МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Саратовский государственный аграрный университет
имени Н.И. Вавилова»
СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой Декан факультета /Карпунина Л.В./ _ /Молчанов А.В./ «_» _ 2013 г. «_» 2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
БИОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
ДисциплинаБИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ
Направление подготовки 240700.68 Биотехнология Магистерская программа Биотехнология Квалификация (степень) выпускника Магистр Нормативный срок 2 года обучения Форма обучения Очная Количество часов в т.ч. по семестрам Всего 1 2 3 Общая трудоемкость 3 дисциплины, ЗЕТ Общее количество часов 108 Аудиторная работа – всего, 48 в т.ч.:лекции 12 лабораторные 36 практические х х Самостоятельная работа 60 Количество рубежных конх тролей Форма итогового контроля х экз.
Курсовой проект (работа) х х Разработчик: профессор, Попов Ю.А. _ (подпись) Саратов 1. Цель освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Биологическая безопасность биотехнологических производств» является формирование навыка соблюдения правил биологической безопасности при проведении научных микробиологических, биохимических и биотехнологических исследований и использования их результатов в профессиональной деятельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 240700. Биотехнология дисциплина «Биологическая безопасность биотехнологических производств» относится к дисциплинам вариативной части профессионального цикла.
Дисциплина базируется на знаниях, имеющихся у студентов при получении высшего профессионального образования по направлениям подготовки бакалавриата.
Для качественного усвоения дисциплины студент должен:
- знать: строение клетки; функции основных органелл клетки; различных представителей микроорганизмов; биохимию и физиологию микроорганизмов;
закономерности развития и функционирования популяций микроорганизмов, животных и растительных клеток; прикладную молекулярную биологию; основы генетики организмов; болезни, вызываемые микроорганизмами.
- уметь: работать на микроскопе; осуществлять идентификацию микроорганизмов.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе изучения дисциплины Дисциплина «Биологическая безопасность биотехнологических производств» направлена на формирование у студентов профессиональных компетенций: «Обеспечивать технологическую дисциплину, санитарногигиенический режим работы предприятия, содержание технологического оборудования в надлежащем техническом состоянии» (ПК-16); «Планировать и проводить мероприятия по обеспечению техники безопасности на производстве, по мониторингу и защите окружающей среды (ПК-17).
В результате изучения дисциплины обучающийся должен:
Знать: молекулярную биологию, биохимию и генетику микроорганизмов; принципы и методы создания гибридных молекул ДНК, факторы устойчивости во внешней среде, значение и использование в народном хозяйстве;
Уметь: логично и последовательно обосновать принятие технологических решений с учетом требований биологической безопасности;
Владеть: методами идентификации групп микроорганизмов;
принципами рационального использования природных ресурсов и охраны труда.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, часов, из них аудиторная работа – 48 ч., самостоятельная работа – 60 ч.
п/п Введение в проблему.
Термины и понятия биобезопасности.
Нормативная база для обеспечения биобезопасности биотехнологических производств (санитарные правила, федеральные хенский протокол). Национальная программа химической и биологической безопасности Российской Федерации. Компоненты биобезопасности: правовой, человеческий, биологический, инженернотехнический.
Факторы патогенности микроорганизмов. Бактериофаги и бактериальная
ЛЗ Т ТК УО
Действие на клетку различных классовЛЗ ПК ТК ПО
Основы молекулярной генетики – базиса современной биотехнологии.Строение нуклеиновых кислот (химические связи, характеристики двойной спирали, конформации). Особенности организации генетического материала у микроорганизмов. Репликация ДНК: энзимология, принципы, стадии, генетический контроль.
Процесс транскрипции (стадии, регуляция). Свойства генетического кода. Биохимические компоненты системы биосинтеза белка. Стадии трансляции (инициация, элонгация, терминация).
Механизмы антибиотикоустойчивости тических элементов – способ увеличения биоразнообразия микроорганизмов.
Способы и механизмы воздействия на
ЛЗ ПК ТК ПО
Научно-методические основы создания и совершенствования штаммовпродуцентов для промышленности.Технология создания гибридных молекул ДНК. Свойства плазмид: молекулярные мы автономной репликации плазмидных ДНК. Критерии классификации плазмид (конъюгативность, ингибирование фертильности, несовместимость). Копийность плазмид, процессы транзиции и амплификации.
Инструментарий генно-инженерных 10.
технологий.
Фрагментация и фракционирование ДНК.
