Рекомендовано учебно-методическим советом Химико-технологического института

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Генная и белковая инженерия

 

Перечень сведений о рабочей программе дисциплины	Учетные данные
Модуль Биоинженерия	Код модуля [указывается дирекцией образовательных программ]
Образовательная программа Молекулярная биотехнология и биоинженерия	Код ОП 19.04.01/02.01
Направление подготовки Биотехнология	Код направления и уровня подготовки 19.04.01
Уровень подготовки магистр
ФГОС	Реквизиты приказа Минобрнауки РФ об утверждении ФГОС ВО: 21.11.2014 № 1495

 

Екатеринбург, 2016

Рабочая программа дисциплины составлена авторами:

 

№ п/п	ФИО	Ученая степень, ученое звание	Должность	Кафедра	Подпись
	Мочульская Наталия Николаевна	к.х.н.	доцент	иммунохимии

 

 

Руководитель модуля М.А. Безматерных

Рекомендовано учебно-методическим советом Химико-технологического института

 

Председатель учебно-методического совета А.Б. Даринцева

Протокол № ______ от __________ г.

 

 

Согласовано:

 

Дирекция образовательных программ

 

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫГенная и белковая инженерия

1.1.Аннотация содержания дисциплины

Дисциплина «Генная и белковая инженерия» относится к вариативной части ВУЗа и изучается в 1 семестре обучения в магистратуре. Данная дисциплина входит в состав модуля М1.4 «Биоинженерия» и взаимосвязана с другой дисциплиной этого модуля «Промышленный биокатализ».

В курсе «Генная и белковая инженерия» излагаются основы генетической инженерии, как базы современной биотехнологии. Магистранты получают сведения о технологии создания рекомбинантных ДНК, трансформации и молекулярном клонировании, сайт-направленном мутагенезе, методах получения праймеров для полимеразной цепной реакции (ПЦР). Подробно рассматриваются способы внедрения генов животных в геном прокариот для получения штаммов-продуцентов, а также практические пути использования рекомбинантных ДНК и культур клеток и тканей. Детально рассмотрены современные проблемы белковой инженерии антител.

Дисциплина «Генная и белковая инженерия» представляет интерес при одновременном изучении дисциплины «Гены и геномы. Основы геномики». Как предшествующая, является основой для последующих дисциплин: «Метаболическая инженерия в биотехнологии», «Медицинская биотехнология», «Производство иммунобиологических препаратов».

1.2. Язык реализации программы – русский

1.3. Планируемые результаты обучения по дисциплине

Результатом обучения в рамках дисциплины является формирование у студента следующих компетенций:

ПК-2 – способность проводить 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-13 – готовность к организации, планированию и управлению действующими биотехнологическими процессами и производством;

ПК-17 – готовность к проведению опытно-промышленной отработки технологии и масштабированию процессов;

ПК-19 – способность к анализу показателей технологического процесса на соответствие исходным научным разработкам;

ДПК-25-ТОП1 – создание и внедрение в производство высокопродуктивных штаммов макро- и микроорганизмов, обладающих ценными биосинтетическими свойствами;

 

В результате освоения дисциплины студент должен:

 

Знать:

- новые научные решения, определяющие прогресс на современном этапе в области био- и иммунобиотехнологии;

- основы прикладной молекулярной биологии, принципы генетической и клеточной инженерии и их использование в биотехнологии;

- научные основы новейших биотехнологий, основанных на применении популяций микробных, животных и растительных клеток, полученных селекционным путем и генетическими методами;

 

Уметь:

- проводить выделение, физико-химическое исследование и анализ биологических макромолекул для решения научных и прикладных задач;

- использовать методы клеточной и генетической инженерии для конструирования продуцентов биологически активных веществ.

 

Владеть (демонстрировать навыки и опыт деятельности):

- представлениями о теоретических основах и методах генной инженерии, принципах конструирования рекомбинантных ДНК и их введения в реципиентные клетки, об основных векторах и микроорганизмах, используемых в генетической инженерии;

- представлениями о современных методах и проблемах белковой инженерии;

- методами биосинтеза, выделения, идентификации и анализа продуктов биосинтеза и биотрансформации;

- методами клеточной и генетической инженерии микроорганизмов, культур клеток растений, животных и человека.

