МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ФАКУЛЬТЕТ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ

Кафедра микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ветеринарно-санитарной экспертизы

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе, доцент Декан факультета, профессор М.В. Постнова С.Н. Золотухин «15» сентября 2009 г. «15» сентября 2009 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ПО ДИЦИПЛИНЕ ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ФАКУЛЬТЕТА ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ

ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 02.02.09.65 «МИКРОБИОЛОГИЯ»

ОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ ОЧНО-ЗАОЧНАЯ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ

Курс………………………………………… Курс………………………………………… 4 Семестр…………………………………….. Семестр……………………………………..

8 Лекции……………………………………... Лекции……………………………………...

16 Лабораторно-практические занятия……... Лабораторно-практические занятия……...

20 Самостоятельная работа………………….. Самостоятельная работа…………………..

34 Общая трудоемкость дисциплины……….. Общая трудоемкость дисциплины………..

70 Ульяновск –

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И БИОТЕХНОЛОГИЯ

для студентов факультета ветеринарной медицины по специальности 02.02.09.65 «Микробиология»

Цели и задачи дисциплины Основной целью преподавания дисциплины «Промышленная микробиология и биотехнология» является формирование у студентов научного мировоззрения о многообразии биотехнологических приемов и методов получения биологически активных соединений (ферментов, гормонов, витаминов, аминокислот, вакцин, лекарственных и диагностических препаратов им др.), конструирования новых биологических веществ, а также создания новых активных форм организмов, отсутствующих в природе (гибридные молекулы, животные ткани и организмы).

Фундаментом промышленной микробиологии являются микробиология, генетика, биохимия, биофизика, технология, приборостроение. Сочетанное использование основных элементов указанных дисциплин позволяет создавать производственные системы для выпуска биологических препаратов, предназначенных для индикации возбудителей, диагностики, профилактики инфекционных болезней и лечения.

Использование современных биотехнологических приемов позволяет заменить известные, традиционные, но дорогостоящие методы, применяемые при производстве биологически активных веществ. В настоящее время существует большой ряд отраслей промышленности, в которых биотехнология играет ведущую роль. Элементы биотехнологии широко используются при производстве продуктов питания и биологически активных веществ, в интересах экологии при очистке сточных вод и грунтов, переработке производственных и хозяйственных отходов, изготовлении компостов. К числу производственных предприятий относятся биофабрики, биозаводы, биокомбинаты ветеринарного, медицинского и фармацевтического профиля, осуществляющие изготовление профилактических, лечебных, диагностических препаратов, интерферонов, дрожжей, кормовых биодобавок и др. Для получения биопрепаратов в больших объемах, культивирование микроорганизмов и клеточных культур осуществляется в промышленных масштабах, с использованием габаритного оборудования.

В задачи курса «Промышленная микробиология и биотехнеология» входят ознакомление студентов с природой и многообразием биотехнологических процессов, изучение технологии получения производственных питательных сред для культивирования различных микроорганизмов; изучение условий, влияющих на скорость микробиологических процессов, рост и развитие микробных популяций; оптимизация микробного процесса;

отработка практических навыков по выделению производственных штаммов микроорганизмов, их селекции, хранению, использованию, использованию для промышленного изготовления вакцин и антигенов; изучение технологии приготовления терапевтических и диагностических сывороток и гамма-глобулинов, пробиотиков, антибиотиков, ферментов, витаминов и др.; изучение методов контроля, стандартизации и сертификации биологических препаратов и аттестации производственных линий; изучение устройств основного производственного оборудования для приготовления питательных сред и лекарственных форм препаратов; ознакомление с подразделениями биопредприятий, организацией и управлением биологическим производством с использованием современной электронной техники; изучение перспективных и экологически безвредных технологических процессов, основанных на использовании микроорганизмов.

Программа составлена с учетом логической связи с учебными планами дисциплин гуманитарного, социальноэкономического, естесственно-научного, общепрофессионального и специального циклов.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины При изучении дисциплины «Промышленная микробиология и биотехнология» студент должен знать:

основные учения в области гуманитарных и социально-экономических наук, научно анализировать социально значимые проблемы и процессы;

кинетические основы микробиологических процессов, количественные и качественные характеристики роста и развития микробных популяций, механизмы, определяющие скорость биологических процессов;

методы и приемы, позволяющие получать биологически активные соединения и биопрепараты и успешно применять их в ветеринарной, медицинской, биологической и зоотехнической практике;

основные и вспомогательные элементы технологии производства и контроля качества биопрепаратов;

иметь представление о способах масштабирования и оптимизации биотехнологических процессов, координирования микробного метаболизма;

иметь представление о методах подготовки технологического оборудования к работе, выделения, концентрирования, высушивания и приготовления готовых лекарственных форм препаратов из продуктов микробного синтеза.

