СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения………………………………………………….…..........3

2. Требования к профессиональной подготовленности

выпускника………

3. Виды итоговых аттестационных испытаний и формы их

проведения…

4. Содержание и организация проведения государственного

экзамена

5. Содержание и организация защиты выпускной квалификационной

работы…

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Содержание разделов дисциплин, выносимых на государственный междисциплинарный экзамен……………………………………12 Приложение 2 Перечень вопросов, выносимых на государственный экзамен………………………………………………………………………………....13 Приложение 3 Примеры ситуационных задач…………………………….….16 Приложение 4 Критерии выставления оценок по вопросу в экзаменационном билете и по государственному экзамену………………………. Приложение 5 Учебно-методическое обеспечение, рекомендуемое для подготовки к государственному экзамену………………………………………….. Приложение 6 Основные направления тематики выпускных квалификационных работ/проектов (магистерских диссертаций)………………... Приложение 7 Критерии выставления оценок по защите выпускных квалификационных работ/проектов (магистерских диссертаций)……………....... 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1. Программа итоговой государственной аттестации составлена в соответствии с:

требованиями Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки 240700. Биотехнология;

Положением об итоговой государственной аттестации выпускников высших учебных заведений Российской Федерации, утвержденным приказом Минобразования России от 25.03.2003 № 1155;

Положением об итоговой государственной аттестации выпускников ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ», обучающихся по программам высшего профессионального образования.

2. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ

ПОДГОТОВЛЕННОСТИ ВЫПУСКНИКА

2.1. Выпускник по направлению подготовки 240700.68 Биотехнология должен быть готов к реализации следующих видов профессиональной деятельности в соответствии с ФГОС ВПО:

научно-исследовательской;

проектной;

организационно-управленческой;

производственно-технологической;

педагогической.

2.2. Выпускник по направлению подготовки 240700.68 Биотехнология должен уметь решать задачи по следующим видам профессиональной деятельности в соответствии с ФГОС ВПО:

а) в области научно-исследовательского вида профессиональной деятельности:

подбор, обработка и анализ научно-технической и патентной информации по тематике исследования с использованием специализированных баз данных, с использованием информационных технологий, включая интернеттехнологии;

анализ показателей технологического процесса на соответствие научным разработкам;

разработка программ научных исследований, оценка и анализ полученных результатов;

поиск и разработка новых эффективных путей получения биотехнологических продуктов, создание современных биотехнологий, включая нанобиотехнологии, технологий рекомбинантных дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК), клеточных технологий;

выделение, идентификация и анализ продуктов биосинтеза и биотрансформации, получение новых штаммов-продуцентов биологических препаратов;

создание композиционных форм и оптимальных способов применения биопрепаратов;

проведение валидации технологических процессов и аналитических методик;

изучение биохимических и биологических закономерностей процессов биосинтеза, микро- и макростехиометрии, микро- и макрокинетики роста популяций микроорганизмов и клеточных культур, взаимодействия микроорганизмов, вирусов с клетками, метаболических путей и особенностей утилизации субстрата и синтеза продуктов метаболизма;

создание теоретических моделей, позволяющих прогнозировать характер изменения свойств сырья в процессе его биотрансформации и получать продукцию с заданными качественными характеристиками;

экспериментальное исследование биологической и физико-химической кинетики на всех стадиях технологического процесса и их математическое описание;

подготовка научно-технической отчетной документации, аналитических обзоров и справок, документации для участия в конкурсах научных проектов, проектов фармакопейных статей (государственных стандартов), публикация научных результатов, защита интеллектуальной собственности.

б) в области проектного вида профессиональной деятельности:

оценка выбранного способа производства и альтернативных вариантов технологической схемы и ее узлов, выбор оптимального варианта;

проектирование опытных, опытно-промышленных и промышленных установок современного биотехнологического производства;

реконструкция и модернизация действующих биотехнологических процессов и производств;

моделирование и оптимизация процессов и аппаратов микробиологического синтеза;

разработка основных этапов технологической схемы, исследование технологического процесса на опытной и опытно-промышленной установках;

математическое моделирование и оптимизация основной аппаратуры и узлов технологической схемы;

технологический расчет оборудования, выбор стандартного и проектирование нестандартного биотехнологического оборудования;

разработка биологических методов для утилизации отходов производств и вредных веществ, создание замкнутых технологий, разработка методики проведение биомониторинга, решение других проблем, связанных с охраной окружающей среды.

в) в области организационно-управленческого вида профессиональной деятельности:

организация работы коллектива в условиях действующего производства, планирование работы персонала и фондов оплаты труда;

реализация связей с ведущими научными центрами отрасли для оптимизации работы предприятия, разработка критериев оценки эффективности и плана мероприятий по ее повышению;

проведение технико-экономического анализа производства и составление технико-экономической документации;

разработка и реализация системы менеджмента качества биотехнологической продукции;

разработка системы локальных нормативных актов предприятия в соответствии с требованиями международных стандартов;

организация работ по внедрению инноваций в области биотехнологии;

организация материально-технического обеспечения биотехнологических производств, хранения и учета сырья, материалов и готового продукта в установленном порядке;

обеспечение технологической дисциплины, санитарно-гигиенического режима работы предприятия, содержания технологического оборудования в надлежащем техническом состоянии;

организация соблюдения правил техники безопасности на производстве и охраны окружающей среды;

обеспечение профессиональной конфиденциальности.

г) в области производственно-технологического вида профессиональной деятельности:

организация, планирование и управление действующими биотехнологическими процессами и производством;

обеспечение стабильности показателей производства и качества выпускаемой продукции в соответствии с локальными актами предприятия (технологическими регламентами, должностными рабочими инструкциями, методиками анализа);

обеспечение эффективной работы средств контроля, автоматизации и автоматизированного управления биотехнологическим производством;

организация и осуществление мероприятий по энерго- и ресурсосбережению, обеспечению экологической безопасности биотехнологических процессов;

обеспечение химико-технического, биохимического и микробиологического контроля;

разработка мероприятий по совершенствованию экономических и производственных показателей процесса, обеспечение экономической эффективности производства и получения продукта нужного качества;

организация метрологического обеспечения производства;

организация системы внутреннего и внешнего аудита;

координация работ по внедрению результатов научных исследований в биотехнологическое производство;

эксплуатация сложных экспериментальных и промышленных установок;

обеспечение эксплуатации приборов и оборудования средств аналитического контроля и контроля производства в соответствии с техническими паспортами и инструкциями приборов и оборудования.

