulfolobus,
Thiobacillusferroxidans, Acidianusbrierleyi, Sulfobacillus, Metallosphaera.
2. Подберите температурные условия для культивирования бактерий: Sulfolobus,
Thiobacillusferroxidans, Acidianusbrierleyi, Sulfobacillus, Metallosphaera.
3. Где встречаются сульфатредуцирующие бактерии?
4.Какова роль бактерий в выщелачивании полиметаллических руд?
5. Основные биотехнологии получения золота.
3.7 Тема: Криосохранение
1.Понятие генофонда.
2.Традиционные способы сохранения генофонда.
3. Какие факторы приводят к оскудению генофонда?
4.На какие факторы необходимо обращать внимание при различных способах
сохранения генофонда?
5.Как изменяются свойства культурных растений при различных способах
сохранения генофонда?
6. Какие явления недопустимы при криосохранении?
7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).
Лабораторная
работа
1:
Растительное
сырье,
используемое
в
биотехнологических процессах
Цель работы: Изучить растительное сырье, используемое в биотехнологических
процессах
Задание: описать растительное сырье и отходы консервной промышленности,
используемые
в
биотехнологических
процессах
переработки
и
хранения
сельскохозяйственной продукции
Оборудование: лупы, растительное сырье
Общие положения
1. Растительное сырье
Растительное сырье - древесные отходы лесного хозяйства и побочные продукты
земледелия, составляют традиционную углеводную базу для биотехнологических
процессов.
12
Ежегодная фотосинтезирующая производительность зеленых растений и
микроорганизмов составляет 11,5x10й т сухой биомассы.
Составными частями растительной массы являются углеводы в виде целлюлозы,
гемицеллюлозы, пентозанов, крахмала, Сахаров, пектина, а также масла, жиры, воски,
нуклеиновые кислоты, лигнин, хитин, смолы, белковые вещества, витамины, соли и т.д.
Древесное сырье. Представляет собой многолетние растительные ткани, содержащие
целлюлозу, лигнин, пентозаны, гемицеллюлозы и др. вещества, образующие клеточный
матрикс.
Целлюлоза - наиболее важный субстрат для получения белка. Растительные,
особенно древесные отходы содержат около 5% целлюлозы, что в мировом масштабе
превышает 2 млн. т. в год. Это весьма перспективное сырье, но микробная клетка
способна утилизировать только продукт деградации целлюлозы - глюкозу или пентозы и
органические кислоты, образующиеся при гидролизе гемицеллюлозных субстратов и
пентозанов. Поэтому древесное сырье подвергают предварительной обработке:
измельчают и гидролизуют. Полисахариды древесины при высоких температурах в
присутствии кислот или щелочей переходят в низкомолекулярные усвояемые
микроорганизмами соединения, но процесс требует значительных энергетических затрат и
ведет к образованию нежелательных побочных продуктов. Кроме того, древесина продукт дефицитный, так как в мире ее больше используется, чем воссоздается.
Растительные отходы сельского хозяйства. Кукурузная кочерыжка, подсолнечная
лузга, рисовая и хлопковая шелуха, солома, стебли хлопчатника (гузапай) и др.
Хлопковая шелуха представляет собой твердую оболочку семян хлопчатника,
покрытую короткими волокнами хлопка. Это отход хлопкоочистительных и маслобойных
заводов. Состав хлопковой шелухи зависит от сорта хлопчатника. Она содержит 36-48%
целлюлозы, 20-31% - лигнина и 21-28% пентозанов.
Средний выход шелухи при шелушении хлопковых семян 31,4% их массы, что
составляет в нашей стране 1,2 млн. т в год. При получении кормовых дрожжей хлопковую
шелуху гидролизуют кислотой. Выход РВ (редуцирующих веществ) при гидролизе
хлопковой шелухи 65-67% (в том числе пентоз 22-23%, гексоз - 37-39%). Обычно
хлопковую шелуху перерабатывают по комплексной схеме, используя пентозы для
производства ксилитана, а гексозы - для переработки дрожжей. Из 1 т сухой хлопковой
шелухи получают (в кг): фурфурола - 70- 80, кормовых дрожжей 80-110, кристаллической
ксилозы ~ 70, жидкого диоксида углерода 28-38, лигниновых брикетов 20%-ной
влажности 300-320, а также 60-80 л этанола в пересчете на 100%-ный спирт. На
гидролизных заводах перерабатывают 250 тыс. т в год.
Кукурузная кочерыжка - это стержень, остающийся после отделения кукурузных
зерен от початков. Выход кочерыжки - 25-35% массы початков. Состав стержней (в % к
массе стержней): вода 8, сырой протеин 2,8, сырой жир 0,7, безазотистые экстрактивные
вещества 54,7, сырая клетчатка 32,8, зола 1.
По кормовой ценности перемолотые стержни могут быть приравнены к сену или
яровой соломе. Но в чистом виде для корма они не используются: в них мало белка,
витаминов, минеральных веществ, особенно кальция, фосфора, йода и кобальта.
Кукурузная кочерыжка - это сырье для получения кормовых дрожжей на гидролизных
заводах. Выход РВ составляет 79-85% (пентоз 35-39, гексоз 41-43).
Подсолнечная лузга - отход при производстве масла из семян подсолнечника.
Выход ее составляет 30-40% массы семян подсолнечная лузга содержит 1,4% богатого
углеродом пигмента фитомелана, 23,6-28 пентозанов, 52-66 клетчатки, 24,8-29,6 лигнина,
31-42,4% целлюлозы и является ценным сырьем для получения кормовых дрожжей,
гидролизного спирта, фурфурола и других продуктов. Для выращивания кормовых
дрожжей используют пентозо-гексозныегидролизаты лузги после удаления из них
13
фурфурола. На 1 т кормовых дрожжей расходуется 6,7 т лузги, выход дрожжей составляет
около 150 кг.
Рисовая шелуха - сырье для гидролизного производства и получения кормовых
дрожжей. Она содержит 18% легко-, 29% трудногидролизуемых полисахаридов. Общий
выход РВ 50-58%.
Гузапай (стебли хлопчатника), так же как камыш и солома служит сырьем для
гидролизного производства. Общий выход РВ при гидролизе гузапая составляет 65 %.
Верховой малоразложившийся торф также используется в качестве сырья для
производства кормовых дрожжей. Его состав близок к составу растений. Это сходство тем
больше, чем меньше степень разложения торфа. Верховой торф со степенью разложения
15-20% содержит 25-27% легко- и 9-13% трудногидролизуемых полисахаридов, 0,7-0,4%
азотсодержащих соединений, основная часть которых входит в состав гуминовых
веществ, 7-10% аминокислот.
Морские водоросли в Японии предложено использовать комплексно. При
кислотном гидролизе водорослей образуются альгиновая кислота, витамины, пигменты и
белки, на гидролизатах возможно культивирование микроорганизмов - продуцентов
белка. При обработке щелочью и AL2(S04)3 получают маннит, йод, калий, фукоидин.
Сами водоросли после промывки и сушки могут служить для пищевых целей или основой
питательной среды для микроорганизмов - продуцентов белка. Отходы этих процессов
используют для получения метана, а вторичные отходы - как удобрение при выращивании
морских растений, чем замыкается цикл.
2. Промышленные отходы
Отходы пивоварения - хороший, но небольшой источник углеводов: пивная
дробина, солодовые ростки, отходы подработки несоложеного ячменя. Для получения
кормовых дрожжей эти отходы гидролизуют и вводят в среду в соотношении 8:0,2:0,5
(дробина: ростки: отходы ячменя).
К отходам картофелекрахмального производства, использующимся в качестве
сырья для выращивания микроорганизмов, относят клеточный сок картофеля и соковые
воды, промывные воды после гидросмыва крахмала и мезга.
Клеточный сок картофеля содержит 6% сухих веществ, его объем доходит до 50% к
массе перерабатываемого картофеля и составляет около 1,3 млн. т в год. Клеточный сок
картофеля содержит аминокислоты, оксид калия, фосфорную кислоту, соединения
кальция и магния. Уровень использования клеточного сока картофеля в настоящее время
составляет около 33%.
Картофельная мезга содержит (в % к массе сухих веществ): крахмал 50, клетчатку
25. Растворимые углеводы 2,5, минеральные вещества 6,2, сырой протеин 6 и прочие
вещества 10,3. Влаги в мезге 86-87%, что делает ее малотранспортабельной.
Концентрация клетчатки и крахмала в этом виде сырья низка, гидролиз его экономически
не оправдан. На этом сырье культивируют микроорганизмы, обладающие
гидролитическим комплексом ферментов и использующие при росте биополимеры.
3. Отходы, не требующие специальных методов обработки
К ним относятся меласса, последрожжевая барда спиртовых заводов, молочная
сыворотка.
Свекловичная меласса - отход производства сахара из свеклы (выход 3,5- 5% к
массе свеклы), богата органическими и минеральными веществами, необходимыми для
развития микроорганизмов. Она содержит 45-50% сахарозы, 0,25-2,0 - инвертного сахара,
0,2-3,0% рафинозы. Из азотистых веществ в мелассе содержатся бетаин,
пирролидонкарбоновая, глутаминовая. аспарагиновая кислоты, лейцин, изолейцин,
аланин, валин, из органических кислот - молочная, муравьиная, уксусная, масляная,
лимонная.В малых количествах в ней содержатся кобальт, железо, свинец, бор, цинк,
14
кремний, серебро, йод, марганец, молибден. Свекловичная меласса представляет собой
дорогое и дефицитное сырье и в производстве кормовых дрожжей используется редко.
Мелассная барда является отходом производства этанола на мелассе и содержит 612% сухих веществ. Это полноценное сырье для производства кормовых дрожжей. В
настоящее время для производства кормовых дрожжей используется более 70%
первичной послеспиртовоймелассной барды.
Зерновая и картофельная барда - отход спиртового производства. Состав зерновой
и картофельной барды различен. Зерновая барда содержит 3,2-4, 1Уо сухих веществ,
картофельная - 6,7-8%. В сухих веществах картофельной барды меньше протеина, чем в
зерновой (18,7-19,5% против 26,8-27,5), меньше жиров (3,1% против 5,9-7,5).
Картофельная барда богаче зерновой по содержанию углеводов (56,2-58,5 % против 4041,8). Больше в ней и минеральных веществ. Для получения кормовых дрожжей
используется 14,6% получаемой в настоящее время зерно-картофельной барды.
Барда ацетоно-бутилового производства содержит до 0,7-1,0% РВ, азотистые
вещества, минеральные соли и стимуляторы роста. В ней присутствует немного (0,07-0,30
г/л) бутанола, что требует адаптации к нему микроорганизмов.
