СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Стр 1 из 2Следующая ⇒
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра микробиологии и биохимии
Методические указания
К выполнению контрольной работы
По дисциплине: Введение в биотехнологию
для направления 020200.62 «Биология
Форма обучения: очная
Мурманск
2013
Составитель – Елена Викторовна Макаревич, канд. биолог. наук, профессор кафедры микробиологии и биохимии Мурманского государственного технического университета
Методические указания к выполнению контрольных работ рассмотрены и одобрены на заседании кафедры-разработчика «____»_________________2013 г., протокол № _____.
Рецензент – Ольга Юрьевна Богданова, канд. биол. наук, профессор кафедры микробиологии и биохимии Мурманского государственного технического университета
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. Общие организационно-методические указания…………..………………………....4
2. Тематический план……………………........………………………….………….……7
3.Список рекомендуемой литературы …………………...………………………...…..12
4. Методические указания и задания к выполнению контрольной работы..…...........13
|
|
|
- ОБЩИЕ ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Контрольная работа представляет собой одну из форм текущего контроля знаний студентов, и его выполнение является обязательным для всех студентов. Если работа не зачтена, студент должен иметь возможность ее исправить, путем повторного выполнения контрольной работы. Студенты, не выполнившие контрольную работу, к экзамену не допускаются.
Целью выполнения контрольной работы является углубление и закрепление знаний студентов, полученных при теоретическом изучении дисциплины и позволяет студенту продемонстрировать знания и навыки, приобретенные за время обучения по теории, а также возможность их применения в практической деятельности.
Студенты выполняют контрольную работу в сроки, установленные графиком. Выполнение контрольной работы является завершающим этапом в изучении дисциплины «Введение в биотехнологию».
- ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Таблица 1
| № темы п/п | Наименование тем и содержание самостоятельной работы |
| 1 | 2 |
| 1 | Введение. Цели и задачи биотехнологии. Современные методы; основные направления и перспективы развития биотехнологии. Возможности её применения в фармакологии и медицине, в охране природы и в хозяйственных целях. |
| 2 | Культивирование микроорганизмов - объектов биотехнологических производств. Классификация микроорганизмов. Прокариоты, эукариоты, археи. Особенности клеточного метаболизма. Биологическое единство всего живого на земле. Трофические цепи и круговорот элементов в природе. Возможности использования микроорганизмов и их метаболитов для удовлетворения различных потребностей человека. Промышленные штаммы микроорганизмов Оптимальные условия культивирования, рост и размножение. Методы культивирования. |
| 3 | Основные этапы биотехнологических производств. Компоненты биотехнологического процесса: штамм-продуцент. Сырьё для получения питательной среды, оборудование для культивирования микроорганизмов и выделения готового продукта. Хранение чистых культур штаммов продуцентов. Выращивание засевного материала в цехе чистой культуры. Инокулирование (засев) главного реактора. Подготовка питательных сред природных и искусственных. Использование отходов пищевой и химической промышленности в качестве питательных сред. Ферментация – основная стадия биотехнологического процесса. Биореакторы периодического и непрерывного действия. Конструкции ферментаторов. Выделение продуктов биотехнологических производств: биомассы и метаболитов. Получение товарных форм. Микробиологические и технологические факторы, влияющие на производительность и экономичность биотехнологических процессов. |
| 4 | Производство микробной биомассы. Белок одноклеточных – белково-витаминный концентрат (БВК). Субстраты для производства БВК, Белок одноклеточных – пищевые добавки для человека. Дрожжи рода сахаромицет - пищевая добавка для человека. Спирулина и пивные дрожжи – источники витаминов. Использование в медицине. Грибной белок. Энзиматически активная биомасса. Пекарские дрожжи для хлебопечения. Бактериальные удобрения. Бактерии диазотрофы. Особенности процесса азотфиксации нитрогеназа. Получение бактериальных удобрений на основе клубеньковых бактерий–симбионтов растений. Азотобактеры – особенности культивирования. Усовершенствование штаммов – азотфиксаторов. Биоинсектициды. Бактериальные, грибные и вирусные инсектициды. Условия сохранения инсектицидной активности. |