Студент должен уметь:

проводить микроскопию с помощью светового, люминесцентного и электронного микроскопов;

пользоваться приборами и оборудованием, применяемыми в микробиологической промышленности, подготавливать их к работе (биореакторы, приборы производства и контроля, технологическое оборудование и подготавливать и стерилизовать лабораторную посуду;

составлять прописи питательных сред и проводить их контроль по общему и аминному азоту, триптофану, рН;

готовить питательные основы, среды и дополнительные растворы для культивирования микроорганизмов;

поддерживать жизнеспособность эталонных и производственных штаммов микроорганизмов, посевных культур;

культивировать микроорганизмы с использованием различных питательных сред;

окрашивать мазки микроорганизмов различными методами;

определять число живых клеток микроорганизмов в пробах различными методами;

культивировать вирусы в организме животных, в куриных эмбрионах и в культурах клеток;

проводить сертификацию эталонных штаммов микроорганизмов и биопрепаратов;

отбирать животных-продуцентов и проводить их гипериммунизацию;

готовить диагностические, профилактические и терапевтические биопрепараты;

осуществлять контроль показателей качества биопрепаратов различными методами;

составлять серии биопрепаратов и проводить их стандартизацию; расфасовывать биопрепараты в ампулы и флаконы;

определять экономическую эффективность биотехнологических процессов.

Студент должен владеть современными научными методами познания природы на уровне необходимом для решения задач, имеющих естественно научное содержание и возникающих при выполнении профессиональных функций;

Усвоение студентами курса оценивается преподавателем на лабораторно-практических, семинарских занятиях, коллоквиумах, письменных контрольных работах. Форма итогового контроля – экзамен.

Лекции (темы) по промышленной микробиологии и биотехнологии (очная и очно-заочная форма обучения) Введение. Природа и многообразие биотехнологических Мультимедийная Опрос Микробиологические производства, основанные на Мультимедийная Опрос Метаболиты микроорганизмов и их промышленное Мультимедийная Опрос Микробиологическое производство лекарственных Мультимедийная Опрос Микробиологическая трансформация органических Мультимедийная Опрос Использование рекомбинантных микроорганизмов Мультимедийная Опрос.

Лабораторно-практические занятия по промышленной микробиологии и биотехнологии Способы и особенности оборудованием лаборатории, правилами и микроорганизмов.

стерилизация питательных перевар Хоттингера, МПА, МПБ, среды разделения биопрепаратов их растворов, культуры бактерий на МПА, биологических растворов и мембранах микроскопия. Принципы люминесцентной микроскопии, схема продуцентов.

Культивирование.

Определение числа живых Оборудование и приборы для Мультимедийное оборудование, схемамы Опрос культивирования микробов. микроорганизмов.

гипериммунных сывороток и лечебно-профилактические сыворотки, иммуноглобулинов, контроль иммуноглобулины, лабораторные бактериофагов, контроль их лабораторные животные, питательные качества. Постановка реакции среды.

диффузной преципитации.

Вирусы и клеточные культуры Вирусные вакцины, перевиваемые Опрос – методы культивирования, культуры клеток, куриные эмбрионы, вакцин, контроль их качества. питательные среды для определения микробного синтеза. Методы микроорганизмов, питательные среды с высушивания биопрепаратов. посевами микроорганизмов.

Аппаратура и оборудование.

Объекты и методы промышленной микробиологии.

Микроорганизмы – специфический элемент биотехнологических систем. Сырье, используемое для микробиологических процессов.

Методы промышленного культивирования микроорганизмов. Питательные основы, среды и дополнительные растворы, используемые в микробиологической и вирусологической практике.

Требования, предъявляемые к питательным средам. Технология приготовления и контроль производственных питательных сред.

Методы идентификации микроорганизмов. Контрольные штаммы микроорганизмов. Эталонный, производственный штамм, посевные микробные культуры, матровые культуры. Оптимальные условия культивирования бактерий. Приготовление и сертификация посевных микробных культур.