Молочная сыворотка - сырье для получения белковых препаратов. В сыворотке
содержатся (в % СВ): лактоза 70-80, белковые вещества 7-15, жир 2-8, минеральные соли
8-10. Кроме того, молочная сыворотка имеет в своем составе значительное количество
витаминов, гормонов, органических кислот, микро- и ультрамикроэлементов.
4. Отходы консервной промышленности
В нашей стране ежегодно в консервы перерабатывается 4 млн. т овощей и плодов.
При этом образуется 700-800 тыс. т отходов и вторичных продуктов, которые могут
использоваться в качестве сырья при приготовлении питательных сред для производства
кормовых дрожжей. Отходы отличаются по химическому составу не только в зависимости
от вида сырья, но и от степени зрелости, условий хранения, вида изготовляемой
продукции.
Томаты в основном идут на производство концентрированныхтоматопродуктов и
томатного сока. В первом случае общее количество отходов составляет 4-5% к массе
сырья. Количество пульпы в отходах составляет 51-78%, семян - 6- 14, кожицы - 6-13,
сосудистых волокон - 1-3, связанной воды - 8-15%.
При производстве томатного сока отжимают около 65% сока и мякоти к массе
сырья. Остальные 35%, идущие в отходы, состоят на 88% из мякоти и сокаи на 12% из
кожицы и семян. На растворимую часть в отходах приходится 2,5- 5%. Рациональным
способом хранения и использования отходов томатного производства является их
высушивание и получение из них муки.
Отходы переработки зеленого горошка - это ботва и створки. Выход зерен горошка
составляет 15-20% скошенной массы. Отходы содержат до 40% безазотистых
экстрактивных веществ, до 11% минеральных веществ и другие соединения Отходы могут
использоваться для получения микробных белковых препаратов.
Отходы переработки капусты, моркови, свеклы и других овощей - это ботва,
очистки, испорченные овощи и т.п. Ежегодно этих отходов получают около 100 тыс. т.
Отходы составляют от массы перерабатываемых овощей (в-%): капуста 22,5, морковь 1720, свекла 24-29 и т.д. Эти отходы используются для получения микробных белковых
препаратов.
Отходы овощесушильного производства подразделяют на твердые и жидкие. К
твердым относят мелкие некондиционные клубни картофеля, снятую при очистке кожицу,
глазки, мелкие частицы, получаемые при сушке, инспекции и фасовке, к жидким промывные воды, получаемые при бланшировании, варке и других операциях, а также
мезгу. Отходы при переработке картофеля составляют 25-45% всех отходов
15
овощесушильного производства. Это прекрасное сырье для производства белковых
препаратов и крахмала.
Отходы переработки плодов состоят из выжимок, получаемых при прессовании,
вытсрок, остающихся при варке компотов варенья, джемов и т.д. Эти отходы являются
полноценной средой для выращивания микроорганизмов. При переработке яблок отходы
составляют около 30-34%. При приготовлении сока из винограда образуется до 18%
виноградных выжимок, состоящих на 43-45% из кожицы с остатками мякоти, на 22-32%
из семян и на 24-26% из гребней. Выжимки содержат примерно 5% сахара и используются
как компонент питательной среды при производстве кормовых дрожжей.
При выработке соков и компотов из цитрусовых образуется около 60% отходов к
обшей массе плодов. В них содержится ряд ценных веществ: эфирное масло (1,2%),
пектиновых веществ (1,5-2%) и гесперидин (1,2-1,5%).
В США из отходов производства соков из цитрусовых получают эфирные масла и
гесперидин. Оставшиеся выжимки измельчают, обрабатывают известью до рН 6, затем
аммиаком и прессуют. Фильтрат используют в качестве питательной среды для дрожжей.
Отходы винодельческой промышленности - это гребни, виноградные выжимки,
семена, дрожжевые осадки. Смоченные суслом гребни содержат 1- 1,5% сахара, до 2,54%
минеральных веществ, азотистые вещества.
Виноградные выжимки содержат 4-10% сахара, азотистые, пектиновые, дубильные
вещества, жиры, клетчатку, до 1,2-3,6% минеральных веществ и могут использоваться в
составе сред для выращивания дрожжей. Ежегодный объем виноградных выжимок в
стране около 2,6 млн. т.
Дрожжевой осадок составляет 3-8% объема вина и содержит (в % на сухое
вещество): минеральные вещества 5-10, углеводы 25-50, азот 5-17, белковые вещества 3075 и жиры 2-5. Из дрожжевого осадка получают этанол, высшие спирты, альдегиды и
кормовые дрожжи.
Контрольные вопросы
1. Перечислите растительное сырье, используемое в биотехнологических процессах
2. Охарактеризуйте зерновую и картофельную барду
3. Виноградные выжимки - питательная среда для дрожжей
Лабораторная работа 2: Отходы животноводства, используемые в
биотехнологических процессах
Цель работы: Изучить сырье животного происхождения, используемое в
биотехнологических процессах
Задание: описать сырье животного происхождения, используемое в
биотехнологических процессах переработки и хранения сельскохозяйственной продукции
Оборудование: лупы, образцы отходы животноводства
Общие положения
К отходам животноводства относят навоз и стоки животноводческих
ферм.Различают подстилочный, твердый навоз (влажность 75-80%); бесподстилочный,
который делится на полужидкий (смесь экскрементов с мочой, влажность до 90%) и
жидкий - навоз с примесью воды (влажность 90-93%); навозные стоки - навоз,
разбавленный водой (влажность более 93%). С выделениями крупного рогатого скота,
свиней, кур, при богатейшем содержании выводится до 30-40% питательных веществ,
получаемых животными с кормами. В основном органическое вещество экскрементов
представлено структурными веществами с высоким содержанием углерода (целлюлоза,
лигнин, пентозаны) (табл. 1).
Таблица 1. Химический состав не разбавленного водой бесподстилочного навоза
16
Химический
состав, %
Сухое
вещество
Азот общий
Фосфор Р205
Калий К20
Отношение
Р:К при N=1
Эксперименты
комплекс
10 тыс. бычков
14,5
на
комплекс на
комплекс на 108
2 тыс. коров
тыс. голов свиней
10,0
9,8
0,77
0,44
0,76
0,6:1
0,43
0,28
0,50
0,7:1,2
0,72
0,47
0,21
0,7:0,3
В связи с этим отношение C:N в кале довольно велико (18-20:1). Однако в смеси
кала и мочи оно уменьшается за счет азота мочи до 5-9,1. В стоках свиноферм велико
содержание взвешенного осадка (до 21 г/л), повышена концентрация растворимых
веществ (до 5,3 г/л). Эти стоки слабощелочные, они представлены в основном солями
калия, азота и кальция. В них мало хлоридов и сульфатов. Состав питательных веществ
навоза и стоков зависит от их свежести: с увеличением сроков хранения, например, резко
падает содержание азота.
Объем питательных элементов во всех стоках животноводческих ферм нашей
страны в год эквивалентен 2,2 млн. т. азота, 1 млн. т. фосфора и 1 млн. т. калия. Это в 4
раза превышает количество загрязнений от сточных вод пищевой промышленности и
хозяйственно-бытовых стоков объемом 11,8 млн. м3 в год. В настоящее время одним из
перспективных способов утилизации стоков животноводческих ферм является
культивирование микроорганизмов на питательных средах из этих отходов с получением
кормовой и технической биомассы.
Предварительная обработка сырья
При использовании для приготовления питательных сред большинства
перечисленных источников сырья, сульфитных щелоков, различных видов
углеводородного сырья необходимо вносить в среду дополнительно микроэлементы,
азотное и фосфорное питание, витамины. Для этого используют кукурузный экстракт,
дрожжевые автолизаты и гидролизаты, отходы производства витаминов, лимонной
кислоты и др. В состав сред вводят минеральные соли, содержащие азот, фосфор, калий,
магний и другие элементы. Источником азота в среде может быть аммиак, который
поддерживает рН на определенном уровне.
Решающее значение для проведения биотехнологических процессов имеет
химический и биологический состав воды. Вода не должна содержать токсических
загрязнений, вирусов и спор.
В процессе подготовки питательных сред важное значение имеет смешивание и
стабилизация готовой реакционной среды. Подготовка питательных сред сопряжена с
использованием различных методов ее обработки: физико-механических (измельчение
компонентов, гомогенизация, перемешивание, растворение, фильтрация, тепловая
обработка); химических (регулирование окислительно-восстановительного потенциала,
рН среды, ионной силы, осмотического давления, гидролиз, нейтрализация);
биологических (оценка среды на стерильность, предварительное культивирование на
среде, ферментативный гидролиз, изомеризация и т.п.).
Готовые среды могут не требовать стерилизации, и после приготовления на них
можно культивировать микроорганизмы. В некоторых случаях питательные среды
17
необходимо стерилизовать, что можно осуществить путем нагрева, озонирования,
стерилизующей фильтрации, хлорирования, обработки формалином или облучения.
Контрольные вопросы
1. Перечислите отходы животноводства, используемое в биотехнологических
процессах
2. Охарактеризуйте бесподстилочный навоз
3. Предварительная обработка сырья
Лабораторная работа 3. Методы, используемые в биотехнологическом
производстве
Цель работы: Изучить методы, используемые в биотехнологическом производстве.
Задание: описать методы селекции и генной инженерии, используемые в
биотехнологических процессах переработки и хранения сельскохозяйственной продукции.
Общие положения
В биотехнологии выделяют 2 метода: 1) селекция; 2) генная инженерия. Для
получения высокоактивных продуктов используют методы селекции. С помощью
селекции получены промышленные штаммы микроорганизмов, синтетическая активность
которых превышает активность исходных штаммов в десятки и сотни раз.
Селекция - направленный отбор мутантов (организмов, наследственность которых
претерпела скачкообразное изменение). Генеральный путь селекции - переход от простого
отбора продуцентов к сознательному конструированию их геномов. На каждом из этапов
из популяции микроорганизмов отбираются наиболее высокоэффективные клоны. Таким
путем за длительное время были отобраны штаммы пивных, винных, пекарских,
уксуснокислых дрожжей, пропионовокислых бактерий и др. Применяется ступенчатый
отбор: на каждом из этапов из популяции микроорганизмов отбираются наиболее
высокоэффективные клоны. Ограниченность метода селекции, основанного на
спонтанных мутациях, связана с их низкой частотой, что значительно затрудняет
интенсификацию процесса. Изменения в структуре ДНК происходят редко. Ген должен
удвоиться в среднем 106-108 раз, чтобы возникла мутация. Примером отбора наиболее
продуктивных мутантов при культивировании в непрерывном режиме является отбор
дрожжей Saccharomycesuvarum по признаку устойчивости к этанолу, продукту
жизнедеятельности дрожжей. Новизна этого подхода, открывающего перспективы для
повышения устойчивости биообъектов к самым различным факторам - кислотам и
щелочам, продуктам метаболизма, ионам тяжелых металлов и др. - в установлении
обратной связи между параметром, характеризующим жизнедеятельность культуры, выделением ею С02 и поступлением ингибирующего фактора (в данном случае этанола) в
биореактор. При продолжительном (650- часовом) культивировании в такой установке
получены мутантные дрожжи, резистентные к ингибирующему действию этанола в
концентрациях вплоть до 10%.
