Социальные аспекты биотехнологии и биоинженерии

Продукция, получаемая сегодня в мире с помощью промышленной биотехнологии имеет выход практически во все отрасли народного хозяйства и обеспечивает значительное преимущество в них, а именно: в энергетике это жидкие и твердые биотоплива, это бутанол, этанол, биодизель, биогаз, в медицине это сырье для фармацевтической промышленности и биофармацевтическая технология, в сельском хозяйстве это кормовой белок, аминокислоты, средства защиты растений и животных, в пищевой промышленности это пищевые ферменты, сахарозаменители, компоненты для перерабатывающей промышленности.

Фактически биотехнологии решают глобальную проблему перехода от использования не возобновляемых ресурсов к возобновляемому сырью, а это геополитическая задача. Увеличивающиеся с каждым годом темпы истощения минеральных природных ресурсов, глобальное изменение климата планеты и рост народонаселения заставляет серьёзно задуматься над её решением, как отдельные государства, так и человечество в целом.

Биотехнология как наука и особенно ее центральная часть — биоинженерия — развивается быстрыми темпами во всем мире. Ее достижения в больших масштабах используются во многих отраслях народного хозяйства. Вместе с тем вмешательство ученых в структуру генома, молекул ДНК и генов вызывает серьезное беспокойство в обществе. Проблемы безопасности биотехнологических исследований при получении генетически модифицированных организмов сегодня привлекают внимание все более широких слоев как научной, так и гражданской общественности. За рубежом биотехнология на основе биоинженерии является признанным научно-техническим приоритетом, развиваемым в рамках и государственного, и частного сектора. В России разработка фундаментальных основ биотехнологии ведется достаточно успешно как в области генной и клеточной инженерии, так и в сфере биогеотехнологии, инженерной энзимологии и биосенсорики. Активно развивается нормативно-правовая база биотехнологии.

Оглавление

1.Биотехнология как межотраслевая область научно-практических знаний. 1

2. Связи биотехнологии с рядом современных отраслей промышленных производств. 1

3.Основные факторы, обусловившие стимул в развитии современной биотехнологии. 2

4. Связь биотехнологии с биологическими, химическими, техническими и другими науками. 2

5. Практические задачи биотехнологии. 3

6. Исторические этапы развития биотехнологии. 3

7. Переход от эмпирического к научному подходу в решении б.т. задач. 3

8. Экономические аспекты биотехнологии: 4

9. Ключевая роль биотехнологии в социально-экономическом развитии отдельных государств и в целом. 4

10. Области применения достижений биотехнологии. 5

11.Продукты биотехнологических производств. 5

12. Обобщенная схема биотехнологического производства. 6

13. Экономические аспекты ключевых этапов биотехнологического процесса. 7

14. пути повышения рентабельности биотенологических производств. 7

15. Мелкомасштабная и крупномасштабная биотехн. 7

16.Характеристика основных категорий биотехнологических процессов: 7

19Клеточных процессов. 7

20. Метаболических процессов. 7

21.Трансформационных процессов. 7

17.Характеристика параметров экологических процессов: 8

18. Способы очистки сточных вод. 8

20. Характеристика параметров “метаболитических процессов”. 8

22.первичные, вторичные метаболиты, крупные и небольшие молекулы как продукты БТ производств. 9

23 Микроорганизмы - основные объекты биотехнологии. 9

24.Преимущества микроорганизмов перед другими объектами в решении современных биотехнологических задач: 10

25.Характеристика объектов биотехнологии. 10

26. Особенности использования эукариотических клеток в биотехнологическом производстве. 11

27.Принципы подбора биотехнологических объектов. 11

28. Промышленные, модельные и базовые микроорганизмы. 11

29. Требования к продуцентам, используемых в биотехнологическом производстве. 12

30. способы улучшения продуцентов. 12

31. Уровни регуляции клеточного метаболизма и пути воздействия на него. 13

32.Физиологические и генетические способы регуляции метаболизма микроорганизмов-продуцентов. (см. вопр 31) 14

33.Регуляция на уровне репликации ДНК и пути использования её для улучшения свойств продуцентов. 14

34. Регуляция на уровне транскрипции. Конечный продукт как регулятор биосинтеза LAC-оперон: 14

35. Роль внешних факторов в регуляции метаболизма продуцентов. 15

36. Понятие о продуцентах и сверхпродуцентах. 15

37. Использование генетических методов в биотехнологии. 16

38. Генетические способы улучшения продуцентов: организменный, клеточный и молекулярный уровни. 16