- представлениями о роли биоинформатики в современной молекулярной генетике и биотехнологии, базам данных по молекулярной биологии и генетике, методам информационного анализа последовательностей нуклеиновых кислот и белков.

 

1.4. Объем дисциплины

№ п/п	Виды учебной работы	Объем дисциплины	Распределение объема дисциплины по семестрам (час.)
Всего часов	В т.ч. контактная работа (час.)*
1.	Аудиторные занятия
2.	Лекции
3.	Практические занятия
4.	Лабораторные работы
5.	Самостоятельная работа студентов, включая все виды текущей аттестации		5,40
6.	Промежуточная аттестация		2,33	Э
7.	Общий объем по учебному плану, час.
8.	Общий объем по учебному плану, з.е.

*Контактная работа составляет:

в п/п 2,3,4 - количество часов, равное объему соответствующего вида занятий;

в п.5 – количество часов, равное сумме объема времени, выделенного преподавателю на консультации в группе (15% от объема аудиторных занятий) и объема времени, выделенного преподавателю на руководство курсовой работой/проектом одного студента, если она предусмотрена.

в п.6 – количество часов, равное сумме объема времени, выделенного преподавателю на проведение соответствующего вида промежуточной аттестации одного студента и объема времени, выделенного в рамках дисциплины на руководство проектом по модулю (если он предусмотрен) одного студента.

 

2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

[Дисциплина может содержать деление только на разделы, без указания тем]

Код раздела, темы	Раздел, тема дисциплины*	Содержание
Р1	Ферменты генной инженерии	Ферменты, применяемые в молекулярно-генетическом исследовании. Рестрикционные эндонуклеазы. Классификация и номенклатура рестриктаз. Субстратная специфичность рестриктаз. Использование рестриктаз для конструирования рекомбинантных молекул in vitro. Построение рестрикционных карт. Сайты рестрикции как генетические маркеры. Использование рестриктаз для физического картирования, анализа полиморфизма ДНК, штаммоспецифической характеристики вирусов и бактерий, идентификации плазмид. Использование сайтов рестрикции в качестве точек отсчета при секвенировании. ДНК-метилазы, их использование для получения крупных рестрикционных фрагментов ДНК. ДНК-лигазы. Механизм лигирования ДНК Т4-ДНК-лигазой. ДНК-зависимая ДНК-полимераза E.coli и ее фрагмент Кленова. РНК-зависимые ДНК-полимеразы (обратные транскриптазы), их использование для получения кДНК.
Р2	Основы генетической инженерии
	Тема 1. Получение (выделение) генетического материала (трансгена)	Выделение гена из естественных источников (подходящего генома) с помощью рестриктаз, синтез химическим (по имеющейся последовательности нуклеотидов) или ферментативным путем с использованием механизма обратной транскрипции (синтез кДНК на матрице РНК с помощью обратной транскриптазы), получение с помощью полимеразной цепной реакции (амплификация in vitro). Принципы создания геномной библиотеки (банка генов, клонотеки). Выбор нужного гена из клонотеки (скрининг банка генов). Способы разделения и детекции фрагментов ДНК. Молекулярные зонды. Блот-гибридизация ДНК по Саузерну.
	Тема 2. Создание рекомбинантных ДНК.	Включение генов в автономно реплицирующую молекулу.Векторные молекулы ДНК. Типы векторов, их конструирование. Функциональная классификация векторов: экспрессирующие векторы, челночные (бинарные) векторы. Особенности строения плазмидных векторов. Векторы на основе на основе хромосомы фага l. Космиды и фазмиды в качестве векторов. Принципы адресной доставки трансгенов. Управление экспрессией трансгенов в клетках-мишенях. Сверхъемкие векторы YAC, BAC и РАС.
	Тема 3. Клонирование ДНК	Амплификация in vitro с помощью цепной полимеразной реакции. Генетическая трансформация – перенос и включение генетических векторов (рекомбинантной ДНК) в клетку-реципиент. Трансформация, трансфекция, электропорация. Молекулярная селекция – отбор клонов, несущих рекомбинантную ДНК.
Р3	Практические аспекты применения генной инженерии	Микроорганизмы, используемые в генетической инженерии. Взаимосвязи вектор-хозяин. Проблемы гетерологичной экспрессии. Причины возможной неидентичности генно-инженерных белков и их природных аналогов. Рекомбинантные микроорганизмы для получения коммерческих продуктов. Генная инженерия растений: методология. Использование клеточных технологий для промышленного получения биологически активных веществ растительного происхождения. Основные направления в создании трансгенных животных. Применение трансгенных животных. Получение лекарственных препаратов и вакцин. ДНК-вакцины.
Р4	Современные проблемы белковой инженерии
	Тема 1. Подходы к анализу структурно-функциональ-ной организации белковых молекул.	Подходы к анализу структурно-функциональной организации белковых молекул. Создание белков de novo и их направленная эволюция. Синтез пептидов и белков. Комбинаторные подходы к синтезу пептидов. Принципы создания искусственных белков с требуемыми свойствами. Способы направленного введения мутаций в гены. Получение точечных мутаций, делеций и вставок с помощью ПЦР. Направленное изменение субстратной специфичности ферментов. Скрининг и отбор белков с требуемыми свойствами. Метод фагового дисплея. Полипептидный дисплей.
	Тема 2. Достижения белковой инженерии антител	Тема 2. Достижения белковой инженерии антител. Получение моноклональных антител. Рекомбинантные антитела. Принципы получения каталитических антител (абзимов) и их ферментативная активность.

 

ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ, САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Лабораторные работы

Не предусмотрено

Практические занятия

 

Код раздела, темы	Номер занятия	Тема занятия	Время на проведение занятия (час.)
Р1	1.	Ферменты рестрикции и получение гибридной ДНК. Анализ и использование фрагментов ДНК (ДНКовых последовательностей)
Р2.Т2	2.	Векторы – специальные устройства для доставки и клонирования чужеродных генов
Р2.Т3	3.	Амплификация фрагментов ДНК с помощью метода ПЦР (полимеразной цепной реакции)
Р2.Т1	4.	Библиотеки и клонотеки кДНК, генов и нуклеотидных последовательностей
Р3	5.	Применение генной инженерии в получении лекарственных средств и вакцин.
Р4.Т2	6.	Белковая инженерия антител. Рекомбинантные антитела
Р4.Т2	7.	Каталитические антитела (абзимы), получение и применение
Всего:

4.3.Примерная тематика самостоятельной работы

Примерный перечень тем домашних работ

Примерный перечень тем графических работ

Не предусмотрено

Примерный перечень тем рефератов (эссе, творческих работ)

Не предусмотрено

Примерная тематика индивидуальных или групповых проектов

Не предусмотрено

4.3.5. Примерный перечень тем расчетных работ (программных продуктов)

Не предусмотрено

Примерный перечень тем расчетно-графических работ

Не предусмотрено

Примерный перечень тем курсовых проектов (курсовых работ)

Не предусмотрено

Примерная тематика контрольных работ

Клеточная инженерия.

1. Генетическая инженерия

Примерная тематика коллоквиумов

Не предусмотрено

 

5. СООТНОШЕНИЕ РАЗДЕЛОВ, тем ДИСЦИПЛИНЫ И ПРИМЕНЯЕМЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБУЧЕНИЯ [отметить звездочкой или другим символом применяемые технологии обучения по разделам и темам дисциплины]

 

Код раздела, темы дисциплины

Активные методы обучения

Дистанционные образовательные технологии и электронное обучение

Проектная работа

Кейс-анализ

Деловые игры

Проблемное обучение

Командная работа

Другие (указать, какие)

Сетевые учебные курсы

Виртуальные практикумы и тренажеры

Вебинары и видеоконференции

Асинхронные web-конференции и семинары

Совместная работа и разработка контента

Другие (указать, какие)