К значительному ускорению селекции ведет индуцированный мутагенез - резкое
увеличение частоты мутаций биообъекта при искусственном повреждении генома.
Мутагенным действием обладают ультрафиолетовое, рентгеновское или у-излучение,
некоторые химические соединения, вызывающие изменения первичной структуры ДНК. К
числу наиболее известных и используемых мутагенов относятся азотистая кислота,
алкилирующие агенты (этилметансульфонат, N- метил-Ы-нитро-Ы-нитрозогуапидин и
другие нитрозамины), акридиновые красители, бромурацил и т.д.
Проводят тотальную проверку (скрининг) полученных клонов. Отобрав наиболее
продуктивные клоны, повторяют обработку тем же или другим мутагеном, вновь
отбирают наиболее продуктивный вариант и т.д., т.е. речь идет о ступенчатом отборе по
интересующему признаку.
18
Трудоемкость - основной недостаток метода индуцированного мутагене за и
последующего ступенчатого отбора. Недостатком метода является также отсутствие
сведений о характере мутаций, исследователь проводит отбор по конечному результату.
Генетическая инженерия
Генетическая инженерия - направленная модификация биообъектов в результате
введения искусственно созданных генетических программ.
Уровни генетической инженерии:
генная - прямое манипулирование рекомбинантными ДНК, включающими
отдельные гены;хромосомная - манипулирование с группами генов или отдельными
хромосомами;геномная (клеточная) - перенос всего или большей части генетического
материала от одной клетки к другой (клеточная инженерия). В современном понимании
генетическая инженерия включает технологию рекомбинантных ДНК.
Работа в области генетической инженерии включает 4 этапа: 1) получение нужного
гена; 2) встраивание его в вектор, способный к репликации; 3) введение гена с помощью
вектора в организм; 4) питание и селекция клеток, которые приобрели желаемый ген.
Генетическая инженерия высших растений осуществляется на клеточном, тканевом
и организменном уровне.
Основой клеточной инженерии является гибридизация соматических клеток слияние неполовых клеток с образованием единого целого. Слияние клеток может быть
полным или с введением их отдельных частей (митохондрий, хлоропластов и т.д.).
Соматическая гибридизация позволяет скрещивать генетически отдаленные
организмы. Растительные, грибные и бактериальные клетки перед слиянием освобождают
от клеточной стенки и получают протопласты. Затем проводят деполяризацию наружных
цитоплазматических мембран переменным электрическим или магнитным полем,
используют катионы Са++. Клеточную стенку подвергают ферментативному гидролизу.
Методы хранения посевного материала
При промышленном культивировании клеток в биореакторах идет процесс
постепенного вытеснения менее приспособленных форм более приспособленными, часто
менее продуктивными по отношению к вырабатываемым веществам. Он получил
название автоселекции. В связи с этим встает проблема длительного хранения клеток без
утраты ценных свойств. Это возможно, если резко затормозить все протекающие в них
жизненные процессы. Существуют следующие методы хранения.
1. Лиофильное высушивание (обезвоживание после замораживания при
температуре -40~60°С и ниже). Применяется в отношении продуцентов антибиотиков. а)
Высушивание на воздухе в стерильной среде (на почве, бумаге, дисках агар-агара и т.д.).
б) Сохранение спор (пригоден для спорообразующих бактерий рода Вacilus). в)
Криоконсервация - глубокое замораживание клеток с их последующим хранением в
жидком азоте (- 196°С) или в парах азота (- 155°С).
Значительные трудности представляет поддержание сред, оборудования, воздуха в
стерильном состоянии. Это необходимо для исключения попадания в биоректоры
посторонних микроорганизмов.Клетки лучше сохраняют свои свойства при создании
щадящих условий в биореакторе, приближенных к условиям в лабораторном
культиваторе.
2. Выделение целевого продукта. Это завершающая стадия биотехнологического
процесса. Продукт может накапливаться в клетке или выделятся в культуральную
жидкость. Наиболее сложно выделение продукта, накапливающегося в клетках. Для этого
клетки необходимо отделить от культуральной жидкости, разрушить, затем целевой
продукт очистить от массы компонентов разрушенных клеток.
Первым этапом на пути к очистке целевого продукта является отделение биомассы
от культуральной жидкости - сепарация
19
Виды сепарации:
1. Флотация. Если клетки продуцента в биореакторе из-за низкой смачиваемости
накапливаются в поверхностных слоях жидкости, то жидкость предварительно
вспенивают, затем отделяют ее верхний слой с клетками. Флотаторы различных
конструкций сцеживают, откачивают или соскребают пену, состоящую из пузырьков газа
с прилипшими к ним клетками. Флотацию широко используют как первый этап отделения
дрожжевой массы для осветления культуральной жидкости.
2. Фильтрация - задержание биомассы на пористой фильтрующей перегородке.
Применяют фильтры однократного или многократно использования: барабанные,
дисковые, ленточные, тарельчатые, карусельные, вакуум-фильтры, фильтр-прессы
различных конструкций, мембранные фильтры. Диаметр пор может превышать размеры
клеток. Иногда биомассу сдувают с поверхности фильтра сжатым воздухом или срезают
специальным ножом.
3. Центрифугирование - осаждение взвешенных в жидкости частиц с применением
центробежной силы. Требует более дорогостоящего оборудования, чем фильтрование.
Поэтому оно оправдывает себя, если: а) суспензия фильтруется медленно; б) поставлена
задача максимального освобождения культуральной жидкости от содержащихся частиц;
в) необходимо наладить непрерывный процесс сепарации в условиях, когда фильтры
рассчитаны только на периодическое действие.
Центрифугирование и фильтрация иногда реализуются в комбинации, в
фильтрационных центрифугах. Перспективны для осаждения биомассы центрифугисеператоры, в которых биомасса оседает на стенках вращаемого цилиндра или на тарелках
специальной тарельчатой вставки.
Вторым этапом при получении продукта, накапливающегося в клетках, является
разрушение клеток, которое проводят физическим, химическим и химикоферментативным методами.
Физическое разрушение проводят ультразвуком, с помощью вращающихся
лопастей или вибраторов, встряхиванием со стеклянными бусами, продавливанием под
высоким давлением через узкое отверстие, раздавливанием замороженной массы,
растиранием в струнке, осмотическим шоком, замораживанием - оттаиванием, сжатием с
последующим резким снижением давления. Этим способам дезинтеграции клеток
присуща определенная неизбирательность: обработка может отрицательно влиять на
качество получаемого продукта. Физические методы позволяют целенаправленно
выделять какую-либо одну фракцию внутриклеточного содержимого.
Химическое и химико-ферментативное разрушение клеток избирательно, не всегда
пригодно. Его проводят обработкой клеток толуолом или бутанолом при промышленном
получении дрожжевого автолизата и ряда ферментов. Эффективный лизис клеток
вызывают антибиотики полимиксины, тироцидины. новобиоцин, нистатин и другие,
некоторые поверхностно-активные вещества, а также глицин.
Разрушенные клеточные стенки отделяют методами сепарации. В большинстве
биотехнологических процессов клеточные стенки отбрасывают как балласт, но возможно
и промышленное получение компонентов клеточных стенок как целевого продукта.
Третий этап - выделение целевого продукта из культуральной жидкости или
гомогената разрушенных кислот проводят путем его осаждения, экстракции или
адсорбции.
1.Осаждение растворенных веществ возможно физическими (нагревание,
охлаждение, разбавление или концентрирование раствора) или химическими методами,
переводящими отделяемый продукт в малорастворимое состояние. Так, пенициллин
переводят в кристаллический осадок в присутствии соединений калия или натрия. Белки
осаждают добавлением сульфата аммония, органических растворителей (этанола,
20
ацетона). Нуклеиновые кислоты осаждают с помощью полииминов, основные группы
которых вступают во взаимодействие с их фосфатными группами. Современной
модификацией метода является аффинное осаждение.
2. Экстракция извлечение продукта из твердого (твердо-жидкофазная) или жидкого
(жидко-жидкофазная) образца. К твердо-жидкофазной экстракции относится обливание
образца водой с целью извлечения из него растворимых веществ, например солей
металлов из руд, подвергнутых бактериальной обработке, или растворимых продуктов из
массы субстрата (соломы и т.д.) при твердофазном культивировании. Применяют
органические растворители, например, при экстракции клеточной массы ацетоном,
переводящим в раствор ряд липидных и белковых компонентов.
Жидко-жидкофазная экстракция - добавление органических растворителей для
извлечения из культуральной жидкости антибиотиков, витаминов, каратиноидов, липидов,
некоторых гидрофобных белков. Витамин В12 экстрагируют фенолом и его
производными (крезол, другие алкилфенолы, галогениды). Используют бензиловый спирт,
особенно в щелочных условиях. Фосфолипиды извлекают путем экстракции
хлороформом.
Полностью избежать нагревания, губительного для многих ценных веществ,
позволяют методы холодовой экстракции (криоэкстракции). Она как бы нивелирует
различие между твердым субстратом и культуральной жидкостью, поскольку и то и
другое находится в замороженном состоянии. Криоэкстракция осуществляется
растворителями, кипящими при низких температурах и находящимися при комнатной
температуре в газообразном состоянии. Криоэкстракция может использоваться в
комбинации с криоконсервацией клеток. Урожай клеток длительное время хранится без
потери свойств в условиях глубокого замораживания.
3. Адсорбция - частный случай экстракции, при котором экстрагирующим
веществом из жидкой или газовой фазы является твердое тело. Хорошими адсорбентами
являются древесный уголь, глины с развитой пористой поверхностью. Путем адсорбции
из культуральной жидкости выделяют антибиотики и витамины.
К современным методам разделения веществ, основанным на принципах
экстракции и адсорбции, относятся хроматография, электрофорез.
Контрольные вопросы
1. Охарактеризуйте метод селекции
2. Охарактеризуйте метод генной инженерии
3. Виды сепарации
Теоретическое объяснение процесса активации дрожжей заключается в том, что
при использовании фазы активации создаются более благоприятные условия для
дрожжевой клетки.
Дрожжевые клетки в фазе активации из состояния покоя переходят в активное
состояние, переключается с дыхательного на бродильный способ жизнедеятельности. Для
повышения биологической активности микроорганизмов предложены различные физикохимические способы повышения активности микроорганизмов: магнитные, термические
электрохимические, ИК- способы, способы обработки лазерным облучением и др.
При производстве прессованных дрожжей дрожжевые клетки выращивают в
условиях усиленной аэрации питательной среды, поэтому внутренняя структура и
связанный с нею ферментативный комплекс дрожжей приспособлены в основном к
аэробным условиям культивирования. Брожения почти не происходит. В опаре или тесте
дрожжи попадают в условия, близкие к анаэробным, и поэтому "переключаются" с
дыхания на брожение. Внутренняя структура клетки при этом существенно
перестраивается. Ферментативный комплекс также изменяется, приспосабливаясь к
новым условиям существования. Процесс переключения дрожжевых клеток дыхательного
21
типа на бродильне требует определенного времени и соответствующих условий. Для
ускорения брожения опары и теста такое переключение целесообразно проводить
предварительно в небольшом количестве питательной среды, оптимальной по своему
составу для данного процесса. В этой предварительной фазе, предшествующей фазе
приготовления опары или безопарного теста, происходит активация прессованных
дрожжей с точки зрения их способности вызывать брожение. Процесс предварительной
активации включает приготовление в этой среде прессованных дрожжей и выдерживание
их в этой среде - фазе активации.
Цель предварительной активации прессованных дрожжей состоит в уменьшении их
дозировки, сокращении продолжительности брожения теста и расстойки тестовых
заготовок. Применение предварительной активации прессованных дрожжей способствует
экономии дрожжей, улучшению качества хлеба.
Ход работы
Хлебопекарные дрожжи обладают и бродильной активностью, но чтобы направить
использование углеводов субстрата только на образование биомассы, спиртовое брожение
ограничивают всеми доступными средствами. Это достигается интенсивной аэрацией
среды, а также поддержанием низкой концентрации сахара в ней (0,5--1,5%). При высокой
концентрации сахаров наблюдается катаболитная репрессия ферментов цикла Кребса и
переключение энергетического метаболизма преимущественно на брожение. Для
предварительной активации прессованных дрожжей необходимо приготовить
питательную среду и равномерное распределение в этой среде дрожжей в фазу активации.
Работу выполняют в шести вариантах
Для этого отвешивают на технических весах 5±0,01 г прессованных дрожжей и 160
мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли-первый вариант опыта (контрольный)
Второй вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара
Третий вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,7 %-ного раствора сахара
Четвертый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,0 %-ного раствора сахара
Пятый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,3 %-ного раствора сахара
Шестой вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,5%-ного раствора сахара
Содержимое помещают в химические прозрачные стаканы размешивают до
исчезновения комочков.
Оставляют при комнатной температуре на 20-30минут.
По истечении времени дают оценку по развитию дрожжевых клеток по вариантам.
Результаты записывают в тетрадь, делают выводы.
Лабораторная работа 4: Биотехнологические методы активизации
хлебопекарных дрожжей
Цель работы: Изучить биотехнологические методы активизации хлебопекарных
дрожжей
Задание: Провести активизацию хлебопекарных дрожжей сахарным раствором
различной концентрации
Оборудование: химическая посуда, лабораторные весы, дрожжи, сахар.
Общие положения
Сущность процесса активации хлебопекарных дрожжей заключается в
использовании дополнительной стадии технологического процесса - фазы активации, где
хлебопекарные дрожжи помещаются в специально приготовленную питательную смесь.
22
Продолжительность активации дрожжей зависит от способа приготовления теста и
составляет для безопасного способа 2-3 часа, а для опарного - 1 час.
Теоретическое объяснение процесса активации дрожжей заключается в том, что
при использовании фазы активации создаются более благоприятные условия для
дрожжевой клетки.
Дрожжевые клетки в фазе активации из состояния покоя переходят в активное
состояние, переключается с дыхательного на бродильный способ жизнедеятельности. Для
повышения биологической активности микроорганизмов предложены различные физикохимические способы повышения активности микроорганизмов: магнитные, термические
электрохимические, ИК- способы, способы обработки лазерным облучением и др.
При производстве прессованных дрожжей дрожжевые клетки выращивают в
условиях усиленной аэрации питательной среды, поэтому внутренняя структура и
связанный с нею ферментативный комплекс дрожжей приспособлены в основном к
аэробным условиям культивирования. Брожения почти не происходит. В опаре или тесте
дрожжи попадают в условия, близкие к анаэробным, и поэтому "переключаются" с
дыхания на брожение. Внутренняя структура клетки при этом существенно
перестраивается. Ферментативный комплекс также изменяется, приспосабливаясь к
новым условиям существования. Процесс переключения дрожжевых клеток дыхательного
типа на бродильне требует определенного времени и соответствующих условий. Для
ускорения брожения опары и теста такое переключение целесообразно проводить
предварительно в небольшом количестве питательной среды, оптимальной по своему
составу для данного процесса. В этой предварительной фазе, предшествующей фазе
приготовления опары или безопарного теста, происходит активация прессованных
дрожжей с точки зрения их способности вызывать брожение. Процесс предварительной
активации включает приготовление в этой среде прессованных дрожжей и выдерживание
их в этой среде - фазе активации.
Цель предварительной активации прессованных дрожжей состоит в уменьшении их
дозировки, сокращении продолжительности брожения теста и расстойки тестовых
заготовок. Применение предварительной активации прессованных дрожжей способствует
экономии дрожжей, улучшению качества хлеба.
Ход работы
Хлебопекарные дрожжи обладают и бродильной активностью, но чтобы направить
использование углеводов субстрата только на образование биомассы, спиртовое брожение
ограничивают всеми доступными средствами. Это достигается интенсивной аэрацией
среды, а также поддержанием низкой концентрации сахара в ней (0,5--1,5%). При высокой
концентрации сахаров наблюдается катаболитная репрессия ферментов цикла Кребса и
переключение энергетического метаболизма преимущественно на брожение. Для
предварительной активации прессованных дрожжей необходимо приготовить
питательную среду и равномерное распределение в этой среде дрожжей в фазу активации.
Работу выполняют в шести вариантах
Для этого отвешивают на технических весах 5±0,01 г прессованных дрожжей и 160
мл 2,5%-ного раствора чистой поваренной соли-первый вариант опыта (контрольный).
Второй вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,5 %-ного раствора сахара.
Третий вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 0,7 %-ного раствора сахара.
Четвертый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,0 %-ного раствора сахара.
Пятый вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,3 %-ного раствора сахара.
23
Шестой вариант опыта берут 5±0,01 г прессованных дрожжей и 60 мл 2,5%-ного
раствора чистой поваренной соли и 100мл 1,5%-ного раствора сахара.
Содержимое помещают в химические прозрачные стаканы размешивают до
исчезновения комочков.
Оставляют при комнатной температуре на 20-30минут.
По истечении времени дают оценку по развитию дрожжевых клеток по вариантам.
Результаты записывают в тетрадь, делают выводы.
Контрольные вопросы
1. Сущность процесса активации хлебопекарных дрожжей
2. Цель предварительной активации прессованных дрожжей
3. Методика активации прессованных дрожжей
8. Примерная тематика курсовых работ (если они предусмотрены учебным
планом ОП).
Не предусмотрены
9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы
студентов.
Таблица5 .
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
Модуль 1
1.2. Предмет и задачи
биотехнологии
дополнительные
1. Подготовка Чтение
к семинару
специальной
2. Подготовка литературы
к
тестированию
Всего
Модуль 2
2.1. Основы клеточной 1. Подготовка
инженерии
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
3. Подготовка
к
сдаче
лабораторной
работы
1. Подготовка
2.2. Получение
вторичных
к семинару
метаболитов
2. Подготовка
к
тестированию
Чтение
специальной
литературы
Чтение
специальной
литературы
24
Неделя
семестра
Объем
часов
Кол-во
баллов
1
1
0-3
1
1
0-2
1
2
0-5
2
4
0-6
3
2
0-4
3
2
0-5
4
2
0-3
4
2
0-2
2.3. Генетическая
инженерия
(основные методы
2.4. Генетическая
инженерия
(применение)
Всего
Модуль 3
3.1. Биотехнология в
сельском хозяйстве
1. Подготовка
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
3. Подготовка
к
сдаче
лабораторной
работы
4. Подготовка
к
защите
реферата
1. Подготовка
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
3. Подготовка
к
сдаче
лабораторной
работы
4. Подготовка
к контрольной
работе
1. Подготовка
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
3.2. Иммобилизованные 1. Подготовка
ферменты
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
3. Подготовка
к
сдаче
лабораторной
работы
4. Подготовка
к
защите
реферата
1. Подготовка
3.3. Пищевая
биотехнология
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
1. Подготовка
3.4. Биотехнология в
энергетике
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
Чтение
специальной
литературы
5
1
0-3
5
1
0-2
6
2
0-5
6
2
0-5
7
1
0-3
7
1
0-2
8
2
0-5
8
2
0-5
7
24
0-50
Чтение
специальной
литературы
9
2
0-3
9
2
0-2
Чтение
специальной
литературы
10
1
0-3
10
1
0-2
11
2
0-5
11
2
0-5
Чтение
специальной
литературы
12
2
0-3
12
2
0-2
Чтение
специальной
литературы
13
2
0-3
13
2
0-2
Чтение
специальной
литературы
25
3.5. Экологическая
биотехнология
3.6. Биогеотехнология
3.7. Криосохранение
1. Подготовка
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
1. Подготовка
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
1. Подготовка
к семинару
2. Подготовка
к
тестированию
Чтение
специальной
литературы
14
2
0-3
14
2
0-2
Чтение
специальной
литературы
15
2
0-3
15
2
0-2
Чтение
специальной
литературы
16
1
0-3
16
1
0-2
8
16
28
54
0-45
0-100
Всего
Итого
10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины (модуля).
Вопросы к зачету
1. Предмет
и задачи биотехнологии. История развития. Экономические и
социальные аспекты развития биотехнологии.
2. Методы современной биотехнологии. Биотехнология конструирования
рекомбинантной ДНК.
3. Ферменты генетической инженерии. Механизм действия.
4. Генетическая инженерия растений. Трансформация растений с помощью
агробактерий. Векторы на основе Ti- и Ri-плазмид.
5. Методы переноса генов в растения. Улучшения качества и повышение
продуктивности растений методами генной инженерии (трансгенные растения,
устойчивые к стрессу, насекомым, инфекциям, гербицидам и т.д.)
6. Культивирование изолированных клеток и тканей растений. Питательные среды
и условия культивирования. Клональное размножение растений.
7. Биотехнология в животноводстве. Трансгенные животные.
8. Биотехнология микробиологических систем, перспективы развития.
9. Биотехнология получения первичных метаболитов. Получение аминокислот,
витаминов, органических кислот.
10. Синтез биологически активных соединений в культуре клеток растений и
каллусных тканей растений.
11. Создание новых высокопродуктивных штаммов методами генной инженерии.
Микробиологическое и химико-энзиматическое получение органических кислот,
витаминов и др.