39. Получение продуцентов путем ступенчатого отбора случайных мутаций и отбор мутантов с заданным фенотипом.. 17

40.Мутации изменяющие экспрессию генов на примере лактозного и триптофанового оперонов LAC-оперон: 17

41. Роль сырья в экономике биотехнологических процессов. 18

42. Требования, предъявляемые к питательным субстратам, используемым в биотехнологических процессах. 18

43. Сырье и питательные среды. 19

44. Основные типы питательных сред и принципы их выбора. 19

46. природные сырьевые материалы растительного происхождения. 20

47.Продукты отхода различных произв-в, как сырье б.т. проц-в. Хим-е и нефтехим-е субстраты.. 21

48.Способы переработки сырья???. 21

49.преимущества и недостатки биотехнологических производств по сравнению с химическими технологиями. 21

50. Принципиальные схемы биотехнологических процессов, определяющие конструктивные особенности биореакторов(ферменторов) 22

51.Основные требования, предъявляемые к системам, используемым для процессов ферментации. 22

52. Общая схема ферментационных процессов. 23

53. Типы и режимы ферментаций: периодические и непрерывные п-сы. 24

54. продукты первой и второй стадии ферментации. 25

55 Взаимосвязь тропо- и идиофазы при получении первичных и вторичных метаболитов. 25

56.Особенности роста и культивирования микроорганизмов в очистных сооружениях: 26

57.Особенности роста и культивирования микроорганизмов при производстве белка одноклеточных микроорганизмов. 26

58.Особенности роста и культивирования микроорганизмов при производстве первичных и вторичных метаболитов. 27

59.Проблемы аэрирования, при различных ферментациях. 27

60. Открытые и замкнутые ферментационные системы. 28

61. Проблемы пеногашения при различных ферментациях. 28

62. проблемы асептики, при различных ферментациях. 28

63 Проблемы стерильности при различных ферментациях. 29

64.Регулирование режима культивирование продуцентов по принципу хемостата: 29

65.Параметры роста при периодическом культивировании. 29

66. Продукты первой и второй фазы роста. 30

67.Типы периодического культивирования. 30

68. Непрерывно-проточное культивирование. 30

69. Принцип подбора и конструирования биореактора. 31

70. основные требования, предъявляемые к биореакторам.. 31

71.Системы перемещивания, примен-е в совр-х ферменторах. 32

72)Принципы масштабирования технологических процессов: 33

73. Зависимость конструктивных особенностей биореакторов от свойств примянемого субстрата. 33

74. Специализированные ферментационные технологии: аэробные, твердофазные и газофазные процессы.. 34

75.Особенности культивирования клеток растений. 34

76. Особенности культивирования клеток животных. 35

77. Технология культивирования клеток животных. Параметры роста. 36

78. принципы подбора питательных сред для культивирования микроорганизмов, клеток животных и растений. 37

79. Конечные стадии получения продуктов биотехнологических процессов. 37

80.Основные методы и принципы выделения продуктов биосинтеза. 38

81.методы отделения биомассы. 39

82. Пенообразование и пеногашение. 39

83.Методы дезинтеграции клеток. 39

84. Выделение целевого продукта: осаждение, экстрагирование, адсорбция. 40

85. Электрохимические методы выделения целевого продукта, ионообменная хроматография, иммуноэлектрофорез. 40

86. концентрирование, обезвоживание, модификация и стабилизация целевых продуктов биотехнологических процессов 41

87. Проблема сбалансированных кормов и питания. 42

88.Продуценты белка. Требования, предъявляемые к микробному белку и возможности его использования. 43

89.сырьевая база производства белка одноклеточных организмов: высокоэнергетические субстраты, отходы сельского хозяйства и других производств. Одноклеточный белок на высокоэнергетических субстратах. 44

90. Принципиальная схема производственного процесса белка одноклеточных. 45

91.Лимитирующий фактор и его роль в процессах непрерывного культивирования. 46

92. Технология производства ферментов для промышленных целей. Требования, предъявляемые к продуцентам ферментов. 46

93. Иммобилизованные ферменты и преимущества применения в биотехнологии. 47

94. носители, используемые для иммобилизации ферментов: природные и синтетические органические носители. Типы неорганических носителей. 48

95.Способы иммобилизации ферментов. 49

96. Иммобилизованные клетки в биотехнологии: 50

97. Генетическая инженерия и биотехнология. 51

98. Генетическая инженерия и технология рекомбинантных молекул. 51

99.Основные окрытия, теоретически обосновавшие технологический подход к наследственной информации. 51

100. Общие понятия о матричных процессах: репликация, транскрипция, трансляция. 52

