2020-05-25
120Задания по биотехнологии на неделю 20.04 – 25.04.2020
Тема: «Биотехнология ферментов. Продолжение»
1. Заполнить задания рабочей тетради
Занятие № 12 Технология и оценка активности ферментов. Методы иммобилизации ферментов и целых клеток. Часть 2
(сборник лекций, материалы интернета)
2. Выполнить индивидуальные задания – № задания соответствует номеру в списке группы (1-15; студенты, у которых фамилия стоит в списке № 16, выполняют задание № 1; №17 - задание №2 и т.д.)
Индивидуальные задания
№ 1. Перечислите области применения иммобилизованных клеток. Охарактеризуйте метод механического закрепления свободных ферментов и одноклеточных микроорганизмов путем связывания в альгинате кальция. Определите, к какой группе относится данный носитель, назовите его преимущества и недостатки. Составьте общую процессуальную схему получения продукта с использованием иммобилизованных клеток (ферментов).
Литература
1) Научная статья «Иммобилизация микробных клеток для биотехнологических производств. Современные решения и перспективные технологии»
https://elibrary.ru/item.asp?id=23746039
2) Научная статья «Иммобилизация микроорганизмов и ферментов»
https://cyberleninka.ru/article/n/immobilizatsiya-mikroorganizmov-i-fermentov/viewer
№ 2. Напишите требования, предъявляемые к носителям для иммобилизации. Составьте таблицу с характеристикой носителей для иммобилизации.
| Неорганические носители | |||
| № | Носитель | Характеристика | Метод иммобилизации |
| 1 | |||
| … | |||
| 10 | |||
| Органические носители | |||
| № | Носитель | Характеристика | Метод иммобилизации |
| 1 | |||
| … | |||
| 10 | |||
Литература
1) Научная статья «Иммобилизация микробных клеток для биотехнологических производств. Современные решения и перспективные технологии»
https://elibrary.ru/item.asp?id=23746039
2) Научная статья «Иммобилизация микроорганизмов и ферментов»
https://cyberleninka.ru/article/n/immobilizatsiya-mikroorganizmov-i-fermentov/viewer
№ 3. Используя данные, представленные в научной статье, выберите все примеры использования иммобилизованных клеток, ферментов в медицине и фармации. Для одного из предложенных примеров составьте процессуальную схему.
Литература
1. Научная статья «Применение иммобилизованных микроорганизмов и ферментов»
https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-immobilizovannyh-mikroorganizmov-i-fermentov/viewer
№ 4. Используя данные научной статьи, дайте сравнительную характеристику биореакторов для работы с иммобилизованными клетками. Составьте общую аппаратурную схему получения биотехнологического продукта, включите в схему любой подходящий биореактор, представленный в статье.
Литература
1) Научная статья «Иммобилизация микробных клеток для биотехнологических производств. Современные решения и перспективные технологии»
https://elibrary.ru/item.asp?id=23746039
№ 5. По данным, представленным в научной статье, дайте характеристику альгината, как носителя для иммобилизации. Составьте процессуальную схему получения альгината биотехнологическим методом. Для каких методов иммобилизации можно использовать альгинат в качестве носителя ферментов (клеток).
Литература
1) Научная статья «Получение и оценка молекулярных свойств альгината, синтезированного при культивировании Azotobacter vinelandii Д-05»
https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-i-otsenka-molekulyarnyh-svoystv-alginata-sintezirovannogo-pri-kultivirovanii-azotobacter-vinelandii-d-05/viewer
2) Научная статья «Иммобилизация микроорганизмов и ферментов»
https://cyberleninka.ru/article/n/immobilizatsiya-mikroorganizmov-i-fermentov/viewer
№ 6. Опишите процесс получения антибиотиков, органических кислот, ферментов иммобилизованными клетками. Составьте процессуальную схему получения ферментов с помощью иммобилизованных клеток. Для выполнения задания, используйте научную статью, представленную в литературе.
