Przedmioty wspólne – BIOTECHNOLOGIA Liczba pytań Analiza

Przedmioty wspólne – BIOTECHNOLOGIA
Liczba pytań
Analiza instrumentalna
2
1. Metody spektroskopowe analizy instrumentalnej, ich podział, podstawy oraz zastosowanie do
oznaczeń ilościowych i identyfikacji pierwiastków oraz związków organicznych.
2. Podstawy rozdziału mieszanin metodami chromatografii gazowej i cieczowej. Parametry
retencyjne oraz charakteryzujące układ chromatograficzny (sprawność, rozdzielczość,
selektywność). Podstawowe elementy budowy chromatografu. Zastosowanie metod
chromatograficznych w analizie ilościowej i jakościowej.
3. Podstawy teoretyczne metod potencjometrycznych, budowa, działanie i klasyfikacja elektrod
jonoselektywnych i ich parametry oraz zastosowanie.
4. Podstawy fizykochemiczne woltamperometrii, układ pomiarowy, elektrody pracujące, funkcja
pomiarowa i jej parametry, techniki woltamperometryczne, metody oznaczeń ilościowych.
Aparatura chemiczna i biotechnologiczna
2
1. Klasyfikacja aparatury chemicznej i biotechnologicznej.
2. Rodzaje mieszadeł, zapotrzebowanie na moc mieszania.
3. Metody mieszania i napowietrzania w bioreaktorach.
4. Konstrukcje bioreaktorów.
5. Charakterystyka materiałów rozdrobnionych.
6. Przepływu płynu przez złoże nieruchome.
7. Sedymentacja i odpylanie gazów – podstawy procesów i aparatura.
8. Filtracja pod stałym ciśnieniem, aparatura do filtracji okresowej i ciągłej.
9. Wirówki – konstrukcje aparatów i podstawy procesu.
10. Absorpcja – aparatura i podstawy procesu.
11. Hydrodynamika przepływu dwufazowego w bioskruberach.
12. Rektyfikacja – aparatura i podstawy procesu.
13. Aparatura do wymiany ciepła
Biochemia
4
1. Aminokwasy i białka
Budowa i podział aminokwasów.
Struktura białek.
Oczyszczanie białek.
Analiza ilościowa i jakościowa białek (chromatografia, elektroforeza).
2. Enzymy
Funkcje i budowa enzymów.
Termodynamika i kinetyka reakcji katalizowanych enzymatycznie.
Inhibicja enzymów.
Regulacja aktywności enzymatycznej.
3. Metabolizm
Metabolizm węglowodanów:
- budowa i znaczenia węglowodanów;
- metabolizm mono- i polisacharydów;
- glikoliza.
Metabolizm lipidów:
- struktura i funkcje kwasów tłuszczowych;
- rozpad kwasów tłuszczowych;
Oddychanie i energia:
- znaczenie cyklu kwasu cytrynowego;
- transport elektronów;
- procesy fosforylacji.
Biologia komórki
3
1. Organella komórkowe – budowa i funkcja.
2. Białka błonowe – budowa i funkcje.
3. Funkcje retilanu w komórkach.
4. Podziały komórkowe.
Biologia molekularna
3
1. Budowa kwasów nukleinowych.
2. Transkrypcja.
3. Plazmidy.
4. Kod genetyczny.
5. Budowa chromosomów.
6. Reakcja PCR.
7. Enzymy restrykcyjne.
8. Replikacja.
9. Budowa genów.
Chemia analityczna
1
1. Podstawowe definicje w analizie objętościowej (miano roztworu, krzywa miareczkowania, punkt
równoważnikowy (PR) i punkt końcowy (PK) miareczkowania.
2. Krzywe miareczkowania w analizie objętościowej.
3. Wskaźniki PK miareczkowania w analizie objętościowej.
4. Technika analizy miareczkowej.
5. Podstawy teoretyczne miareczkowania alkacymetrycznego, redoksometrycznego,
kompleksometrycznego i strąceniowego.
6. Obliczenia w analizie objętościowej
Chemia fizyczna
3
1. Właściwości i prawa gazów doskonałych oraz rzeczywistych.
2. Podstawy termodynamiki chemicznej. Prawa termodynamiki. Praca. Ciepło. Funkcje
termodynamiczne.