| Вакцины и сыворотки. Классификация. Получение вакцин и сывороток. Получение бактериальных удобрений, их биологическая роль в защите растений. Закваски в молочной промышленности. Классификация и общие критерии качества. Мезофильные организмы закваски и их признаки. Требования к условиям среды и жизнедеятельность организмов закваски. Потребность в питательных и биологически активных веществах. Пороки аромата. Закваски для различных областей применения. Получение штаммов и изготовление заквасок. Технология производства заквасок. Использование заквасок в производстве. Термофильные молочнокислые закваски. Термофильные организмы закваски и их признаки. Грибковые культуры. Penicillium camamberti, P. candidum, P. Caseicolum. Penicillium roqueforti. | |
| 5 | Использование микроорганизмов в пищевой промышленности. Микробиология молочнокислых продуктов. Производство кефира, йогурта.Общая микробиология сыров. Предварительное созревание молока в производстве сыра. Значение, эффективность воздействия, особенности важных групп микроорганизмов при изготовлении и созревании сыра. Молочнокислые бактерии. Энтерококки. Пропионовокислые бактерии. Бактерии, вырабатывающие красную слизь. Дрожжи и плесневые грибы. Частые микробиологические пороки сыра. Раннее вспучивание. Позднее вспучивание. Поражение посторонними плесневыми грибами. Порок сыра «горький». Микробиология хлебопекарного производства. Микроорганизмы пшеничного теста. Микроорганизмы ржаного теста. Влияние добавок и улучшителей на жизнедеятельность микроорганизмов в тесте. Применение ферментных препаратов для улучшения качества хлеба. Микроорганизмы – вредители производства. Пути проникновения вредных микроорганизмов. Пороки хлеба, возникающие в результате жизнедеятельности микроорганизмов. Дрожжевого производство. Биохимические основы процесса роста и размножения дрожжей. Микроорганизмы, используемые в производстве. Микроорганизмы, причиняющие вред производству и пути их проникновения. Микробиология спиртового и ликерно-водочного производства. Производство спирта. Микроорганизмы, используемые в производстве. Микроорганизмы – вредители производства и пути их проникновения. Ликерно-водочное производство. Микроорганизмы – вредители производстве, и пути их проникновения в производство. Микробиология пивоварного и безалкогольного производства. Пивоварение. Микробиологические процессы в бродящем пивном сусле. Дрожжи в пивоварении. Микроорганизмы – вредители пивоваренного производства. Методы обнаружения микроорганизмов - вредителей пива. Производство безалкогольных напитков. Чистые культуры в производстве кваса. Микроорганизмы – вредители производства безалкогольных напитков. Методы обнаружения микроорганизмов – вредителей. Микробиология производства вина. Микробиологические процессы в виноделии. Дрожжи в виноделии. Микроорганизмы – вредители производства вина. Микроорганизмы, инфицирующие сусло и вино. Болезни вин. Предупреждение заболевания вин и борьба с инфекцией. Микробиология продуктов растительного происхождения. Производство, основанное на использовании биологических факторов. Производство квашеных и соленых продуктов. Микроорганизмы, вызывающие порчу квашеной капусты и огурцов. Использование микроорганизмов для утилизации отходов производства. Силосование растительных отходов. Производство уксуса из плодово-ягодных отходов. |
| 6 | Использование микроорганизмов для защиты окружающей среды. Биодеградация сложных веществ с помощью биологической активности микроорганизмов. Биологическая обработка органических отходов. Типы органических отходов и методы их биологической обработки. Биологическая очистка сточных вод. Аэробная очистка сточных вод Простые методы очистки стоков. Процессы с использованием активированного ила и централизованная очистка сточных вод. Микроорганизмы активного ила. Анаэробная обработка концентрированных стоков.Анаэробная обработка полужидких отходов. Обработка твердых отходов. Компостирование. Твердофазная анаэробная ферментация. Свалки и полигоны твердых бытовых отходов (ТБО). Биоремедиация загрязненных почв и грунтов. Ремедиация загрязненных почв in situ. |
| 7 | Биогидрометаллургические технологии переработки руд и концентратов. История биогеотехнологии металлов. Физико-химические основы выщелачивания металлов из руд. Кучное и подземное выщелачивание меди. Переработка сложных руд и концентратов в реакторах (чановое выщелачивание). Влияние технологических условий. Экологические аспекты биогеотехнологии. |
