Белорусский государственный университет

УТВЕРЖДАЮ

Декан биологического факультета

В.В. Лысак

«_31_» _марта_ 2010 г.

Регистрационный № УД-2602 /уч.

Специальный практикум

Физиолого-биохимические основы биотехнологии растений

Учебная программа для специальности:

1-31 01 01 Биология, направление 1-31 01 01-03 Биотехнология 2010 г.

СОСТАВИТЕЛИ:

Анатолий Петрович Кудряшов, доцент кафедры физиологии и биохимии растений Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент;

Ольга Викторовна Молчан, доцент кафедры физиологии и биохимии растений Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент;

Оксана Геннадьевна Яковец, доцент кафедры физиологии и биохимии растений Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Елена Брониславовна Яронская, ведущий научный сотрудник Государственного научного учреждения «Институт биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук Беларуси», доктор биологических наук;

Игорь Викторович Семак, заведующий кафедрой биохимии Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ УЧЕБНОЙ:

Кафедрой физиологии и биохимии растений Белорусского государственного университета (протокол № 12 от 18 марта 2010 г.);

Учебно-методической комиссией биологического факультета Белорусского государственного университета (протокол № 7 от 25 марта 2010 г.) Ответственный за редакцию: Анатолий Петрович Кудряшов.

Ответственный за выпуск: Анатолий Петрович Кудряшов

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Биотехнология, основываясь на последних достижениях в области микробиологии, биохимии, физиологии, молекулярной биологии, генетики и других разделов биологической науки, ставит своей целью использование биологических организмов или их компонентов в различного рода промышленных процессах. Растения интенсивно и многопланово используются в биотехнологии.

Цель практикума – ознакомление студентов с возможностью использования растений в биотехнологических процессах. Для достижения цели поставленные задачи практикума касаются освоения методов практической работы с растениями:

- культивирования растений в искусственных условиях;

- получения физиологически активных веществ из растений;

- определения содержания и качественного состава физиологически активных веществ в растительном материале;

- определения характеристик препаратов, получаемых из растений;

- получения препаратов иммобилизованных ферментов и клеток;

- использование объектов растительного происхождения для аналитических целей.

Таким образом, в процессе практикума студенты должны закрепить и углубить теоретические знания за счет практической работы.

В результате изучения дисциплины обучаемый должен:

знать:

- способы культивирования растений, клеток и тканей в искусственных условиях;

- основные способы выделения и проведения анализа биологически активных веществ из растительногоматериала;

- принципы проведения аналитических процедур биологического тестирования;

уметь:

- готовить ионитные субстраты и питательные среды для культивирования растений, их клеток и тканей;

- выделять биологически активных веществ из растительного материала и проводить их очистку;

- проводить качественный и количественный анализ биологически активных веществ растительного происхождения.

Практикум со студентами-биотехнологами проводятся по подгруппам ( – 4 человека в подгруппе). Во время первого занятия производится инструктаж по охране труда и технике безопасности, ознакомление с оборудованием лаборатории, даются инструкции о правилах эксплуатации лабораторного оборудования и оформления отчетов о выполняемых работах.

В ходе дальнейших занятий подгруппы студентов последовательно выполняют лабораторные работы.

При подготовке к занятиям студентам следует использовать комплекс учебных и учебно-методических материалов в сетевом доступе (программу, методические пособия, список рекомендуемых источников литературы и информационных ресурсов, задания в тестовой форме и вопросы для самоконтроля, темы рефератов), что является элементом самоподготовки, т.

е. самостоятельной работы студента. Эффективность самостоятельной работы студентов проверяется в ходе текущего (устного опроса) и итогового контроля знаний (в форме письменного протокола-отчета о выполнение практических заданий) по разделам курса. Для общей оценки усвоения студентами учебного материала рекомендуется введение рейтинговой системы.

Программа учебного курса рассчитана на 288 часов, в том числе часов аудиторных: 230 – лабораторных занятий.

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

I. Культивирование интактных биологически активных веществ и ферментов из интактных растений Практическое использование биотехнологии и анализе состояния

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

искусственных условиях. Выращивание растений на искусственных ионообменных питательных субстратах. Регенерация бобовых растений из различных частей семени. Получение каллусной культуры из листовых эксплантов. Стимуляция ризогенеза. Размножение растений стеблевыми и листовыми черенками. Выведение из состояния покоя побегов древесных растений, стимуляция цветения. Применение регуляторов роста для культивирования интактных растений и культур тканей и клеток в искусственных условиях. Использование семян и пыльцы растений для получения тканевых и клеточных культур. Получение изолированных протопластов.

