Mikrobiologia przemysłowa 1400-114MIKP
Przedmiot prezentuje mikroorganizmy o znaczeniu przemysłowym (bakterie należące do różnych grup taksonomicznych) oraz organizmy eukariotyczne (drożdże oraz grzyby strzępkowe). Przedstawiana jest ogólna charakterystyka metabolizmu, w tym metabolizm oddechowy i fermentacyjny, szlaki degradacji glukozy, reakcje anaplerotyczne, uzyskiwanie i wykorzystywanie energii, metabolity pierwotne i wtórne. Omawiane są: metody ulepszania i przechowywania szczepów, klasyczne i nowoczesne techniki mutagenizacji, klonowanie i ekspresja genów w komórkach bakterii oraz drożdży, wektory wahadłowe i ekspresyjne. Prezentowana jest nowa metodologia ulepszania szczepów w oparciu o badania genomowe. Tematyka obejmuje także nadprodukcję metabolitów w wyniku genetycznych zmian w systemach regulacyjnych komórki. Zasadnicza część wykładów poświęcona jest wykorzystaniu mikroorganizmów w różnych gałęziach przemysłu, do otrzymywania wielu wartościowych produktów. Prezentowane są drobnoustroje zdolne do fermentacji alkoholowej - Saccharomyces cerevisiae oraz Zymomonas mobilis oraz technologia otrzymywania bioetanolu/biopaliwa oraz napojów fermentowanych. Tematem są bakterie mlekowe i ich znaczenie w technologii otrzymywania produktów spożywczych (produkty fermentacji) oraz dekstranu czy lantybiotyków. Przedstawiane są genetyczne i biochemiczne podstawy biosyntezy antybiotyków - wykorzystanie Streptomyces spp, Bacillus spp. oraz Penicilium spp. Omawiane są zasady skriningu antybiotyków, aktywność biologiczna oraz biotechnologia tetracyklin, antybiotyków beta-laktamowych, makrolidowych, aminoglikozydowych oraz polipeptydowych. Prezentowane są antybiotyki półsyntetyczne – zasady otrzymywania i właściwości biologiczne, mechanizmy oporności bakterii na antybiotyki. Wykład obejmuje także zagadnienia związane z biosyntezą oraz biotechnologią D- i L-aminokwasów (metoda fermentacyjna i enzymatyczna), wykorzystaniem mikroorganizmów w procesach biotransformacji do otrzymywania: D-fruktozy, L-sorbozy, L-jabłczanu, D- i L-aminokwasów, kwasu octowego oraz leków steroidowych. Omawiane są zagadnienia związane z technologią otrzymywania preparatów enzymatycznych (inżynieria enzymów przemysłowych - modyfikowanie właściwości ksylanazy i subtilizyny, metody immobilizacji komórek i enzymów) oraz wykorzystaniem enzymów w różnych gałęziach przemysłu. Omawiane są: metody produkcji (rodzaje hodowli, aparatura), procesy okresowe, ciągłe z zawracaniem biofazy, typy bioreaktorów oraz podstawowe problemy techniczne, optymalizacja bioprocesów.
Zagadnienia:
1. Drobnoustroje o znaczeniu przemysłowym. Metody izolacji ze środowiska oraz modyfikacje genetyczne. 2. Biosynteza metabolitów wtórnych – identyfikacja i oznaczanie aktywności biologicznej antybiotyków. 3. Fermentacja mlekowa - bakterie homo- i heterofermentatywne. Otrzymywanie kwasu mlekowego z udziałem Lactobacillus delbrueckii. 4. Fermentacja alkoholowa – drożdże piwowarskie oraz ich zastosowanie w produkcji piwa. 5.Zastosowanie biofermentora ze zautomatyzowanym systemem sterowania do monitorowania procesu biosyntezy rekombinowanego białka w komórkach Escherichia coli - przeniesienie procesu ze skali laboratoryjnej do przemysłowej. 6. Metody immobilizacji komórek i białek enzymatycznych. 7. Biosynteza acylazy penicylinowej i jej wykorzystanie do produkcji kwasu penicylanowego (6-AP). 8. Produkcja kwasu octowego - optymalizacja procesu w biofermentorze. 9. Metody otrzymywania kwasu cytrynowego z udziałem Aspergillus niger. 10. Diagnostyka mikrobiologiczna w przemyśle. Identyfikacja bakterii z rodziny Enterobacteriaceae. 11. Kontrola mikrobiologiczna produktów leczniczych i kosmetyków. Badanie jałowości i czystości mikrobiologicznej.