д) в области педагогического вида профессиональной деятельности:

подготовка и проведение различных видов учебных занятий со студентами по профильным дисциплинам;

разработка учебных и учебно-методических материалов, в том числе в электронном виде;

руководство научно-исследовательской работой студентов;

обучение среднетехнического персонала на производстве.

2.3.У выпускника по направлению подготовки 240700.68 Биотехнология в процессе обучения должны сформироваться следующие общекультурные и профессиональные компетенции в соответствии с ФГОС ВПО:

а) общекультурные компетенции (ОК):

владением основами методологии научного познания при изучении различных уровней организации живой и неживой материи; способностью понимать и глубоко осмысливать философские концепции естествознания, место естественных наук в выработке научного мировоззрения (ОК-1);

способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень, получать знания в области современных проблем науки, техники и технологии, гуманитарных, социальных и экономических наук (ОК-2);

способностью к профессиональному росту, к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научнопроизводственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-3);

способностью свободно пользоваться русским и иностранным языками, как средством делового общения (ОК-4);

на практике использовать умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом (ОК- 5);

находить творческие решения социальных и профессиональных задач, готовностью к нестандартным решениям (ОК-6);

способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-7);

владением правовыми и этическими нормами при прогностической оценке последствий своей профессиональной деятельности, при разработке и осуществлении социально значимых проектов (ОК-8).

б) профессиональные компетенции (ПК):

общепрофессиональные:

способностью к профессиональной эксплуатации современного биотехнологического оборудования и научных приборов в соответствии с направлением подготовки (ПК-1);

к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ПК-2);

готовностью к использованию методов математического моделирования материалов и технологических процессов, к теоретическому анализу и экспериментальной проверке теоретических гипотез (ПК-3);

владением навыками использования современных информационных технологий для сбора, обработки и распространения научной информации в области биотехнологии и смежных отраслей; способностью использовать базы данных, программные продукты и ресурсы Интернета для решения задач профессиональной деятельности (ПК-4);

готовностью к защите объектов интеллектуальной собственности и коммерциализации прав на объекты интеллектуальной собственности (ПК-5);

научно-исследовательская деятельность:

владением навыками планирования, организации и проведения научноисследовательских работ в области биотехнологии (ПК-6);

умением проводить детальный анализ научной и технической информации в области биотехнологии и смежных дисциплин с целью научной, патентной и маркетинговой поддержки проводимых фундаментальных исследований и технологических разработок (ПК-7);

представлять результаты выполненной работы в виде научнотехнических отчетов, обзоров, научных докладов и публикаций с использованием современных возможностей информационных технологий и с учетом требований по защите интеллектуальной собственности (ПК-8);

проектная деятельность:

владением навыками проектирования опытных, опытно-промышленных и промышленных установок биотехнологического производства (ПК-9);

способностью осуществлять технологический расчет оборудования, выбор стандартного и проектирование нестандартного оборудования (ПК-10);

владением навыками разработки проектной документации (ПК-11);

организационно-управленческая деятельность:

готовностью к организации работы коллектива исполнителей, принятию исполнительских решений в условиях спектра мнений, определению порядка выполнения работ (ПК-12);

способностью к проведению технико-экономического анализа производства и составлению технико-экономической документации (ПК-13);

владением основными принципами организации метрологического обеспечения производства (ПК-14);

способностью к разработке системы менеджмента качества биотехнологической продукции в соответствии с требованиями российских и международных стандартов качества (ПК-15);

обеспечивать технологическую дисциплину, санитарно-гигиенический 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 (ПКпроизводственно-технологическая деятельность:

владением навыками организации, планирования и управления действующими биотехнологическими процессами и производством (ПК-18);

владением типовыми методиками и способностью разрабатывать новые методы инженерных расчетов технологических параметров и оборудования биотехнологических производств (ПК-19);

способностью обеспечивать стабильность показателей производства и качества выпускаемой продукции (ПК-20);

осуществлять обеспечение эффективной работы средств контроля, автоматизации и автоматизированного управления производством; обеспечение химико-технического, биохимического и микробиологического контроля(ПК-21);

владением навыками опытно-промышленной отработки технологии и масштабирования процессов (ПК-22);

способностью к выработке и научному обоснованию схем оптимальной комплексной аттестации биотехнологических продуктов (ПК-23);

владением анализом показателей технологического процесса на соответствие исходным научным разработкам (ПК-24);

педагогическая деятельность:

готовностью к проведению учебных занятий: семинаров, практических занятий и лабораторных практикумов (ПК-25);

владением навыками подготовки учебных и учебно-методических материалов (ПК-26);

готовностью осваивать и использовать современные образовательные технологии (ПК-27).

3. ВИДЫ ИТОГОВЫХ АТТЕСТАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ

И ФОРМЫ ИХ ПРОВЕДЕНИЯ

3.1. Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 240700.68 Биотехнология и решением Ученого совета университета от 15.06.2011 г. (протокол № 7) предусмотрены следующие виды итоговой государственной аттестации:

– государственный экзамен;

– защита выпускной квалификационной работы/проекта (магистерской диссертации).

4. СОДЕРЖАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА

4.1. Государственный экзамен проводится для оценки теоретической подготовки выпускника к решению профессиональных задач, установленных Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 240700.68 Биотехнология.

4.2. На государственном экзамене проверяется уровень сформированности общекультурных и профессиональных компетенций по следующим дисциплинам (приложение 1):

1 – биохимия и организация микроорганизмов;

2 – современные аспекты биотехнологии;

3 – аппаратурное оформление химических и биотехнологических процессов.

4.3. Государственный экзамен по направлению подготовки 240700.68 Биотехнология проводится в письменной форме. Длительность экзамена составляет 4 часа.

На экзамене выпускники получают экзаменационный билет, включающий в себя 2 теоретических вопроса и ситуационную задачу.

Вопросы для подготовки к государственному экзамену приведены в приложении 2, примеры ситуационных задач приведены в приложении 3.

При подготовке к ответу магистрант может пользоваться программой итоговой государственной аттестации.

4.4. По завершении государственного экзамена экзаменационная комиссия на закрытом заседании обсуждает характер письменной работы каждого магистранта и выставляет каждому магистранту согласованную итоговую оценку, руководствуясь критериями выставления оценок по государственному экзамену (приложение 4).

4.5. Итоговая оценка по экзамену сообщается магистранту в течение двух рабочих дней.

4.6. Рекомендуемое учебно-методическое обеспечение подготовки выпускников к государственному экзамену приведено в приложении 5.

5. СОДЕРЖАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЗАЩИТЫ

ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЫ (ПРОЕКТА)

5.1. Выпускная квалификационная работа/проект (магистерская диссертация) рассматривается как самостоятельная заключительная работа магистранта, в которой систематизируются, закрепляются и расширяются теоретические знания и практические навыки, полученные при изучении общенаучного и профессионального циклов дисциплин, предусмотренных основной образовательной программой.

Выпускная квалификационная работа является заключительным этапом обучения магистрантов в вузе и имеет своей целью – систематизацию, закрепление и расширение теоретических и практических знаний по специальности и применение этих знаний при решении конкретных производственных, технических, технологических, экономических и научных задач.

Основные направления тематики выпускных квалификационных работ/проектов (магистерских диссертаций) представлены в приложении 5.

Темы выпускных квалификационных работ/проектов (магистерских диссертаций) могут быть предложены предприятиями, организациями, учреждениями, являющимися потребителями кадров данного профиля, а также магистрантами (с необходимым обоснованием целесообразности ее разработки).

Тема выпускной квалификационной работа/проекта (магистерской диссертации) закрепляется за выпускником приказом ректора университета.

5.2. Требования к содержанию, объему и структуре выпускной квалификационной работы/проекта (магистерской диссертации) представлены в методических указаниях по подготовке магистерской диссертации по направлению подготовки 240700.68 Биотехнология.

5.3. К защите выпускной квалификационной работы/проекта (магистерской диссертации) допускается лицо, успешно завершившее в полном объеме освоение основной образовательной программы по направлениям подготовки высшего профессионального образования, разработанной университетом в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и успешно сдавшее государственный экзамен.

5.4. Защита выпускной квалификационной работы/проекта (магистерской диссертации) проводится на открытом заседании экзаменационной комиссии в соответствии со следующим порядком:

- представление магистранта членам комиссии секретарем ГАК;

- сообщение магистранта с использованием наглядных материалов и компьютерной техники об основных результатах выпускной квалификационной работы/проекта (не более 15 минут);

- вопросы членов ГАК и присутствующих после доклада магистранта;

- ответы магистранта на заданные вопросы;

- зачитывание секретарем комиссии отзыва руководителя на ВКР;

- заслушивание рецензии;

- ответы магистранта на замечания рецензента.

5.5. Продолжительность защиты одной выпускной квалификационной работы/проекта (магистерской диссертации), как правило, не должна превышать минут.

5.6. Результаты выпускной квалификационной работы/проекта (магистерской диссертации) объявляются в тот же день после оформления в установленном порядке протоколов заседаний экзаменационной комиссии.

5.7. Результаты защиты выпускной квалификационной работы/проекта (магистерской диссертации) определяются оценками «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно».

Оценка результатов защит выпускных квалификационных работ/проектов (магистерских диссертаций) осуществляется в соответствии с критериями, представленными в приложении 7.

выносимых на государственный междисциплинарный экзамен 1. Биохимия и организация микроорганизмов. Морфология бактериальной клетки: клеточная и субклеточная организация прокариот. Физиология бактериальной клетки: рост и питание прокариот, открытые и закрытые системы культивирования, среды для выращивания бактерий, методы консервирования, анаэробное дыхание и регуляция метаболизма. Экология бактериальной клетки. Вторичный метаболизм: биосинтетические пути образования вторичных метаболитов. Глобальные биогеохимические циклы: цикл углерода, азота, серы и других элементов, окисление неорганических соединений хемолитотрофами. Прокариоты в сельском хозяйстве. Прокариоты в промышленных технологиях.

2. Современные аспекты биотехнологии. Области биотехнологии и разнообразие биотехнологической продукции. Методологические аспекты биотехнологии: генетическая и клеточная инженерия, метаболическая инженерия. Современные аспекты пищевой биотехнологии. Современные аспекты сельскохозяйственной биотехнологии. Современные аспекты экологической биотехнологии:

основные направления экономически выгодной переработки отходов, биодеградация и биотрансформация отходов. Основные аспекты биоэнергетики: альтернативные источники энергии, сырье, технологические схемы получения. Биопереработка минерального сырья: биогеотехнология металлов. Биотехнология и биобезопасность.

3. Аппаратурное оформление химических и биотехнологических процессов. Аппараты для разделения газовых и жидких неоднородных систем. Перемешивание в жидкой среде при ферментации. Расход энергии на перемешивание жидкости. Теплообменники, применяемые в биотехнологии. Теплопередача в аппаратах для ведения биотехнологических процессов. Аппаратура для нагревания и охлаждения питательных сред. Выпарные установки. Расчет теплообменной аппаратуры. Аппараты для ведения процессов массопередачи. Определение конструктивных и технологических параметров. Интенсификация массообменных процессов.

