| Краткое содержание: |
- Определение биотехнологии как науки и сферы производства. Направления применения биотехнологии в народном хозяйстве. Связь биотехнологии с фундаментальными науками, инженерно-технической базой.
- История и этапы развития биотехнологии.
- Аспекты использования биотехнологии в производстве лекарственных средств.
- Комбинирование биосинтеза и органического синтеза при многостадийном получении полупродуктов и целевых продуктов.
- Биотехнология и медицина. Получение биотехнологическими методами лекарственных, профилактических и диагностических препаратов. Биотехнология и новые методы анализа и контроля (биосенсоры, биодатчики).
- Биообъекты как средство производства лекарственных, профилактических и диагностических препаратов. Классификация биообъектов.
- Макрообъекты животного происхождения. Основные группы получаемых БАВ. Человек как донор, человек как объект иммунизации и донор.
- Биообъекты растительного происхождения. Основные группы получаемых БАВ.
- Биообъекты – микроорганизмы (эукариоты, прокариоты, вирусы). Основные группы получаемых БАВ.
- Биообъекты- макромолекулы с ферментативной активностью.
- Организация контроля за охраной окружающей среды в условиях биотехнологического производства. Классификация отходов. Очистка жидких отходов, схемы очистки; активный ил и входящие в него микроорганизмы.
- Уничтожение или утилизации твердых (мицелиальных) отходов: биологические, физико –химические, термические методы обезвреживания. Очистка выбросов в атмосферу.
- Единая система GLP, GCP, GMP при предклиническом, клиническом испытании лекарств и их производстве. Особенности требований GMP к биотехнологическому производству.
- Основные «варианты» биотехнологий : биотехнологический процесс как базовый этап; как промежуточный или заключительный этап; как процесс, обеспечивающий все стадии создания лечебного, профилактического или диагностического препарата. Примеры.
- Жизнеобеспечение микроорганизмов как источника биомассы: защита от контаминации, предотвращение выброса в окружающую среду, техногенная экологическая ниша для существования микрообъектов в монокультуре. Типы биореакторов.
- Жизнеобеспечение культур клеток высших растений и животных : защита от контаминации; ауксин, цитокинины, индукторы митотического цикла.
- Создание условий для подержания жизнеобеспечения биообъекта и максимального синтеза целевого продукта при наиболее сложном варианте биотехнологического процесса.
- Системный подход к планируемой работе биотехнологиского производства. Иерархическая структура биотехнологического производства. Ступени построения.
- Схема последовательно реализуемых стадий превращения исходного сырья в лекарственного средство: подготовительные операции (требования к биообъектам микроуровня, подготовка посевного материала, инокуляторы), основные стадии.
- Кинетические кривые роста микроорганизмов в закрытых системах. Связь скорости изменения количества микроорганизмов в экспоненциальной фазе роста с концентрацией субстрата в системе.
- Комплексные и синтетические питательные сред, их компоненты, концентрация отдельного расходуемого компонента питательной среды и скорость размножения биообъекта в техногенной нише. Уравнения Моно.
- Методы стерилизации питательных сред, критерий Дейндорфера-Хэмфри. Сохранение биологической полноценности сред при их стерилизации. Установка для непрерывной стерилизации.
- Очистка и стерилизация технологического воздуха , схема подготовки газового потока, подаваемого в ферментер: предварительная очистка, стерилизующая фильтрация, предел размера пропускаемых частиц, эффективность работы фильтров, коэффициента проскока.
- Стерилизация ферментационного оборудования. «Слабые точки» внутри стерилизуемых емкостей, проблемы герметизации оборудования и коммуникаций.
- Классификация биосинтеза по технологическим параметрам, принципы организации материальных потоков: периодический, полупериодический, отъемно-доливной, непрерывный; глубинная, поверхностная ферментация, массобмен.
- Критерии подбора ферментеров при реализации конкретных целей.
- Выделение, концентрирование и очистка биотехнологических продуктов. Специфические особенности первых стадий.
- Седиментация биомассы. Уравнения скорости осаждения. Факторы, влияющие на скорость седиментации: коагуляции, флокулянты и др.
- Центрифугирование. Выделение из культурной жидкости клеток высших растений, микроорганизмов. Отделение целевых продуктов, превращенных в твердую фазу. Сепарирование эмульсий.
- Фильтрование в биотехнологическом производстве. Факторы, влияющие на процесс фильтрования. Предварительная обработка культуральной жидкости для более полного разделения фаз; кислотная коагуляции, тепловая коагуляция.
- Методы извлечения внутриклеточных продуктов. Разрушение клеточной стенки биообъектов и экстрагирование целевых продуктов.
- Мембранная технология, методы мембранного разделения в очистке биотехнологических продуктов. Классификация методов, их характеристика.
- Сушка биотехнологических продуктов. Методы сушки их характеристика.
- Стандартизация лекарственных средств, получаемых методами биотехнологии. Фасовка.
- Основные параметры контроля и управления биотехнологическими процессами: контроль состава технологических растворов и газов; контроль концентрации субстратов биотехнологических продуктов.
- Общие требования к методам и средствам контроля; потенциометрические методы контроля рН и ионного состава; датчики рН и ионоселективные электроды, титриметрические методы, оптические методы, биохимические (ферментативные) методы контроля. Современное состояние методов и средств автомотического контроля в биотехнологии.
- Селекция как один из методов получении более продуктивных биообъектов с другими качествами. Вариационные ряды. Отбор спонтанных мутаций. Мутагенез. Физические и химические мутагены, механизм их действия. Классификация мутаций. Проблема генетической стабильности мутантов по признаку образования целевого биотехнологического продукта.
- Клеточная инженерия. Использование ее методов в создании микроорганизмов и клеток растений – новых продуцентов БАВ. Этапы протопластирования. Методы клеточной инженерии применительно к животным клеткам. Гибридомы.
- Генетическая инженерия и создание с помощью ее методов продуцентов новых лекарственных веществ. Плазмиды . Их функции, основные физико-химические характеристики, взаимодействие плазмид с геномом хозяина. Роль плазмидной и фаговой ДНК в генетическом констуировании продуцентов биологически активных веществ. Понятие вектор в генетической инженерии, векторные молекулы на основе плазмидной и фаговой ДНК.
- Основные принципы технологии рекомбинантной ДНК. Ферменты , используемые в генетической инженерии: рестриктазы, лигазы и механизм их действия. Генетические маркеры.
- Геномика. Полное секвенирование генома. Значение международного проекта «Геном человека» в медико-биологическом аспекте.
- Протеомика. Значение для целей фармации.
- Первичные и вторичные метаболиты как целевые биотехнологические продукты. Трофо – и идеофазы роста биобъктов-продуентов. Значения для повышения эффективности работы ферментеров.
- Механизмы внутриклеточной регуляции и биосинтез целевых биотехнологических продуктов: индукция и репрессия синтеза ферментов: состав оперона. Механизмы регуляции действия генов и их использование в биотехнологических процессах.
- Механизм ретроингибирования. Аллостерическая регуляция активности ферментов. Аллостерические ферменты. Создание мутантов с нарушением алостерического, оптимизации подбора сред.
- Аминокислотный контроль метаболизма и функции гуанозинтетрафосфата. Позитивный и негативный контроль.
- Регуляция усвоения азотсодержащих соединений. Понятие кумулятивного ретроингибирования. Мутанты с измененной регуляцией азотного метаболизма и возможности интенсификации биосинтеза ряда первичных, вторичных метаболитов и некоторых ферментов.
- Катаболитная репрессия : «глюкозный эффект» и подавление синтеза катаболических ферментов. Транзиентная репрессия. Исключение индуктора. Катаболическое ингибирование. Мутанты, устойчивые к катаболитной репрессии, и их использование в биотехнологии.