Р1

*

Р2.Т1

*

Р2.Т2

*

Р2.Т3

*

Р3

*

Р4

*

 

ПРОЦЕДУРЫ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ (Приложение 1)

ПРОЦЕДУРЫ ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ В РАМКАХ НЕЗАВИСИМОГО ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ (Приложение 2)

ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (Приложение 3)

 

9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ дисциплины

9.1.Рекомендуемая литература

9.1.1.Основная литература

1. Льюин Б. Гены / Бенджамин Л.; пер. с 9-го англ. изд. И. А. Кофиади, Н. Ю. Усман, М. А. Турчаниновой, А. М. Савиловой; под ред. Д. В. Ребрикова. ‒ М.: Бином. Лаборатория знания, 2012. ‒ 896 с.

2. Брюханов А. Л. Молекулярная микробиология: учебник для вузов / А. Л. Брюханов, К. В. Рыбак, А. И. Нетрусов; под ред. А. И. Нетрусова. ‒ М.: Изд-во Моск. ун-та, 2012. ‒ 476 с.

3. Шмид Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия / Р. Шмид; пер. с нем. А. А. Виноградовой и А. А. Синюшина; под ред. Т. П. Мосоловой и А. А. Синюшина. ‒ Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014. ‒ 324 с.

4. Нуклеиновые кислоты. От А до Я / ред. С. Мюллер; пер. с англ. А. А. Синюшина и Ю. В. Киселевой под ред. А. А. Быстрицкого и Е. Г. Григорьевой. ‒ Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, [2012]. ‒ 412, [1] с.

5. Молекулярная биология клетки: в 3 томах / Б. Альбертс, А. Джонсон, Дж. Льюис [и др.]; с задачами Дж. Уилсона и Т. Ханта. ‒ Москва; Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика": Институт компьютерных исследований, 2013. Т. 3 / пер. с англ. А. Н. Дьяконовой, А. В. Дюбы и А. А. Светлова; под ред. Е. С. Шилова, Б. П. Копнина, М. А. Лагарьковой, Д. В. Купраша. ‒ 2013. ‒ XXII, [3], 1740-2764, [1] с.

6. Принципы и методы биохимии и молекулярной биологии / ред. К. Уилсон и Дж. Уолкер; пер. с англ. Т. П. Мосоловой и Е. Ю. Бозелек-Решетняк под ред. А. В. Левашова и В. И. Тишкова. ‒ Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, [2012]. ‒ 848 с.

 

9.1.2.Дополнительная литература

1. Патрушев Л. И. Экспрессия генов / Л. И. Патрушев; Отв. ред. Ю. А. Берлин; Ин-т биоорганической химии РАН. ‒ М.: Наука, 2000. ‒ 527 с.

2. Щелкунов С. Н. Генетическая инженерия: учеб. пособие для вузов / С. Н. Щелкунов. ‒ 3-е изд., испр. и доп. ‒ Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2008. ‒ 514 с.

3. Сингер, М. Гены и геномы: В 2 т. Т. 2 / Сингер М., Берг П.; Пер. с англ. Т. С. Ильиной, Ю. М. Романовой; Под ред. Н. К. Янковского. ‒ Москва: Мир, 1998. ‒ 391 с.

4. Сингер, М. Гены и геномы: В 2 т. Т. 1 / Сингер М., Берг П.; Пер. с англ. Т. С. Ильиной, Ю. М. Романовой; Под ред. Н. К. Янковского. ‒ М.: Мир, 1998. ‒ 373 с.

5. Коничев, А. С. Молекулярная биология: Учеб. пособие для вузов / А. С. Коничев, Г. А. Севастьянова. ‒ М.: Академия, 2003. ‒ 400 с.

6. Клетки / ред. Б. Льюин, Л. Кассимерис, В. П. Лингаппа, Д. Плоппер; пер. с англ. И. В. Филипповича под ред. Ю. С. Ченцова. ‒ М.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. ‒ 951 с.