3. Procesy i przemiany termodynamiczne. Samorzutność procesów.
4. Termochemia. Prawo Hessa. Wyznaczanie parametrów termodynamicznych reakcji chemicznej.
Wpływ temperatury na entalpię reakcji.
5. Roztwory. Termodynamika roztworów. Roztwory doskonałe. Prawo Raoulta. Prawo Henry’ego.
Destylacja. Roztwory rzeczywiste. Roztwory azeotropowe.
6. Właściwości koligatywne.
7. Równowaga chemiczna. Stała równowagi chemicznej. Wpływ temperatury na równowagę
chemiczną. Zasada przekory.
8. Przewodnictwo roztworów elektrolitów. Rodzaje przewodnictw. Podstawowe wielkości. Pomiary
przewodnictwa. Prawo niezależnej wędrówki jonów.
9. Elektrochemia. Półogniwa. Ogniwa. Potencjał półogniwa. Siła elektromotoryczna ogniwa
elektrochemicznego. Rodzaje półogniw. Schematy ogniw. Zastosowania pomiarów
elektrochemicznych.
10. Kinetyka chemiczna. Rząd reakcji. Reakcje rzędu: 0,1,2,3. Metody określania rzędu oraz stałej
szybkości reakcji chemicznej.
11. Kinetyka reakcji enzymatycznych. Równanie Michaelisa-Menten, wyznaczanie jego parametrów.
12. Reakcje równoległe i odwracalne.
13. Wpływ temperatury na stałą szybkości reakcji chemicznej. Równania: Arrheniusa i Eyringa.
Parametry aktywacji i metody ich wyznaczania.
14. Podstawy procesów katalitycznych.
15. Adsorpcja. Adsorpcja fizyczna i chemiczna. Izotermy adsorpcji: Langmuira i BET.
16. Napięcie powierzchniowe i metody jego wyznaczania.
17. Refrakcja molowa. Właściwości, metody wyznaczania. Zastosowania.
Chemia ogólna i nieorganiczna
3
1. Budowa atomu. Masy atomowe i cząsteczkowe. Wzór elementarny.
2. Prawo okresowości. Energia jonizacji, powinowactwo elektronowe i elektroujemność. Metale i
niemetale.
3. Wiązania chemiczne. Wiązania kowalencyjne. Formalny stopień utlenienia. Teoria orbitali
molekularnych. Teoria wiązań walencyjnych.
4. Stany skupienia materii. Przemiany fazowe. Równowagi w fazie gazowej.
5. Stan gazowy. Równania stanu gazu. Liczność materii i jej jednostki.
6. Stan stały. Kryształy jonowe i molekularne.
7. Ciecze. Roztwory. Sposoby wyrażania stężeń. Obliczenia chemiczne. Zapis reakcji dysocjacji i
reakcji redox. Sposoby wyrażania stężeń. Przeliczanie stężeń.
8. Równowaga chemiczna. Prawo działania mas. Termodynamika chemiczna Kinetyka chemiczna.
Stechiometria. Zapis reakcji chemicznych. Obliczanie wydajności reakcji.
9. Elementy chemii organicznej, budowa elektronowa związków organicznych, pojęcie grupy
funkcyjnej i podstawnika, serie związków.
10. Właściwości cieczy i roztworów. Równowagi fazowe. Właściwości koligatywne. Osmoza, dializa,
dyfuzja. Prawa dyfuzji.
11. Efekty krioskopowe i ebulioskopowe. Prawo Raoulta. Wyznaczanie masy molowej substancji.
Przykłady i obliczenia.
12. Związki trudnorozpuszczalne. Iloczyn rozpuszczalności i stężenia poszczególnych jonów.
13. Reakcje elektrodowe i reakcje elektronacji/deelektronacji oraz ich znaczenie w chemii i biologii.
14. Termochemia i termodynamika
15. Teorie kwasów i zasad. Amfolity. Hydroliza. Roztwory buforowe.
16. Rozwiązywanie problemów i przykładowe zadania dotyczące punktów 1–6.
17. Spektroskopowe i magnetyczne właściwości pierwiastków i związków chemicznych.
18. Równowagi kompleksowania i ich opis ilościowy. Istotność związków kompleksowych w chemii,
biologii and medycynie.
19. Izomeria optyczna w chemii i w życiu.
20. Związki pomiędzy strukturą a reaktywnością w chemii organicznej.
21. Materiałoznawstwo chemiczne i korozja.
Chemia organiczna
3
1. Klasyfikacja związków organicznych; grupy funkcyjne, struktura chemiczna.
2. Typy oddziaływań międzycząsteczkowych, przykłady.
3. Hybrydyzacja atomów w związkach organicznych, stopnie utlenienia, użyteczność w syntezie
organicznej.
4. Stereochemia związków organicznych, rodzaje, reguły pierwszeństwa, przykłady.
5. Alkeny i alkiny – właściwości fizyczne, reakcje
6. Halogenki alkilowe – mechanizm i stereochemia reakcji substytucji i eliminacji.
7. Węglowodory aromatyczne, kryterium aromatyczności, substytucja elektrofilowa, wpływ kierujący
podstawników.
8. Alkohole, fenole – właściwości, reakcje.
9. Aldehydy, ketony – struktura i właściwości grupy karbonylowej, mechanizm addycji-eliminacji.
10.Kwasy karboksylowe i pochodne – struktura, reakcje.
11.Aminy – podział, właściwości zasadowe i nukleofilowe, reakcje.
12.Aminokwasy – budowa i właściwości, zastosowanie.
13.Sacharydy – struktura, anomeryczność, właściwości chemiczne, zastosowanie.
14.Lipidy – struktura, znaczenie.
15.Struktura nukleotydu – fragmenty budulcowe, charakterystyka.
Genetyka
1
1. Prawa dziedziczności i odstępstwa od nich (prawa i odkrycia Mendla, ko dominacja, niepełna
dominacja, allele wielokrotne, epistaza, interakcja genów, dziedziczenie cech sprzężonych z płcią,
związanych z płcią, ograniczonych do jednej płci, chromosomowa teoria dziedziczności, sprzężenia
genów, mapy genetyczne)
2. Budowa DNA i chromosomów (poziomy upakowania DNA, centromer, telomery, typy
chromosomów, barwienie chromosomów, chromosomy olbrzymie,
3. Podziały komórkowe (przebieg mitozy, mejozy, crossing over, powstawanie zmienności,
oogeneza, spermatogeneza)
4. Mutacje (mutacje chromosomowe, mutacje punktowe, aneuploidalność, poliploidalność)
5. Budowa genomów (sekwencje kodujące, niekodujące, transpozony, dziedziczenie
cytoplazmatyczne)
Inżynieria bioprocesowa
2
TRANSPORT CIEPŁA I MASY
1. Mechanizmy transportu charakterystyczne dla ruchu ciepła i/lub masy.
2. Procesy transportu charakterystyczne dla ruchu ciepła i/lub masy.
3. Procesy ustalone oraz nieustalone.
4. Procesy ruchu ciepła i/lub masy w ruchach wymuszonych i niewymuszonych. Wnikanie ciepła.
5. Siły napędowe przenikania ciepła i/lub masy. Średnia siła napędowa na drodze przez wymiennik
ciepła i/lub masy.
6. Bilanse cieplny i masowy wymiennika ciepła i lub masy.
7. Intensyfikacja procesu przenikania ciepła i/lub w wymienniku ciepła i/lub masy.
TRANSPORT MASY (dodatkowo)
8. Bilans materiałowy wymiennika masy - linia operacyjna wymiennika masy.
DESTYLACJA I REKTYFIKACJA; EKSTRAKCJA
9. Równowaga destylacyjna. Wpływ temperatury i ciśnienia na przebieg procesu destylacji. Lotność
względna układu. Równanie Fensky’ego.