Перечень вопросов, выносимых на государственный экзамен 1. Биохимия и организация микроорганизмов 1. Структурная организация оболочки бактериальной клетки. Особенности строения клеточной стенки грамотрицательных и грамположительных бактерий. Поверхностные структуры, граничащие с внешней средой.

2. Проникновение веществ через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов. Транспортные системы. Механизмы транспорта.

3. Энергетический метаболизм микроорганизмов.

4. Аэробное и анаэробное дыхание микроорганизмов.

5. Биосинтетические процессы в клетках микроорганизмов.

6. Регуляторные системы у прокариот: регуляция клеточного метаболизма, регуляция межклеточного взаимодействия.

7. Питательные среды и системы культивирования микроорганизмов.

8. Получение энергии микроорганизмами в результате брожения: типы брожения, общая характеристика, реакции, возбудители.

9. Бактериофаги: определение, классификация, морфология. Фаги как инструмент генетических исследований.

10. Конъюгация. Трансдукция. Генетическая компетентность. Поглощение трансформированной ДНК. Генетика природной компетентности.

11. Вторичный метаболизм микроорганизмов: характеристика продуктов вторичного метаболизма и их синтез, регуляция процессов синтеза метаболитов.

12. Методы селекции микроорганизмов и их особенности. Этапы селекции микроорганизмов. Принципы селекции микроорганизмов: мутационная изменчивость, отбор положительных мутантов, гибридизация микроорганизмов.

13. Биогеохимическая деятельность микроорганизмов: участие микроорганизмов азота, углерода, серы, фосфора.

14. Роль почвенной микрофлоры в поддержании плодородия почв.

15. Использование прокариот в пищевой промышленности.

16. Микробиологическое производство этанола, бутанола и ацетона.

17. Микробиологическое производство органических кислот.

18. Реакции агглютинации и преципитации, иммуноферментный анализ, дот- и блот-анализы.

19. Этапы постановки полимеразой цепной реакции: выделение нуклеиновых кислот, постановка амплификации, детекция продуктов реакции.

20. Противомикробные препараты: механизм действия, химиотерапевтические, антисептические и дезинфицирующие средства.

1. Биотехнология на современном этапе развития. Области биотехнологии и разнообразие биотехнологической продукции. Развитие биотехнологии в России и за рубежом.

2. Государственные программы, направленные на развитие биотехнологии в России. Инновационный центр «Сколково» как центр развития биотехнологии.

3. Морально-нравственные и этические аспекты биотехнологии. Биотехнология и биобезопасность. Нормативно-правовая база в области регулирования генно-инженерной деятельности.

4. Сравнительный анализ достижений биотехнологии во второй половине ХХ и первой половине ХХI веков.

5. Современные методы исследования в биотехнологии.

6. Биотехнологические аспекты производства продуктов питания: молокоперерабатывающая промышленность.

7. Биотехнологические аспекты производства продуктов питания: мясоперерабатывающая промышленность.

8. Биотехнологические аспекты производства продуктов питания: хлебопекарная промышленность.

9. Биотехнологические аспекты получения нетрадиционных источников белка.

10. Биотехнологические аспекты переработки и использования вторичного сырья.

11. Биотехнологические аспекты растениеводства (бактериальные удобрения, энтомопатогенные препараты, биогербициды и др.).

12. Роль генетической инженерии в улучшении качества продукции растениеводства.

13. Биотехнологические аспекты животноводства (корма и кормовые добавки биотехнологического генеза, лечебные и профилактические препараты и др.).

14. Методы клеточной и генетической инженерии в улучшении качества продукции животноводства.

15. БАД биотехнологического генеза: общая характеристика, классификация, значение. Про- и пребиотики.

16. Биотехнологические аспекты производства ферментных препаратов различного назначения.

17. Направления экологической биотехнологии. Биотехнологические аспекты переработки отходов и биодеградации ксенобиотиков.

18. Современные аспекты биоэнергетики. Альтернативные виды топлива:

характеристика, сырье для производства, технологии.

19. Биогеотехнология. Биотехнологические аспекты выщелачивания металлов. Извлечение металлов из промышленных и сточных вод. Обогащение руд.

Биогеотехнология в повышении нефтеотдачи пластов.

20. Биотехнология в медицине: профилактические, лечебные и диагностические препараты и др.

3. Аппаратурное оформление химических и биотехнологических процессов 1. Классификация отстойников по направлению потока суспензии. Особенности конструкции, принцип работы.

2. Особенности конструкций фильтров, используемых на предприятиях отрасли.

3. Классификация центрифуг по фактору разделения, по способу выгрузки осадка, по схеме и креплению валов роторов.

4. Конструкции рабочих органов механических мешалок, применяемые в биотехнологической промышленности. Принцип их выбора.

5. Конструктивные особенности аппаратов, осуществляющих перемешивание сжатым воздухом и паром (барботирование) и циркуляционное перемешивание.

6. Методы стерилизации и аппаратура для их осуществления.

7. Периодическое и непрерывное выпаривание в однокорпусных установках.

8. Многокорпусные выпарные установки, принцип их действия.

9. Сравнительный анализ прямоточного и противоточного выпаривания.

10. Принцип действия адсорберов периодического и непрерывного действия.

11. Ректификационная установка непрерывного действия для разделения бинарной смеси: схематичное изображение, материальные и тепловые потоки.

12. Назначение дефлегматора и куба ректификационной колонны.

13. Особенности устройства пленочных массообменных аппаратов.

14. Назначение насадок и требования, предъявляемые к ним.

15. Устройство экстракторов для жидкостной экстракции и их сравнительная характеристика.

16. Устройство экстракторов для извлечения веществ из твердых тел.

17. Конструктивные особенности сушилок для жидкотекучих и пастообразных материалов.

18. Конструктивные особенности сушилок для зернистых и кусковых материалов.

19. Характеристика специальных видов сушилок, области их применения.

20. Методы интенсификации процессов сушки.

По дисциплине «Биохимия и организация микроорганизмов»

Кодон ДНК представляет собой специфическую последовательность трех нуклеотидов (три пары нуклеотидов в двухцепочечной ДНК) и соответствует одному аминокислотному остатку в белке. ДНК Е. соli имеет очень большую молекулярную массу – 2,5·109. Средняя молекулярная масса пары нуклеотидов равна 660, причем вклад каждой пары нуклеотидов в общую длину молекулы ДНК составляет 0,34 нм.

Используя эти данные, рассчитайте длину молекулы ДНК Е coli. Сравните длину молекулы ДНК с размерами клетки. Каким образом ей удается уместиться в Решение. Длина молекулы ДНК Е. coli равна:

Молекулярная масса молекулы ДНК·Длины пары нуклеотидов ДНК Общая длина молекулы ДНК 2,5 109 0,34 10 Средняя длина клетки 2·10-6 м. Следовательно, длина молекулы ДНК Е. coli в 645 раз превышает длину клетки (0,00129 : 0,000002 = 645). ДНК умещается в клетке только благодаря суперспирализации молекулы.

Кодон ДНК представляет собой специфическую последовательность трех нуклеотидов (три пары нуклеотидов в двухцепочечной ДНК) и соответствует одному аминокислотному остатку в белке. Длина молекулы ДНК Е. соli – 0,00129 м.

Вклад каждой пары нуклеотидов в общую длину молекулы ДНК составляет 0, Подсчитайте, чему равно максимальное число белков, которое может быть закодировано в молекуле ДНК Е. coli, если предположить, что белковая молекула Е. coli состоит в среднем из 400 аминокислот?

Решение. Максимальное число белков, которое может быть закодировано Число аминокислот Число нуклеотидов в кодоне Длина пары нуклеотидов 400 3 0, в кодоне Дллина пары нуклеотидов 400 3 0,34 Рассчитайте отношение площади поверхности клетки к объему у сферической бактерии Neisseria gonorrhoeae (диаметром 0,5 мкм), вызывающей гонорею.

Сравните полученное значение с отношением поверхности клетки к объему у шаровидной амебы – крупной эукариотической клетки диаметром 150 мкм.

Решение. Площадь поверхности сферы рассчитывается по формуле – 4r2, а объем – 4/3·r2.

Площадь поверхности сферической бактерии Neisseria gonorrhoeae (диаметром 0,5 мкм) составляет 4·3,14·0,252 = 0,79 мкм2, объем этой бактерии – /3·3,14·0,253 = 0,065 мкм3.

Отношение 0,79/0,065 = 12 мкм- Площадь поверхности амебы – 4·3,14·752 = 70·103 мкм2.

Объем амебы = 4/3·3,14·753 = 1776·103.

Отношение 70/1776 = 0,04 мкм- Бактерии характеризуются значительно более высокой скоростью метаболизма по сравнению с животными клетками. Из-за высокой скорости метаболизма бактериям необходимо иметь большую площадь поверхности по отношению к объему клетки. Поясните, почему максимальная скорость метаболизма должна зависеть от соотношения между поверхностью клетки и ее объемом?

Ответ. Самая маленькая жизнеспособная клетка – микроорганизм Mycoplasma – не может быть намного меньше, чем она есть, просто из-за того, что молекулы, из которых она построена, имеют фиксированную величину, задаваемую размерами атомов углерода, водорода, кислорода и азота. Для обеспечения жизнедеятельности клетки необходимо, чтобы она содержала хотя бы минимальное число различных биомолекул. Поэтому, если бы клетки были меньше, они должны были быть построены из более мелких атомов или молекул.

С другой стороны, клетки, вероятно, не могут быть намного больше, чем они есть, просто потому, что в этом случае скорости метаболических процессов могли бы лимитироваться скоростью диффузии молекул питательных веществ внутри клетки, что ограничило бы возможности регуляции метаболизма. Максимальные размеры клеток зависят, таким образом, от основных законов физики, определяющих скорость диффузии молекул, растворенных в водной среде.

Для клеток выгодно иметь большую площадь поверхности (по отношению к объему) с тем, чтобы скорость протекающих в них метаболических процессов не лимитировалось скоростью поступления питательных веществ и кислорода внутрь клеток. В случае эукариот эта проблема решается путем комбинации двух факторов. Прежде всего, скорость метаболизма в большинстве эукариотических клеток значительно ниже, чем в прокариотических, поскольку для сохранения вида прокариотам требуется максимально возможная скорость роста и размножения клеток. Для роста необходима энергия, поступающая в клетку либо в виде питательных веществ, либо в форме поглощенной ею энергии света; поэтому для обеспечения максимальной эффективности усвоения питательных веществ или улавливания энергии света прокариоты должны иметь большую площадь поверхности клеточной мембраны по отношению к объему клетки. Что же касается эукариотических клеток, то у них нет такой настоятельной необходимости быстро расти и делиться, и поэтому их энергетические потребности обычно не столь велики.

При окрашивании бактерий по методу Грамма клетки окрашиваются в синефиолетовый или красный цвета. Что означает термин «грамположительные микроорганизмы»? Чем обусловлены различия в окраске бактерий в разные цвета по указанному методу?

Ответ. Термин «грамположительные микроорганизмы» означает, что микроорганизмы окрашиваются по методу Грамма (в сине-фиолетовый цвет). Это обусловлено накоплением красителя генцианвиолета в структуре клеточной клетки. Окраска бактерий зависит от строения клеточный стенки бактерий.

Для культивирования микроорганизмов применяют различные питательные среды. Какие компоненты используют для приготовления МПА и МПБ?

Ответ. В состав МПБ входят, кроме мясной воды, различные соли, а в состав МПА дополнительно вводят агар.

Мутантные штаммы микроорганизмов можно получить, не прибегая к методу генетической инженерии. Предложите варианты решения этой проблемы.

Ответ. Использование химического или физического мутагенеза.

При культивировании анаэробных микроорганизмов возникает проблема создания анаэробиоза. Предложите методы решения этой проблемы.

Ответ. 1) использование анаэростата; 2) совместное культивирование анаэробов и анаэробов в замкнутой системе; 3) использование химических поглотителей кислорода; 4) комбинирование физических и химических методов; 5) для жидких питательных сред – кипячение; наслаивание минерального масла.

По дисциплине «Современные аспекты биотехнологии»

Рассчитать экономические коэффициенты процесса выращивания дрожжей при 12-часовом цикле, если за это время было израсходовано 1300 кг мелассы с 55%-м содержанием сахара. Получено 975 кг дрожжей. При этом в биореактор для культивирования подавалось воздуха 80 м3/час. Калорийность 100 г сахара 405,5 ккал.

Решение. Экономический коэффициент, характеризующий выход биомассы в зависимости от потреблённого субстрата определяют по формуле:

Определим экономический коэффициент, характеризующий выход биомассы в зависимости от количества поглощённого кислорода:

Определим экономический коэффициент, характеризующий выход биомассы в зависимости от количества потреблённой энергии в перерасчёте на глюкозу:

Qобщ = (405,5 ·715) : 0,1 = 2899325 ккал или 3·106 ккал Рассчитать экономические коэффициенты по потреблению азота, фосфора и углерода, если в питательную среду добавляли 52,65 кг (NH4)2SO4, 16,84 кг (NH4)2HPO4 и глюкозы 715 кг. Получено 975 кг дрожжей.

Решение. Определяем экономический коэффициент по потреблению азота:

Определяем экономический коэффициент по потреблению фосфора:

Определяем экономический коэффициент по потреблению углерода:

Продуцентом антибиотика пенициллина является Penicillium chrisogenum.

На какой стадии роста культуры происходит образование антибиотика?

Ответ. На стадии идиофазы.

При производстве определенного вида биотехнологического продукта предварительно подбирают условия и методы культивирования продуцента. Поясните значение проводимых операций.

Ответ. Подбор условий и методов культивирования позволяет получить максимальный выход целевого продукта.

При микробиологическом исследовании воды на плотной питательной среде обнаружен рост E. coli. Предложите стандартные варианты оценки качества воды.

Ответ. Определить коли-титр и коли-индекс воды.

Определить удельную скорость роста дрожжей, если их масса равна 20 кг, а скорость роста 0,5 кг/ч.

Решение. Удельную скорость роста определяют по формуле:

где x – биомасса, кг; dx – прирост биомассы за некоторый промежуток времени dt, стремящийся к 0.

Определим удельную скорость роста дрожжей:

Определить время удвоения биомассы дрожжей, если их удельная скорость роста равна 0,025 ч-1.

Решение. Время удвоения биомассы определяют по формуле:

где – удельная скорость роста, ч.

Определим время удвоения биомассы дрожжей:

При микроскопии закваски для производства йогурта обнаруживаются сарцины, стрептококки, бациллы и клостридии. Поясните, к каким морфологическим группам они относятся. Каким морфологическим образованиям они соответствуют?

Ответ. 1) Сарцины: морфологическая группа – кокки; морфологические образования – пакеты. 2) Стрептококки: морфологическая группа – кокки; морфологические образования – цепочка. 3) Бациллы: морфологическая группа – палочковидные; морфологические образования – одиночные палочки. 4) Клостридии:

морфологическая группа – палочковидные; морфологические образования – одиночные булавовидные палочки (со спорами).

По дисциплине «Аппаратурное оформление химических и Определить мощность необходимую на привод мешалки биоректора:

жидкости, H, м плоскости вращения, мешалки, n, об/с Вид мешалки 2-х лопастная 4-х лопастная 4-х лопастная 8-ми лопастная Пример решения задач 1 - 4: Рассчитать мощность необходимую на привод мешалки биоректора. Исходные данные (рис. 1, б): мешалка четырехлопастная в сосуде без перегородок с лопастями, наклоненными к плоскости вращения под углом 60°; диаметр сосуда D 2 м; высота столба жидкости H 1,8 м; диаметр мешалки d =1,2 м; высота лопасти =0,04 м; частота вращения вала n 0,8 с-1;

жидкость – смесь кислот при температуре t 50 С ( 2 10 2 Н·с/м, 1600 кг/м ).

1. Определяем критерий Рейнольдса по формуле:

где n - частота вращения мешалки, об/с;

- плотность перемешиваемой среды, кг/м3;

- вязкость перемешиваемой среды, Па·с;

четырехлопастной мешалки с лопастями, наклоненными под углом 60° к плоскости вращения, имеющей геометрические характеристики Г D 3, Для указанного типа мешалки при рассчитанном критерии Re m величина Рисунок 2 – Зависимость критерия мощности от критерия Рейнольдса для 1 – двухлопастная мешалка в сосуде без перегородок (Го = 0,13…0,17; ГDо = 1,1;

ГНо = 1);

2 – двухлопастная мешалка в сосуде без перегородок (Го = 0,15; ГDо = 1,5;

ГНо = 1);

3 – четырехлопастная мешалка в сосуде с четырьмя перенгородками (Гbо = 0,15; ГDо = 1,5; ГBо = 0,1; ГНо = 1);

4 – четырехлопастная мешалка в сосуде без перегородок(Го = 0,25; ГDо = 3;

ГНо = 1;);

5 – восьмилопастная мешалка в сосуде с четырьмя перегородками(Го = 0,25;

ГDо = 3; ГВо = 0,1; ГНо = 1) 3. Определяем геометрические параметры рассчитываемой мешалки по формулам:

где D - внутренний диаметр аппарата, м;

H - высота слоя жидкости в аппарате, м;

- ширина лопасти мешалки.

4. Критерий Эйлера для рассчитываемой мешалки определяем по формуле :

Значения показателей степени P1, P2, P3 принимаем по в таблице 1.

Таблица 1 – Значения показателей степени Рi для лопастных мешалок 5. Мощность, затрачиваемую на перемешивание жидкости, определим по формуле:

0,5 0,83 1,25 1600 1019 Вт 1,019 кВт.

Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расход воды G = 8000 кг/час.

Расчет произвести для прямоточной схемы. Значения температур газа t'1 = 350 °С, t''1 = 150 °С и воды t'2 = 30 °С, t''2 = 110 °С, коэффициент теплопередачи к = 20 Вт/(м2·С). Вычертить график изменения температур для рассчитанной схемы движения.

Рассчитать площадь потребной поверхности рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расход воды G = 10000 кг/час. Расчет произвести для противоточной схемы. Значения температур газа t'1 = 370 °С, t''1 = 160 °С и воды t'2 = 33 °С, t''2 = 120 °С, коэффициент теплопередачи к = 15 Вт/(м2·С). Вычертить график изменения температур для рассчитанной схемы движения.

Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расход воды G = 9500 кг/час.

Расчет произвести для прямоточной и противоточной схем. Если известны значения температур газа t'1 = 370 °С, t''1 = 160 °С и воды t'2 = 33 °С, t''2 = 120 °С, коэффициент теплопередачи к = 15 Вт/(м2·С). Привести график изменения температур для обеих схем движения.

Ответ: Fпрям = 460,4 м2; Fпрот = 353,3 м2.

Определить необходимую площадь поверхности нагрева противоточного подогревателя молока, по известным данным:

- температура молока на входе в подогреватель t2 = 7 °С;

- температура молока на выходе из подогревателя - t2 = 55 °С;

- температуры греющей воды на входе и выходе - соответственно t1 = 98 °С и t1 = 70 °С;

- производительность аппарата по молоку – m = 5040 кг/час;

- коэффициенты теплоотдачи: со стороны молока 2 = 2,1 кВт/(м2·К), со стороны воды 1=2,6 кВт/(м2•К), коэффициент полезного использования тепла – Пm = 0,76.

Толщина стальной стенки теплообменника = 3,5 мм. Стенка покрыта слоем накипи толщиной н = 1,0 мм.

Теплоёмкость воды: сВ = 4,19 кДж/(кг·К);Теплоемкость молока:

сМ = 3,6 кДж/(кг·К).

Коэффициенты теплопроводности: нержавеющей стали – ст = 18 Вт/(м·К), накипи – н = 1,75 Вт/(м·К).

В рекуперативном теплообменном аппарате охлаждают воду от t1 = 90 °С до t1// = 40 °С, расход которой составляет G1 = 32 кг/час. В виде хладагента используется вода при температуре t2! = 20 °С, расход которой составляет G1 = 360 кг/час. Определить площадь поверхности теплообмена, при коэффициенте теплопередачи К = 850 Вт/(м2·К). Какую схему нельзя применить в данном случае - прямотока или противотока?

Ответ: F=2,05 м Критерии выставления оценок по вопросу в экзаменационном билете и Критерии выставления оценок по вопросу в экзаменационном билете Оценка «отлично» ставится, если выпускник:

– демонстрирует глубокие знания программного материала;

– исчерпывающе, последовательно, грамотно и логически стройно излагает программный материал, не затрудняясь с ответом при видоизменении задания;

– свободно справляется с решением ситуационных и практических задач;

– грамотно обосновывает принятые решения;

– самостоятельно обобщает и излагает материал, не допуская ошибок;

– свободно оперирует основными теоретическими положениями по проблематике излагаемого материала.

Оценка «хорошо» ставится, если выпускник:

– демонстрирует достаточные знания программного материала;

– грамотно и по существу излагает программный материал, не допускает существенных неточностей при ответе на вопрос;

– правильно применяет теоретические положения при решении ситуационных и практических задач;

– самостоятельно обобщает и излагает материал, не допуская существенных ошибок.

Оценка «удовлетворительно» ставится, если выпускник:

– излагает основной программный материал, но не знает отдельных деталей;

– допускает неточности, некорректные формулировки, нарушает последовательность в изложении программного материала;

– испытывает трудности при решении ситуационных и практических задач.

Оценка «неудовлетворительно» ставится, если выпускник:

– не знает значительной части программного материала;

– допускает грубые ошибки при изложении программного материала;

– с большими затруднениями решает ситуационные и практические задачи.

Критерии выставления оценок по государственному экзамену Оценка «отлично» ставится, если из трех оценок (2 экзаменационных вопроса и практическое задание) получено две оценки «отлично», третья оценка должна быть не ниже «хорошо».

Оценка «хорошо» ставится, если из трех оценок получено две оценки «хорошо», третья – не ниже «удовлетворительно».

Оценка «удовлетворительно» ставится, если их трех оценок получено две оценки «удовлетворительно».

Оценка «неудовлетворительно», если студент не отвечает на два из трех вопросов билета.

Учебно-методическое обеспечение, рекомендуемое для подготовки 1. Асонов, Н.Р. Микробиология / Н.Р. Асонов. – М. : Колос, 2011. – 352 с.

2. Бузетти, К.Д. Технология сушки : учебник / К.Д. Бузетти, Г.Д. Кавецкий. – М. : КолосС, 2012. – 255 с. (ссылка доступа – http://library.sgau.ru/cgibin/irbis64r_01/cgiirbis_64.exe?Z21ID=&I21DBN=BOOKS&P21DBN=BO OKS&S21STN=1&S21REF=1&S21FMT=fullwebr&C21COM=S&S21CN R=20&S21P01=0&S21P02=0&S21P03=M=&S21STR= 3. Ветошкин, А.Г. Процессы и аппараты защиты окружающей среды. / Ветошкин А.Г. / - М. : Высшая школа, Абрис, 2012. - 639 с.

4. Гусев, М.В. Микробиология / Гусев М.В., Минаева Л.А. – М. : Академия, 2008. – 464 с.

5. Загоскин, Н.В. Биотехнология: теория и практика / Загоскина Н.В., Назаренко Л.В., Калашникова Е.А., Живухина Е.А. – М.: Оникс, 2009. – 496с.