Литература
1) Научная статья «Иммобилизация клеток микроорганизмов: биотехнологические аспекты»
https://elibrary.ru/item.asp?id=11690882
№ 7. Используя данные патента и научной статьи, составьте процессуальную схему получения комплекса ферментов и иммобилизации путем включения в микрокапсулы. Дайте характеристику данного метода иммобилизации, какие носители используются в данном случае?
Литература
1. Научная статья «Иммобилизация тиаминкиназы из печени свиньи путем микрокапсулирования».
https://cyberleninka.ru/article/n/immobilizatsiya-tiaminkinazy-iz-pecheni-svini-putem-mikrokapsulirovaniya/viewer
2. Патент «Способ получения комплекса амилолитических и протеолитических ферментов»
https://patents.s3.yandex.net/RU2054479C1_19960220.pdf
№ 8. Перечислите все методы иммобилизации, представленные в научной статье (ссылка 1), дайте их краткую характеристику с указанием используемых носителей. Составьте процессуальную схему получения ферментов с помощью иммобилизованных клеток. В статье (ссылка 2) можно посмотреть изображения биореакторов и использовать наиболее подходящий аппарат для включения в схему.
Литература
1) Научная статья «Иммобилизация клеток микроорганизмов: биотехнологические аспекты»
https://elibrary.ru/item.asp?id=11690882
2) Научная статья «Иммобилизация микробных клеток для биотехнологических производств. Современные решения и перспективные технологии»
https://elibrary.ru/item.asp?id=23746039
№ 9. Составьте процессуальную схему получения ферментов методом ТФК с последующей иммобилизацией путем адсорбции. Поясните суть данного метода иммобилизации, назовите преимущества и недостатки. Какие сорбенты можно использовать в данном случае?
Литература
1) Научная статья «Твердофазное и поверхностно-мембранное жидкостное культивирование микромицетов, особенности их развития и образования ферментов (обзор)»
https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21378576
2) Научная статья «Полимерные носители для иммобилизации ферментов»
https://cyberleninka.ru/article/n/polimernye-nositeli-dlya-immobilizatsii-fermentov/viewer
№ 10. Дайте характеристику следующих носителей для иммобилизации: криогели ПВС, альгинат. Для каких методов иммобилизации подходят данные носители. Напишите этапы иммобилизации фермента с использованием криогелей ВМС.
Литература
1) Научная статья «Иммобилизация микроорганизмов и ферментов»
https://cyberleninka.ru/article/n/immobilizatsiya-mikroorganizmov-i-fermentov/viewer
2) Научная статья «Получение и оценка молекулярных свойств альгината, синтезированного при культивировании Azotobacter vinelandii Д-05»
https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-i-otsenka-molekulyarnyh-svoystv-alginata-sintezirovannogo-pri-kultivirovanii-azotobacter-vinelandii-d-05/viewer
№ 11. Используя данные, представленные в литературе, составьте таблицу «Области применения иммобилизованных ферментов и клеток».
| № | Фермент/ микроорганизм | Способ иммобилизации | применение |
| фармация | |||
| 1-5 | |||
| медицина | |||
| 1-5 | |||
| экология | |||
| 1-5 | |||
Назовите преимущества иммобилизованных биообъектов по сравнению с нативными.
Литература
1. Научная статья «Иммобилизация микробных клеток для биотехнологических производств. Современные решения и перспективные технологии»
https://elibrary.ru/item.asp?id=23746039
2. Научная статья «Применение иммобилизованных микроорганизмов и ферментов»
https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-immobilizovannyh-mikroorganizmov-i-fermentov/viewer
№ 12. Перечислите процессы, осуществляемые с использованием биореакторов, представленных в статье (ссылка). Составьте аппаратурную схему биотехнологического процесса на любом примере (применение в фармации).
Литература
1. Научная статья «Иммобилизация микробных клеток для биотехнологических производств. Современные решения и перспективные технологии»
https://elibrary.ru/item.asp?id=23746039
№ 13. Используя данные научной статьи, поясните, каким образом процесс иммобилизации может оказывать влияние на физиологию микроорганизмов.
Составьте процессуальную схему получения органических кислот с помощью иммобилизованных клеток.
