ACADEMIA DE TIINE A MOLDOVEI INSTITUTUL DE MICROBIOLOGIE I BIOTEHNOLOGIE

PROGRAM Pentru susinerea examenului minim de doctorat la specialitatea 03.00.23-Biotehnologie

APROBAT de Consiliul tiinific al Institutului de Microbiologie i Biotehnologie (Pr.verbal nr.13 din 4 mai 2007) Preedinte, academician, prof.univ. _________________ V.Rudic

Chiinu, 2007

Obiectivele generale ale programului de doctorat n Biotehnologie sunt de a forma cercettori calificai n domeniu, capabili de a efectua cercetri originale, de a prezenta rezultatele la manifestri tiinifice i de a le publica n reviste tiinifice. Doctorandul trebuie s tie s emit o ipotez i s traseze cile de verificare experimental a ei, s posede abilitile tehnice necesare unei cariere de cercettor, s-i dezvolte o excelent capacitate de analiz i interpretare a rezultatelor obinute.I.

Introducere n biotehnologie

Biotehnologia ca tiin i interaciunea ei cu alte domenii ale cunoaterii. Istoria i etapele de dezvoltare a biotehnologiei. Biotehnologii tradiionale. Biotehnologii moderne. Rolul biotehnologiei n dezvoltarea societii umane. Realizrile biotehnologiei la etapa actual. Perspectiva dezvoltrii biotehnologiei n Republica Moldova. II. Biotehnologia industrial 2.1. Principalele direcii ale biotehnologiei. Bioenergetica.Conversia energiei solare n procesele biotehnologice microbiene.Obinerea microbiologic a metanului.Obinerea microbiologic a hidrogenului. Biotehnologia prelucrrii apelor reziduale. Controlul contaminrii apelor cu metale grele. Biotehnologia agricol. Biogeotehnologia. Biotehnologii de solubilizare i extragere a metalelor rare din minereurile srace. Microorganismele chemolitotrofe. Biotehnologia medical. Biotehnologia n industria alimentar. Biotransformarea compuilor organici. Transformarea microbiologic a xenobioticelor. 2.2. Obiectele biotehnologice. Cerinele fa de obiectele biotehnologice industriale. Metode moderne de selectare i ameliorare a obiectelor biotehnologice industriale. Virusuri, bacterii, fungi, cianobacterii n calitate de obicete biotehnologice. Alge i plante superioare n calitate de obiecte biotehnologice. Cultura de esuturi vegetale i animale n calitate de obicete biotehnologice. Macromolecule n calitate de obiecte biotehnologice.

2.3. Principiile de baz ale realizrii proceselor biotehnologice. Etapele producerii biotehnologice. Selecia i ameliorarea genetic a tulpinilor. Medii nutritive. Tehnologia preparrii mediilor nutritive.Surse tradiionale i netradiionale de materie prim. Substraturi naturale regenerabile. Cerinele fa de materia prim. Procese de sterilizare n biotehnologie ( sterilizarea mediilor de nutriie, utilajului, aerului). Principiile de cultivare a microorganismelor. Culturi discontinue. Culturi continue. Meninerea puritii culturii. Fermentaia. Obinerea pe cale fermentativ a metaboliilor primari i secundari. Principii generale de separare a produselor obinute pe cale fermentativ. Metodele purificrii fine a preparatelor. Modificarea i stabilizarea produselor finale. Formele comerciale ale preparatelor biotehnologice. 2.4. Asigurarea tehnic a proceselor biotehnologice. Tipuri de bioreactoare i principiile lor de aciune. Sisteme de agitare. Sisteme de nclzire. Sisteme de reprimare a spumei. Sisteme de sterilizare. Sisteme de control i dirijare a proceselor biotehnologice. 2.5. Producerea proteinei de ctre microorganisme. Productori de protein. Substraturi pentru producerea proteinei. Caracteristica preparatelor proteice. 2.6. Tehnologia producerii preparatelor enzimatice. Enzime noiuni generale. Clasificarea enzimelor. Utilizarea enzimelor. Mecanizme de reglare a biosintezei i activitii enzimelor. Inducia i represia. Enzime produse prin tehnologii industriale, utilizarea lor. Preparate enzimatice microbiene. Preparate enzimatice din celule vegetale i animale. Cultivarea submers a productorilor de enzime. Cultivarea de suprafa a productorilor de enzime. Influena factorilor fizici, chimici i a inductorilor asupra biosintezei enzimelor. 2.7. Enzime imobilizate. Clasificarea enzimelor imobilizate. Clasificarea purttorilor pentru imobilizarea enzimelor. Metode de imobilizare. Avantajele i dezavantajele imobilizrii. Stabilitatea enzimelor imobilizate.

Aplicarea enzimelor imobilizate (industria alimentar i farmaceutic, medicin, microanaliz imunoenzimatic i sintez organic). Sisteme polienzimatice imobilizate. Celule imobilizate.

2.8. Tehnologia producerii aminoacizilor. Productori de aminoacizi. Substraturi pentru producerea aminoacizilor. Caracteristica preparatelor n baz de aminoacizi. 2.9. Tehnologia producerii lipidelor microbiene. Productori de lipide microbiene. Productori de acizi grai polinesaturai. Substraturi pentru producerea preparatelor lipidice de origine microbian.. Caracteristica produselor lipidice, utilizarea practic. 2.10. Tehnologia producerii vitaminelor i cofermenilor Rolul biologic al vitaminelor i cofermenilor. Metode tradiionale de obinere a vitaminelor. Producerea microbiologic a vitaminelor. Productori de vitamine i cofermeni. Substraturi utilizate pentru producerea vitaminelor. 2.11. Tehnologia producerii polizaharidelor. Productori de polizaharide microbiene. Proprietile i utilizarea practic a polizaharidelor. 2.12. Tehnologia producerii antibioticelor. Antibiotice - noiuni generale. Clasificarea antibioticelor. Utilizarea antibioticelor. Productori microbiologici de antibiotice. Substraturi utilizate pentru producerea antibioticelor. 2.13. Tehnologia producerii vaccinurilor. Obinerea vaccinurilor n baza celulelor i componentelor celulare microbiene. Vaccinuri obinute prin inginerie genic. 2.14. Biotehnologia preparatelor pentru agricultur. Preparate bacteriene entomopatogene. Preparate entomopatogene fungice. Preparate entomopatogene virotice. ngrminte bacteriene. 2.15. Biotehnologia i problemele ecologice.

Biodegradarea xenobioticelor. Sisteme aerobe de epurare a apelor reziduale. Sisteme anaerobe de epurare a apelor reziduale. Indicatori de poluare a apelor reziduale. III. Cultura de esuturi vegetale 3.1. Cultura de celule ale plantelor superioare. Utilizarea culturii de celule vegetale. Istoria metodei. Explantul primar i regenerarea plantelor. Conceptul de totipoten celular, condiiile realizrii ei. Cultura de celule somatice. Caracteristica morfofiziologic a esuturilor de calus. Culturi suspenzionale. Producerea de linii celulare. Cultivarea celulelor izolate. Cultura de celule haploide. Medii utilizate n cultura de esuturi vegetale. Metode de cultivare. Imobilizarea celulelor vegetale. Bazele fiziologice ale prioritilor celulelor vegetale imobilizate fa de metodele tradiionale de cultivare. Sisteme de cultivare a celulelor imobilizate. 3.2. Protoplatii celulelor vegetale. Utilizarea protoplatilor izolai. Procedee de obinere i cultivare a protoplatilor. Regenerarea celulelor vegetale i a plantelor din protoplati. Procedee de fuzionare a protoplatilor. Tipurile de hibrizi somatici. 3.3. Selecia celular. Metodele seleciei celulare. Avantajele metodei seleciei celulare. Bazele genetice ale utilizrii culturii celulelor vegetale n scopuri de selecie. Tipurile de culturi de celule vegetale , utilizate n selecie. 3.4. Reproducerea microclonal i fortificarea plantelor. Avantajele reproducerii microclonale fa de metodele tradiionale de reproducere a plantelor. Istoria metodei. Factorii, care influeneaz procesul de reproducere microclonal. Etapele reproducerii microclonale. Metodele utilizate n reproducerea microclonal. Purificarea inoculumului de virusuri i fortificarea plantelor. 3.5. Crearea asociaiilor naturale de celule vegetale i microbiene. Scopul crerii asociaiilor celulare. Asociaii celulare endosimbiotice. Asociaii celulare exosimbiotice.

