Biotehnologija I

ECTS bodovi:
2

Studij:
preddiplomski

Šifra predmeta:
24115

Opis predmeta

SADRŽAJ PREDMETA

Uvod - I dio. Biotehnologija, bioproces, bioreaktor, biokatalizator (2 sata). Uvod - II dio. Aerobni mikrobni procesi i anerobni mikrobni procesi. Tri mjerila bioprocesa. Opća shema biotehnološkog procesa (procesi prije bioreaktora, bioproces i procesi nakon bioreaktora) (2 sata).

Biološki i inženjerski aspekti biotehnologije. Primjer mikrobnog bioprocesa - I dio. Definicije osnovnih pojmova: hranjiva podloga, hranjive tvari, sirovina (melasa, glukozni sirup), biogeni elementi (izvor ugljika kao izvor energije, izvor ugljika za sintezu biomase i sintezu proizvoda, izvor dušika, izvor fosfora i kalija, izvor magnezija, izvor sumpora), mikroelementi. Industrijska proizvodnja limunske kiseline s pomoću plijesni A. niger (2 sata). Biološki i inženjerski aspekti biotehnologije. Primjer mikrobnog bioprocesa - II dio. Priprema hranjive podloge i priprema cjepiva (upstream). Temeljni princip mikrobnog procesa. Aseptične tehnike rada (šaržna i kontinuirana sterilizacija, pasterizacija, hermetizacija) (2 sata). Biološki i inženjerski aspekti biotehnologije. Primjer mikrobnog bioprocesa - III dio. Nacjepljivanje hranjive podloge, aeriranje, dodatak protupjenića, submerzni i emerzni postupak, trofofaza i formiranje micelijskih peleta, idiofaza. Kinetika bioprocesa (dijagram bioprocesa). Suha tvar biomase i koeficijent konverzije supstrata u biomasu, prinos limunske kiseline, iskorištenje bioprocesa (2 sata). Biološki i inženjerski aspekti biotehnologije. Primjer mikrobnog bioprocesa - IV dio. Bioproces proizvodnje limunske kiseline: procesi nakon bioreaktora (downstream). Definicija nekih pojmova: filtracija, taloženje, rotirajući vakuum filter, komina. Kapaciteti proizvodnje limunske kiseline u svijetu (2 sata).

Biološki i inženjerski aspekti biotehnologije. „Nova biotehnologija“ - Uvod. Glavne karakteristike različitih industrijskih mikroorganizama (bakterije, kvasci, plijesni i više gljive, alge, praživotinje, virusi) i njihova primjena u proizvodnji: (kvaščeve) biomase, organskih kiselina (limunska i glukonska kiselina), enzima (amilaza i pektinaza) i sirila, antibiotika, etanola (tj. vina, piva, jabučnog vina, sakea, šećernih rakija, voćnih i žitnih rakija), proteina, proizvoda mliječne industrije, itd. Ekstremofili. Pregled mikrobnih bioprocesa: primjena bakterija octene kiseline (proizvodnja octene i glukonske kiseline i vitamina C), Streptomices sp. (sekundarni metaboliti), Clostridium sp. (aceton, butanol, etanol), Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae i tehnologija rDNA (proizvodnja inzulina, hormona rasta, interferona, leukina, vakcina) (2 sata). „Nova biotehnologija“ - I dio. Genetičko inženjerstvo - centralna dogma: transkripcija i translacija kod prokariota i eukariota. Princip genetičkog inženjerstva (DNA, gen, restrikcijski enzimi, palindromske sekvencije, vektori - plazmid, ligaze, transformacija, hibridna DNA). Bioprocesi koji se zasnivaju na rDNA tehnologiji (2 sata). „Nova biotehnologija“ - II dio. Genetičko inženjerstvo i genetički modificirani organizmi (GMO). Genetički modificirane biljke (soja, kukuruz, pšenica,...) i postizanje rezistencije na herbicide i štetnike. Genetički modificirane životinje. Pregled proizvoda koji se dobivaju u biotehnološkoj industrijskoj proizvodnji (biomasa, primarni i sekundarni metaboliti, enzimi i drugi proteini). Obrada otpadnih voda i bioremedijacija, bioenergenti. Biotehnološki proces sa kulturom stanica: princip i proizvodnja vrijednih proizvoda (terapeutski proteini, alkaloidi,...). Tehnologija hibridoma: monoklonska protutijela i beskonačno razmnožavanje tumorske stanice. „Nova biotehnologija“ – III dio. Enzimski procesi. Primjer enzimskog procesa – industrijska proizvodnja visoko-fruktoznog sirupa pomoću imobiliziranog biokatalizatora (enzimska izomerizacija glukoze u fruktozu): nomenklatura enzima, shematski prikaz bioprocesa, kolonski bioreaktor s nasutim slojem, parametri bioprocesa, hranjiva podloga. Imobilizacija enzima. Definicija biotehnologije, tradicionalna i „nova“ biotehnologija. Četiri područja primjene biotehnologije: biofarmaceutika (crvena), agrikultura (zelena), industrija (bijela) i okoliš (plava biotehnologija). Pogled u budućnost: tri konvergirajuće revolucije.