10. Rektyfikacja. Realizacja procesu rektyfikacji.
11. Bilanse kolumny rektyfikacyjnej.
12. Równania i przebieg linii operacyjnej dla kolumny okresowej
13. Równania i przebieg linii operacyjnych dla kolumny rektyfikacyjnej ciągłej.
14. Powrót i jego wpływ na przebieg rektyfikacji.
15. Bilanse: materiałowy i cieplny półki zasilanej i jego wpływ na przebieg rektyfikacji.
EKSTRAKCJA
16. Ekstrakcja. Sposoby realizacji procesu ekstrakcji.
17. Równowaga ekstrakcyjna w układzie ciecz - ciecz. Prawo Nersta dla ekstrakcji.
DESTYLACJA I REKTYFIKACJA oraz EKSTRAKCJA (dodatkowo)
18. Procesy oparte na założeniu, że najwolniejszym mechanizmem kontrolującym szybkość procesu
ogólnego jest termodynamika procesu. Sposób zbudowania modelu takiego procesu
Inżynieria genetyczna
3
1. Znajomość podstawowych pojęć i definicji z zakresu inżynierii genetycznej (mapa restrykcyjna,
mapa fizyczna chromosomu, biblioteka genomowa, biblioteka ekspresyjna, amplikon, startery
zdegenerowane). Obowiązują tylko wymienione definicje.
2. Podstawowe wiadomości na temat procedury transformacji genetycznej bakterii i klonowania
(znaczenie fosforylacji końców DNA, kompetencja bakterii, aktywności polimeraz DNA, αkomplementacja, budowa plazmidu do klonowania, działanie ligazy DNA).
3. Podstawowe metody indukcji nadekspresji białka i selekcji transformowanych komórek bakterii i
drożdży.
Mikrobiologia ogólna
2
1. Morfologia bakterii.
2. Bakteria E. coli.
3. Taksje.
4. Budowa ściany komórkowej bakterii.
5. Podstawy fizjologii mikroorganizmów.
6. Hodowla mikroorganizmów w warunkach laboratoryjnych.
7. Bakterie glebowe – znaczenie dla środowiska, produkcji rolnej, zastosowanie w
biotechnologii.
Mikrobiologia przemysłowa
2
1. Metabolity –podział, znaczenie, działanie biologiczne i występowanie
2. Ekstremofile
3. Biostymulacja w ochronie środowiska
4. Biodegradacja związków chemicznych
5. Fermentacje – w ujęciu molekularnym i w zastosowaniu przemysłowym
6. Produkcja antybiotyków beta-laktamowych
7. Immobilizacja enzymów
8. Biotransformacje w przemyśle chemicznym
9. Mikrobiologia przemysłowa w produkcji kwasów organicznych, aminokwasów.
Oczyszczanie produktów biotechnologicznych
1
SUSZENIE
1. Sposoby usuwania wilgoci,
2. Nawilżanie i suszenie gazów,
3. Suszenie materiałów wilgotnych,
4. Kinetyka suszenia. Kinetyczny czas suszenia jako parametr zastępujący powierzchnię wymiany
ciepła i masy.
5. Suszarka teoretyczna. Bilanse i przebieg procesu suszenia na wykresie suszarniczym.
6. Suszarka rzeczywista. Bilanse i przebieg procesu suszenia na wykresie suszarniczym.
ADSORPCJA I CHROMATOGRAFIA
7. Praca kolumny adsorpcyjnej oraz kolumny chromatograficznej.
8. Równowaga adsorpcyjna w układzie płyn - ciało stałe.
9. Chromatografia cienko–warstewkowa, chromatografia kolumnowa okresowa i ciągła (SMB).
Technika złoża ekspandowanego.
10. Adsorpcyjne oczyszczanie mieszanin.
11. Chromatografia układzie faz normalnych i odwróconych, chromatografia jonowymienna,
chromatografia żelowa.
12. Teoretyczne podstawy procesu, podstawowe modele matematyczne procesów adsorpcyjnych
transportu masy.
13. Wpływ parametrów procesu: temperatura, skład fazy ruchomej, fazy powierzchniowej, pH, siły
jonowej fazy ruchomej na przebieg rozdzielania mieszanin.
14. Optymalizacja procesu okresowego i ciągłego.
15. Zasady doborów układów chromatograficznych.
16. Techniki elektroforezy kapilarnej i elektrochromatografii w rozdziale analitów
17. KRYSTALIZACJA
18. Równowaga krystalizacyjna w układzie ciecz - ciało stałe.
19. Mechanizmy krystalizacji składające się na proces krystalizacji.
PERMEACYJNE TECHNIKI ROZDZIELANIA MIESZANIN
20. Ultrafiltracja, mikrofiltracja, osmoza, osmoza odwrócona, dializa, elektrodializa.
21. Podstawy fizykochemiczne i modele matematyczne procesów.
Techniki immunologiczne w biotechnologii
2
1. Komórki tworzące układ immunologiczny.
2. Antygeny pełnowartościowe. Immunogenność.
3. Przeciwciała, produkcja przeciwciał, funkcje przeciwciał. Przeciwciała monoklonalne.
4. Reakcje antygen-przeciwciało, rozpoznawanie, powinowactwo.
5. Główny układ zgodności tkankowej (MHC), antygeny MHC i ich rola w odpowiedzi
immunologicznej.
