Кафедра трансляційної медичної біоінженерії |
Рівень вищої освіти | Третій (освітньо-науковий) |
Галузь знань | - |
Спеціальність | |
Освітня програма | 091ф ПБ+ - Прикладна біологія (ЄДЕБО id: 57872) |
Статус дисципліни | Нормативна |
Форма здобуття вищої освіти | Очна |
Рік підготовки, семестр | 2 курс, осінній семестр |
Обсяг дисципліни | 8 кред. (Лекц. 30 год, Практ. 35 год, Лаб. год, СРС. 175 год ) |
Семестровий контроль/контрольні заходи | Екзамен |
Розклад занять | https://rozklad.kpi.ua |
Мова викладання | Українська |
Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Галкін О. Ю., Практ.: Галкін О. Ю., |
Розміщення курсу |
Сучасна прикладна біологія охоплює питання біохімії, цитології, молекулярної біології, біоінженерії та одночасно використовує їх для розв’язання практичних задач. Згадані наукові дисципліни й самі розвиваються, що дає можливість використовувати нові дані для вирішення комплексних завдань, а одночасно виникають і нові різноманітні проблеми. А результатами вирішення таких проблем часто стають відкриття раніше не відомих біологічних процесів та явищ, що надалі стануть основою інноваційних підходів у медицині, біотехнології та промисловості.
Даний курс надає можливість аспірантам розглянути проблемні питання, що постають перед сучасною біохімією, цитологією, молекулярною біологією і біоінженерією, а також шляхи їх вирішення, які пропонують науковці та практики. Здобувачі формуватимуть здатності до вирішення комплексних проблем у цих біологічних напрямках; до пошуку, оброблення та аналізу інформації щодо принципів модифікації природних та створених штучно біологічних систем; до здійснення дослідницької та інноваційної діяльності в прикладній біології.
Метою дисципліни є формування підходів до використання регуляторних механізмів у біологічних системах для керування процесами їх життєдіяльності і практичного використання та створення нових штучних біологічних об’єктів.
Предметом дисципліни є проблемні питання біохімії, цитології, молекулярної біології, біоінженерії, а також напрямки їх розв’язання.
Дисципліна сприяє формуванню у аспірантів таких компетентностей:
Після засвоєння навчальної дисципліни аспіранти мають продемонструвати такі результати навчання:
знання:
уміння:
Програмні компетентності, які мають бути сформовані після вивчення дисципліни, та які відповідають освітній програмі «Прикладна біологія»:
Загальні компетентності
Фахові компетентності
Програмні результати навчання, які мають бути досягнуті після вивчення дисципліни та які відповідають освітній програмі «Прикладна біологія»:
Вивчення дисципліни базується на знаннях аспірантів з біохімії молекулярної біології, цитології та біотехнології, набутих під час навчання в магістратурі тощо. Для користування іноземними джерелами інформації з дисципліни аспіранти повинні володіти іноземною мовою для наукової діяльності.
Знання та вміння, набуті після вивчення дисципліни, можуть надалі використовуватися аспірантами при підготовці дисертації, опрацюванні та аналізі проблемних питань з різних напрямків біотехнології та біоінженерії, а також для опанування курсу «Науково-управлінські засади екологічної експертизи».
Тема 1. Прикладні та фундаментальні питання сучасної біохімії.
Тема 2. Проблеми питання та можливості молекулярної біології.
Тема 3. Цитологічні дослідження у прикладних біологічних процесах.
Тема 4. Біоінженерні підходи у розробках біотехнологічного та медичного профілю.
Біохімія і біотехнологія – сучасній медицині. Голов. ред. С. В. Комісаренко. – K.: ФОП Москаленко О. М., 2013, 704 с.
Функціональна біохімія: підручник / За ред. проф. Н.О. Сибірної. – Львів : ЛНУ імені Івана Франка, 2018. – 644 с.
Молекулярні механізми міжклітинної комунікації : монографія за ред. проф. Г. О. Ушакової. – Дніпро: ЛІРА, 2018. – 216 с. https://bit.ly/3jp55nN
Марченко М.М., Копильчук Г.П. Біохімія інформаційних молекул: Навчальний посібник. - Чернівці: Рута, 2003. - 344 с.
Молекулярно-біологічні компоненти міжклітинного матриксу: навч. посібник / М.Д. Курський, Л.М. Васіна, М.М. Марченко. – Харків: Мачулин, 2013. – 116 с.
Карпов О.В., Демидов С.В., Кир'яченко С.С. Клітинна та генна інженерія: Підручник - К.: Фітосоціоцентр, 2010. – 208 с.
Мартиненко O.I. Методи молекулярної біотехнології: Лабораторний практикум / За наук. ред. чл.-кор. HAH України, проф. Д.М. Говоруна. — К.: Академперіодика, 2010. — 232 с.
