Інструментальні методи досліджень в біотехнології
Спеціальність: Біотехнології та біоінженерія (освітньо-наукова програма)
Код дисципліни: 7.162.01.E.024
Кількість кредитів: 7.00
Кафедра: Технологія біологічно-активних сполук, фармації та біотехнологія
Лектор: доцент Хом'як Семен Володимирович
Семестр: 3 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Інтегральна компетентність: ІНТ Здатність розв’язувати складні задачі і проблеми біотехнологій та біоінженерії, що передбачає проведення досліджень та\або здійснення інновацій та характеризується невизначеністю умов і вимог.
загальна компетентность:
ЗК04. Здатність до пошуку, оброблення та аналізу інформації з різних джерел.
фахова компетентность:
ФКС1.4. Здатність застосовувати методи кількісного та якісного аналізу біотехнологічних продуктів, враховувати особливості досліджень мікроорганізмів, використовувати прилади як засоби для контролю якості сировини та продукції для забезпечення технологічного процесу виробництва.
Результати навчання: результати навчання:
- студент має розуміти теоретичні основи сучасних інструментальних методів аналізу;
- студент повинен володіти професійною інформацією в біотехнологічній галузі з метою раціонального виконання та підвищення результативності наукової діяльності;
- студент має знання про сучасне обладнання, прилади, їх принципи роботи та використання в біотехнологічних виробництвах;
- студент здатний продемонструвати поглиблені знання з новітніх біотехнологій для реалізації інноваційних проектів;
- студент здатний формулювати знання щодо основних методик кількісного та якісного аналізу основних продуктів, зокрема білку, жирів, вуглеводів;
- студент має знання про такі методи аналізу: спектрометрія, хроматографія, томографія, цитометрія, полімеразно-ланцюгова реакція, імуноферментний аналіз;
- студент має вміти описати методи кількісного та якісного аналізу сполуки та запропонувати методику по контролю якості;
- студент має вміти працювати в хімічній, біологічній, контрольній лабораторіях, засвоїти основні методики інструментальними аналізу, проводити ідентифікацію сполук в продуктах споживання; освоїти методики спектрального, теплового, хроматографічного аналізу, оволодіти способами кількісного і якісного аналізів, вміти їх застосовувати в промисловості та медицині.
ПРНС1.4. Знати основні інструментальні методи досліджень
біотехнологічних продуктів, особливості застосування методик
для кількісного та якісного аналізу.
КОМ2. Здатність до використання різноманітних методів, зокрема
сучасних інформаційних технологій, для ефективного
спілкування на професійному та соціальному рівнях
АіВ1. Здатність адаптуватись до нових ситуацій та приймати відповідні рішення
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
Біобезпека та методи контролю в біотехнології. Сучасне застосування біотехнологічних методів (біоіндустрія). Моделювання та масштабування біотехнологічних виробництв в системі GMP
Ко-реквізити:
Експрес діагностика та біодоступність ліків. Біологічна активність фізіологічно активних субстанцій. Клітинна інженерія рослин
Короткий зміст навчальної програми: Навчальний курс спрямований на вивчення інструментальних методів аналізу в біотехнології, зокрема тих які використовуються в промисловій біотехнології, медичній біотехнології, наукових дослідженнях, діагностики захворювань людини. Розглянуто інструментальні методики кількісного і якісного аналізу сировини та продукції (білку, вуглеводів, жирів), вмісту домішок, діагностики патологічних станів організму. Наведено інвазивні та неінвазивні методи діагностики. Розглянуто метод проточної цитометрії, що забезпечує рахування, сортування та аналіз часток та клітин на основі світлорозсіювання та флуоресценсії. Представлено способи ідентифікації мікроорганізмів за допомогою мас-спектрометрії MALDI-TOF. Описано застосування методів молекулярної спектроскопії (Раман, ІЧ, флюоресценція) в біотехнології. На основі інфрачервоної спектроскопії продемонстровано сучасні способи виявлення низки захворювань, зокрема і ракових. У межах дисципліни розглядаються приклади застосування методів ідентифікації генетично модифікованих організмів; електрофорез та імуноферментний аналіз.
Програма курсу включає також дослідження біологічних об’єктів застосовуючи класичні та сучасні наукові підходи. Практична частина курсу дає можливість оволодіти методами кількісного та якісного аналізу, зокрема з молекулярної спектроскопії, хроматографії, мікроскопії, також роботою з генетичним матеріалом, що необхідно для підготовки висококваліфікованих фахівців галузевих підрозділів.
Опис: 1. Методи діагностики різноманітних показників, в тому числі патологічних станів. Діагностика захворювань за допомогою інструментальних методів аналізу. Проточної цитометрія. Визначення кількісних та якісних характеристик клітин, рахування, сортування та аналіз клітин на основі світлорозсіювання та флуоресценції.