ISHODI UČENJA

  • definirati temeljne pojmove iz područja biotehnologije, biokemijskog inženjerstva i genetičkog inženjerstva
  • opisati i objasniti opću shemu bioprocesa (odabir sirovina i/ili supstrata za određeni bioproces, faze rasta mikroorganizma,  uvjete pri kojima se mogu provoditi bioprocesi,npr. aerobno ili anaerobno, šaržno i/ili s prihranjivanjem, različita mjerila bioprocesa) na primjeru bioprocesa proizvodnje limunske kiseline
  • prisjetiti se određenih primjera bioprocesa koji se odvijaju s pomoću mikrobnih biokatalizatora – industrijski važnih vrsta bakterija, kvasaca i pijesni
  • opisati centralnu dogmu molekularne genetike i temeljne principe genetičkog inženjerstva  i njihove primjene u bioprocesima koji se zasnivaju na tehnologiji rekombinantne DNK
  • opisati bioproces proizvodnje visokofruktoznog sirupa kao tipičnog primjera enzimskog procesa
  • opisati temeljne značajke bioprocesa koji se provode s pomoću kultura biljnih i životinjskih stanica
  • opisati kratku povijest biotehnologije i trendove razvoja u budućnosti

Nastava

Vrste nastave sati
oznaka naziv
P Predavanja 20
A Auditorne vježbe  
L Laboratorijske vježbe  
PK Vježbe u praktikumu  
S Seminar  
T Terenske vježbe  

Obavijesti [8]

Naziv datoteke Veličina Ubačeno/mijenjano  
Broj preuzimanja: 27  Obavijest_o_početku_nastave 118,08 kB 13.09.2019. 11:00
Broj preuzimanja: 52  Literatura 42,88 kB 13.09.2019. 11:00
Broj preuzimanja: 30  Ishodi_učenja 111,86 kB 13.09.2019. 11:01
Broj preuzimanja: 26  Kalendar_nastave 98,85 kB 13.09.2019. 11:01
Broj preuzimanja: 25  Sustav_bodovanja_i_ocjenjivanja 80,27 kB 13.09.2019. 11:02
Broj preuzimanja: 37  Ogledna_ispitna_pitanja 72,04 kB 13.09.2019. 11:02
Broj preuzimanja: 24  Izvedbeni_plan_nastave 143,39 kB 13.09.2019. 11:02
Broj preuzimanja: 17  rezultati_pismenog_ispita_2019_12_09 81,50 kB 15.01.2020. 15:31

Nastavni materijali [7]

Naziv datoteke Veličina Ubačeno/mijenjano  
Broj preuzimanja: 69  predavanje_1 1,85 MB 13.09.2019. 11:03
Broj preuzimanja: 81  predavanje_2 663,64 kB 20.09.2019. 12:46
Broj preuzimanja: 57  predavanje_3 549,69 kB 25.09.2019. 16:30
Broj preuzimanja: 37  predavanje_4 113,83 kB 07.10.2019. 10:55
Broj preuzimanja: 62  predavanje_5 468,72 kB 14.10.2019. 11:28
Broj preuzimanja: 33  predavanje_6 621,65 kB 21.10.2019. 12:18
Broj preuzimanja: 36  predavanje_7 1,91 MB 22.10.2019. 10:25

Literatura

Obvezna literatura

red. broj Naziv
1. Biokemijsko inženjerstvo, PBF interna skripta, Zagreb (ur. V. Marić, S. Novak i P. Horvat), 1989.
2. Biotehnologija, Bia, Ljubljana (ur. P. Raspor), 1996.

Preporučena literatura

red. broj Naziv
1. Biotechnologyn , Multivolume comprehensive treatise (H.J.Rehm, G. Reed, A. Puechler, P. Stadler, eds.) VCH, Weinheim 1993
2. V. Marić, Biotehnologija i sirovine, Stručna i poslovna knjiga, Zagreb, 2000