Литература
1) Научная статья «Иммобилизация клеток микроорганизмов: биотехнологические аспекты»
https://elibrary.ru/item.asp?id=11690882
№ 14. Для всех методов иммобилизации, представленных в таблице задания 1 рабочей тетради «Способы иммобилизации ферментов и микробных клеток» (7 методов) сделать таблицу – продолжение:
| № | Метод иммобилизации | Носители (не менее 3) | Рисунок иммобилизованного биообъекта |
| 1 | |||
| 2 | |||
| 3 | |||
| 4 | |||
| 5 | |||
| 6 | |||
| 7 |
Рисунок придумать самим, исходя из характеристики метода!
Литература
1) Научная статья «Иммобилизация клеток микроорганизмов: биотехнологические аспекты»
https://elibrary.ru/item.asp?id=11690882
2) Научная статья «Иммобилизация микробных клеток для биотехнологических производств. Современные решения и перспективные технологии»
https://elibrary.ru/item.asp?id=23746039
3) Научная статья «Получение и оценка молекулярных свойств альгината, синтезированного при культивировании Azotobacter vinelandii Д-05»
https://cyberleninka.ru/article/n/poluchenie-i-otsenka-molekulyarnyh-svoystv-alginata-sintezirovannogo-pri-kultivirovanii-azotobacter-vinelandii-d-05/viewer
4) Научная статья «Полимерные носители для иммобилизации ферментов»
https://cyberleninka.ru/article/n/polimernye-nositeli-dlya-immobilizatsii-fermentov/viewer
№ 15. Используя данные научной статьи и патента, составьте процессуальную схему получения аспарагиназы и иммобилизации ее путем включения в липосомы. Охарактеризуйте данный метод иммобилизации, поясните области применения включенных в липосомы биологически активных молекул. Назовите преимущества иммобилизованной в липосомы аспарагиназы, применяемой в качестве лекарственного препарата (статья!). Для чего применяются лекарственные препараты на основе аспарагиназы?
Литература
1) Научная статья «Липосомы как транспортное средство доставки биологически активных молекул»
https://cyberleninka.ru/article/n/liposomy-kak-transportnoe-sredstvo-dlya-dostavki-biologicheski-aktivnyh-molekul/viewer
2) Патент «Способ получения субстанции рекомбинантной L-аспарагиназы Erwinia carotovora»
https://patents.s3.yandex.net/RU2441914C1_20120210.pdf
3. Заполните протокол лабораторной работы: (Работа будет проведена позднее)
«Иммобилизация пепсина на натрия альгинате»
Материалы и реактивы: пепсин сухой, 2% раствор натрия альгината, 0,01% раствор соляной кислоты, 10% раствор кальция хлорида, пипетки, шприц медицинский на 1 мл, флаконы, пробирки, карандаш по стеклу, вода.
Ход работы: 1. Приготовить 2% раствор пепсина в объеме 10 мл в 0,01% растворе соляной кислоты.
2. Для иммобилизации пепсина использовать 2% раствор натрия альгината. Соединить раствор пепсина с раствором натрия альгината в соотношениях 1:1 (1мл +1мл) и 1:2 (0,75 мл +1,5 мл), тщательно перемешать.
3. Развести 10% раствор кальция хлорида до концентраций 5% и 2% в объеме по 6 мл. Растворы кальция хлорида 10, 6 и 2% разлить по три мл во флаконы. (всего 6 флаконов).
4. Подготовленную смесь пепсина с натрия альгинатом (в двух соотношениях по очереди) аккуратно шприцем по капле добавить в растворы хлористого кальция разной концентрации.
Результаты: Результаты оформить в виде рисунков образующихся при иммобилизации структур (смотреть на черном фоне).
Выводы: 1. Определить минимальную концентрацию раствора кальция хлорида, при которой формируются иммобилизаты фермента в натрия альгинате в виде сферических частичек (альгинатных шариков).
2. При каком соотношении пепсина и натрия альгината иммобилизация протекает наилучшим образом.
4. Выполните тест по ссылке:
https://drive.google.com/open?id=1A4dTRhDIC23JmWvlY497PRU0B7325tD6
Просьба соблюдать требования по оформлению писем, работ и времени отправки!!!