12. Биотехнология
получения
вторичных
метаболитов.
Производство
антибиотиков, вакцин, стероидов, полисахаридов и др.
13. Ферментная биотехнология. Получение микробных ферментных препаратов.
14. Инженерная
биотехнология.
Методы
иммобилизации
ферментов.
Производства, основанные на применение иммобилизованных ферментов.
15. Генная терапия. Использование достижений генетической инженерии в
медицине.
16. Биотехнологические процессы в пищевой промышленности. Получение
молочнокислых продуктов, пищевых кислот, алкогольных напитков и др.
26
17. Энергия и биотехнология. Производство высококачественного топлива из
биологического сырья.
18. Экологическая биотехнология. Применение биотехнологических процессов для
решения проблем окружающей среды.
19. Биогеотехнология.
20. Криосохранение.
21. Биотехнология в сельском хозяйстве
22. Новые объекты биотехнологии. Перспективы развития биотехнологии.
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе
освоения образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Б3
7 семестр
Циклы, дисциплины
(модули) учебного плана ОП
Индекс компетенции
Общекультурные,
общепрофессиональные
компетенции
ОК-1
ОК-4
ОПК-1
ОПК-3
ОПК-4
ОПК-6
ПК-1
ПК-8
ПК-9
ПК-10
ПК-11
Виды аттестации
Промежуточная (по
дисциплине)
Биотехнология
Код
компетенции
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
ФОС
ПФ-3
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
УФ-12
+
+
+
+
+
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на
различных этапах их формирования, описание шкал оценивания:
Таблица 6
Код
компетенци
и
Карта критериев оценивания компетенций
Критерии в соответствии с уровнем освоения
ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
базовый (хор.)
76-90 баллов
повышенный
(отл.)
91-100 баллов
27
Виды занятий
(лекции,
семинар
ские,
практические,
лабораторные)
Оценочные
средства (тесты,
творческие
работы, проекты
и др.)
ПК-8,9,10
Знает:
понятие
биологическог
о разнообразия;
биосферную
функцию
биоразнообраз
ия; уровни и
классификации
биоразнообраз
ия
Знает:
понятие
и
биосферную
функцию
биологического
разнообразия;
уровни
и
классификации
биоразнообразия;
факторы
формирования
биоразнообразия
Знает:
понятие
и
биосферную
функцию
биологического
разнообразия; его
роль
в
природопользовани
и;
уровни
и
классификации
биоразнообразия;
факторы
формирования
биоразнообразия;
методы
оценки
биоразнообразия;
методологию
мониторинга
и
сохранения
биоразнообразия.
Умеет:
Умеет:
Умеет:
объяснять
объяснять
объяснять основные
основные
основные понятия понятия
и
понятия
и и
положения положения научной
положения
научной
концепции
научной
концепции
биоразнообразия;
концепции
биоразнообразия; осуществлять
биоразнообраз осуществлять
исследование
ия
исследование
биоразнообразия на
биоразнообразия
разных
уровнях;
на
разных проводить
уровнях.
мониторинг
и
анализ
биоразнообразия;
планировать
мероприятия
по
сохранению
биоразнообразия
Владеет:
теоретическим
и подходами к
изучения
биоразнообраз
ия
Владеет:
теоретическими
подходами
к
изучения
биоразнообразия;
методами
изучения
видового
и
структурного
биоразнообразия.
Владеет:
методологией
и
методикой
изучения
биологического
разнообразия
на
разных
уровнях;
методологией
мониторинга
и
охраны
биоразнообразия
.
28
лекции,
семинары
ПФ-3
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
ОПК-6
Знает:
основы
биоэтики;
общие нормы
речевой
культуры;
нормы
профессиональ
ной
этики
учителя
биологии
Умеет:
планировать
профессиональ
но этичную и
ответственную
деятельность в
области
биологии
и
экологии
Знает:
основы биоэтики;
общие
нормы
речевой культуры;
нормы
профессионально
й этики учителя
биологии; общую
биологическую и
специальную
терминологию по
биологическому
разнообразию.
Умеет:
планировать
и
осуществлять
профессионально
ответственную
деятельность
в
области биологии
и
экологии;
создавать
и
редактировать
тексты
по
вопросам
изучения
и
сохранения
биологического
разнообразия.
Владеет:
Владеет:
навыками
навыками
биологически и биологически
и
профессиональ профессионально
но этичного и ответственного
ответственного поведения;
поведения;
навыками
навыками
биологически
грамотной речи грамотной речи
Знает:
основы биоэтики;
общие
нормы
речевой культуры;
нормы
профессиональной
этики
учителя
биологии; общую
биологическую
и
специальную
терминологию по
биологическому
разнообразию;
нормативноправовую
документацию,
определяющую
исследование
и
мониторинг
биоразнообразия.
Умеет:
планировать,
осуществлять
и
корректировать
профессионально
ответственную
деятельность
в
области биологии и
экологии; создавать
и
редактировать
тексты по вопросам
изучения
и
сохранения
биологического
разнообразия.
Владеет:
умениями
целеполагания,
планирования,
самоконтроля,
коррекции
своей
деятельности,
соответствующей
нормам
биологически
и
профессионально
этичного
поведения;
навыками
биологически
грамотной речи
29
лекции,
семинары
ПФ-3
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
ПК-1
Знает:
требования
образовательн
ых стандартов
к
базовому
курсу биологии
для
средней
общеобразоват
ельной школы
Знает:
требования
образовательных
стандартов
и
методические
особенности
базового
курса
биологии
для
средней
общеобразователь
ной школы
Умеет:
осуществлять
тематическое
планирование
базового курса
биологии для
средней
общеобразоват
ельной школы
Умеет:
осуществлять
тематическое
планирование
и
реализовывать
программу
базового
курса
биологии
для
средней
общеобразователь
ной школы
Владеет:
навыками
планирования
учебной
программы
базового курса
биологии для
средней
общеобразоват
ельной школы
Владеет:
навыками
планирования
и
реализации
учебной
программы
базового
курса
биологии
для
средней
общеобразователь
ной школы
Знает:
требования
образовательных
стандартов
методические
особенности
базового
курса
биологии
и
элективных курсов
по
теории
эволюции
для
средней
общеобразовательн
ой школы
Умеет:
осуществлять
тематическое
планирование
и
реализовывать
программу базового
курса биологии и
элективных курсов
по биологическому
разнообразию для
средней
общеобразовательн
ой школы
Владеет:
навыками
планирования
и
реализации
учебной программы
базового
курса
биологии
и
элективных курсов
по биологическому
разнообразию для
средней
общеобразовательн
ой школы
30
лекции,
семинары
ПФ-3
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
Знает:
Знает:
Основы и виды
мышления,
приемы
и
способы
обобщению,
анализу,
восприятию
информации
Основы и виды
мышления,
приемы и
способы
обобщению,
анализу,
восприятию
информации,
необходимые
для
Умеет:
анализировать
полученную
информацию
Владеет:
ОК-1
культурой
мышления,
организации
учебновоспитательног
о процесса
Умеет:
анализировать
полученную
способностью к
информацию
обобщению,
анализу,
и отбирать
информации
необходимый
материал
Владеет:
культурой
мышления,
способностью
к обобщению,
анализу и
восприятию
информации,
необходимой
для
организации
учебного
процесса
Знает:
Лекции
Основы и виды
мышления,
приемы и способы
обобщению,
анализу,
восприятию
информации,
необходимые для
Практически
е занятия
организации
учебновоспитательного
процесса
в
образовательном
учреждении
Умеет:
анализировать
полученную
информацию
и отбирать
необходимый
материал для
организации
учебного
процесса по
биологии и
географии
Владеет:
культурой
мышления,
способен к
обобщению,
анализу и
восприятию
информации,
необходимой для
организации
учебной работы
по биологии и
географии
31
ПФ-3
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
ОПК-1
Знает:
социальную
значимость
профессии
учителя
биологии;
теоретические
основы
анатомии с
использование
м лекций и
основного
учебника;
знает
специфику
влияния на
анатомические
структуры тела
систематическ
их занятий
Умеет:
использовать
базовые знания
в
профессиональ
ной
деятельности
Владеет:
этически
грамотными
приемами
ведения
профессиональ
ной
деятельности
Знает:
социальную
значимость
профессии
учителя
биологии;
теоретические
основы
анатомии с
использованием
лекций и
основного
учебника; знает
специфику
влияния на
анатомические
структуры тела
систематических
занятий
Умеет:
использовать
базовые знания о
человеке в
профессиональн
ой деятельности
и жизненных
ситуациях
Владеет:
этически
и
экологически
грамотными
приемами
ведения
профессиональн
ой деятельности
Знает:
социальную
значимость
профессии
учителя
биологии;
теоретические
основы и
практические
достижения
анатомии
человека; основы
биоэтики; основы
профессионально
й культуры
учителя
Умеет:
использовать
базовые
анатомические
знания в
профессиональной
деятельности и
жизненных
ситуациях;
прогнозировать
последствия своей
профессиональной
деятельности
Владеет:
этически
и
экологически
грамотными
приемами ведения
профессиональной
деятельности;
готовностью нести
ответственность за
свои
решения;
мотивацией
к
32
осуществлению
профессиональной
деятельности
лекции,
практические
работы
ПФ-3
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
ОПК-4
Знает:
научные
основы
учебной
деятельности
по анатомии
человека
Знает:
научные
и
методические
основы учебной
деятельности по
анатомии
человека
Умеет:
планировать
профессиональ
но
ответственную
деятельность в
области
анатомии
человека
Умеет:
планировать и
осуществлять
профессиональ
но
ответственную
деятельность в
области
анатомии
человека
Владеет:
нормами
профессиональ
но
ответственног
о поведения
Владеет:
нормами
профессиональ
но
ответственного
поведения,
обладает
мотивацией к
принятию
ответственных
решений
Знает:
научные
и
методические
основы учебной
и
внеучебной
деятельности по
анатомии
человека
лекции,
практические
работы
ПФ-3
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
Умеет:
планировать,
осуществлять и
корректировать
профессиональн
о ответственную
деятельность в
области
анатомии
человека
Владеет:
умениями
целеполагания,
планирования,
самоконтроля,
коррекции своей
деятельности,
соответствующе
й
нормам
профессиональн
о ответственного
поведения
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для
оценки знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей
этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной
программы.