101. Инструменты генетической инженерии. 52

102. принципы создания рекомбинантных молекул in vivo. 53

103. Поняте о репликоне. Основные типы репликонов. 53

104.Рестрицирующие эндонуклеазы, их основные характеристики область применения. 53

105.Способы «нарезания» фрагментов ДНК.(104). 54

106. Способы идентификации фрагментов ДНК. 55

107.Требование к базовым штаммам в генной инженерии. 55

108. Характеристика E.coli, как основного базового штамма в генной инженерии. 55

109. Особенности грамположительных бактерий при ГИ манипуляциях. 55

110.Гибридизационные зонды.. 55

111. Рестрикционное картирование генетических элементов. 56

112.Соединение фрагментов ДНК: 56

113. Обратная транскриптаза и её использование в генной инженерии. 56

114. Днк-полимераза и Днк-лигаза. 56

115.Метод создания гомополимерных окончаний при получении рекомбинантных молекул ДНК. 57

116. Использование линкерных полинуклеотидов в технологии клонирования ДНК. 57

117. Понятие вектора. 58

118. общие свойства векторов. 58

119. Специализированные векторные системы.. 58

120.Векторные системы,применяемые применяемые при молекулярном клонировании в клетках прокариотических организмов: 59

121. Типы векторов: плазмидные и фаговые векторы(В) природного и искусственного происхождения. 59

122. Клеточные генетические структуры способные выполнять роль векторов. 60

123. Принципы конструирования векторов. 60

124. Требования к идеальному плазмидному вектору. 61

125. Свойства фага с точки зрения вектора для создания рекомбинантных молекул. 61

126.Фаг л и векторы, сконструированные на основе его генома. 61

127 Фазмиды и их применение. 62

128.Космиды и их применение. 63

129. Упаковочная система фага лямбда. 63

130. Банки генов и клонотеки. 64

131.Свойства нитевидных фагов, позволяющие им выступать в качестве векторов. 65

132. Векторы на основе генома нитевидных фагов. 65

133. Особенности трансформации грамотрицательных и грамположительных бактерий. 65

134.Векторы для клонирования в грамположительных бактриях. 66

135. Челночные векторы (бинарные) 66

136.Векторные системы для клонирования в клетках дрожжей: 66

137.Генетическая инженерия эукариотических микроорганизмов. Сахаромицеты как базовый организм.(136) 67

138. Использование вирусных геномов в качестве векторов для введения генетической информации в клетки животных. 67

139.Свойства вируса SV40 и векторов на его основе. 67

140. Природные векторы для растений. 68

141. Организация и «поведение» Ti- плазмиды. 69

142. Стратегия клонирования у грамотрицательных бактерий. 69

143. Стратегия клонирования в грамположительных бактериях. 70

144.Стратегия клонирования в дрожжевых клетках. 70

145.Стратегия клонирования в клетках млекопитающих: 70

146. Старатегия клонирования в клетках растений. 71

147.Экспрессия чужеродной генетической информации в клетках бактерий, дрожжей, растений и животных. 71

148. Особенности организации векторных систем для экспрессии генов.( 72

149. Сложная структура организации эукариотических генов и их экспрессия в прокариотических клетках. 72

150. Получение продуцента человеческого гормона роста. 73

151. К-ДНК, получение и сферы применения. 74

152. Методы поиска генов в банках генов и клонотеках. 74

153.Способы введения клонируемой ДНК в клетки бактерий. (С помощью вирусов.) 74

154. Способы введения рекомбинантной Днк в клетки растений и животных. 75

154.*на листике.Методы отбора клеток, наследующих рекомбинантные молекулы с необходимым геном. 75

155.Методы культивирования клеток высших растений. 76

156. Каллусные и суспензионные культуры; методы получения и область использования. 76

157. Протопласты растительных клеток; способы получения, методы культивирования и регенерации. 77

158. слияние протопластов растительных клеток и методы реверсии. Гибридизация соматических клеток растений. 78

159. Культивирование клеток и тканей животных. 79

161.Необходимые условия для культивирования клеток животных. конструктивные особенности биореакторов. 80

162. Моноклональные антитела и технология гибридом.. 80

163.Биотехнология и сельское хозяйство. 81

164. Использование биотехнологических подходов в растениеводстве и животноводстве. 81

165. Биотехнология и медицина. Применение моноклональных антител. 82

166. энергетика и биотехнология. Биотехнологические способы получения энергоносителей. 82

167. Биотехнология и ОС.. 82

168.Социальные аспекты биотехнологии и биоинженерии. 83