Cianobacterii n asociere cu celulele vegetale. 3.6. Sisteme acelulare. Membrane plastidiene. Obinerea elementelor fotogalvanice n baza membranelor bacteriene. Sisteme acelulare de sintez a proteinelor. IV. Cultura de esuturi animale 4.1. Cultivarea celulelor animale. Istoria metodei. Originea i meninerea culturii de esuturi animale. Caracteristica celulelor cultivate in vitro. Medii nutritive i codiiile de meninere a culturilor de esuturi. Sisteme de cultivare a celulelor animale. Utilizarea culturii de celule umane. Culturile de celule i esuturi ale animalelor nevertebrate. Cultura organelor. 4.2. Hibridizarea celulelor animale. Istoria metodei. Metodele de creare a himerelor artificiale. Mecanismele de fuziune a celulelor. Anticorpi monoclonali. Structura funcional a anticorpilor. Obinerea anticorpilor monoclonali. Celule de tip hibridoma. Prioritile culturilor de esuturi hibridoma. Metodele analizelor n baz de anticorpi monoclonali. Utilizarea anticorpilor monoclonali. 4.3. Clonarea animalelor. Istoria clonrii. Metoda transplantului de nuclee. Clonarea mamiferelor. V. Ingineria genetic 5.1. Introducere n ingineria genetic. Caracteristica aparatului genetic al virusurilor, procariotelor i eucariotelor. Noiune de inginerie genic, cromozomial i genomic. Istoria ingineriei genetice. Metodele aplicate n ingineria genetic. Posibilitile ingineriei genice. 5.2. Enzimele utilizate n ingineria genetic.

Principale grupe de enzime utilizate n ingineria genetic. Restrictazele. Clasificarea restrictazelor. Nomenclatura i caracteristica restrictazelor. Mecanismele aciunii restrictazelor Polimerazele. Revers transcriptaza. Ligazele. Terminal-transferaza.

5.3. Alctuirea crilor restricionale. Obinerea ADN-ului recombinat.Cerinele prezentate moleculelor recombinate. Determinarea succesiunii de nucleotide din structura ADN (secvenarea ADN). Hibridizarea metod supersensibil de localizare a succesiunilor specifice de nucleotide. 5.4. Metode de clonare a ADN Clonarea ADN-ului in vivo. Baze de date genomice. Reacia de polimerizare n lan (RPL). Aplicarea RPL. 5.5. Includerea genelor n celul Cerinele fa de ADN-ul vectorial, structura ADN-ului vectorial. Genelemarcheri. Reglarea expresiei genelor. Vectori genici. Plazmidele, virusurile, bacteriofagii. Metode de includere direct a genelor. 5.6. Includerea genelor n celulele mamiferelor. Caracteristica vectorilor de transfer a genelor n celulele mamiferelor. Transformarea genetic a celulelor somatice ale mamiferelor. Genoterapia. Animale transgenice. 5.7. Ingineria genic la plante. Transformarea genomului vegetal. Includerea genelor n celulele plantelor superioare. Expresia materialului genetic n plantele transgenice. Caracteristica plazmidelor Ti i Ri. Transformarea genetic a plantelor cu utilizarea plazmidelor Ti i Pi. Realizrile ingineriei genice la plante. Problema securitii genetice. Inofensivitatea plantelor transgenice.

Bibliografia recomandat:

1 Cachi-Cosma, D. , Tratat de Biotehnologie Vegetal vol. I., 2004, Ed. Dacia, Cluj-Napoca 2 Nicu, M., M., Du, Mihaela Bazele teoretice ale Bioingineriei i Biotehnologiei, 1992, Ed. Garamond, Cluj-Napoca, 3 Raicu, P. .a. 1990, Biotehnologii moderne, Ed. Tehnic, Bucureti, 4 Jurcoane S., Ssrman E .a. Tratat de biotehnologie. Vol. I. Bucureti., Editura tehnic. 2004. 5 Jurcoane S., P.Cornea .a. Tratat de biotehnologie. Vol. II. Bucureti., Editura tehnic. 2006. 668 p. 6 Cmpeanu Gh., Dumitriu I., Procese n biotehnologie. Vol 1, Vol.2. Manual electronic. http://www.unibuc.ro/eBooks/biologie/ProgreseVolumul1/; http://www.unibuc.ro/eBooks/biologie/ProgreseVolumul2/. 7 Moldoveanu D., Militaru C., Moldoveanu Iu. Microbiologie i inginerie genetic. Bucureti. Fiat Lux, 2001, 351 p. 8 .. . . http://www.biotechnolog.ru/. 9 . . ... . 1989, 688 . 10 , 8 . .., ... . .1987-1988.