ПФ-3 Типовые тестовые задания для текущего контроля
1. Под термином «обратная генетика» понимают следующие манипуляции
1. ДНК - РНК - белок - модификация белка – клетка
2. белок - РНК - ДНК - модификация ДНК – клетка
3. РНК - модификация РНК - ДНК – белок
4. клетка - ДНК - РНК - белок - модификация белка
2. Трансгенные организмы получают путем ввода чужеродного гена в
1. соматическую клетку
33
2. яйцеклетку
3. сперматозоид
4. митохондрии
3. Акромегалия характерна для животных, содержащих чужеродный ген
1. инсулина
2. интерферона
3. соматостатина
4. соматотропина
4. Год, когда впервые показана роль нуклеиновых кислот в передаче
наследственной информации
1. 1940
2. 1944
3. 1953
4. 1957
5. Год, когда была создана модель двойной спирали ДНК
1. 1940
2. 1944
3. 1953
4. 1957
6. Первым объектом генной инженерии стала
1. E.coli
2. S.cerevisae
3. B.subtilis
7. Первыми объектами генной инженерии стали вирусы и плазмиды
1. S.cerevisae
2. B.subtilis
3. E.coli
8. В качестве вектора для введения чужого гена в животную клетку
используют
1. плазмиды агробактерий
2. плазмиды бактерий
3. ДНК хлоропластов и митохондрий
4. вироиды
5. вирус SV-40
9. В качестве вектора для введения чужого гена в животную клетку
используют
1. ретровирусы
2. плазмиды бактерий
3. ДНК хлоропластов и митохондрий
4. вироиды
10. В качестве вектора для введения чужого гена в животную клетку не
используют
1. вирус SV-40
2. ретровирусы
3. ДНК митохондрий
4. транспозоны
5. вироиды
11. В качестве вектора для введения гена в растительную клетку используют
1. вирус SV-40
2. вирус саркомы Рауса
34
3. плазмиды
4. вироиды
12. В качестве вектора для введения гена в растительную клетку используют
1. вирус SV-40
2. вирус саркомы Рауса
3. плазмиды агробактерий
13. В качестве вектора для введения гена в растительную клетку не
используют
1. транспозоны
2. ДНК хлоропластов
3. плазмиды бактерий
4. вироиды
14. В состав вектора на основе вируса не входят последовательности,
отвечающие за
1. вирулентность
2. способность к репликации
3. маркерный признак
4. патогенность
15. В состав вектора на основе вируса входят последовательности,
отвечающие за
1. способность к передаче в клетку хозяина
2. способность к амплификации
3. маркерный признак
4. все перечисленные последовательности
16. Вектор должен быть
1. большим
2. небольшим
3. верны оба утверждения
17. В основе использования ДНК митохондрий и хлоропластов в качестве
вектора лежит
1. кольцеобразная форма
2. объем
3. наличие гомологичных участков с ядерным геномом
4. верны все утверждения
18. Количество нуклеотидов, составляющих вироиды
1. 200 – 250
2. 270 – 300
3. 320 – 370
4. около 1000
19. Вироиды имеют форму
1. прямолинейную
2. кольцевую
3. спиралевидную
20. Транспозоны имеют форму
1. прямолинейную
2. кольцевую
21. Транспозоны впервые были открыты в
1. 30 - х годах
2. конце 40 -х годов
3. 1971 году
35
22. Транспозоны открыл
1. Поль Берг
2. Барбара Мак-Клинток
3. Фредерик Сэнгер
23. Год открытия вироидов
1. 1968
2. 1971
3. 1973
4. 1977
24. Вироиды представляют собой
1. 1 цепочечную ДНК
2. 1 цепочечную РНК
3. 2 цепочечную ДНК
4. 2 цепочечную РНК
25. Нуклеиновая кислота вироидов с белком
1. связана
2. не связана
26. Транспозоны играют важную роль в эволюции вилов
1. да
2. нет
27. Агробактерии являются
1. внутриклеточными паразитами
2. внутриклеточными симбионтами
3. внеклеточными симбионтами
4. ни одно из утвержденый не верно
28. Агробактерии являются
1. паразитами на клеточном уровне
2. симбионтами на клеточном уровне
3. симбионтами на генном уровне
4. паразитами на генном уровне
29. Автором рестриктазно-лигазного метода является
1. Берг
2. Мак-Клинток
3. Мак-Леод
4. Эйвери
30. При рестриктазно-лигазном методе происходит сшивание концов ДНК
1. тупой-липкий
2. липкий-липкий
3. тупой-тупой
31. При коннекторном методе происходит сшивание концов ДНК
1. тупой-липкий
2. липкий-липкий
3. тупой-тупой
32. Применение линкеров имеет смысл в том стучае, если при разрушении 2
типов ДНК рестриктазами образуются концы
1. одноименные липкие
2. разноименные липкие
3. тупые
33. Применение линкеров имеет смысл в том стучае, если при разрушении 2
типов ДНК рестриктазами образуются концы
36
1. одноименные липкие
2. тупой и липкий
3. тупые
34. Линкеры не применяют, если при разрушении 2 типов ДНК рестриктазами
образуются концы
1. одноименные липкие
2. разноименные липкие
3. тупые
4. тупой и липкий
35. Фермент концеваятрансфераза применяется при сшивании концов
1. одноименных липких
2. разноименных липких
3. тупых
4. тупого и липкого
36. Для сшивания тупых концов ДНК применяют лигазу в концентрациях
1. недостаточных
2. стандартных
3. избыточных
37. Для денатурации ДНК требуется
1. щелочной рН
2. кислый рН
3. кислый рН и высокая температура
4. щелочной рН и высокая температура
38. Температура денатурации ДНК (°С)
1. 37
2. 65
3. 100
39. Температура ренатурации ДНК (°С)
1. 37
2. 65
3. 100
40. При гибридизации спариваются фрагменты ДНК
1. одноцепочечные
2. двуцепочечные
3. одно- и двуцепочечные
41. При гибридизации возможно спаривание
1. ДНК – ДНК
2. ДНК – РНК
3. РНК – РНК
4. все перечисленные сочетания
42. Гибридизацию исследуемой нуклеиновой кислоты с ДНК-зондом проводят
1. в растворе
2. в геле
3. на нитроцеллюлозе
43. Чужеродная ДНК, попавшая в клетки в природе, как правило, не
проявляет активности, так как разрушается ферментом
1. лигазой
2. метилазой
3. рестриктазой
4. транскриптазой
37
44. Год рождения генной инженерии
1. 1971
2. 1972
3. 1973
4. 1974
45. Первая гибридная ДНК содержала фрагменты ДНК
1. вируса и бактерии
2. 2-х вирусов и бактерии
3. бактерии, дрожжевой клетки и вируса
4. бактерии, вируса и животной клетки
46. Первая выделенная из бактериальной клетки эндонуклеаза расщепляла
молекулы ДНК
1. в месте узнавания
2. на определнном расстоянии от места узнавания
3. в произвольном месте от места узнавания
47. Первую рестриктазу, которая расщепляла строго определенную
последовательность ДНК выделили
1. Мезельсон и Юань
2. Мезельсон и Вейгл
3. Смит и Вилькокс
48. В состав полимеразы входит функциональных доменов
1. 1
2. 2
3. 3
4. 4
49. Фрагмент Кленова включает в себя
1. 5’-3’ полимеразу и 3’-5’экзонуклеазу
2. 5’-3’ полимеразу и 3’-5’ полимеразу
3. 5’-3’ полимеразу и 5’-3’экзонуклеазу
4. 3’-5’экзонуклеазу и 5’-3’экзонуклеазу
50. Диэфирную связь в неспаренных участках ДНК убирает
1. 5’-3’ полимераза
2. 3’-5’экзонуклеаза
3. 5’-3’экзонуклеаза
4. 3’-5’ полимераза
ПФ-6 Типовые контрольные работы
Вариант I.
1.Укажите как изменяются свойства культур при различных способах
сохранения генофонда:
Свойства:
1)
генетическая стабильность
2) генетическая изменчивость
3) дыхание интенсивное
4) дыхание ослабленное
5) дыхание практически отсутствует
6) питание интенсивное
7) питание ослабленное
8) питание практически отсутствует
Способы сохранения генофонда:
А) субкультивирование
38
Б) депонирование
В) криосохранение
Ответ: А136; Б247; В158
2.Вставьте пропущенные слова:
Биотехнология это интеграция _____ и ______ наук, позволяющая наиболее полно
реализовать возможности ____ организмов для производства ____ и ____, решения
проблем в области ____________ среды.
3.Культура изолированных клеток и тканей может быть использована:
1) при фундаментальных научных исследованиях
2) для клональногомикроразмножения
3) для селекционной работы
4) для получения вторичных метаболитов
5) для хлебопечения
6) для производства синтетических волокон
7) для получения биогаза
4.Какие соединения можно отнести к числу вторичных?
1) белки
2) аминокислоты
3) жиры
4) сахара
5) алкалоиды
6) терпеноиды
7) фенольные соединения
8) антоцианы
9) клетчатка
10) витамины
5.Какие ферменты необходимы для комбинирования рекомбинантных ДНК?
1) рестриктазы
2) ДНК-лигазы
3) инвертазы
4) гидроксилазы
6.Какое из приведённых определений является правильным?
1) гибридомы – это клетки, полученные путём слияния опухолевых клеток с
нормальными клетками животного или растения
2) гибридомы – это клетки, полученные путём слияния протопластов с
нормальными клетками животного или растения
3) гибридомы – это клетки, полученные путём слияния паренхимных клеток с
нормальными клетками животного или растения
4) гибридомы – это клетки, полученные путём слияния яйцеклеток с нормальными
клетками животного или растения
7.Как можно использовать отдельные органы садовой клубники для
размножения?
1) цветки
2) листья
3) усы
4) корень
А) для полового размножения
Б) для получения культуры ткани путём дедифференцировки
В) для бесполого размножения клонированием отводков
Г) для бесполого размножения органами вегетативного размножения
39
Д) для получения культуры ткани апикальной меристемы
8.Источниками каких ферментов являются данные животные и растения?
1) бык домашний
2) пшеница
3) медоносная пчела
А) амилаза
Б) рестриктаза
В) ревертаза
Г) нуклеаза
Д) лактаза
9.В получении каких веществ дрожжи играют важную роль?
1) лимонная кислота
2) рибофлавин
3) уксус
4) белый хлеб
5) чёрный хлеб
6) сметана
7) пиво
8) творог
10.Расположите продукты в порядке уменьшения времени брожения:
1) солома
2) зерно злаков
3) петрушка
4) древесина
5) трава
6) картофель
11.Можно ли купаться в биологическом пруду?
1) да, и очень приятно, там вода тёплая
2) нет, там плохо пахнет
3) нет, там могут быть патогенные бактерии
4) да, там вода очищена
12.Подберите кислотные условия для культивирования бактерий:
1) Sulfolobus
2) Thiobacillusferrooxidans
3) Acidianusbrierleyi
4) Sulfobacillus
5) Metallosphaera
А) рН=1,0
Б) рР=2,0
В) рН=3,0
Г) рН=4,0
Д) рН=5,0
Вариант II.
1.Какой из указанных факторов может привести к оскудению генофонда
Земли?