7. Рис Э. Р. От клеток к атомам: Ил. введ. в молекуляр. биологию / Э. Р. Рис, М. Дж. И. Стернберг; Пер. с англ. под ред. Ю. С. Лазуркина, В. А. Ткачука. ‒ М.: Мир, 1988. ‒ 143 с.

8. Степанов В. М.. Молекулярная биология. Структура и функции белков: Учеб. для биол. спец. вузов / В. М. Степанов; Под ред. А. С. Спирина. ‒ М.: Высшая школа, 1996. ‒ 335 с.

 

Методические разработки

не используются

Программное обеспечение

операционная система Microsoft Windows;

Пакет программ Microsoft Office.

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Сведения об оснащенности дисциплины специализированным и лабораторным оборудованием

Лекции проводятся в аудитории, оборудованной мультимедийным проектором и доской.

Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

– изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

– самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием рекомендуемой литературы, специальной учебной и научной литературы, Internet -ресурсов, информационных баз и методических разработок;

– закрепление теоретического материала при проведении практических и лабораторных работ с использованием учебного оборудования;

– для оценки освоения теоретического материала студентами используются контрольные работы, которые проводятся в форме научных дискуссий.

Для проведения лабораторных работ на кафедре имеются лаборатории, оснащенные необходимым оборудованием: гомогенизатор HG-15A-Set-A, аналоговый с насадкой диспергирующей НТ1008 (ротор Ø6,1, статор Ø8, объем пробы 1.. 50 мл); лабораторная центрифуга СМ-6М, центрифуга рефрижераторная настольная Hettich Micro 220R; циркуляционный термостат серии LT-108; стерилизатор воздушный ГП-10 МО; прибор иммуноэлектрофореза ПИЭФ-1; автоматический микропланшетный фотометр SUNRISE с программным пакетом Magelan для регистрации, автоматический микропланшетный промыватель HedroFlex M8/1Ch 8-игольный / 1 канал для промывочной жидкости, термошейкер для иммунопланшетов PST-60HL; монокристальный дифрактометр «Xcalibur 3»; фотометр фотоэлектрический КФК-3-01-«ЗОМЗ»; ИК- и УФ-спектрометры (Фурье-спектрометры Bruker IFS 25, Bruker IFS 113, Specord 75-IR, Specord UV-Vis, Spectrum One B, Nicolet 5700 с Раман-модулем Nicolet Nexus), ЯМР-спектрометры (Bruker DPX-400, Varian VXR-500s); хроматомасс-спектрометры (LCMS-2010, Shimadzu, VG 7070 HS и LKB-2091); автоматический анализатор СНN «РЕ 2400, серия II», поляриметр POLAMAT, Perkin Elmer M-341; приборы ВЭЖХ, мультимикроскоп SMM-2000-T, микроскоп JEM-S, электронный сканирующий микроскоп SEM 525M PHILIPS; “μAUTOLAB measurement instrument” (Eco Chemie BV, Нидерланды) – электроаналитическая система, включающая потенциостат и гальваностат; ИВА-5 (ООО НПВП "ИВА", Екатеринбург) – универсальный вольтамперометрический анализатор в комплекте с гибким программным обеспечением и различными сенсорами; «Экотест» (ООО «Эконикс-эксперт, Москва) – инверсионно-вольтамперометрический анализатор; установка УВОИ/МФ/1НА(18)-2 (ООО «Медиана-фильтр», Москва) – установка для получения высококачественной деонизированной воды. В распоряжении кафедры имеется современная вычислительная техника.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

к рабочей программе дисциплины

 

ПРОЦЕДУРЫ КОНТРОЛЯ И ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ В РАМКАХ ТЕКУЩЕЙ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