Копильчук Г.П. Функціональна біохімія: підручник. / Г.П. Копильчук – Чернівці: Чернівецький нац. ун-та, 2018. – 341 с.
Tabery, James, Monika Piotrowska, and Lindley Darden, "Molecular Biology", The Stanford Encyclopedia of Philosophy (Spring 2021 Edition), Edward N. Zalta (ed.), https://plato.stanford.edu/archives/spr2021/entries/molecular-biology/
Brady S. T., Siegel G. J., Albers R. W., Price D. L. Basic neurochemistry principles of molecular, cellular and medical neurobiology: 8th ed. Elsevier Inc., 2012. 1096 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3YJIxi3
Kushkevych I. In Progress in Biochemistry and Biotechnology. Bacterial Physiology and Biochemistry, Academic Press, 2022. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3WhgiFI
Chung Eun Ha, N.V. Bhagavan. Essentials of Medical Biochemistry. Academic Press. 2022. 844 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3YFF3ge
Khalid Z. Masoodi, Sameena Maqbool Lone, Rovidha Saba Rasool. Advanced Methods in Molecular Biology and Biotechnology. Academic Press, 2021. 184 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3jlNZHD
Biomedical Information Technology. Editor David Dagan Feng. Academic Press. 2021. 790 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3WCjSKo
Principles of Tissue Engineering. Editors Robert Lanza, Robert Langer, Joseph P. Vacanti, Anthony Atala. Academic Press. 2020. 1578 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3Viz0eT
Principles and Applications of Molecular Diagnostics. Editors Nader Rifai, Andrea Rita Horvath, Carl T. Wittwer. Academic Press. 2018. 410 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3GbrRbR
Yoram Vodovotz, Gary An. Translational Systems Biology. Academic Press. 2015. 152 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3jqOpww
Current Developments in Biotechnology and Bioengineering. Foundations of Biotechnology and Bioengineering. Editors Ashok Pandey, José António Couto Teixeira. Academic Press. 2017. 283 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3BXcQrB
Methods in Stem Cell Biology - Part A. Edited by Ilio Vitale, Gwenola Manic, Lorenzo Galluzzi
Volume 170, Pages 2-210 (2022) Academic Press. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3BRtI2Q
Methods in Stem Cell Biology - Part B. Edited by Ilio Vitale, Gwenola Manic, Lorenzo Galluzzi Volume 171, Pages 2-245 (2022). Academic Press. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3HQQETS
Stem Cells. Scientific Facts and Fiction. Christine L. Mummery, Anja van de Stolpe, Bernard Roelen, Hans Clevers Academic Press. 2021. 410 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3YJ6Fky
Engineering Strategies for Regenerative Medicine. Editors Tiago G. Fernandes, Maria Margarida Diogo, Joaquim M.S. Cabral. Academic Press. 2020. 275 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3jkccOs
Subrata Pal. Fundamentals of Molecular Structural Biology. Academic Press. 2020. 496 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3Gak2D7
Translational Biotechnology. A Journey from Laboratory to Clinics. Editors Yasha Hasija. Academic Press. 2020. 425 p. Detailed information in the personal account on the Sikorsky platform. https://bit.ly/3YI2wNN
Навчальна дисципліна охоплює 30 год лекцій та 35 год практичних занять, а також виконання модульної контрольної роботи, тривалістю 2 год. Практичні заняття проводяться з метою закріплення теоретичних положень навчальної дисципліни і набуття аспірантами умінь і досвіду оперування сучасними поняттями біохімії, цитології, молекулярної біології, біоінженерії.
Методи навчання: пояснювально-ілюстрований (мультимедійні лекції з елементами дискусійного спілкування зі здобувачами), репродуктивний, дослідницький, частково-пошуковий (самостійна робота пошукового характеру, робота з літературою).
Використовуються наступні методи навчання:
• словесні – розповідь, пояснення, бесіда, інструктаж, лекція, дискусія;
• наочні – демонстрація відеофільмів, наочного обладнання, ілюстрацій;
• практичні методи – практичні роботи;
• індуктивні методи – узагальнення результатів пошуку та дослідження.
Теми та заняття
Тема 1. Прикладні та фундаментальні питання сучасної біохімії.
Тема 2. Проблеми питання та можливості молекулярної біології.
Тема 3. Цитологічні дослідження у прикладних біологічних процесах.
Тема 4. Біоінженерні підходи у розробках медичного та сільськогосподарського профілю.
На самостійну роботу за цим курсом відводиться 175 год.
Види самостійної роботи:
Теми, які виносяться на самостійне опрацювання:
- Клітинна та генна інженерія (Література: 5, 13)
- Створення рекомбінантних мікроорганізмів з метою отримання біологічно активних сполук - поліпептидів, малих біологічних молекул та біополімерів (Література: 6, 14)
- Горизонтальне перенесення генетичного матеріалу у бактерій (Література: 4, 12)
Відвідування занять
Штрафні бали за відсутність на заняттях не виставляються. Однак, здобувачам рекомендується відвідувати заняття, оскільки на них викладається теоретичний матеріал та розвиваються практичні навички, необхідні для ґрунтовного формування відповідних компетентностей.
Пропущені контрольні заходи оцінювання
Контрольні заходи оцінювання, виконання яких передбачено на занятті, проводяться у завчасно визначений день, який оголошується здобувачам на першому тижні освітнього процесу. Виконання таких контрольних заходів оцінювання в інший день дозволяється за вагомих та/або форс-мажорних обставин.
У разі відсутності здобувача на практичному занятті, де передбачається його виступ із повідомленням, такий виступ або переноситься на інше практичне заняття, або замінюється на підготовку аналітичної записки із відповідної теми обсягом 5-10 сторінок (у разі особливих форс-мажорних обставин).
Забезпечення об’єктивності оцінювання здобувачів
Об’єктивність оцінювання здобувачів на всіх етапах оволодіння дисципліною забезпечується через наступні механізми. По-перше, детальні рекомендації щодо рейтингової системи оцінювання результатів навчання. По-друге, використання здобувачами та викладачами всіх можливих інструментів комунікацій, що забезпечують збереження історії комунікацій (електронна пошта, соціальні мережі, месенджери тощо). По-третє, для перевіряння письмових видів робіт здобувачів у разі їх незгоди із результатами оцінювання може залучатися інший викладач, який має відповідну професійну компетенцію та призначений кафедрою на поточний навчальний рік. У разі відсутності узгодженої думки викладачів щодо оцінки роботи здобувача питання виноситься на засідання кафедри, а врегулювання питання здійснюється згідно з «Положення про апеляції в КПІ ім. Ігоря Сікорського» http://osvita.kpi.ua/node/182.
Процедура оскарження результатів контрольних заходів оцінювання
Після отримання коментарів від викладача з аргументацією щодо оцінки, здобувач має право в індивідуальному порядку задати всі питання, які цікавлять стосовно результатів контрольних заходів оцінювання. Якщо здобувач не погоджуються з оцінкою, він має також навести аргументи щодо своєї позиції та звернутися до декана факультету для подальшого вирішення питання (детально – див. «Положення про апеляції в КПІ ім. Ігоря Сікорського» http://osvita.kpi.ua/node/182).
Академічна доброчесність
У разі використання контенту, захищеного авторським правом, результатів аналітичних досліджень та/або іншої інформації, здобувачі мають обов’язково вказувати джерело.
Політика та принципи академічної доброчесності визначені у розділі 3 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (https://kpi.ua/code). У разі виникнення потреби у перевірці академічних текстів, підготовлених здобувачам, на наявність текстових запозичень здобувач може звернутися безпосередньо до викладача або відповідальної особи кафедри з питань перевірки академічних текстів.
Норми етичної поведінки
Норми етичної поведінки здобувачів і працівників визначені у розділі 2 Кодексу честі Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» (https://kpi.ua/code).
Дистанційне навчання
Проходження он-лайн курсів передбачено у випадку форс-мажорних обставин (зокрема, карантинних заходів) та для інклюзивного навчання здобувачів із особливими потребами.
Інклюзивне навчання
Навчальна дисципліна розрахована на вивчення для здобувачів із особливими освітніми потребами, але слід враховувати велике навантаження на зоровий апарат. В залежності від особливих потреб здобувачів можливе використання дистанційного навчання.
Поточний контроль: модульна контрольна робота за питаннями, наданими у п.9.
Календарний контроль: провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу. Позитивну атестацію отримує студент, що отримав не менше від 50% балів можливих на час проведення в університеті календарних контролів.
Семестровий контроль: Екзамен. Перелік питань на екзамен подано у п.9.
Умови допуску до семестрового контролю: семестровий рейтинг більше 27 балів
Семестровий рейтинг складається з балів за реферат (40 балів) та за модульну контрольну роботу (15 балів): 40+15=55 балів
За виконання реферату (40 балів):
Модульна контрольна робота складається з одного проблемного питання, яке оцінюється у 15 балів:
- повна відповідь на контрольні питання - 15 балів;
- не повна відповідь на контрольні питання - 11-14 балів;
- часткова відповідь на контрольні питання - 7-10 балів;
- лише окремі елементи відповіді на питання - 5-14 балів;
- незадовільна відповідь на контрольні питання - до 5 балів.
Письмовий іспит складається з 3 питань, кожне з яких оцінюється у 15 балів:
- повна відповідь на питання - 15 балів;
- не повна відповідь на питання - 11-14 балів;
- часткова відповідь на питання - 6-10 бали;
- окремі елементи відповіді на питання з помилками - 1-5 балів;
- незадовільна відповідь на питання - 0 балів.
Загальний рейтинг з дисципліни таким чином:
семестровий бал (55) та бали за іспит (45) = 100 балів
Додаткові бали (до 10 балів) аспірант може отримати за підготовку інформації за наданою темою.
Кількість балів | Оцінка |
---|---|
100-95 | Відмінно |
94-85 | Дуже добре |
84-75 | Добре |
74-65 | Задовільно |
64-60 | Достатньо |
Менше 60 | Незадовільно |
Не виконані умови допуску | Не допущено |
Перелік питань на модульну контрольну роботу:
Предмет і задачі клітинної біохімії.
Регуляція обміну речовин і клітинних функцій.
Компоненти міжклітинного матриксу.
Біохімічні аспекти лікувально-профілактичних продукті.
Предмет і задачі функціональної біохімії.
Біохімія інформаційних молекул.
Предмет та об’єкти медичної біохімія.
Біохімія міжклітинних комунікацій.
Біохімія гормональної регуляції.
Сучасні методи імунохімічного аналізу.
Функціональні зонди генів.
Біоінформатика у вирішенні проблем молекулярної біології.
Зондування геномів.
Проблем реалізації міжнародного проекту «Протеом людини»
Теми на реферат:
Деградація ксенобіотиків генетично модифікованими мікроорганізмами [Структурно-функціональна організація системи біотрансформації чужорідних сполук. Біохімічні механізми трансформації органічних ксенобіотиків у організмі людини та тварин. Загальна схема процесу біотрансформації. Основні типи реакцій біотрансформації ксенобіотиків. Трансформація ксенобіотиків у екосистемах. Метали як ксенобіотики. Біохімічні механізми деградації органічних ксенобіотиків у навколишньому середовищі. Біохімічні механізми деградації нафти та нафтопродуктів у навколишньому середовищі. Плазміди Pseudomonas, їхній розмір і сполуки, за руйнування яких відповідальні ферменти, що кодуються цими плазмідами. Метаболічні шляхи біодеградації ксенобиотиків, створені методами генної інженерії. Використання іммобілізованих клітин мікроорганізмів. ]
Харчування та метаболізм [Роль вітамінів у біохімічних процесах клітини. Молекулярні основи регуляції метаболізму, зокрема механізми активації та мішені таких факторів транскрипції, як ChREBP (carbohydrate response element binding protein), різних варіантів SREBP (sterol regulatory element binding protein), ядерних рецепторів (RXR, FXR, HNF4 та інших), рецепторів до інсуліну та факторів росту. Гени, що відповідають за схильність ссавців до ожиріння, діабету 2-ого типу, станів, схожих з метаболічним синдромом. Механізми відчуття метаболітів клітинами, зокрема активації протеїнкінази mTOR (mechanistic target-ofrapamycin) амінокислотами, активацію фактора ChREBP фосфорильованими моносахаридами та ацетил-коензимом А, тощо. Молекулярні механізми дії біологічно активних речовин, зокрема кофеїну, похідних метаболізму фенілпропаноїдів, ізотіоціанатів Капустяних тощо.]
Імунобіологія вагітності [Механізми сполученої імуносупресії у вагітних жінок із грипозною інфекцією для розробки заходів керування цими процесами і зниження смертності від цієї інфекції. Яким чином забезпечується імунна перевага плода і розвиток толерантності; які механізми є основою функціональної імуносупресії під час вагітності? Чому інфекції становлять особливу небезпеку для вагітних жінок; чи існує код контролю імунної системи і чи користуються цим кодом віруси? Проблема впливу ендогенних вірусів, вбудованих в геном людини більше 25 млн. років тому, на значне число ризиків розвитку різних видів патології людини: від безпліддя – до хвороб вагітності; від розвитку злоякісних новоутворень – до системної патології та автоімунних процесів.]
Перелік питань на екзамен:
Проблеми технологій клонування
Питання трансплантації органів та регенеративних технологій
Біоінженерна персоніфікована медична допомога
Інженерні рішення щодо травм та хронічних захворювань
Генно-інженерні підходи до створення інтенсивних технологій у рослинництві
Генно-інженерні підходи до створення інтенсивних технологій у тваринництві
Генна діагностика
Генна терапія людини
Олігонуклеотиди як основа нових лікарських засобів
Горизонтального перенесення генетичного матеріалу у бактерій
Методи ідентифікації клітин з рекомбінантними молекулами ДНК
ДНК-ДНК-гібридизація за Саузерном
Методи селекції клітин з рекомбінантними молекулами ДНК
Клітинна та генна інженерія
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Галкін О. Ю.;
Ухвалено кафедрою ТМБІ (протокол № 1 від 28.08.2023 )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № 1 від 1.09.2023 )