Prowadzenie: Prof. dr hab. Jacek BIELECKI

Wprowadzenie do biotechnologii: rys historyczny i zakres wspóÅ‚czesnej biotechnologii; literatura tematu; zastosowanie biotechnologii w przemyÅ›le chemicznym; biotechnologia w ochronie Å›rodowiska; perspektywy rozwoju biotechnologii. Metodyka opracowywania procesu biotechnologicznego: modernizacja i innowacja procesu technologicznego; tworzenie nowych biotechnologii; faza wstÄ™pna, badawcza i wdrożenie procesu; etapy opracowywania biosyntezy (pozyskiwanie odpowiednich drobnoustrojów, wstÄ™pne ustalenie warunków ich hodowli, doskonalenie cech produkcyjnych szczepów, optymalizacja bioprocesowa, powiÄ™kszanie skali procesu, uruchomienie produkcji). Drobnoustroje w biotechnologii (przeglÄ…d najważniejszych procesów, ksztaÅ‚towanie przebiegu procesu biotechnologicznego, dobór szczepu, prowadzenie kultury, przechowywanie szczepów). Typy hodowli. Poszukiwanie nowych metabolitów wtórnych. Zastosowania biotechnologii w medycynie, przemyÅ›le farmaceutycznym, spożywczym oraz w rolnictwie.

Prowadzenie: Dr hab. Radosław STACHOWIAK

I. Konstrukcja, hodowla i charakterystyka mikroorganizmów transgenicznych oraz ich zastosowanie przy projektowaniu szczepionek nowej generacji. Molekularne podstawy bakteryjnej patogenezy, mechanizmy dziaÅ‚ania toksyn i innych czynników zjadliwoÅ›ci bakterii oraz ich znaczenie dla wspóÅ‚czesnej wakcynologii. Ćwiczenie obejmuje izolacjÄ™ DNA chromosomowego, amplifikacjÄ™ genów kodujÄ…cych czynniki wirulencji technikÄ… PCR oraz oznaczanie aktywnoÅ›ci toksyn bakteryjnych na modelu komórek eukariotycznych.

II. Bakteriofagi w biotechnologii. Hodowla, charakterystyka i zastosowanie bakteriofagów w leczeniu zakażeÅ„ bakteryjnych. Ćwiczenie obejmuje izolacjÄ™ specyficznych fagów, przygotowanie opatrunku fagowego i badanie aktywnoÅ›ci fagów (hodowla bakterii i fagów, oznaczanie liczebnoÅ›ci bakterii i bakteriofagów, wyznaczanie krzywej wzrostu i krzywej litycznej).

Prowadzenie: Dr Renata GODLEWSKA, Dr Agnieszka WYSZYŃSKA /ZakÅ‚ad Genetyki Bakterii/

III  Wykorzystanie biaÅ‚ek bakteryjnych patogenów w medycynie – czynniki rozprzestrzeniania bakterii patogennych. BiaÅ‚kiem modelowym na ćwiczeniach jest streptokinaza Streptococcus equisimilis. Ćwiczenie obejmuje transformacjÄ™ komórekEscherichia coli plazmidami zawierajÄ…cymi różne warianty streptokinazy i wykrywanie jej aktywnoÅ›ci w uzyskanych transformantach.

• Ratledge, C., Kristiansen, B. Podstawy biotechnologii. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2011.
• Bednarski, W., Reps, A. Biotechnologia żywnoÅ›ci. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2007.
• Chmiel, A. Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2006.
• Buchowicz, J. Biotechnologia molekularna. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2009.
• Kayser, O. Podstawy biotechnologii farmaceutycznej. Wydawnictwo Uniwersytetu JagielloÅ„skiego, Kraków, 2006.
• Singleton, P. Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2000.
• Thieman W. J., Palladino, M. A. Introduction to Biotechnology. Pearson Education, Inc., USA, 2012.
• Pongracz, J., Keen, M. Medical Biotechnology. Elsevier Health Sciences, 2009.