1) лес
2) человек
3) токсины растений
4) хищные животные
Ответ: 2
40
2.Сопоставьте основные разделы биотехнологии и их характеристики:
1) Клеточная инжженерия
2) Генетическая инженерия
3) Биологическая инженерия
А) Основана на получении гибридных молекул ДНК и введении этих молекул в
клетки других организмов.
Б) Основана на изучении биологических особенностей клеток и внедрении
компьютерных методов контроля технологических режимов, позволяющих максимально
реализовать полезные свойства клеток.
В) Основана на возможности выращивания клеток и тканей invitroи на их
способности к соматической гибридизации.
3.Распределите компоненты питательных сред по группам:
1) углеводы
2) фитогормоны
3) макроэлементы
4) микроэлементы
5) витамины
А) ауксин, гиберелин
Б) N, P
В) Ca, Na, Fe, Cl, K, Zn
4. Какие факторы способствуют усилению синтеза вторичных соединений в
клеточных культурах растений?
1) углеводы
2) гормоны
3) мутагены
4) освещение
5) ультрафиолетовое облучение
6) дополнительное увлажнение
5. Что является основой генетической инженерии?
1) создание рекомбинантной ДНК
2) выделение ДНК из организма
3) расщепление ДНК на фрагменты
4) выделение хромосом
5) получение плазмид
6.Вставьте в данное предложение необходимое слово:
Методы диагностики заболеваний основаны на обнаружении в крови больного
человека или животного спецефических…..
1) аминокислот
2) ДНК
3) антител
4) рибосом
5) плазмид
7.Укажите какие микроорганизмы применяются (или могут применяться) для
улучшения азотного питания данных культур:
1) Clostridium
2) Azospirillum
3) Azotobacter
4) Rhizobium
5) Azolla
А) пшеница
41
Б) кукуруза
В) горох
Г) рис
8.Какие ферменты были использованы в процессе приготовления следующих
продуктов?
1) пиво
2) фруктовое пюре «Nestle»
3) сгущённое молоко
4) томатный сок
А) лактаза
Б) инвертаза
В) амилаза
Г) пектиназа
9. В получении каких веществ бактерии играют важную роль?
1) лимонная кислота
2) рибофлавин
3) уксус
4) белый хлеб
5) чёрный хлеб
6) сметана
7) пиво
8) творог
10. Расположите данные организмы в порядке увеличения времени брожения:
1) Clostridium thermocellum
2) Zymomonas
3) Clostridiumthermoaceticum
11.Зооглеи – это…
1) один из компонентов активного ила
2) сообщество бактерий, покрытых общей оболочкой
3) иммобилизованные бактерии и водоросли
4) симбиоз организмов, покрытых общей слизистой оболочкой
12. Подберите температурные условия для культивирования бактерий (t°C):
1) Sulfolobus
2) Thiobacillusferrooxidans
3) Acidianusbrierleyi
4) Sulfobacillus
5) Metallosphaera
А) 70
Б) 60
В) 50
Г) 40
Д) 30
Е) 20
Вариант III.
1.Какие явления недопустимы при криосохранении?
1) сохранение обмена веществ
2) обезвоживание протоплазмы
3) сохранение генетического материала
4) образование льда
Ответ: 2,4
42
2.Могут ли бактерии синтезировать белки лягушки (если соответствующий
ген ввести в бактерию)?
1) не могут (белки лягушки крупнее)
2) могут
3) не могут (лягушка относится к эукариотам)
3.В океане обнаружена губка, подавляющая рост патогенных грибов. Как
лучше всего применить её для борьбы с грибными заболеваниями?
1) выявить ген, ответственный за образование данного вещества; ввести его в геном
дрожжей и получить активное вещество с помощью дрожжей
2) построить океанариум и выращивать губку в оптимальных условиях
3) получить данное вещество с помощью культуры ткани губки
4) собирать организмы на дне океана, размалывать и применять
5) определить структуру данного вещества и синтезировать химическим путём
4.Отметьте положительные и отрицательные стороны разных способов
получения винкамицина, образуемого барвинком.
А) Выращивание растений на обычном поле
Б) Выращивание растений в оптимальных условиях (в оранжерее)
В) Получение винкамицина с помощью культуры тканей барвинка
Г) Выявление гена, ответственного за образование винкамицина, введение его в
геном дрожжей и получение винкамицина с помощью дрожжей
Д) Определение структуры винкамицина и синтезирование химическим путём
1) Небольшие затраты
2) Независимость от погодных условий
3) Независимость от дорогостоящих веществ (гормоны, ростовые вещества)
4) Полный контроль за производством препарата
5) Низкая цена
6) Не требуются работники высокой квалификации
7) Вырождение культуры исключено
8) Возможность получения чистого продукта
5.Отметьте векторы, которые наиболее часто используются при проведении
генно-инженерных работ:
1) плазмиды
2) вирусы
3) бактерии
4) дрожжи
6.
Какие
препараты
являются
продуктами
микробиологического
производства на основе генно-инженерных технологий?
1) гормоны
2) аминокислоты
3) витамины
4) ферменты
5) факторы иммунитета
6) инсектициды
7) подсластители
8) интерфероны
7.Для проведения исследований необходимы клетки с синхронным делением.
Можно ли их получить из каллуснойткани и какой способ лучше применить?
Способы:
1)
Небольшое скопление (часть каллусной культуры)
2)
Выделение отдельной клетки
43
3)
Пересев культуры на свежую среду
4)
Из каллусной культуры это сделать невозможно
Что требуется
А) свежая питательная среда
Б) микроманипулятор
В) микроскоп
Г) создание тумана
Д) пониженная температура
Е) ничего особенного не требуется
8.Какие аппараты работают (или могут работать) с использованием
иммобилизованных ферментов?
1) искусственная почка
2) искусственное сердце
3) биофильтр для очистки сточных вод
9.Лимонную кислоту получают с помощью:
1) стрептобактерий
2) дрожжей
3) грибов
4) кишечной палочки
10.Какие процессы в метаногенезе являются промежуточными и в конечном
итоге ведут к образованию метана?
1) полное окисление углеводов
2) маслянокислое брожение
3) уксуснокислое брожение
4) образование лизина
5) разложение целлюлозы
11. Укажите допустимое количество кишечных палочек в 1 литре московской
водопроводной воды.
1) 1
2) 10
3) 100
4) много
12.Где встречаются сульфатредуцирующие бактерии?
1) в рудных залежах и отвалах
2) в верхних слоях воды озёр и рек
3) в почве и воде болот
4) на остатках гниющих деревьев
5) в промышленных сточных водах
6) в сероводородных источниках
7) в квашеной капусте
8) в яблочном соке
Вариант IV.
1.Укажите, на какие факторы необходимо обращать внимание при различных
способах сохранения генофонда.
А) субкультивирование
Б) депонирование
В) криосохранение
1) температура умеренная
2) температура пониженная
3) температура очень низкая
44
4) освещение интенсивное
5) освещение ослабленное
6) питание интенсивное (постоянное добавление среды)
7) питание ослабленное
8) влажность повышенная
9) влажность пониженная
Ответ: А1,6,8; Б2,5; В3
2.Чем отличаются соматические клетки животных от соматических клеток
растений?
1) соматические клетки животных не могут размножаться
2) соматические клетки животных не могут давать начало новому организму
3) из соматических клеток животных нельзя получить протопласты
3.Выберите условия культивирования каллусных культур:
1) стерилизация питательной среды
2) стерилизация воздуха в комнате
3) стерилизация поверхности растения-экспланта
4) стерилизация посуды
5) в питательную среду добавляют сахар (глюкозу)
6) в питательную среду добавляют NH4NO3
7) в питательную среду добавляютK2HPO4
8) в питательную среду добавляютнабор микроэлементов
9) в питательную среду добавляют абсцизины
10) освещение хорошее
11) освещение слабое
12) температура 25°С
13) температура 18°С
14) температура 32°С
15) влажность 90%
16) влажность 60%
17) влажность 30%
18) аэрация высокая
19) аэрация низкая
4. Имеется два штамма, способных синтезировать необходимое вещество.
Выберите тот, который вы считаете более перспективным:
1) образует хорошие плотные колонии на чашке Петри; в биореакторах быстро
накапливает большую биомассу (до 30 г на 1 л питательной среды); полностью в течение
суток использует питательные вещества; содержание необходимого вещества 1%, оно
прочно связано с компонентами клетки;
2) образует рыхлые колонии на чашке Петри; в биореакторахмедленно накапливает
биомассу (до 10 г на 1 л питательной среды в сутки); в течение суток питательные
вещества использует не полностью; содержание необходимого вещества 10%, оно не
связано с компонентами клетки, а находится в вакуолях.
5.Сопоставьте, какие методы используются для получения трансгенных
животных, а какие – для получения трансгенных растений?
1) трансгенные животные
2) трансгенные растения
А) инфицирование ретровирусами
Б) микроинъекции
В) трансформированные стволовые клетки
Г) использование Ti-плазмид
45
Д) прямое введение генов в протопласты
Е) электропорация
6.Укажите последовательность реакций при синтезе белка в дрожжевой
клетке. Используйте данные слова и словосочетания:
1) инициация транскрипции
2) транскрипция
3) аберрация
4) удаление интронов
5) трансляция
6) сплайсинг
7. Выберите те биотехнологии, которые можно использовать в сельском
хозяйстве России:
1) применение генетически изменённых растений
2) применение ядохимикатов
3) распыление бактериальных препаратов для борьбы с насекомыми
4) внесение бактериальных препаратов в почву
5) получение биогаза
6) получение технического этанола из растительных отходов
8.Какие силы действуют при иммобилизации ферментов?
1) ионные взаимодействия
2) адсорбция
3) водородные связи
9.Процессы молочно-кислого брожения наиболее важны при…
1) пивоварении
2) получении уксуса
3) замесе белого хлеба
4) замесе чёрного хлеба
5) получении творога
6) получении сметаны
7) получении масла
8) солении огурцов
9) получении лимонной кислоты
10) получении кумыса
10.В метанотенк поместили слишком мало древесных стружек. Выберите
действия, в результате которых метаногенез ускорится.
1) энергичное перемешивание
2) добавление воды
3) добавление сернокислого аммония
4) добавление водорода
5) добавление активного ила из метатенка, где давно уже перебраживает солома
6) добавление активной массы из спиртового ферментёра
11.Расположите способы очистки стоков в порядке уменьшения степени
эффективности.
1) биологические пруды
2) поля фильтрации
3) биологические фильтры
4) поля орошения
12.Трёхвалентное железо используется для окисления бактериями…
1) сульфида цинка
2) сульфида меди
46
3) сульфида урана
4) сульфида свинца
ПФ-10 Типовые темы рефератов и методические рекомендации к ним
1.Основные направления развития экологической биотехнологии
2.Технологии биодеградации ксенобиотиков
3.Биотехнологическая очистка сточных вод в аэротенках
4.Экологические чистые виды топлива, биотехнологического происхождения
5.Получение и использование биогаза
6.Направления развития медицинской биотехнологии
7.Белковая (протеомная биотехнология)
8.Направления развития биогеотехнологии
9.История развития биотехнологии.