| 8 | Биотехнологическое производство ферментных препаратов. Инженерная энзимология. Повышение эффективности биообъектов (индивидуальных ферментов, ферментных комплексов и клеток продуцентов) в условиях производства. Иммобилизованные (на нерастворимых носителях) биообъекты и их многократное использование. Ресурсосбережение. Экологические преимущества. Экономическая целесообразность. Повышение качества препаратов лекарственных веществ (гарантия высокой степени очистки, отсутствия пирогенных, аллергенных примесей). Нерастворимые носители органической и неорганической природы. Микроструктура носителей. Иммобилизация за счет образования коваяентных связей между ферментом и носителем. Предварительная активация носителя бромистым цианом. Механизм активации. Ковалентные связи с помощью бифункциональных реагентов между молекулами фермента, связанного с носителем. Влияние иммобилизации ферментов на их субстратный спектр и кинетические характеристики. Повышение стабильности. Расширение зоны оптимальной температуры. Причины указанных явлений. Адсорбция ферментов на инертных носителях и ионообменниках. Причины частичных ограничений использования этого метода иммобилизации. Иммобилизация ферментов путем включения в структуру геля. Органические и неорганические гели. Методы включения в альгинатный и полиакриламидный гель. Причины частичных ограничений использования метода при высокомолекулярных субстратах. Микрокапсулирование ферментов как один из способов их иммобилизации. Размеры и состав оболочки микрокапсул. |
| 9 | Внутриклеточная регуляция обмена веществ и управление биосинтезом метаболитов. Механизмы внутриклеточной регуляции и биосинтез целевых биотехнологических продуктов. Индукция и репрессия синтеза ферментов. Состав оперона. Механизмы регуляции действия генов и их использование в биотехнологических процессах. Ингибирование ферментов биосинтеза по принципу обратной связи (ретроингибирование). Механизм ретроингибирования. Аллостерические ферменты. |
| Значение этого механизма в регуляции жизнедеятельности клетки и пути преодоления ограничений биосинтеза целевых продуктов у суперпродуцентов. Создание мутантов с нарушением аллостерического центра у ключевых ферментов биосинтетических путей. Оптимизация подбора сред (среды с уменьшенным содержанием конечных продуктов биосинтетических путей). Катаболитная репрессия. «Глюкозный эффект» и подавление синтеза катаболических ферментов. Транзиентная репрессия. Исключение индуктора. Катаболитное .ингибирование. Механизм катаболитной репрессии. Циклический 3'5-аденозинмонофосфат (цАМФ). Аденилатциклаза. Биологические эффекты цАМФ. Мутанты, устойчивые к катаболитной репрессии, и их использование в биотехнологии. | |
| 10 | Биотехнология получения метаболитов. Технология биосинтеза аминокислот, органических кислот, витаминов. Преимущества микробиологического способа получения аминокислот. Продуценты, сырье. Методы отбора активных продуцентов аминокислот. Биосинтез аминокислот клетками микроорганизмов. Использование аминокислот в медицине и народном хозяйстве. Технология получения L – лизина микробиологическим синтезом. Продуценты, их культивирование. Пути биосинтеза. Получение кристаллического препарата и кормового концентрата лизина. Применение. Технология биосинтеза глутаминовой кислоты, триптофана, аспарагиновой кислоты. органические кислоты, получаемые микробиологическим путем. Использование органических кислот в народном хозяйстве. Производство уксусной, лимонной, молочной, яблочной и др. Органических кислот. Продуценты, сырье, технология синтеза. Преимущества микробиологических способов получения витаминов. Экономия земельных, пищевых ресурсов, возможность использования не пищевого сырья для культивирования микробов – продуцентов. Получение витаминов группы В и каротина микробиологическим синтезом. Эргостерин – предшественник витамина Д2. Природные источники, Условия биосинтеза. Получение эргостерина в промышленности. Применение дрожжевого концентрата эргостерина в животноводстве. Микробиологическое производство полисахаридов, антибиотиков, липидов, алколоидов. Внеклеточные и внутриклеточные полисахариды. Общая характеристика микробных полисахаридов, особенности строения. Продуценты, сырье. Применение полисахаридов микробного происхождения в медицине, пищевых производствах, промышленности. Антибиотики медицинского и немедицинского назначения. Применение в медицине, животноводстве, консервной промышленности. Тетрациклиновые антибиотики – продуценты, технология получения. Препараты терравит, биовит, бацитрацин, гризин, фитобактериомицин и др., продуценты, способы получения, применение. Поиск продуцентов антибиотиков, пути промышленной биосинтетической активности продуцента антибиотика. Технология получения полусинтетического антибиотика. Технология получения полусинтетических антибиотиков. Технология получения липидов с помощью бактерий, микроскопических грибов, водорослей. Особенности липидов микроорганизмов, пути биосинтеза. Микроскопические грибы – продуценты алкалоидов и др. Лекарственных препаратов. Перспективы получения алкалоидов микробиологическим способом перед традиционными. |