Prowadzenie: Prof. dr hab. Jacek BIELECKI, Dr hab. Adrianna RACZKOWSKA, Dr hab. Radosław STACHOWIAK

Mikroorganizmy prokariotyczne i eukariotyczne o znaczeniu przemysÅ‚owym. Metabolizm oddechowy i fermentacyjny, szlaki degradacji glukozy, reakcje anaplerotyczne, metabolity pierwotne i wtórne. Klasyczne i nowoczesne techniki mutagenizacji, klonowanie i ekspresja genów w komórkach bakterii oraz drożdży, wektory wahadÅ‚owe i ekspresyjne. Nowa metodologia ulepszania szczepów produkcyjnych w oparciu o badania genomowe. Nadprodukcja metabolitów w wyniku zmian w systemach regulacyjnych komórki - biosynteza L-glutaminianu i L-lizyny. Zasady skriningu mikroorganizmów syntetyzujÄ…cych antybiotyki. Genetyczne i biochemiczne podstawy biosyntezy antybiotyków oraz technologia ich otrzymywania. Aktywność biologiczna antybiotyków naturalnych i póÅ‚syntetycznych. Fermentacja alkoholowa - technologia otrzymywania napojów fermentowanych oraz bioetanolu. Bakterie mlekowe i ich znaczenie w technologii otrzymywania produktów spożywczych oraz leczniczych. Biotechnologia D- i L-aminokwasów metodÄ… fermentacyjnÄ… i enzymatycznÄ…. Wykorzystanie mikroorganizmów w procesach biotransformacji. Technologia otrzymywania preparatów enzymatycznych i ich wykorzystanie w różnych gaÅ‚Ä™ziach przemysÅ‚u. Metody produkcji, typy bioreaktorów oraz podstawowe problemy techniczne. Optymalizacja bioprocesów.

Prowadzenie: Dr hab. Adrianna RACZKOWSKA, Dr hab. RadosÅ‚aw STACHOWIAK

I. Drobnoustroje o znaczeniu przemysłowym. Metody izolacji ze środowiska oraz modyfikacje genetyczne.

II. Biosynteza metabolitów wtórnych – identyfikacja i oznaczanie aktywnoÅ›ci biologicznej antybiotyków.

III. Fermentacja mlekowa - bakterie homo- i heterofermentatywne. Otrzymywanie kwasu mlekowego z udziaÅ‚em Lactobacillus delbrueckii.

IV. Fermentacja alkoholowa – drożdże piwowarskie oraz ich zastosowanie w produkcji piwa.

V. Wykorzystanie auksotroficznych i regulatorowych mutantów Corynebacterium glutamicum do biosyntezy L-lizyny.

VI. Metody immobilizacji komórek i biaÅ‚ek enzymatycznych.

VII. Biosynteza acylazy penicylinowej i jej wykorzystanie do produkcji kwasu penicylanowego (6-AP).

VIII. Biotransformacja z udziałem bakterii kwasu octowego.

IX. Metody otrzymywania kwasu cytrynowego z udziaÅ‚em Aspergillus niger.

X. Diagnostyka mikrobiologiczna w przemyÅ›le. Identyfikacja bakterii z rodziny Enterobacteriaceae.

XI. Kontrola mikrobiologiczna produktów leczniczych. Badanie jaÅ‚owoÅ›ci i czystoÅ›ci mikrobiologicznej.

• Libudzisz, Z., Kowal, K., Å»akowska, Z. Mikrobiologia techniczna. Tom I. i II., Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2009.
• Bednarski, W., Fiedurka, J. Podstawy biotechnologii przemysÅ‚owej. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2009.
• Chmiel, A. Biotechnologia. Podstawy mikrobiologiczne i biochemiczne. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2006.
• Chmiel A. Biotechnologia i chemia antybiotyków. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 1998.
• Singleton, P. Bakterie w biologii, biotechnologii i medycynie.Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa, 2000.
• Okafor, N. Modern Industrial Microbiology and Biotechnology. Taylor & Francis, 2007.