Закономерности роста и развития микроорганизмов.

Аппараты для культивирования микроорганизмов. Установки для поверхностного и глубинного культивирования микроорганизмов. Периодическое и непрерывное культивирование микроорганизмов. Инженерное обеспечение биотехнологических процессов. Методы выделения и концентрирования продуктов микробного синтеза. Методы высушивания биопрепаратов.

Современная классификация биопрепаратов. Технология приготовления аттенуированных и инактивированных вакцин. Контроль их качества. Технология приготовления вакцин.

Особенности биотехнологии культивирования вирусов. Особенности биотехнологии противовирусных вакцин.

Особенности производства гипериммунных препаратов. Отбор животных продуцентов и их гипериммунизация. Основная научно-техническая документация на биопрепараты и требования, предъявляемые к ней.

Очистка сточных вод промышленных предприятий. Показатели вредности в водоемах. Основные виды очистки: механическая, физико-химическая, биохимическая, термическая. Биологическая очистка. Микрофлора сточных вод при их биологической очистке. Методы освобождения воды от микроорганизмов. Принцип механико-биологической очистки.

Микробиологическая трансформация органических соединений. Принципы трансформации. Микроорганизмы трансформаторы. Типы процессов трансформации. Непрерывные методы.

Трансформация стероидов. Трансформация D-сорбита в L-сорбозу при получении витамина С.

Трансформаторы и условия проведения процессов Реализация требований государственного стандарта по специальности 02.02.09.65 «Микробиология»

по курсу «Промышленная микробиология и биотехнология»

Содержание требований Государственного образовательного стандарта Теоретические и практические основы микробиологического получения белковых продуктов, 1,2,3,4, вакцин, бактериальных удобрений, липидов, нуклеотидов, полисахаридов, ферментов, витаминов, аминокислот, органических кислот, спирта, растворителей, нейтральных и других продуктов Микробиологические процессы и стадии, используемые в других отраслях промышленности, биологическое консервирование, пивоварение, виноделие Цель и задачи промышленной микробиологии и биотехнологии как науки.

Объекты и методы промышленной микробиологии. Получение биообъектов – суперпродуцентов.

Сходства и различия в строении эукариотов и прокариотов.

Классификация питательных сред.

Классификация биопрепаратов.

Задачи и роль промышленной микробиологии.

Современная классификация вакцин.

Закономерности роста и развития микроорганизмов. Продукты микробного синтеза.

Биотехнологическая переработка сельскохозяйственных отходов.

Методы выделения чистых культур.

10.

Глубинное и поверхностное культивирование микроорганизмов.

11.

Требования, предъявляемые к питательным средам.

12.

Генно-инженерные объекты.

13.

Сырье для приготовления питательных сред.

14.

Методы идентификации микроорганизмов.

15.

Питательные основы, среды и дополнительные растворы. Методы их приготовления.

16.

Биотехнологические основы очистки сточных вод.

17.

Виды аллергенов. Применение их для диагностики инфекционных болезней.

18.

Структура и химический состав бактериальной клетки.

19.

Контрольные, эталонные штаммы и посевные микробные культуры. Их характеристика.

20.

Приготовление живых вакцин.

21.

Седиментация, как метод выделения и концентрирования продуктов микробного синтеза.

22.

Основные виды микроскопии.

23.

Методы выделения и концентрирования продуктов микробного синтеза.

24.

Способы получения гамма-глобулинов.

25.

Методы промышленного культивирования микроорганизмов.

26.

Аппараты для выделения и концентрирования продуктов микробного синтеза.

27.

Ультрафильтрация, ее сущность. Устройство ультрафильтрационной установки.

28.

Фазы роста микроорганизмов.

29.

Отбор животных-продуцентов гипериммунных сывороток.

30.

Технологические приемы получения моноклональных антител.

31.

Сорбционные методы концентрирования продуктов микробного синтеза.

32.

Непрерывное и периодическое культивирование микроорганизмов.

33.

Методы высушивания биопрепаратов.

34.

Требования, предъявляемые к производственным и контрольным штаммам микроорганизмов.

35.

Оптимальные условия культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов.

36.

Масштабирование и оптимизация процессов культивирования микроорганизмов.

37.

Методы определения концентрации микроорганизмов.

38.

Метаболизм бактерий.

39.

Строение куриного эмбриона.

40.

Этапы контроля качества биопрепаратов.

41.