2. Получение препаратов биологически активных веществ и ферментов из интактных растений и каллусных культур. Оценка содержания витаминов в растениях. Получение витаминов из растительного сырья. Получение сердечных гликозидов из Convallaria majalis и проведение тонкослойной хроматографии. Выделение эфирных масел из пряноароматических растений и анализ качества эфирных масел. Выделение количественного и качественного состава вытяжки алкалоидов. Выделение крахмала, инулина, углеводов, клейковины и белков из растений.

Качественный и количественный анализ углеводов.

Методы выделения и очистки уреазы из семян сои и изучение свойств фермента. Анализ качественного состава водорастворимых белков из семян сои с помощью электрофореза. Получение препаратов иммобилизованной иммобилизованных ферментов.

3. Практическое использование клеток и протопластов растений в электроальгологического тестирования состояния окружающей среды.

биологического тестирования.

Включение растительных клеток в кальций-альгинатные и агаровые гели. Исследование процесса поглощения нитратов инкапсулированными клетками растений. Изучение работы биосенсора на основе включенных в кальций альгинатный гель клеток хлореллы.

ЛИТЕРАТУРА

Основная 1. Бодей С. П. Иммобилизованные клетки и ферменты. Методы / Бодей С. П., Кабрал И. М., Кафлэн М. П. и др. МИР, 1988.

2. Биологический контроль окружающей среды: Биоиндикация и биотестирование:

Учеб. пособие / Под ред. О.П. Мелеховой, Е.И. Егоровой. М.: Академия наук, 2007.

3. Биосенсоры: основы и приложения / Под ред. Э. Тернера и др. М.: Мир. 1992.

4. Биотехнология сельскохозяйственных растений / Под ред. С. Х. Мантелл и Х.

Смит. Пер. В.И. Негрука. М.: Агропромиздат. 5. Егорова Т.А. Основы биотехнологии: Учеб. пособие / Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. М Изд. центр «Академия». 6. Кудряшов А.П. Получение уреазы из семян сои // Кудряшов А.П., Кулагин Д.В.

Материалы V международной конференции “Медико-социальная экология личности: состояние и перспективы” Минск, 2007.

7. Лабораторно-практические занятия по сельскохозяйственной биотехнологии / Под ред. В.С. Шевелухи М.: Изд-во МСХА. 8. Мак-Милан Броуз Ф. Размножение растений / Мак-Милан Броуз Ф. М.: Мир. 9. Методы биохимического исследования растений / Под ред. Ермакова. Л.:Колос.

10. Методы практической биохимии / под ред. Б. Уильямса, К. Уилсон. М.:Мир. 11. Муромцев Г.С. Основы сельскохозяйственной биотехнологии / Муромцев Г.С., Бутенко Р.Г., Тихоненко Т.И., Прокофьев М.И. М.: Агропромиздат. 12. Сидоров В.А. Биотехнология растений. Клеточная селекция / В.А. Сидоров. Киев:

Наук. Думка. 13. Шевелуха В.С. Сельскохозяйственная биотехнология: учебник / Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Воронин Е.С. [и др.]. М.: Высш. шк. 2003.

14. Федюнькин Д.В. Интенсивная культура растений в искусственных условиях / Федюнькин Д.В., Головнева Н.Б., Кошелева Л.Л. и др. Мн: Наука и техника. 1988.

15. Larcher W. Physiological Plant Ecology / Larcher W. Berlin: Springer. 1995.

Дополнительная 1. Вальтер О.А. Практикум по физиологии растений с основами биохимии / Вальтер О.А., Пиневич Л.М., Варасова Н.Н. М., Л: Сельхозгиз. 1957.

2. Генкель П.А. Физиология растений с основами микробиологии / Генкель П.А. М.:

Учпедгиз. 3. Кизель А.Р. Практическое руководство по биохимии растений / Кизель А.Р. М.:

Биомедгиз. 4. Сказкин Ф.Д. Практикум по физиологии растений / Сказкин Ф.Д., Ловчинская Е.И., Миллер М.С, Аникиев В.В.. М.: Сов. Наука.