Koordynatorzy przedmiotu
Rodzaj przedmiotu
Tryb prowadzenia
Założenia (opisowo)
Efekty kształcenia
WIEDZA
- Ma elementarną wiedzę w zakresie mikrobiologii przemysłowej oraz rozumie związki i zależności między wiedzą mikrobiologiczną i biochemiczną a bioinżynierią procesową (K_W01 BT1)
- Posiada wiedzę dotyczącą rozwoju mikrobiologii przemysłowej oraz historii odkryć, najnowszych badań oraz zastosowań mikroorganizmów w praktyce przemysłowej (K_W02 BT1)
- Wykazuje znajomość podstawowych technik i narzędzi w badaniach właściwości fizjologicznych i biochemicznych mikroorganizmów wykorzystywanych w przemyśle i rozumie znaczenie pracy doświadczalnej w mikrobiologii przemysłowej oraz potrafi opisać znaczenie analiz molekularnych w konstrukcji zmodyfikowanych mikroorganizmów (K_W04 BT1)
- Ma wiedzę dotyczącą technologicznych aspektów procesów fermentacyjnych, planowania i optymalizacji procesu produkcyjnego z wykorzystaniem bioreaktorów (K_W05 BT1)
-Wykazuje znajomość podstawowego słownictwa związanego z mikrobiologią przemysłową w języku angielskim (K_W06 BT1)
- Zna i wykorzystuje narzędzia informatyczne do pozyskiwania informacji, przetwarzania tekstów, korzystania ze światowych baz danych, w tym z kolekcji kultur mikroorganizmów (K_W08 BT1)
- Rozumie zasady bezpieczeństwa i higieny pracy (K_W09 BT1)
UMIEJĘTNOŚCI
- Wykorzystuje różnorodne metody i techniki badawcze w celu izolacji i identyfikacji mikroorganizmów o pożądanych cechach metabolicznych a także w celu identyfikacji metabolitów pierwotnych i wtórnych (K_U01 BT1)
-Wykazuje umiejętność czytania ze zrozumieniem literatury fachowej w języku angielskim (K_U02 BT1)
-Wykazuje umiejętność wykorzystania dostępnych źródeł informacji, w tym ze źródeł elektronicznych (K_U03 BT1)
- Potrafi pod nadzorem opiekuna naukowego przeprowadzić prosty eksperyment (K_U04 BT1)
-Wykonuje w laboratorium proste pomiary fizyczne, chemiczne i biologiczne a także dokonuje obserwacji oraz stosując metody matematyczne przeprowadza analizę otrzymanych danych (K_U05 BT1)
- Wykazuje umiejętność poprawnego wnioskowania i interpretowania wyników badań na podstawie zebranych danych (K_U06 BT1)
-Wykazuje umiejętność izolacji mikroorganizmów ze środowiska naturalnego i charakterystyki materiału biologicznego (K_U8 BT1)
KOMPETENCJE SPOŁECZNE
- Jest świadomy znaczenia technologii fermentacyjnych i mikroorganizmów w rozwiązywaniu problemów energetycznych i żywieniowych oraz w ochronie środowiska naturalnego (K_K01 BT1)
- Docenia wagę metod matematycznych oraz narzędzi bioinformatycznych stosowanych dla opisu procesów biotechnologicznych (K_K02 BT1)
- Wykazuje odpowiedzialność za wykonywaną pracę oraz sprzęt, szanuje pracę innych (K_K03 BT1)
-Wykazuje umiejętność efektywnej pracy w zespole (K_K04 BT1)
- Rozumie podstawowe zasady etycznego postępowania w pracy zawodowej i życiu (K_K05 BT1)
-- Rozumie potrzebę przekazywania społeczeństwu informacji o nowych osiągnięciach w mikrobiologii przemysłowej, w tym genetycznie modyfikowanych mikroorganizmach oraz ich potencjalnym zastosowaniu w technologiach fermentacyjnych (K_K06 BT1)
Kryteria oceniania
Warunki zaliczenia ćwiczeń:
1. obecność studenta na min 85% zajęć;
2. praca na zajęciach, która pozwoli na pozytywną ocenę wiedzy, umiejętności i kompetencji społecznych jakie w toku zajęć uzyskał;
3. uzyskanie w sumie co najmniej 51% punktów z testu kontrolnego pojedynczego wyboru.
Warunkiem dopuszczenia do egzaminu jest zaliczenie ćwiczeń na ocenę pozytywną.
Warunkiem zaliczenia egzaminu (przedmiotu) jest uzyskanie co najmniej 51% punktów z egzaminu pisemnego zawierającego pytania testowe pojedynczego wyboru.
Praktyki zawodowe
Nie
Literatura
1. Baj J., Markiewicz Z. Biologia molekularna bakterii. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 2006.
2. Bednarski W., Fiedurka J. Podstawy biotechnologii przemysłowej. Wyd. Nauk-Tech. Warszawa, 2007.
3. Chmiel A. Biotechnologia - Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 1998.
4. Chmiel A. Biotechnologia i chemia antybiotyków. Wyd. Nauk. PWN, Warszawa, 1998.
5. Długoński J. Biotechnologia mikrobiologiczna. Wyd. Uniwersytetu Łódzkiego, Łódź, 1997.
6. El-Mansi E.M.T., Bryce C.F.A., Demain A.L., Allman A.R. Fermentation Microbiology and Biotechnology wyd. Taylor and Francis Group, 2007.
7. Libudzisz Z., Kowal K., Żakowska Z. Mikrobiologia techniczna. Tom I i II, PWN, 2007 i 2010.
8. Madigan M.T., Martinko J.J., Dunlup, Clark. Brock biology of microorganisms, wyd. Pearson Int. Edition, 12-th edition, 2009
9. Schlegel H.G. Mikrobiologia ogólna. PWN, 2003.
10. Singelton P. Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie. PWN, 2000.
Więcej informacji
Więcej informacji o poziomie przedmiotu, roku studiów (i/lub semestrze) w którym się odbywa, o rodzaju i liczbie godzin zajęć - szukaj w planach studiów odpowiednich programów. Ten przedmiot jest związany z programami: