C6210 Biotechnologie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2020
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Vyučující
doc. Ing. Martin Mandl, CSc. (přednášející)
Garance
doc. Ing. Martin Mandl, CSc.
Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: doc. Ing. Martin Mandl, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Ústav biochemie – Chemická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Čt 9:00–10:50 B11/205
Předpoklady
( Bi1700 Buněčná biologie || C7920 Struktura a funkce proteinů || CG010 Proteomika || C1470 Úvod do matematiky pro chemoinformatiky a bioinformatiky || SOUHLAS) && !NOWANY( C6211 Biotechnologie )
Základní znalosti z biochemie a biologie buňky.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
Cílem přednášky jsou biochemické principy vybraných klasických a moderních biotechnologií a základy procesů uplatňujících se ve fermentorech a dalších zařízeních sloužících k biotechnologickému využití metabolické aktivity organismů nebo enzymů.
Výstupy z učení
Student bude po absolvování kurzu schopen:
-orientovat se v biochemii a fyziologii organismů ve vztahu k jejich využití v biotechnologii;
-ovládat principy vybraných kvasných procesů a aplikace biotechnologie na ochranu životního prostředí;
-rozumět základním biotechnologickým operacím a procesům probíhajícím v bioreaktorech nejrůznější konstrukce;
-rozumět základním poznatkům z mikrobiální kinetiky.
Osnova
  • Mikrobiální a enzymová biotechnologie, historický přehled. Biochemie, mikrobiologie a inženýrské přístupy. Biologický materiál v biotechnologii.
  • Biochemické a chemické principy tradičních a moderních biotechnologií. Vybrané kvasné procesy (pivo, víno, organické kyseliny). Produkce mikrobiální biomasy jako zdroje protein.
  • Biotechnologie v ochraně životního prostředí. Bioremediace (toxické kovy, uhlovodíky), bioplyn, biopaliva, využití řas, bioelektřina), biomedicína.
  • Z laboratoře do praxe. Kultivační a produkční zařízení, laboratorní a provozní měřítko. Míchání ve fermentoru, dopad na metabolickou aktivitu organismů.
  • Aerace v bioprocesech. Přestup kyslíku.
  • Určení objemového koeficientu přestupu kyslíku. Parametry aerace ve fermentoru ve vztahu k spotřebě kyslíku produkčními kulturami a enzymy.
  • Jednorázová kultivace. Kinetika růstu a produkce. Modely spotřeby substrátů a tvorby produktů.
  • Kinetika odumírání a autolýzy buněk. Kinetické modely v biotechnologii a mikrobiální (buněčné) fyziologii, výběr modelu.
  • Kontinuální kultivace. Určení kinetických a fyziologických parametrů kultury v chemostatu, vztah k jednorázové kultivaci.
  • Imobilizované buňky a enzymy, principy a aplikace.
  • Bioreaktory s imobilizovanými buňkami a enzymy.
Literatura
    doporučená literatura
  • KAŠTÁNEK, František. Bioinženýrství. Vyd. 1. Praha: Academia, 2001, 334 s. ISBN 8020007687. info
  • STANBURY, Peter F., Allan WHITAKER a Stephen J. HALL. Principles of fermentation technology. 2nd ed. Oxford: Pergamon, 1995, xviii, 357. ISBN 0-08-036131-5. info
  • DORAN, Pauline M. Bioprocess engineering principles. London: Academic Press, 1995, xiv, 439 s. ISBN 0-12-220856-0. info
  • KRUMPHANZL, Vladimír a Zdeněk ŘEHÁČEK. Mikrobiální technologie : buňka a techniky jejího využití. 1. vyd. Praha: Academia, 1988, 360 s. info
  • ALEXANDER, Martin. Biodegradation and bioremediation. San Diego: Academic Press, 1994, 302 s. ISBN 0-12-049860-X. info
Výukové metody
Přednášky z vybraných kapitol biotechnologie. Diskuse k detailním problematikám.
Metody hodnocení
Přednášky, diskuse v hodině. Ústní zkouška. Důraz je kladen na pochopení principů. Minimálně polovina správných odpovědí z kinetiky bioprocesu je vyžadována pro další část zkoušky.
Informace učitele
Absolvent kursu získá znalosti o vybraných klasických i moderních biotechnologiích založených na použití mikroorganismů, dalších buněčných kultur a enzymů. Dále je hlavní pozornost věnována principům procesů uplatňujících se v biotechnologii (zejména v bioreaktorech) nezávisle na použitých organismech nebo enzymech. Znalost těchto procesů je využitelná v laboratorním i větším měřítku a kromě oblasti biotechnologie bude užitečná i při studiu fyziologie mikroorganismů a dalších buněčných kultur.
Další komentáře
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2000, jaro 2001, jaro 2002, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2017, jaro 2018, jaro 2019, jaro 2021, jaro 2022, jaro 2023, jaro 2024, jaro 2025.