2. Застосування мас-спектрометрії (MALDI-TOF), молекулярної спектроскопії (флуоресценція, інфрачервоне перетворення Фур'є (FTIR) і раманівська спектроскопія), хроматографії (UHPLC) в медичній біотехнології. Рентгенографія, Х-промені. Застосування ядерного магнітного резонансу в медбіотех. Комп’ютерна томографія. Магнітно-резонансна томографія. Переваги та недоліки методів томографії. Будова томографа.
3. Застосування інфрачервоної спектроскопії FTIR в мікробіології та медбіотех. Раннє виявлення захворювань спектральними методами. Методики діагностики ракових захворювань за допомогою інфрачервоної спектроскопії FTIR. Мікроскопія. Оптичний, та електронні (SEM, TEM), сканувальний зондовий SPM мікроскопи.
4. Ідентифікація генетично модифікованих організмів. Метод полімеразно ланцюгової реакції. Ампліфікатор. Діагностика вірусних захворювань методом ПЛР, використання флуоресцентних праймерів. Молекулярна діагностика генетичних захворювань метод ПЛР. Електрофорез. Застосування методу ELISA для встановлення походження м’яса в продуктах.
5. Рефрактометрія. Визначення вмісту сухих речовин рефрактометрично. Загальний органічний Карбон TOC. Спектральні методи кількісного та якісного аналізу в біотехнології. Застосування ультрафіолетової UV, видимої Vis та ближньої інфрачервоної NIR спектроскопій в біотехнології.
6. Спектроскопія інфрачервоного діапазону. Визначення кількості білку, ліпідів, вуглеводів в промисловості. Атомно-адсорбційна спектрометрія. Емісійна спектрометрія з індукованою плазмою. Мас-спектрометрія.
7. Використання хроматографічних методів аналізу в біотехнології. Газова та спеціальні види хроматографій в якісному та кількісному аналізі.
8. Застосування рідинної хроматографії в кількісному та якісному аналізі в біотехнології.
Методи та критерії оцінювання: Основними методами діагностики знань є: поточний (ПК) і семестровий контроль (СК), який здійснюється з навчального матеріалу, обсяг якого визначений робочою програмою дисципліни за семестр.
Поточний контроль здійснюється під час лекцій і практичних занять з метою перевірки рівня засвоєння теоретичних і практичних знань та умінь здобувача. ПК проводиться у формі: письмово-усного контролю та захисту практичних робіт.
Семестровий контроль проводиться у формі іспиту. Іспит – це форма СК результатів навчання здобувача виключно за всіма видами робіт, передбачених програмою навчальної дисципліни.
Критерії оцінювання результатів навчання: Захист лабораторних робіт – 30 балів
Письмово-усний екзаменаційний контроль – 70 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Nielsen, S. S. (2017). Food Analysis: [E-Book] / edited by S. Suzanne Nielsen (5th ed. 2017.). Cham: Springer.
2. Pathare, P. B., & Rahman, M. S. (2022). Nondestructive Quality Assessment Techniques for Fresh Fruits and Vegetables: [E-Book] / edited by Pankaj B. Pathare, Mohammad Shafiur Rahman (1st edition 2022.). Singapore: Springer.
3. Товажнянський Л.Л., Бухкало С.І., Капустенко П.О. та ін. Загальна технологія харчової промисловості у прикладах і задачах. Підручник.- К.: Центр учбової літератури, 2011. 832 с.
4. Домарецький В.А., Остапчук М.В., Українець А.І., Технологія харчових продуктів. К.: 2003, 572с.
5. Біотехнології в екології : навч. посібник / А.І. Горова, С.М. Лисицька, А.В. Павличенко, Т.В. Скворцова. – Д. : Національний гірничий університет, 2012. – 184 с.
6. Юлевич О. І. Біотехнологія : навчальний посібник / О. І. Юлевич, С. І. Ковтун, М. І. Гиль; за ред. М. І. Гиль. — Миколаїв : МДАУ, 2012. — 476 с.
7. Методи променевої діагностики : навчальний посібник для студентів / уклад. Н.В. Туманська, К.С. Барська, І.П Джос – Запоріжжя : [ЗДМУ], 2016. – 92 с.
8. Фізичні основи біомедичної оптики: Монографія / С.В. Павлов, В.П. Кожем’яко, П.Ф. Колісник [та ін.]. – Вінниця : ВНТУ, 2010. – 152 с
9. Springer Nature. Switzerland AG 2021. V. Kontogiorgos, Introduction to Food Chemistry. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85642-7_1
10. Springer Nature. Singapore Pte Ltd. 2022 P. B. Pathare, M. S. Rahman (eds.), Nondestructive Quality Assessment Techniques for Fresh Fruits and Vegetables, https://doi.org/10.1007/978-981-19-5422-1_1
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).