6. Rozpuszczalne mediatory odporności: układ dopełniacza, cytokiny.
7. Mechanizmy nadwrażliwości, typy reakcji nadwrażliwości, czynniki i komórki uczestniczące w
poszczególnych typach reakcji nadwrażliwości.
Technologia biomateriałów
2
Surowce stosowane do syntezy chemicznej polimerów stosowanych jako biomateriały. Wytwarzanie
biomateriałów ceramicznych (proszek, formowanie, spiekanie), bioceramika inertana, bioceramika
resorbowalna, bioceramika o powierzchni aktywnej, biomateriały kompozytowe.
Przedmioty specjalistyczne – oczyszczanie i analiza produktów biotechnologicznych (CH/OA-DI)
Bioreaktory
2
1. Stechiometria reakcji chemicznych i biochemicznych – ogólny zapis reakcji,
2. sposób wyznaczania współczynników stechiometrycznych
3. Kinetyka reakcji chemicznych – zapis równania kinetycznego dla reakcji prostej (I rzędu, II itd.), i
złożonej (równoległej, równowagowej, następczej itd.)
4. Kinetyka procesów biochemicznych w tym enzymatycznych
5. Czynniki wpływające na kinetykę reakcji chemicznej i biochemicznej (pH, temperatura itd.).
6. Bilans materiałowy dla reaktora: okresowego, zbiornikowego, kaskady, z recyklem, rurowego,
barbotażowego, fluidyzacyjnego
7. Przenoszeniem skali reaktorów
Biotechnologia roślin
3
1. Znajomość podstawowych pojęć z zakresu biotechnologii roślin (klonowanie funkcjonalne, kalus,
karioplast, mikrojądra, protoplasty, postęp biologiczny). Obowiązują tylko wymienione definicje.
2. Znajomość wybranych metod badawczych (metoda differential display, DArT, CAPS, cechy
markerów molekularnych).
3. Podstawowe informacje nt transformacji genetycznej roślin, przyczyny powstawania mikrojąder.
Projektowanie i synteza leków
1
1. Podstawowe definicje stosowane w przedmiocie Projektowanie i Synteza Leków.
2. Etapy projektowania leków.
3. Rodzaje oddziaływań międzycząsteczkowych.
4. Synteza kombinatoryczna na nośniku.
5. Źródła struktur wiodących.
Proteomika i inżynieria białek
1
Krótkie wykłady: Biochemia
Sekcja B Aminokwasy i białka
B1-B3, B6-B9
Sekcja C Enzymy
C1-C5
Sekcja H Synteza białka
H1-H5
Krótkie wykłady: Biologia molekularna
Sekcja B Struktura białek
B1-B3
Sekcja Q Synteza białka
Q1-Q4
Biochemia
Część I
Składa i struktura białek
Poznawanie białek i proteomów
Poznawanie ewolucji i bioinformatyka
Część II
Przemiana białek (i katabolizm aminokwasów)
Część III
1. Synteza białka
Modelowanie biomolekularne
3
1. Zasady (na czym polegają, bez wzorów) metody modelowania molekularnego: mechaniki
molekularnej, ab initio i półempiryczne, funkcjonałów gęstości DFT.
2. Elementy analizy homologicznej: na czym polega, zastosowania.
3. Elementy modelowania struktury białek: stosowane metody, postępowanie (etapy, kryteria
oceny wyniku).
4. Zastosowanie metod modelowania molekularnego w badaniu reaktywności układów
biochemicznych: modelowaniu reakcji, termodynamiki, stanów przejściowych (kinetyki).