Методы выделения и концентрирования продуктов микробного синтеза.

42.

Контроль качества гипериммунных сывороток.

43.

Содержание и кормление лабораторных животных.

44.

Оценка качества штаммов микроорганизмов-суперпродуцентов.

45.

Контроль качества антибактериальных вакцин.

46.

Способы введения биопрепаратов в организм животных.

47.

Технология получения антибиотиков.

48.

Технология приготовления инактивированных вакцин.

49.

Технология производства кормовых дрожжей.

50.

Технология получения ферментов.

51.

Диагностические сыворотки. Технология их приготовления.

52.

Биотехнология молочных продуктов.

53.

Технология получения анатоксинов.

54.

Технология получения кормового белка.

55.

Устройство и подготовка биореактора к работе.

56.

Устройство электронного микроскопа, его применение.

57.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Основная литература 1. Микробиология. Биология прокариотов. В 3 томах. А.В.Пиневич. – Из-во С.-Петербургского университета.

2009.

2. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах. Т.1 Пер.с англ./ Под ред. Й.Ленгелера, Г.Древса, Г.Шлегеля. – М. Мир, 2009, - 496с.

3. Микробиология : учебник для студ.биол.специальностей вузов/ М.В.Гусев, Л.А.Минеева. – 8-е изд., стер. – М.:

Издательский центр «Академия». 2008, – 464с Дополнительная литература 4. Медицинская микробиология, вирусология и иммунология: Учебник для студентов медицинских вузов/ Под ред. А.А.Воробьева. – 2-е изд., испр. и доп.- М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2008. – 704с.

5. Воробьева Л.И, Промышленная микробиология. М.: МГУ. 1989. 289 С.

6. Воробьева Л.И. Микробиологический синтез витаминов. М.: МГ'У.1982. 165 С.

7. Промышленная микробиология. Ред. Н.С.Егоров. М.: Высшая Школа. 1989. 676 С.

8. Баев А.А. Биотехнология. М.: Наука, 1984.

9. Беккер М.Е. Введение в биотехнологию. М.; Пищевая промышленность, 1978.

10.Бич Г., Бест Д., Брайерли К и др. Биотехнология. Принципы и применение. М.: Мир, 1988.

11.Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биотехнология. Кинетические основы микробиологических процессов. М.:

Высшая школа, 1990.

12.Елинов Н.П. Основы биотехнологии. – Санкт-Петербург:ИФ «Наука», 1995.

13.Кантере В.М. Теоретические основы технологии микробиологических производств. М.: ВО «Агропромиздат», 1990.

14.Основы биотехнологических процессов / Учебно-методическое пособие. Часть I. «Асептика в биотехнологии».

– Тихонов И.В., Воронин Е.С., Ковалев С.В., Грязнева Т.Н., Девришов Д.А., Симонова Н.И. – М.: МГАВМиБ им. К.И.Скрябина, 2000 г., 20 с.

15.Основы биотехнологических процессов / Учебно-методическое пособие. Часть II. «»Промышленное культивирование микроорганизмов». – Тихонов И.В., Воронин Е.С., Ковалев С.В., Грязнева Т.Н., Девришов Д.А., Симонова Н.И. – М.: МГАВМиБ им. К.И.Скрябина, 2000 г., 51 с.

16.Основы биотехнологических процессов / Учебно-методическое пособие. Часть III. «Выделение, концентрирование и очистка биопрепаратов». – Тихонов И.В., Воронин Е.С., Ковалев С.В., Грязнева Т.Н., Девришов Д.А., Симонова Н.И. – М.: МГАВМиБ им. К.И.Скрябина, 2000 г., 48 с.

17.Проектирование и оборудование биотехнологических предприятий / Практикум по процессам и аппарата биотехнологии. Часть I. – Ковалев С.В., Тихонов И.В., Симонова Н.И. – М.: ВУ РХБЗ МО РФ, 2000г., 123 с.

18.Альберт Сассон. Биотехнология: Свершения и Надежды. М.: Мир, 1987.

19.Никитин Е.Е., Звягин И.В. Замораживание и высушивание биологических препаратов. М.: Колос, 1971.

20.Сергеев В.А. Вирусные вакцины. – Киев: Урожай, 1993.

Программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры Программа обсуждена и одобрена методической микробиологии, вирусологии, эпизоотологии и ВСЭ комиссией факультета ветеринарной медицины Протокол № 1 от «3» сентября 2009 года Протокол № 1 от «15» сентября 2009 года Номер протокола заседания кафедры Номер протокола заседания методической комиссии Программу переутвердили Председатель методической комиссии О.А. Липатова ФГОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»

изложить в следующей редакции Приказ № 192 А от 25.05.2011 № 1 от 04.09.2011 г. № 1 от 28.09.2011 г.

ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА»

Программу переутвердили Председатель методической комиссии О.А. Липатова ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА» Приказ Министерства № 1 от 03.09.2012 г. № 1 от 11.09.2012 г.

изложить в следующей редакции сельского хозяйства РФ № ФГБОУ ВПО «Ульяновская ГСХА им. 126 от 22 февраля 2012 года Вирусология: учебник /А.В.Пиневич. Поступление новой № 1 от 03.09.2012 г. № 1 от 11.09.2012 г.

СПб.: Санкт-Петербургский литературы университет, – 2012. - 432 с.

Программу переутвердили Председатель методической комиссии О.А. Липатова Бактериофаги микроорганизмов значимых для животных, Сотрудниками № 1 от № 1 от растений и человека. Научное издание / Д.А. Васильев [и др.]; кафедры изданы 4.09.2013г. 27.09.2013г.

под. ред. Васильева Д.А., Золотухина С.Н. – Ульяновск, монографии по Бактериофаги рода Bacillus / Д.А. Васильев [и др.]. – Ульяновск, НИИЦМиБ, 2013. – 80 с.

Васильев, Д.А. Листериозные бактериофаги. Научное издание / Д.А. Васильев, Е.Н. Ковалева, С.Н. Золотухин. – Ульяновск:

НИИЦМиБ, 2013 – 66 с.

Лекция №1 «Бактериофаги - объекты молекулярной биологии и Были получены № 1 от № 1 от Лекция №2 «Фаги средства направленной доставки результатам Лекция №3 «Бактериофаги - переносчики летальных генов» исследований, Лекция №4 «Использование бактериофагов в пищевой проводимых при ЛПЗ №2 «Применение бактериофагов для индикации государства в лице ЛПЗ №3 «Биотехнология производства бактериофагов» России в рамках ЛПЗ №4 «Создание и отбор фагоустойчивых бактериальных реализации 1. Природа бактериофагов, их место и роль в биосфере. кадры 2. Изучение активности бактериофагов по методу Аппельмана. инновационной 3. Изучение температурной устойчивости бактериофагов и России» на 2009 – 4. Изучение наличия литического фермента. (соглашение № 5. Выделение бактериофагов из различных материалов. от 10.08.2012) 6. Строение частицы фага.

7. Выделение «чистых» линий фага.

8. Методы выделения бактериофагов.

9. Методы учета адсорбции фага.

10. Влияние среды на адсорбцию фага.

11. Механизм адсорбции фага.

12. Лизис бактерий извне.

13. Лизис бактерий изнутри.

14. Определение антифаговой активности.

15. Лизогенные бактерии.

16. Лизогенизация.

17. Умеренные фаги.

18. Диагностическая ценность реакции нарастания титра фага.

19. Методика подсчета бляшко-образующих единиц фагов.

20. Изучение специфичности фагов.

21. Изучение литической активности фагов.

22. Выделение бактериофагов методом индукции.

23. Принципы классификация бактериофагов.

24. Этапы взаимодействия фага с бактериальной клеткой.

25. Фаготипирование бактерий.

26. Технология производства бактериофагов.

27. Бактериофаги - объекты молекулярной биологии и генной инженерии 28.Фаги средства направленной доставки генетической информации 29. Использование бактериофагов в пищевой промышленности 30. Бактериофаги - переносчики летальных генов Махмуткин В.А., Танаева Н.И. Общая и фармацевтическая База электронных № 1 от № 1 от биотехнология. Учебное пособие.- Самара: РЕАВИЗ, 2012.- 118 ресурсов библиотеки 27.09.2013 г.

Михайлова Р.В. Мацерирующие ферменты мицелиальных База электронных № 1 от № 1 от грибов в биотехнологии. Монография.- Минск: Белорусская ресурсов библиотеки 27.09.2013 г.

Рубин А.Б. Нанобиотехнологии. Практикум.- Москва: БИНОМ. База электронных № 1 от № 1 от Программу переутвердили Председатель методической комиссии Н.Ю.Терентьева