6.1. Весовой коэффициент значимости дисциплины – 0.0,

Генная и белковая инженерия

1.Лекции: коэффициент значимости совокупных результатов лекционных занятий – 0.8
Текущая аттестация на лекциях	Сроки – семестр, учебная неделя	Максимальная оценка в баллах
контрольная работа	I, 7
посещение лекций	I, 1-8
участие в работе лекций	I, 1-8
Весовой коэффициент значимости результатов текущей аттестации по лекциям – 0.4
Промежуточная аттестация по лекциям – экзамен* Весовой коэффициент значимости результатов промежуточной аттестации по лекциям – 0.6
2. Практические/семинарские занятия: коэффициент значимости совокупных результатов практических/семинарских занятий – 0.2
Текущая аттестация на практических/семинарских занятиях	Сроки – семестр, учебная неделя	Максимальная оценка в баллах
домашняя работа	I, 16
посещение практических занятий	I, 9-18
участие в работе практических занятий	I, 9-18
Весовой коэффициент значимости результатов текущей аттестации по практическим/ семинарским занятиям – 1.0
Промежуточная аттестация по практическим/семинарским занятиям – не предусмотрено Весовой коэффициент значимости результатов промежуточной аттестации по практическим/семинарским занятиям – 0.0
3. Лабораторные занятия: коэффициент значимости совокупных результатов лабораторных занятий – не предусмотрено
Весовой коэффициент значимости результатов текущей аттестации по лабораторным занятиям – не предусмотрено
Промежуточная аттестация по лабораторным занятиям –не предусмотрено Весовой коэффициент значимости результатов промежуточной аттестации по лабораторным занятиям – 0.0

6.3. Процедуры текущей и промежуточной аттестации курсовой работы/проекта – не предусмотрено

6.4. Коэффициент значимости семестровых результатов освоения дисциплины

Порядковый номер семестра по учебному плану, в котором осваивается дисциплина	Коэффициент значимости результатов освоения дисциплины в семестре
	1.0

*В случае проведения промежуточной аттестации по дисциплине (экзамена, зачета) методом тестирования используются официально утвержденные ресурсы: АПИМ УрФУ, СКУД УрФУ, имеющие статус ЭОР УрФУ; ФЭПО (www.фэпо.рф); Интернет-тренажеры (www.i-exam.ru).

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

к рабочей программе дисциплины

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

к рабочей программе дисциплины

 

8. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ ТЕКУЩЕЙ И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ В РАМКАХ БРС

В рамках БРС применяются утвержденные на кафедре критерии оценивания достижений студентов по каждому контрольно-оценочному мероприятию. Система критериев оценивания, как и при проведении промежуточной аттестации по модулю, опирается на три уровня освоения компонентов компетенций: пороговый, повышенный, высокий.

Компоненты компетенций	Признаки уровня освоения компонентов компетенций
пороговый	повышенный	высокий
Знания	Студент демонстрирует знание-знакомство, знание-копию: узнает объекты, явления и понятия, находит в них различия, проявляет знание источников получения информации, может осуществлять самостоятельно репродуктивные действия над знаниями путем самостоятельного воспроизведения и применения информации.	Студент демонстрирует аналитические знания: уверенно воспроизводит и понимает полученные знания, относит их к той или иной классификационной группе, самостоятельно систематизирует их, устанавливает взаимосвязи между ними, продуктивно применяет в знакомых ситуациях.	Студент может самостоятельно извлекать новые знания из окружающего мира, творчески их использовать для принятия решений в новых и нестандартных ситуациях.
Умения	Студент умеет корректно выполнять предписанные действия по инструкции, алгоритму в известной ситуации, самостоятельно выполняет действия по решению типовых задач, требующих выбора из числа известных методов, в предсказуемо изменяющейся ситуации	Студент умеет самостоятельно выполнять действия (приемы, операции) по решению нестандартных задач, требующих выбора на основе комбинации известных методов, в непредсказуемо изменяющейся ситуации	Студент умеет самостоятельно выполнять действия, связанные с решением исследовательских задач, демонстрирует творческое использование умений (технологий)
Личностные качества	Студент имеет низкую мотивацию учебной деятельности, проявляет безразличное, безответственное отношение к учебе, порученному делу	Студент имеет выраженную мотивацию учебной деятельности, демонстрирует позитивное отношение к обучению и будущей трудовой деятельности, проявляет активность.	Студент имеет развитую мотивацию учебной и трудовой деятельности, проявляет настойчивость и увлеченность, трудолюбие, самостоятельность, творческий подход.

И ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ

8.3.1. Примерные задания для проведения мини-контрольных в рамках учебных занятий

не предусмотрено

8.3.2. Примерные контрольные задачи в рамках учебных занятий

1. Имеется последовательность очищенной молекулы ДНК. После обработки этой ДНК ферментом EcoRI получены фрагменты 1, 2, 3 и 4. Каждый из четырёх фрагментов был разрезан HidIII. В результате фрагмент 3 разрезался на два субфрагмента 3₁ и 3₂, а фрагмент 2 распался на 2₁, 2₂ и 2₃. После обработки исходной целой ДНК ферментом HindIII получено четыре фрагмента А, Б, В и Г. Когда каждый из этих фрагментов обработали EcoRI, то фрагмент Г разрезался на фрагменты 1 и 3₁, А расщепился на 3₂ и 2₁ и Б разрезался на 2₃ и 4. Фрагмент В оказался идентичным с 2₂. Необходимо нарисовать рестрикционную карту исходной ДНК.

2. Исследователи для клонирования важного фрагмента человеческой ДНК величиной 1кб использовали плазмиду pUC18. Трансформированные гибридной плазмидой клетки E. coli были помещены на питательную среду, содержащую X-Gal. После культивирования в чашках Петри появились колонии синего и белого цвета. Удалось ли встроить нужный фрагмент человеческой ДНК в плазмиду pUC18?

Примерные контрольные кейсы

не предусмотрено

8.3.4. Перечень примерных вопросов для зачета

не предусмотрено

8.3.5. Перечень примерных вопросов для экзамена

1. Методы конструирования гибридных молекул ДНК in vitro.

2. Эндонуклеазы рестрикции. Свойства и особенности механизма действия.

3. ДНК-полимераза I E.coli. Строение и особенности механизма действия.

4. Векторные молекулы ДНК.

5. Векторы для генетического клонирования – особенности их молекулярной организации.

6. Основные этапы типичного эксперимента по получению и клонированию рекомбинантных молекул ДНК.

7. ДНК-зонды. Размеры, типы и способы получения.

8. Метки, используемые для детекции ДНК зондов. Их преимущества и недостатки.

9. Саузерн и Нозерн-блот анализ. Принципы и особенности.

10. Клонирование генов. Получение геномных и кДНК библиотек.

11. Методы скрининга геномных и кДНК библиотек.

12. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Принцип ПЦР.

13. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Требования к ферментам, используемых в ПЦР.

14. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Выбор праймеров и оптимизация условий ПЦР

15. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Области применения ПЦР.

16. Иммуно-ПЦР.

17. Мутагенез. Направленный и неупорядоченный мутагенез. Преимущества и недостатки каждого из подходов.

18. Принципы и подходы, используемые для повышения эффективности направленного мутагенеза.

19. Микроорганизмы, используемые в генетической инженерии. Взаимосвязи вектор-хозяин.

20. Структура генома дрожжей с точки зрения эукариотической организации наследственного аппарата и процессирования белков.

21. Генная инженерия дрожжей: типы рекомбинантных векторов для клонирования и переноса генетический информации (эписомные, интегративные, репликативные).

22. Искусственные хромосомы дрожжей.

23. Общие понятия о трансгенах и трансгенных организмах.

24. Трансгенные животные в биотехнологии. Методы получения трансгенных животных.

25. Трансгенные животные в биотехнологии. Структура трансгенов. Механизмы трансгеноза.

26. Трансгеноз и клонирование животных. Трансгенные животные как биореакторы.

27. Трансгенные растения в биотехнологии. Плазмиды агробактерий и перенос Т-ДНК растений (неоплазия у растений, структуры Ti-плазмид).

28. Трансгенные растения в биотехнологии. Ri-плазмиды A. rhizogenes (характеритика опухолей, образование дифференцированной ткани).

29. Принципиальные отличия при создании и клонировании молекулярных векторов для грамотрицательных и грамположительных бактерий.