- Внутриклеточный транспорт и секреция биотехнологических продуктов у микроорганизмов: структура и видовая специфичность оболочки. Классификация систем транспорт, регуляция их функций. Механизмы секреции высокомолекулярных биотехнологических продуктов.
- Суперпродуценты. Сохранение свойств промышленных штаммов микроорганизмов- продуцентов лекарственных веществ.
- Инженерная энзимология. Цели, задачи.
- Иммобилизация индивидуальных ферментов, ферментных комплексов и клеток продуцентов, ее значение.
- Носители, применяемые для иммобилизации биообъектов.
- Методы иммобилизации ферментов и их характеристика. Физическая иммобилизация: адсорбция ; включение в структуру геля; микрокапсулирование.
- Иммобилизация за счет образования ковалентных связей между ферментов и носителем. Механизм предварительной активации носителя, бифункциональные реагенты.
- Иммобилизованные ферменты и лечебное питание (иммобилизованная бета- галактозидаза, иммобилизованная глюкоизомераза).
- Иммобилизация целых клеток микроорганизмов и растений.
- Использование иммобилизованных ферментов при производстве полусинтетических бета- лактамных антибиотиков, трансформации стероидов, биокаталитическом получении просьаниодов, разделении рацематов аминокислот.
- Создание биокатализаторов второго поколения на основе одновременной иммобилизации продуцентов и фермента трансформации продукта биосинтеза , «Открытие системы для усложнения» . Биореакторы различных типов.
- Антибиотики как биотехнологические продукты. Биологическая роль антибиотиков как вторичных метаболитов.
- Продуценты антибиотиков, их характеристика. Особенности строения клеток и цикла развития при ферментации. Методы скрининга продуцентов .
- Пути создания высокоативных продуцентов антибиотиков. Механизмы защиты от собственных антибиотиков у их «суперпродуцентов».
- Биосинтез антибиотиков: мультиферментные комплексы, сборка углеродного скелета молекул антибиотиков, принадлежащих а бета-лактамам, аминогликазидам, тетрациклинам, макролидам.
- Общие закономерности ферментационого процесса. Факторы, влияющие на интенсивность биосинтеза антибиотиков.
- Технология биосинтеза антибиотиков: типы ферментаций, экологические аспекты организации биотехнологического производства антибиотиков. Выделение и очистка антибиотиков.
- Сушка препаратов антибиотиков, используемая аппаратура. Стандартизация антибиотиков. Контроль качества лекарственных форм антибиотиков.
- Механизмы резистентности бактерий к антибиотикам. Новые поколения цефалоспаринов, пенициллинов, эффективных в отношении резистентных микроорганизмов; карбопенемы;монобактамы; комбинированные препараты: амоксиклав, уназин.
- Полусинтетические антибиотики. Биосинтез и оргсинтез в создании новых антибиотиков.
- Ферменты, как биотехнолоические продукты, источники получения, исходный материал. Традиционные и микробиологические технологии получения ферментов. Схема технологии ферментов, получаемых биотехнологическим методом.
- Ферменты, используемые как лекарственные средства: протеолитические ферменты; амилолитические; липолитические ферменты.L- аспарагиназа. Проблемы стандартизации целевых продуктов.
- Лекарственные формы на основе ферментов их применение в фармации и медицине.
- Биологическая роль витаминов.
- Традиционные методы получения (выделение из природных источников и химический синтез). Микробиологический синтез витаминов и конструирование штаммов-продуцентов методами генетической инженерии.
- Витамин В 2 (рибофлавин) основные продуценты, схема биосинтеза и пути интенсификации процесса;
- Микроорганизмы прокариоты- продуценты витамина В12, схема биосинтеза, регуляция биосинтеза.
- Микробиологический синтез пантотеновой кислоты, витамина РР.
- Биотехнологическое производство аскорбиновой кислоты (витамина с) микроорганизмы – продуценты, различные схемы биосинтеза в промышленных условиях; химический синтез аскорбиновой кислоты и стадия биоконверсии в производстве витамина С.