6. Иванова, Л.А. Пищевая биотехнология. Книга 2. Переработка растительного сырья / Иванова Л.А., Войно П.И. – М.: Колос. – 2008. – 472 с.

7. Кузьмина, Н.А. Основы биотехнологии. Учебное пособие для студентов биологического факультета. – Омск: Электронное издание, 2010.

8. Машины и аппараты пищевых производств: в 3 кн. Кн. 1 / ред. В.А.

Панфилов. – М. : КолосС, 2009. – 610 с.

9. Машины и аппараты пищевых производств: в 3 кн. Кн. 3 / ред. В.А.

Панфилов. – 2-е изд., доп. и перераб. – М. : КолосС, 2009. – 551 с.

10. Морозова, Н.Н. Расчёт теплообменных аппаратов : индивидуальные задания и методические указания для самостоятельной работы студентов / ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ» ; Н.Н. Морозова, С.А. Тужилина. – Саратов : КУБиК, 2012. – 33 с.

11. Никитина, Е.В. Микробиология (учебник) / Е.В. Никитина, С.Н.

Киямова, О.А. Решетник. – Спб: ГИОРД, 2009 - 368с.

12. Пиневич, А.В. Микробиология. Биология прокариотов: Учебник. В 3-х томах.Том 3 / Пиневич А.В. - СПб. : Изд-во СПбГУ, 2009. – 457 с.

13. Романков, П. Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи) / П. Г. Романков, В. Ф. Фролов, О. М. Флисюк. - СПб.: Химиздат, 2009. - 542 с.

14. Сазыкин, Б.О. Биотехнология. / Сазыкин Ю.О., Орехов С.Н., Чакалёва И.И. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 256 с.

15. Фролов, В. Ф. Лекции по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» / В. Ф. Фролов. - СПб.: Химиздат, 2008. - 608 с.

16. Шевелуха, В.С. Сельскохозяйственная биотехнология. Учебник для ВУЗов / Шевелуха В.С. – М. : Высшая школа, 2008 – 469 с.

Основные направления тематики выпускных квалификационных работ/проектов (магистерских диссертаций) 1. Роль биоудобрений в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.

2. Значение биодобавок, микробных стимуляторов и регуляторов роста растений в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.

3. Сравнительная оценка эффективности силосования кормов химическим и биотехнологическим способом.

4. Биотехнологическая переработка отходов и побочных продуктов сельского хозяйства.

5. Отходы сельскохозяйственного производства (солома, шелуха и пр.) как субстрат для получения целевых продуктов.

6. Биологические средства борьбы с вредителями.

7. Физико-химическая оценка генно-инженерных продуктов.

8. Применение ферментов для улучшения качества различных пищевых продуктов.

9. Роль биодобавок и ароматизаторов в улучшении качества различных пищевых продуктов.

10. Использование биотехнологических процессов в молочной, мясной промышленности, при изготовлении пива, кваса, вина, соков и др.

11. Переработка и использование непищевых отходов мясоперерабатывающей промышленности.

12. Зависимость качества хлебопродуктов от способа культивирования дрожжей.

13. Методы активации хлебопекарных дрожжей.

14. Технология лекарственных средств различного генеза.

15. Методы повышения биологической активности антибиотиков.

16. Биологическая очистка сточных вод.

17. Биотехнологические аспекты утилизации отходов агропромышленного комплекса.

18. Биотехнологическая регенерация почв, загрязненных нефтепродуктами и другими экологически неблагоприятными предприятиями.

19. Биотехнологические, экологические и экономические аспекты утилизации молочной сыворотки.

20. Разработка проектов технологических линий производства различных видов биотехнологической продукции.

21. Модернизация имеющихся на предприятии технологических линий производства различных видов биотехнологической продукции.

22. Микроорганизмы – продуценты биологически активных веществ.

23. Основные биополимеры бактерий: методы получения, их физикохимическая характеристика, практическое применение.

24. Полисахариды микроорганизмов и их применение в народном хозяйстве.

25. Поверхностные структуры микроорганизмов и их использование в диагностических препаратах для ветеринарии.

26. Влияние КВЧ-излучения на растительные и бактериальные культуры.

по защите выпускных квалификационных работ/проектов Оценка «отлично» выставляется за выпускную квалификационную работу, которая имеет исследовательский характер, грамотно изложенную теоретическую часть, логичное, последовательное изложение материала с соответствующими выводами и обоснованными предложениями. При её защите магистрант показывает глубокие знания вопросов темы, свободно оперирует данными исследования, владеет современными методами исследования, во время доклада использует наглядный материал, легко отвечает на поставленные вопросы. Выпускная квалификационная работа имеет положительный отзыв научного руководителя и рецензента.

Оценка «хорошо» выставляется за выпускную квалификационную работу, которая имеет исследовательский характер, грамотно изложенную теоретическую часть, последовательное изложение материала соответствующими выводами, однако с не вполне обоснованными предложениями. При её защите магистрант показывает знания вопросов темы, оперирует данными исследования, во время доклада использует наглядные пособия, без особых затруднений отвечает на поставленные вопросы. Выпускная квалификационная работа имеет положительный отзыв научного руководителя и рецензента.

Оценка «удовлетворительно» выставляется за выпускную квалификационную работу, которая имеет исследовательский характер, теоретическую часть, базируется на практическом материале, но анализ выполнен поверхностно, в ней просматривается непоследовательность изложения материала, представлены необоснованные предложения. При её защите студент проявляет неуверенность, показывает слабое знание вопросов темы, не дает полного аргументированного ответа на заданные вопросы. В отзывах научного руководителя и рецензента имеются замечания по содержанию работы и методике анализа.

Оценка «неудовлетворительно» выставляется за выпускную квалификационную работу, которая не носит исследовательского характера, не отвечает требованиям, изложенным в методических рекомендациях кафедры. В работе нет выводов, либо они носят декларативный характер. При защите работы студент затрудняется отвечать на поставленные вопросы, при ответе допускает существенные ошибки. В отзывах научного руководителя и рецензента имеются серьезные критические замечания.