Энзимология молекулярного клонирования. Основные требования, предъявляемые к вектору. Типы векторов. Методы введения гибридных ДНК в клетку. Экспрессия ция). Селекция рекомбинантов. Конструирование генно-инженерных штаммовпродуцентов биологически активных веществ. Использование рекомбинантных штаммов микроорганизмов: штаммысуперпродуценты биопрепаратов, генная терапия, генодиагностика.
Механизмы генетической трансформации. Полимеразная цепная реакция –
ЛЗ Т ТК УО
как способ оценки бактериальной контаминации окружающей среды.инженерных экспериментов.
Система безопасности в области генноинженерной деятельности (ГИД).
Возможные аспекты биологической опасности и экологические риски генетически модифицированных организмов. Функции мам ГИД. Факторы риска. Уровни риска генно-инженерных работ: базовые принципы и методология оценки. Понятия биологической защиты работников, населения, окружающей среды.
S-слои бактерий: распространенность, 14.
особенности структуры, перспективы
ЛЗ Т ТК ПО
риоцины: свойства, детерминированность, области применения.Государственное регулирование биобезопасности в США, странах ЕвропейЛЗ КС ТК УО ского союза, Российской Федерации и других странах СНГ.
16. Современные микробные факторы биологической опасности, связанные с биотехнологическими процессами.
Прионы. Проблемы безопасности, связанные с образованием биопленок в аппаратах Биопленки – особая организация бактериальных сообществ. Ультраструктура и механизмы формирования. Системы quorum sensing. Способы предотвращения образования биопленок.
17. Современные методы детекции и идентификации микроорганизмов во внешЛЗ КС ТК ПО ней среде. Биотехнология и экологическая безопасность.
Примечание:
Условные обозначения:
Виды аудиторной работы: Л – лекция, ЛЗ – лабораторное занятие.
Формы проведения занятий: В – лекция-визуализация, П – проблемная /занятие, КС – круглый стол; ПК – лекция/занятие-пресс-конференция; Т – лекция/занятие, проводимое в традиционной форме.
Виды контроля: ВК – входной контроль, ТК – текущий контроль, РК – рубежный контроль, ТР – творческий рейтинг, ВыхК – выходной контроль.
Форма контроля: УО – устный опрос, ПО – письменный опрос; КЛ – конспект лекции, Э – экзамен.
Для успешной реализации образовательного процесса по дисциплине «Биологическая безопасность биотехнологических производств» и повышения его эффективности используются как традиционные педагогические технологии, так и методы активного обучения: лекция-визуализация, проблемная лекция/занятие, лекция/занятие-пресс-конференция, круглый стол.
Удельный вес занятий, проводимых с использованием активных и интерактивных методов обучения, в целом по дисциплине составляет 33,3 % аудиторных занятий (в ФГОС не менее 30 %).
6. Оценочные средства для проведения входного, рубежного 1. Состав и строение нуклеиновых кислот (типы химических связей, конформации и пр.).
2. Особенности организации генетического материала у микроорганизмов (размеры, оперонная организация, плоидность и т.д.).
3. Репликация ДНК: механизм, стадии.
4. Энзимология процесса репликации, генетический контроль.
5. Транскрипция (стадии, энзимология, регуляция).
6. Структура РНК-полимеразы. Понятие промотора.
7. Принципы кодирования генетической информации. Свойства генетического кода.
8. Биохимические компоненты системы биосинтеза белка.
9. Стадии трансляции (инициация, элонгация, терминация). Регуляция процесса трансляции.
10. Понятия: ген, генотип, фенотип, кодирующая емкость, мутации, мутагенез. Изменчивость бактерий.
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Термины и понятия биобезопасности.
2. Нормативная база для обеспечения биобезопасности биотехнологических производств (санитарные правила, федеральные законы, технические регламенты, Картахенский протокол).
3. Национальная программа химической и биологической безопасности Российской Федерации.
4. Компоненты биобезопасности: правовой, человеческий, биологический, инженерно-технический.
5. Строение нуклеиновых кислот (химические связи, характеристики двойной спирали, конформации).
6. Особенности организации генетического материала у микроорганизмов.
7. Репликация ДНК: энзимология, принципы, стадии, генетический контроль.
8. Процесс транскрипции (стадии, регуляция).
9. Свойства генетического кода.
10. Биохимические компоненты системы биосинтеза белка.
11. Стадии трансляции (инициация, элонгация, терминация).
12. Технология создания гибридных молекул ДНК.
13. Свойства плазмид: молекулярные массы, кодирующая емкость, конформации, альтернативные состояния.
14. Механизмы автономной репликации плазмидных ДНК.
15. Критерии классификации плазмид (конъюгативность, ингибирование фертильности, несовместимость).
16. Копийность плазмид, процессы транзиции и амплификации.
1. Система рестрикции-модификации. Биологическая значимость РМ-систем.
2. Рестрикционные эндонуклеазы.
3. Трансформация у бактерий. Понятие эффективности.
4. Компетентность реципиента в трансформации. Факторы компетентности 5. Системы искусственной компетентности.
6. Стадии трансформации.
Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Фрагментация и фракционирование ДНК.
2. Энзимология молекулярного клонирования.
3. Основные требования, предъявляемые к вектору. Типы векторов.
4. Методы введения гибридных ДНК в клетку.
5. Экспрессия клонированных генов (условия, оптимизация).
6. Селекция рекомбинантов.
7. Конструирование генно-инженерных штаммов-продуцентов биологически активных веществ.
8. Использование рекомбинантных штаммов микроорганизмов: штаммы-суперпродуценты биопрепаратов, генная терапия, генодиагностика.
9. Возможные аспекты биологической опасности и экологические риски генетически модифицированных организмов.
10. Функции межведомственной комиссии по проблемам ГИД.
11. Факторы риска. Уровни риска генно-инженерных работ: базовые принципы и методология оценки.
12. Понятия биологической защиты работников, населения, окружающей среды.
13. Прионы.
14. Проблемы безопасности, связанные с образованием биопленок в аппаратах при биотехнологических производствах.
15. Биопленки – особая организация бактериальных сообществ. Ультраструктура и механизмы формирования.
16. Системы quorum sensing. Способы предотвращения образования биопленок.
1. Свойства плазмид: молекулярные массы, конформации.
2. Копийность плазмид, процессы транзиции и амплификация.
3. Критерии классификации плазмид (конъюгативность, ингибирования фертильности, несовместимость).
4. Методические принципы выделения и анализа плазмидных ДНК.
5. Механизмы автономной репликации плазмидных ДНК.
6. Использование репарационных мутантов для тестирования мутагенной и канцерогенной активности химических веществ.
7. Факторы риска. Уровни риска генно-инженерных работ – базовые принципы и методология оценки.
Вопросы выходного контроля (экзамена) 1. Термины и понятия биобезопасности.
2. Нормативная база для обеспечения биобезопасности биотехнологических производств (санитарные правила, федеральные законы, технические регламенты, Картахенский протокол).
3. Национальная программа химической и биологической безопасности Российской Федерации.
4. Компоненты биобезопасности: правовой, человеческий, биологический, инженерно-технический.
5. Строение нуклеиновых кислот (химические связи, характеристики двойной спирали, конформации).
6. Особенности организации генетического материала у микроорганизмов.
7. Репликация ДНК: энзимология, принципы, стадии, генетический контроль.
8. Процесс транскрипции (стадии, регуляция).
9. Свойства генетического кода.
10. Биохимические компоненты системы биосинтеза белка.
11. Стадии трансляции (инициация, элонгация, терминация).
12. Технология создания гибридных молекул ДНК.
13. Свойства плазмид: молекулярные массы, кодирующая емкость, конформации, альтернативные состояния.
14. Механизмы автономной репликации плазмидных ДНК.
15. Критерии классификации плазмид (конъюгативность, ингибирование фертильности, несовместимость).
16. Копийность плазмид, процессы транзиции и амплификации.
17. Система рестрикции-модификации. Биологическая значимость РМсистем.
18. Рестрикционные эндонуклеазы.
19. Трансформация у бактерий. Понятие эффективности.
20. Компетентность реципиента в трансформации. Факторы компетентности 21. Системы искусственной компетентности.
22. Стадии трансформации.
23. Фрагментация и фракционирование ДНК.
24. Энзимология молекулярного клонирования.
25. Основные требования, предъявляемые к вектору. Типы векторов.
26. Методы введения гибридных ДНК в клетку.
27. Экспрессия клонированных генов (условия, оптимизация).
28. Селекция рекомбинантов.
29. Конструирование генно-инженерных штаммов-продуцентов биологически активных веществ.
30. Использование рекомбинантных штаммов микроорганизмов: штаммы-суперпродуценты биопрепаратов, генная терапия, генодиагностика.
31. Возможные аспекты биологической опасности и экологические риски генетически модифицированных организмов.
32. Функции межведомственной комиссии по проблемам ГИД.
33. Факторы риска. Уровни риска генно-инженерных работ: базовые принципы и методология оценки.