- Эргостерин и витамин группы D: продуценты и схема биосинтеза эргостерина, среды и пути интенсификации биосинтеза, получение витамина D из эргостерина.
- Каротиноиды и их классификации, схемы биосинтеза, среды для микроорганизмов-продуцентов и регуляция биосинтез, стимуляторы каротинообразования, в-каротина витамина А.
- Убихиноны (коферменты Q): источник получения : дрожжи и др. интенсификация биосинтеза.
- Биотехнология аминокислот. Микробиологический синтез. Продуценты. Преимущества микробиологического синтеза аминокислот перед другими способами получения.
- Общие принципы конструирования штаммов микроорганизмов- продуцентов аминокислот как первичных метаболитов.
- Основные пути регуляции биосинтеза и его интенсификации. Механизмы биосинтеза глутаминовой кислоты, лизина, треонина: конкретные подходы к регуляции каждого процесса.
- Получение аминокислот с помощью иммобилизированных клеток и ферментов. Химико- энзиматический синтез аминокислот. Получение оптических изомеров аминокислот путем использование ацилаз микроорганизмов.
- Рекомбинантные белки, принадлежащие к различным группам физиологически активных веществ. Инсулин. Источники получения; видовая специфичность; иммуногенные примеси; перспективы имплантации клеток, продуцирующих инсулин.
- Рекомбинантный инсулин человека. Способы его получения и очестки.
- Гормон роста человека. Механизм биологической активности и перспективы применения в медицинской практике; микробиологический синтез. Конструирование продуцентов.
- Эритропоэтин: источники получения. Технология получения рекомбинантного эритропоэтина. Стандартизация.
- Стероидные гормоны: традиционные источники получения; проблемы трансформации стероидных структур; преимущества биотрансформации перед химической трансформацией; штаммы микроорганизмов, обладающие способностьюк трансформации (биоконверсии)стероидов.
- Конкретные реакции биоконверсии стероидов; подходы к решению селективности процессов биоконверсии. Микробиологический синтез гидрокортизона, получение из него путем биоконверсии преднизолона.
- Иммунотехнология как один из разделов биотехнологии. Усиление иммунного ответа с помощью иммунобиопрепаратов.
- Вакцины и сыворотки. Определения, традиционные методы получения, генно- инженерные живые вакцины. Сравнительная характеристика.
- Интерлейкины: механизм биологической активности; перспективы биотехнологического производства.
- Интерферон (интерфероны). Классификация. Видоспецифичность интерферонов. Применение.
- Методы получения интерферонов и их ограничения. Индукторы интерферонов: их природа; механизм индукции.
- Промышленное производство интерферонов на основе природных источников. Синтез различных классов интерферона человека и генетически сконструированных клетках микроорганизмов. Проблемы стандартизации.
- Понятие поликлональных и моноклональных антителах. Сравнительные свойства. Методы получения и требования к ним. Гибридомная технология. Гибридомы, способы увеличения частоты их образования. Криоконсервирование; банки гибридом.
- Области применения моноклональных антител: иммуноферментный анализ (ИФА), радиоиммунный анализ( РИА), «сендвич»-технология для экспресс-диагностики заболеваний; медицинской диагностике, терапии и профилактики. Обязательное тестирование препаратов моноклональных антител на отсутствие онкогенов.
- Понятие о нормофлорах (пробиотиках, микробиотикх, эубиотиках), препаратах полученных на основе живых культур микроорганизмов-симбионтов. Классификация нормофлоров, выращивание штаммов микробных клеток. Механизм антагонистического воздействия на гнилостные бактерии.
- Получение готовых форм нормофлоров. Технологическая схема. Монопрепараты и препараты на основе смешенных культур; лекарственные формы бифидумбактерина, колибактерина, лактобактерина. Ассортимент импортных и отечественных нормофлоров на отечественном рынке.
|