| 11 | Применение методов генной инженерии в биотехнологии. Создание с помощью генетической инженерии методов продуцентов новых лекарственных веществ. Основные принципы технологии рекомбинантной ДНК. Внехромосомные генетические элементы - плазмиды и их функции у микроорганизмов, используемых в биотехнологических процессах. Основные физико-химические характеристики плазмид. Взаимодействие плазмид с геномом хозяина. Роль плазмидной и фаговой ДНК в генетическом конструировании продуцентов биологически активных веществ. Транспозоны и их использование в конструировании продуцентов. Направленный мутагенез (in vitro) и его значение при конструировании продуцентов. Понятие вектора в генетической инженерии. Векторные молекулы на основе плазмидной и фаговой ДНК. Химический синтез фрагментов ДНК. Методы секвенирования (определения последовательности нуклеотидов). Химический синтез гена. Ферменты, используемые в генетической инженерии. Рестриктазы. Классификация и специфичность. Формирование "липких концов". Рестриктаза E.coli R1 и распознаваемая ею последовательность нуклеотидов. Лигазы и механизм их действия. Последовательность операций при включении чужеродного гена в векторную молекулу. Перенос вектора с чужеродным геном в микробную клетку. Генетические маркеры. Методы идентификации и изоляции клонов с рекомбинантной ДНК. Проблемы экспрессии чужеродных генов в микроорганизмах. Гены животной клетки; экзоны, интроны. Обеспечение возможности экспрессии генов млекопитающих в микробной клетке. Обратная транскриптаза. Способы преодоления барьеров на пути экспрессии чужеродных генов. Стабилизация чужеродных белков (целевых продуктов) в клетке. Генетические методы, обеспечивающие выделение чужеродных белков в среду. Микроорганизмы различных систематических групп: дрожжи, эубактерии, актиномицеты и др. как хозяева при экспрессии чужеродных генов. Специфические проблемы генетической инженерии при создании новых продуцентов белковых веществ, первичных и вторичных метаболитов как целевых биотехнологических продуктов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
| п\п | Название учебников, учебных пособий и других источников | Авторы (под ред.) | Издательство | Год издания | ||
| Основная: | ||||||
| 1. | Основы биотехнологии: учебное пособие | Т. А. Егорова, С. М. Клунова, Е. А. Живухина | М.: Академия | 2003 | ||
| 2. | Современная биотехнология | Елдышев Ю.Н. | М:Тайдекс Ко | 2004 | ||
| 3. | Гидромикробиологический анализ сточных вод. Методические указания. | Макаревич Е.В. Литвинова М.Ю. | Мурманск МГТУ | 2008 | ||
| 4. | Экология микроорганизмов | Нетрусов А.И. | М.: Академия | 2004 | ||
| 5 | Промышленная микробиология и биотехнология | Макаревич Е.В. | МГТУ | 2008 | ||
| 6 | Основы промышленной биотехнологии : учеб. пособие для вузов | Бирюков, В. В. | М. : Колос | 2004 | ||
| 7 | Молекулярная биотехнология : Принципы и применение / пер. с англ. Н. В. Баскаковой | Глик, Б. | М. : Мир | 2002 | ||
| 8 | Теоретические основы биотехнологии и практические аспекты их использования при производстве ряда биологически активных веществ из сырья животного, водного и растительного происхождения в народном хозяйстве России и медицине. Ч.1,2 | Семенов, Б. Н. | КГТУ. - Калининград | 2003 | ||
| 9 | Микроорганизмы заквасок кисломолочных продуктов. Методические указания. | Макаревич Е.В., Литвинова М.Ю. | Мурманск МГТУ | 2009. | ||
| 10 | Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Ведение в биотехнологию» | Литвинова М.Ю. | Мурманск МГТУ | 2006 | ||
| Дополнительная: | ||||||
| 11 | Введение в биотехнологию | Бекер М.Е. | М.: Пищевая пром | 1978 | ||
| 12 | Определитель бактерий Берджи. В 2 т. | Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Смита и др. | М.: Мир | 1997 | ||
| 13 | Промышленная микробиология. | Под ред. Егорова Н.С. | М.: Высшая школа | 1989 | ||
| 14 | Техническая микробиология рыбных продуктов. | Дутова Е.Н. и др. . | М.: Пищевая пром | 1976 | ||
| 15 | Микробиология пищевых производств. | Вербина Н.М., Каптерова Ю.В. | М.: Агропромиздат | 1988 | ||
| 16 | Основные питательные среды для культивирования микроорганизмов. Приготовление питательных сред. Методические указания к выполнению лабораторной работы. | Богданова О.Ю., Макаревич Е.В. | Мурманск МГТУ | 2002 | ||
| 17 | Микробиология продуктов животного происхождения | Мюнх Г.Д., Заупе Х., Шрайтер М.и др. | М.: Агропромиздат | 1985 | ||
| 18 | Микробиология в пищевой промышленности. | Жвирблянская А.Ю., Бакушинская О.А. | М.: Пищевая пром-сть | 1975 | ||
Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 81; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!