34. Понятия биологической защиты работников, населения, окружающей среды.
36. Проблемы безопасности, связанные с образованием биопленок в аппаратах при биотехнологических производствах.
37. Биопленки – особая организация бактериальных сообществ. Ультраструктура и механизмы формирования.
38. Системы quorum sensing. Способы предотвращения образования биопленок.
39. Свойства плазмид: молекулярные массы, конформации.
40. Копийность плазмид, процессы транзиции и амплификация.
41. Критерии классификации плазмид (конъюгативность, ингибирования фертильности, несовместимость).
42. Методические принципы выделения и анализа плазмидных ДНК.
43. Механизмы автономной репликации плазмидных ДНК.
44. Использование репарационных мутантов для тестирования мутагенной и канцерогенной активности химических веществ.
45. Факторы риска. Уровни риска генно-инженерных работ – базовые принципы и методология оценки.
1. Пути обмена генетической информацией у бактерий.
2. Генная инженерия – основа современной биотехнологии.
3. Правовое регулирование биобезопасности.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины а) основная литература (библиотека СГАУ) 1. Биологическая безопасность. Термины и определения / Под ред.
Г.Г.Онищенко, В.В. Кутырева. – М.: Медицина, 2011. – 151 с. – ISBN 5-225Биотехнология: теория и практика / Н.В. Загоскина и др. ; под ред.
Н.В. Загоскиной, Л.В. Назаренко. – М.: «Оникс», 2009. – 496 с. – ISBN 978-5Клунова, С.М. Биотехнология: учебник / С.М. Клунова, Т.А. Егорова, Е.А. Живухина. – М.: Академия, 2010. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-6697- б) дополнительная литература 1. Биотехнология. Биобезопасность. Биоэтика / А.П. Ермишин и др.; под ред. А.П. Ермишина. – Минск: «Тэхнологiя», 2005. – 430 с.
2. Биотехнология. Принципы и применение./ И. Хиггинс и др.; под ред.
И. Хиггинса, Д. Беста, Дж. Джонса. – М.: Мир, 1988. – 482 с.
3. Биотехнология: учебное пособие для вузов, в 8 кн., под ред.
Егорова Н.С., Самуилова В.Д. – М., 1987.
4. Бирюков, В.В. Основы промышленной биотехнологии / В.В. Бирюков.
– М.: КолосС, 2004. – 296 с. – ISBN 5-9532-0231-8 («КолосС»); ISBN 5-98109АНО «Химия») 5. Генетически модифицированные растения и продукты питания: реальность и безопасность. Аналитический обзор [Электронный ресурс]. – М.:
ФГНУ «Росинформагротех», 2005. – 200 с. – ISBN: 5-7367-0543-5 – Доступ с сайта научной библиотеки СГАУ – ЭБС IPRbooks 6. Глазко, В.И. Толковый словарь терминов по молекулярной биологии, генетике, селекции, биоинформатике (в двух томах) / В.И. Глазко, Г.В. Глазко.
– М.: Медицина, 2008. – 640 с. – ISBN 978-5-94628-255-0. – ISBN 978-5-94628т. 1) 7. Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение / Б. Глик, Дж. Пастернак. – М.: Мир, 2002. – 592 с. – ISBN: 5-03-003328- 8. Гуттман, Б. Генетика / Б. Гуттман, Э. Гриффитс, Д. Сузуки, Т. Куллис.
– М.:ФАИР-пресс, 2004. – 520 с. – ISBN 5-8183-0816-2; ISBN 1-85168-304- 9. Донченко, Л.В. Безопасность пищевой продукции / Л.В. Донченко, В.Д. Надыква. – М.: Пищепромиздат, 2001. – 528 с.
10. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии / Н.П. Елинов. – СПб.: Наука, 1995. – 600 с.– ISBN 5-02-026027- 11. Закревский, В.В. Безопасность пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище : практическое руководство по санитарноэпидемиологическому надзору / В.В. Закревский. – СПб. : ИОРД, 2004. – 275 с.