5. Podstawy dokowania molekularnego: zasada, metody, zasadnicze etapy.
6. Badanie zależności QSAR struktura-aktywność: zasada, jakie grupy deskryptorów, postępowanie.
Toksykologia
2
1. Podstawowe pojęcia i definicje w toksykologii
2. Podstawy diagnostyki zatruć
3. Analiza ryzyka - zasady i pojęcia
4. Toksykologia najważniejszych związków organicznych i nieorganicznych
Przedmioty specjalistyczne - inżynieria procesowa i bioprocesowa (CH/IP-DI)
Chemiczne procesy w roztworach
3
1. Charakterystyka termodynamiczna roztworów, właściwości koligatywne. Klasyfikacja
rozpuszczalników.
2. Teorie roztworów elektrolitów i nieelektrolitów.
3. Układy koloidalne.
4. Równowagi w roztworach: procesy dysocjacyjno-asocjacyjne, tworzenie kompleksów, solwatacja,
solwoliza, wpływ rozpuszczalnika na równowagę reakcji chemicznej. Stałe równowagi.
5. Amfolity.
6. Wpływ stałych dysocjacji i odczynu roztworu na biodostępność substancji.
7. Wybrane metody badania właściwości fizykochemicznych roztworów.
Bioreaktory IP
3
1. Stechiometria reakcji chemicznych i biochemicznych – ogólny zapis reakcji,
2. sposób wyznaczania współczynników stechiometrycznych
3. Kinetyka reakcji chemicznych – zapis równania kinetycznego dla reakcji prostej (I rzędu, II itd.), i
złożonej (równoległej, równowagowej, następczej itd.)
4. Kinetyka procesów biochemicznych w tym enzymatycznych
5. Czynniki wpływające na kinetykę reakcji chemicznej i biochemicznej (pH, temperatura itd.).
6. Bilans materiałowy dla reaktora: okresowego, zbiornikowego, kaskady, z recyklem, rurowego,
barbotażowego, fluidyzacyjnego
7. Przenoszeniem skali reaktorów
Procesy wymiany ciepła
2
1. Typy wymienników ciepła przeponowych i bezprzeponowych
2. Wskazówki do projektowania wymienników ciepła przeponowych.
3. Uproszczone bilanse cieplne wymienników przeponowych o działaniu ciągłym i okresowym
4. Wymienniki fluidyzacyjne – bilans ciepła, stosowne w nim uproszenia.
5. Sprawność wymiennika fluidyzacyjnego.
6. Wyparki jedno i wielostopniowe – zasada działania, bilans masy, ciepła, straty temperaturowe.
Bioremediacja metali ciężkich i innych zanieczyszczeń
2
1. Bioremediacja - definicja i podstawowe zadania procesu.
2. Podział i charakterystyka metod bioremediacji.
3. Metale ciężkie - definicja, pochodzenie, toksyczność, charakterystyka wybranych metali (Cd, Pb,
Hg, Cr, As, Zn, Cu).
4. Mikroorganizmy wykorzystywane w procesach usuwania metali ciężkich.
5. Mechanizmy usuwania metali ciężkich przez mikroorganizmy (powierzchniowe,
wewnątrzkomórkowe). Etapy usuwania metali ciężkich (biosorpcja, desorpcja i regeneracja
biomasy).
6. Procesy bioremediacji i ich zastosowanie w praktyce (bioremediacja podstawowa,
biostymulacja, bioaugumentacja).
7. Biohydrometalurgia - odzysk metali (metody biohydrometalurgiczne, mikrobiologiczne
ługowanie metali z rud, odsiarczanie węgla, ługowanie metali z odpadów stałych, płynnych i
gazowych).
8. Fitoremediacja - typy fitoremediacji (rizofiltracja, fitoekstrakcja i fitoekstrakcja wspomagana,
fitodegradacja, rizodegradacja, hiperakumulacja i hiperakumulatory, fitogórnictwo,
fitowoltalizacja).
9. Praktyczne zastosowanie technik fitoremediacyjnych do ochrony i detoksykacji gleb.
10. Bioremediacja związków organicznych z gleb.
Inżynieria bioprocesowa II
2
1. Mechanizmy przenoszenia masy. Równanie dyfuzji.
2. Bilans masy w układzie płyn-ciało stałe.
3. Cel i sposoby prowadzenia procesu suszenia
4. Zastosowania i metody realizacji procesu suszenia
5. Cel i sposoby procesu rozpuszczania.
6. Metody realizacji procesu rozpuszczania.
7. Mechanizm procesu adsorpcji.
8. Mechanizm procesu ekstrakcji z ciała stałego.