30. Экспрессия рекомбинантных белков в E.coli. Преимущества и недостатки по сравнению с эукариотическими системами экспрессии. Требования, предъявляемые к системам экспрессии рекомбинантных белков.

31. Преимущества способов получения белков генно-инженерным путем по сравнению с традиционными методами.

32. Достоинства и недостатки клонирования генов в плазмидах и фагах.

33. Подходы к анализу структурно-функциональной организации белковых молекул.

34. Создание белков de novo и их направленная эволюция.

35. Принципы создания искусственных белков с требуемыми свойствами.

36. Способы направленного введения мутаций в гены.

37. Получение точечных мутаций, делеций и вставок с помощью ПЦР.

38. Направленное изменение субстратной специфичности ферментов.

39. Скрининг и отбор белков с требуемыми свойствами. Метод фагового дисплея.

40. Получение моноклональных антител.

41. Рекомбинантные антитела.

42. Лекарственные препараты гуманизированных антител.

43. Принципы получения каталитических антител (абзимов) и их ферментативная активность.

 

Интернет-тренажеры

не используются

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Генная и белковая инженерия

 

Перечень сведений о рабочей программе дисциплины	Учетные данные
Модуль Биоинженерия	Код модуля [указывается дирекцией образовательных программ]
Образовательная программа Молекулярная биотехнология и биоинженерия	Код ОП 19.04.01/02.01
Направление подготовки Биотехнология	Код направления и уровня подготовки 19.04.01
Уровень подготовки магистр
ФГОС	Реквизиты приказа Минобрнауки РФ об утверждении ФГОС ВО: 21.11.2014 № 1495

 

Екатеринбург, 2016

Рабочая программа дисциплины составлена авторами:

 

№ п/п	ФИО	Ученая степень, ученое звание	Должность	Кафедра	Подпись
	Мочульская Наталия Николаевна	к.х.н.	доцент	иммунохимии

 

 

Руководитель модуля М.А. Безматерных

Рекомендовано учебно-методическим советом Химико-технологического института

 

Председатель учебно-методического совета А.Б. Даринцева

Протокол № ______ от __________ г.

 

 

Согласовано:

 

Дирекция образовательных программ

 

 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИСЦИПЛИНЫГенная и белковая инженерия

1.1.Аннотация содержания дисциплины

Дисциплина «Генная и белковая инженерия» относится к вариативной части ВУЗа и изучается в 1 семестре обучения в магистратуре. Данная дисциплина входит в состав модуля М1.4 «Биоинженерия» и взаимосвязана с другой дисциплиной этого модуля «Промышленный биокатализ».

В курсе «Генная и белковая инженерия» излагаются основы генетической инженерии, как базы современной биотехнологии. Магистранты получают сведения о технологии создания рекомбинантных ДНК, трансформации и молекулярном клонировании, сайт-направленном мутагенезе, методах получения праймеров для полимеразной цепной реакции (ПЦР). Подробно рассматриваются способы внедрения генов животных в геном прокариот для получения штаммов-продуцентов, а также практические пути использования рекомбинантных ДНК и культур клеток и тканей. Детально рассмотрены современные проблемы белковой инженерии антител.

Дисциплина «Генная и белковая инженерия» представляет интерес при одновременном изучении дисциплины «Гены и геномы. Основы геномики». Как предшествующая, является основой для последующих дисциплин: «Метаболическая инженерия в биотехнологии», «Медицинская биотехнология», «Производство иммунобиологических препаратов».

1.2. Язык реализации программы – русский

1.3. Планируемые результаты обучения по дисциплине

Результатом обучения в рамках дисциплины является формирование у студента следующих компетенций:

ПК-2 – способность проводить 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-13 – готовность к организации, планированию и управлению действующими биотехнологическими процессами и производством;

ПК-17 – готовность к проведению опытно-промышленной отработки технологии и масштабированию процессов;

ПК-19 – способность к анализу показателей технологического процесса на соответствие исходным научным разработкам;

ДПК-25-ТОП1 – создание и внедрение в производство высокопродуктивных штаммов макро- и микроорганизмов, обладающих ценными биосинтетическими свойствами;