– ISBN 5-901065-81- 12. Иммуно- и нанобиотехнология / Э.Г. Деева [и др.]. – Спб.: «Проспект Науки», 2008. – 192 с. – ISBN 978-5-903090-16- 13. Королев, А.А. Гигиена питания : учебник / А.А. Королев. – 2-е изд., доп. и перераб. – М. : Академия, 2007. – 528 с. – ISBN 978-5-7695-3593- 14. Мушкамбаров, Н.Н. Молекулярная биология / Н.Н. Мушкамбаров, С.Л. Кузнецов. – М.: Мединформагенство, 2003. – 417 с. – ISBN: 5-89481-140- 15. Патрушев, Л.И. Искусственные генетические системы / Л.И. Патрушев. – М.: Наука, 2004. – 530 с. – ISBN 5-02-032893- 16. Патрушев, Л.И. Экспрессия генов / Л.И. Патрушев. – М.: Наука, 2000.
– 830 с. – ISBN: 5-02-001890- 17. Сазыкин, Ю.О. Биотехнология / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева; под ред. А.В. Катлинского. - М.: Академия, 2008. – 256 с. – ISBN 978-5-7695-5506- 18. Сассон, А. Биотехнология: свершения и надежды / А. Сассон. – М.:
Мир, 1987. – 415 с.
19. Сельскохозяйственная биотехнология / Шевелуха В.С. и др. – М.:
Высшая школа, 2003. – 427 с. – ISBN: 5-06-004264- 20. Щелкунов, С.Н. Генетическая инженерия. Учебно-справочное пособие / С.Н. Щелкунов. – Новосибирск: Наука, 2004. – 496 c. – ISBN: 5-94087-098Журналы: Биотехнология, Вестник СГАУ, Прикладная биохимия и микробиология.
в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы, Агропоиск, полнотекстовая база данных иностранных журналов Doal, поисковые системы Rambler, Yandex, Googl:
Журнал «Биотехнология» (аннотации статей) (ссылка доступа – http://www.genetika.ru/journal) Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология» (ссылка доступа – http://cbio.ru) Научная электронная библиотека eLIBRARY.RU: журналы раздела тематического рубрикатора «Биотехнология» (ссылка доступа – http://elibrary.ru/rubric_titles.asp?rcode=620000) Научно-практический медицинский журнал для врачей Росмедпортал.КОМ: раздел журнала – «Биотехнологии» (ссылка доступа – http://www.rosmedportal.com) Оn-line-журнал «Биотехнология. Теория и практика» (ссылка доступа – http://www.biotechlink.org) Фармацевтический новостной ресурс «Новости GMP» (ссылка доступа – http://gmpnews.ru) Фонд знаний «Ломоносов» – http://www.lomonosov-fund.ru Электронно-библиотечная система СГАУ: каталог диссертаций и автореферетов; область поиска – биотехнология); ссылка доступа – http://library.sgau.ru/cgi-bin/irbis64r_01/cgiirbis_64.exe) в) Нормативно-правовая литература Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2 1078-01 : нормативный документ. 2.3.2. Продовольственное сырье и пищевые продукты. – Офиц. изд. – М. : РИТ - ЭКСПРЕСС, 2002. – 215 с. – ISBN 5-89995-004- Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года / утверждено председателем правительства Российской Федерации В. Путиным 24 апреля 2012 г. № 1853п-П8. – М., 2012. – 76 с. (ссылка доступа – http://www.nacles.ru/ftpgetfile.php?id=247) Определение безопасности и эффективности биологически активных добавок к пище. МУК 2.3.2.721-98 : методические указания. – Офиц. изд. – М. :
Минздрав России, 1999. – 87 с. – ISBN 5-7508-0137- Рабочие материалы к стратегии развития биотехнологической отрасли промышленности до 2020 года / Общество биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова. Союз предприятий биотехнологической отрасли. – М., 2009. – 85 с.
(ссылка доступа – http://www.biorosinfo.ru/papers-society/Strategy_Bioindustry.pdf) Система стандартов безопасности труда. Биологическая безопасность.
Общие требования. Дата введения 1977-01-01 // Межгосударственный стандарт.
ГОСТ 12.1.008-76. Группа Т58. Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 10 марта 1976 года № 578. Переиздание. Сентябрь 1999 г. (ссылка доступа – http://www.znakcomplect.ru/dokumenty2/example/gost-12-1-008-76-sistemastandartov-bezopasnosti-truda-biologicheskaya-bezopasnost.html Тенденции развития промышленного применения биотехнологий в Российской Федерации / Институт биохимии им. Н.А. Баха РАН. – М., 2011. – 323 с. (ссылка доступа – http://sedi2.esteri.it/Sitiweb/AmbMosca/Pubblicazioni/Faldoni/biotecnologierus.pdf) 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для проведения занятия используется следующее материальнотехническое обеспечение: компьютер, принтер, сканер, мультимедийное оборудование.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 240700.68 Биотехнология.