10.Актуальные задачи современной биотехнологии
11.Применении методов генной и клеточной инженерии в сельском хозяйстве
12.Размножение редких видов и ценных сортов растений методом культуры тканей.
13.Технология получения регуляторных мутантов со свойствами сверхпродуцентов
Реферат выполняется по теме, предложенной преподавателем. Объем реферата не
должен быть меньше 10 страниц машинописного текста, включающих титульный лист,
содержание, введение, основную часть, выводы, и список используемой литературы.
Реферат должен быть выполнен на одной стороне листа белой бумаги формата А4
(210х297 мм). Интервал межстрочный - полуторный. Цвет шрифта - черный. Гарнитура
шрифта основного текста — «TimesNewRoman» или аналогичная. Кегль (размер) от 12 до
14 пунктов. Размеры полей страницы: правое —30 мм, верхнее, и нижнее, левое —20 мм.
Формат абзаца: полное выравнивание («по ширине»). Отступ красной строки одинаковый
по всему тексту - 1,25 мм. Страницы должны быть пронумерованы с учётом титульного
листа, который не обозначается цифрой.
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний,
умений, навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы
формирования компетенций.
Для допуска к зачету студент должен набрать не менее 60 баллов по формам
текущего контроля. Максимальное количество баллов, которые может набрать студент в
ходе изучения дисциплины, составляет 100. По разным формам контроля балльные
оценки распределяются следующим образом: семинары - 39 баллов; лабораторные работы
– 20 баллов, контрольные работы – 5 баллов; тестирование – 26 баллов; реферат – 10
баллов.
При наборе студентом более 60 баллов оценка за промежуточную аттестацию
может быть выставлена автоматически согласно следующим критериям: 61-75 баллов –
удовлетворительно; 76-90 баллов – хорошо; 91-100 баллов – отлично. Студенты
набравшие по текущему контролю менее 60 баллов, а также студенты не согласные с
итоговой оценкой, полученной по результатам текущего контроля сдают зачет в устной
форме. На зачете оценка выставляется согласно «Положению о текущем контроле
успеваемости и промежуточной аттестации студентов ФГБО ВПО «ТюмГУ» (Приложение
к приказу от 01.04.2014 №185) в соответствии со следующими критериями:
оценки «отлично» заслуживает студент, обнаруживший всестороннее,
систематическое и глубокое знание учебно-программного материала, умение свободно
выполнять задания, предусмотренные программой курса, усвоивший основную и
знакомый с дополнительной литературой, рекомендованной программой курса. Как
правило, оценка «отлично» выставляется студентам, усвоившим взаимосвязь основных
понятий дисциплины в их значении для приобретаемой профессии, проявившим
47
творческие способности в понимании, изложении и использовании учебно-программного
материала;
оценки «хорошо» заслуживает студент, обнаруживший полные знания учебнопрограммного материала, успешно выполняющий предусмотренные в программе курса
задания, усвоивший основную литературу, рекомендованную в программе курса. Как
правило, оценка «хорошо» выставляется студентам, показавшим систематический
характер знаний по дисциплине и способным к их самостоятельному пополнению и
обновлению в ходе дальнейшей учебы и профессиональной деятельности;
оценки «удовлетворительно» заслуживает студент, обнаруживший знание учебнопрограммного материала в объеме, необходимом для дальнейшей учебы и предстоящей
работы по профессии, справляющийся с выполнением заданий, предусмотренных
программой курса, знакомый с основной литературой, рекомендованной программой
курса. Как правило, оценка «удовлетворительно» выставляется студентам, допустившим
погрешность в ответе на экзамене и при выполнении экзаменационных заданий, но
обладающим необходимыми знаниями для их устранения под руководством
преподавателя;
оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, обнаружившему пробелы в
знаниях основного учебно-программного материала, допустившему принципиальные
ошибки в выполнении предусмотренных программой курса заданий. Как правило, оценка
«неудовлетворительно» ставится студентам, которые не могут продолжить обучение или
приступить к профессиональной деятельности по окончании вуза без дополнительных
занятий по соответствующей дисциплине.
Студенты, имеющие допуск к экзаменационной сессии, но не выполнившие все
формы текущего контроля, предусмотренные УМК по конкретной дисциплине, имеющие
до 50% пропусков занятий, к экзамену по данной дисциплине не допускаются
11. Образовательные технологии.
Технологии личностно-ориентированного обучения (технология обучения как
учебного исследования); обучение в сотрудничестве (групповая работа); информационнокоммуникационные технологии; модульное обучение; кейс-метод: анализ конкретных
ситуаций; лекционно-семинарская зачётная система.
12. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
(модуля).
12.1 Основная литература:
1. Щелкунов С. Н.. Генетическая инженерия [Электронный ресурс] /
Новосибирск:Сибирское университетское издательство, 2010. -514с.
- URL:
http://biblioclub.ru
2. Тарантул В. З.. Толковый биотехнологический словарь (русско-английский)
[Электронный ресурс] / М.:Языки славянской культуры, 2009. -935с.
- URL:
http://biblioclub.ru
3. Тузова Р. В., Ковалев Н. А.. Молекулярно-генетические механизмы эволюции
органического мира. Генетическая и клеточная инженерия [Электронный ресурс] /
Минск:Белорусская наука, 2010. -396с. - URL: http://biblioclub.ru
4. Ермишин А. П.. Генетически модифицированные организмы и биобезопасность
[Электронный ресурс] / Минск:Белорусская наука, 2013. -172с. - URL: http://biblioclub.ru
5. Горленко В. А., Кутузова Н. М., Пятунина С. К.. Научные основы биотехнологии:
учебное пособие, Ч. I. Нанотехнологии в биологии [Электронный ресурс] /
М.:Прометей,2013. -262с. - URL: http://biblioclub.ru
48
12.2 Дополнительная литература:
1. Егорова, Т.А. Основы биотехнологии [Текст]: учеб.пособие для пед.вузов / Т.
А. Егорова, С.М. Клунова, Е.А. Живухина. - М.: Академия, 2008. - 208с.(5)
2. Сазыкин, Ю.О. Биотехнология [Текст]: учеб.пособие для вузов / Ю. О.
Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева; под ред. А.В. Катлинского. - М.: Академия, 2007. 256 с.(3)
3. Неверова О. А., Гореликова Г. А., Позняковский В. М.. Пищевая
биотехнология продуктов из сырья растительного происхождения: учебник [Электронный
ресурс] / Новосибирск:Сибирское университетское издательство,2007. -416с. - URL:
http://biblioclub.ru
4. Закгейм А. Ю.. Общая химическая технология: введение в моделирование
химико-технологических процессов: учебное пособие [Электронный ресурс] / М.:Логос,
2012. -304с. - URL: http://biblioclub.ru
5. Михайлова Р. В.. Мацерирующие ферменты мицелиальных грибов в
биотехнологии [Электронный ресурс] / Минск:Белорусская наука, 2007. -408с. - URL:
http://biblioclub.ru
6. Прикладная экобиотехнология. Учебное пособие. В двух томах. Т. I
[Электронный ресурс] / М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. -635с.
- URL:
http://biblioclub.ru
7. Прикладная экобиотехнология. Учебное пособие. В двух томах. Т. II
[Электронный ресурс] / М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. -491с. - URL:
http://biblioclub.ru
8. Кисиль Н. Н.. Основы технологии производства аминокислотных смесей из
белковых отходов пищевой промышленности [Электронный ресурс] / М.:Издательство
РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2012. -133с. - URL: http://biblioclub.ru
12.3 Интернет-ресурсы:
№
Наименование электроннобиблиотечной системы
(ЭБС)
Принадлежно
сть
Адрес сайта
Наименование
организации-владельца,
реквизиты договора на
использование
подписка ТюмГУ
1.
Электронно-библиотечная
система «Университетская
библиотека онлайн»
сторонняя
http://biblioclub.ru
2.
Электронно-библиотечная
система Elibrary
сторонняя
http://elibrary.ru
ООО "РУНЭБ".
Договор № SV-25-03/20141 на период с 05 марта
2014 года до 05 марта 2015
года.
3.
Универсальная справочноинформационная
полнотекстовая база данных
“East View” ООО «ИВИС»
сторонняя
http://dlib.eastview.
com/
ООО "ИВИС".
Договор № 64 - П от 03
апреля 2014 г. на период с
04 апреля 2014 года до 03
апреля 2015 года.
49
4.
Электронная библиотека:
Библиотека диссертаций
сторонняя
http://diss.rsl.ru/?la
ng=ru
подписка ТюмГУ (1
рабочее место, подписка в
2015 г.)
5.
Межвузовская электронная
библиотека (МЭБ)
корпоративная http://icdlib.nspu.ru
/
6.
Автоматизированная
библиотечная
информационная система
МАРК-SOL 1.10 (MARC 21)
(Электронный каталог)
библиографическая база
данных
сторонняя
Совместный проект с
ФГБОУ ВПО
«Новосибирский
государственный
педагогический
университет»
Научно-производственное
объединение «ИНФОРМСИСТЕМА». Гос.контракт
№ 07034 от 20.09.2007 г.,
бессрочно
локальная сеть
13. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень
программного обеспечения и информационных справочных систем (при
необходимости).
Windows Media Player
PowerPoint
14. Технические средства и материально-техническое обеспечение
дисциплины (модуля).
Для проведения занятий имеется специализированный кабинет цитологии и
генетики, оснащённый бинокулярными микроскопами, бинокулярными лупами,
лабораторной посудой, химическими реактивами, коллекциями микропрепаратов,
мультимедийной установкой, компьютером.
15. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
(модуля).
В ходе изучения курса студент должен выполнить 4 лабораторных работы,
включающих обязательное решение задач по дисциплине Лабораторные работы
выполняются в тетрадях для лабораторных работ и сдаются преподавателю в форме
собеседования. Перед началом лабораторной работы проводится устное собеседование по
вопросам домашнего задания.
В ходе освоения дисциплины студенты должны сдать семинары по каждой теме, а
также выполнить письменные тестовые работы и подготовить рефераты.
Самостоятельная работа студентов в основном направлена на самостоятельное
освоение теоретического материала дисциплины.
50
Дополнения и изменения к рабочей программе на 2014 / 2015 учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
1. Из списка литературы удалены источники ранее 2005 года издания.
2. Изменен титульный лист программы.
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры биологии, географии
и МП 27.01.2015 г.
Заведующий кафедрой
Левых А.Ю.
Подпись
51
Ф.И.О.