Detail předmětu

Biotechnologie II

FCH-MC_BIT2Ak. rok: 2022/2023

Biotechnologie organických kyselin syntetizovaných mikroorganismy. Ocet, kyselina mléčná, kyselina citronová, kyselina glukonová a další minoritní kyseliny. Biosyntéza ainokyselin. Biosyntéza vitaminů. Enzymová biotechnologie. Biosyntéza intra- a extra-celulárních polysacharidů a jiných biopolymérů. Sekundární metabolity. Biotechnologie sekundárních metabolitů . Antibiotika. Biosyntéza lipidů. Námelové alkaloidy. Gibereliny. Oxidfační reakce mikroorganismů na molekule sacharidů ("oxosloučeniny", kyselina askorbová aj.) Biologické transformace. Biotechnologie v ochraně životního prostředí.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav chemie potravin a biotechnologií (ÚCHPBT)

Výsledky učení předmětu

Získané znalosti jsou z oblasti biotechnologické produkce některých primárních metabolitů - kvasných produktů, organických kyselin, aminokyselin, enzymů a zejména sekundárních metabolitů - biopolymerů, pigmentů, antibiotik, vitaminů. Součástí získaných znalostí je základní přehled buněčných technologií, práce s rostlinnými a živočišnými buněčnými kulturami. Získané znalosti  jsou východiskem pro další vývoj, návrha využití nových biotechnologií.

Prerekvizity

Dobrá znalost mikrobiologie mikroorganismů, jejich metabolismu včetně regulace. Základní znalosti o kultivačních technikách, bioinženýrských základech průmyslových fermentací (zvláště o kinetice procesu, hmotnostním a energetickém bilancování procesů). Základy sanitace ve fermentačním průmyslu.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Výuka předmětu je realizována formou: Přednáška - 2 vyučovací hodiny týdně. Vyučujícím a studentům je k dispozici e-learningový systém LMS Moodle.

Způsob a kritéria hodnocení

Studenti musí znát dobře vlastnosti v technologii používaných mikroorganismů, jejich metabolismus a možnosti fyziologické regulace procesu. Důležitá je o volba média, živin a kultivační techniky (reaktoru). Je třeba dobře aplikovat znalosti z bioinženýrství a chemického inženýrství při návrhu procesu a jeho hodnocení (bilance surovin, živin, vody, energie, dopadních produktů).

Zkouška je ústní, student si vylosuje trojici otázek pokrývající celou problematiku. Každá otázka je hodnocena zvlášť, výsledné hodnocení je souhrnem hodnocení dílčích otázek. K absolvování zkoušky je třeba, aby každá část byla hodnocena lépe než F. 

Osnovy výuky

Osnova dle týdenního členění výuky (1 týden jako časová rezerva):
1. Definice přírodních látek a produktů. Přehled hlavních skupin biotechnologicky významných přírodních látek. Souvislost mezi strukturou a metabolicko produkcí.
2. Přehled hlavních metabolických drah primárního i sekundárního metabolismu. Principy účinku biologicky aktivních látek, cíle biologické aktivity na molekulární, buněčné a orgánové úrovni.
3. Biotechnologická produkce primárních a sekundárních metabolitů. Vývoj biologického činitele procesu – fyziologická adaptace, genová modifikace, transformace vyšších organismů.
4. Polysacharidy: vláknina, gumy, slizy, pektiny. Deriváty cukrů. Rostliny a mikroorganismy produkující polysacharidy s významným biologickým účinkem, biotechnologická produkce.
5. Specificky aktivní proteiny a enzymy. Biotechnologická produkce enzymů, využití enzymů v biotechnologiích. Lektiny, intensivně sladké proteiny. Přírodní látky odvozené od aminokyselin.
6. Biotransformace – základní charakteristika procesů. Příklady využití biotransformací v biotechnologiích.
7. Antibiotika – charakteristika, produkční organismy, technologické procesy. Současný stav produkce ve světě, výzkum a vývoj.
8. Cytostatika a kancerostatika – charakteristika, produkční organismy, technologické procesy.
9. Alkaloidy. Obecné vlastnosti, taxonomický výskyt, protoalkaloidy. Alkaloidy ovlivňující signální funkci acetylcholinu. Produkční organismy, technologie. Drogy a jejich účinky, legislativa.
10. Vitamíny – charakteristika, produkční organismy, technologické procesy.
11. Fenolické látky. Obecné vlastnosti. Jednoduché fenoly, fenolické kyseliny a jejich estery, kumariny. Flavonoidy a lignany. Fytoestrogeny. Třísloviny. Chinony. Orcinoly a floroglucinoly.
12. Terpenoidy. Monoterpeny a esenciální oleje. Toxické diterpeny. Triterpenoidy, steroidy a karotenoidy.
13. Základy práce s rostlinnými a živočišnými buněčnými a tkáňovými kulturami.

Učební cíle

Cílem předmětu je rozšíření znalostí o možnostech mikroorganismů při biosyntézách jednoduchých i složitých molekul, enzymů a polymérů. Cílem není znát dopodrobna technologii, ale hlavně možnosti ovlivnění procesu vycházející ze znalosti metabolismu uhlíkatých či jiných živin a jejich regulace. Důraz je kladen na konstrukci produkčních kmenů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Přednášky nejsou povinné, ale doporučují se.

Základní literatura

Dubey R.S.: A Textbook of Biotechnology. S. Chand and Co., 4th Edition, 2014 (CS)
Masák J. a kol.: Speciální mikrobní technologie. VŠCHT Praha, Praha 1992. (CS)
Thieman, W.J.: Introduction to Biotechnology, Global Edition (CS)

Doporučená literatura

D:Rehm,H.-J.,Reed G.: Biotechnology, 12 Vols., 2nd Ed, Wiley, 2008 (CS)
Z:Rehm,H.-J.,Reed G.: Biotechnology: Products of Secondary Metabolism, Vol 7, 2nd Ed, Wiley, Weinheim, 2008 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program NKCP_CHTP magisterský navazující

    obor NKCO_CHTP , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program NPCP_CHTP magisterský navazující

    obor NPCO_CHTP , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program NPCP_PCHBT magisterský navazující 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.

Konzultace v kombinovaném studiu

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ivana Márová, CSc.