Prowadzenie: Dr hab. Tomasz JAGIELSKI, Dr Zofia BAKUŁA, Dr Piotr GOLEC

1. Charakterystyka mikroorganizmów, bioróżnorodność oraz rozmieszczenie w biosferze (maÅ‚e, liczne, ewolucyjnie stare, gatunkowo liczne, hodowalne lub niehodowalne; zróżnicowane morfologicznie, strukturalnie, genetycznie, fizjologicznie, ekologicznie; klasyfikacja i filogeneza). Liczebność gatunków w ekosystemie lub zespole mikroorganizmów (microbial community); dominacja gatunkowa; sukcesja; Å‚aÅ„cuch troficzny; typy troficzne. Krążenie pierwiastków (wÄ™giel, azot, siarka, fosfor, żelazo); szybkość przepÅ‚ywu pierwiastków biogennych; przepÅ‚yw energii; szlaki metaboliczne (wykorzystanie różnych: źródeÅ‚ energii, donorów elektronów, akceptorów elektronów, powstawanie produktów metabolicznych). 2. Czynniki abiotyczne i biotyczne ekosystemu (warunki fizyczne a wzrost mikroorganizmów: temperatura, pH, ciÅ›nienie osmotyczne, Å›wiatÅ‚o, promieniowanie, zwiÄ…zki nieorganiczne i organiczne. Åšrodowiska zasiedlane przez mikroorganizmy, ekstremofile. Interakcje miÄ™dzy mikroorganizmami a makroorganizmami. Biofilmy i ich powszechność w Å›rodowisku. 3. Woda jako Å›rodowisko życia bakterii (klasyfikacja wód powierzchniowych, warstwy i strefy w Å›rodowisku wodnym, typy miktyczne jezior, produktywność, status troficzny jezior, strefy saprobowe, typy bakterii w wodach, pÄ™tla mikrobiologiczna i jej rola). 4. Mikrobiologia atmosfery jako Å‚Ä…cznik miÄ™dzy Å›rodowiskami. 5. Mikroorganizmy w ochronie Å›rodowiska naturalnego i biotechnologii Å›rodowiskowej. Oczyszczanie Å›cieków, kompostowanie, bioremediacja gruntów i terenów skażonych zanieczyszczeniami, Å‚ugowanie metali z rud, dezodoryzacja gazów, biosensory. 7. Metody badawcze rekomendowane w mikrobiologii Å›rodowiskowej.

Prowadzenie: Dr hab. Tomasz JAGIELSKI, Dr Zofia BAKUŁA

Ćwiczenia majÄ… charakter pracy laboratoryjnej i sÄ… częściowo powiÄ…zane z zagadnieniami omawianymi na wykÅ‚adach. Poszczególne zespoÅ‚y studentów przeprowadzajÄ… charakterystykÄ™ mikrobiologicznÄ… wybranych, naturalnych Å›rodowisk wodnych i glebowych wykorzystujÄ…c trzy grupy metod: 1 - oznaczanie iloÅ›ciowego, 2 - jakoÅ›ciowego skÅ‚adu mikroorganizmów oraz 3 - badanie mikrobiologicznej aktywnoÅ›ci rzeczywistej i potencjalnej.

Student zapoznaje siÄ™ z metodami namnażania, izolacji i identyfikacji wybranych grup mikroorganizmów pochodzÄ…cych z różnych Å›rodowisk wodnych i glebowych, zapoznaje siÄ™ także z metodami okreÅ›lania ich liczebnoÅ›ci (metody bezpoÅ›rednie i poÅ›rednie, metoda prawdopodobieÅ„stwa). OkreÅ›lana jest także liczebność promieniowców, grzybów i glonów, a także liczebność wybranych grup fizjologicznych mikroorganizmów (wiążących azot czÄ…steczkowy, proteolitycznych, amonifikacyjnych, denitryfikacyjnyach, nitryfikacyjnych, amylolitycznych). Przeprowadzana jest również analiza udziaÅ‚u poszczególnych grup fizjologicznych bakterii biorÄ…cych udziaÅ‚ w mineralizacji materii organicznej na tle ogólnej liczby bakterii heterotroficznych. Kolejna część badaÅ„ polega na oznaczeniu a nastÄ™pnie porównaniu aktywnoÅ›ci zespoÅ‚ów bakterii (nitryfikacyjnych, denitryfikacyjnych, amonifikacyjnych, ureolitycznych, proteolitycznych, celulolitycznych, amylolitycznych) pochodzÄ…cych z różnych Å›rodowisk. W trakcie trwania ćwiczeÅ„ student poznaje także podstawowe metody badania zanieczyszczeÅ„ mikrobiologicznych powietrza oraz wybrane mikroorganizmy wskaźnikowe (bakterie grupy coli, sinice, bakterie siarkowe i żelaziste).

• BÅ‚aszczyk M. K. Mikrobiologia Å›rodowisk. Warszawa, PWN, 2014.
• Baj, J. Mikrobiologia. Warszawa, PWN, 2018.
• Baj J., Markiewicz Z. Biologia molekularna bakterii. Warszawa, PWN, 2015.
• BÅ‚aszczyk M.K., Mikroorganizmy w ochronie Å›rodowiska. Warszawa, PWN, 2007.
• Klimiuk E., Łebkowska M. Biotechnologia w ochronie srodowiska. Warszawa, PWN, 2008.
• Kunicki-Goldfinger W. Å»ycie bakterii. Warszawa, PWN, 2007.
• Schlegel H.G. Mikrobiologia ogólna. Warszawa, PWN, 2008.