Studenti budou umět:

Orientovat se v problematice bioreaktorů.

Rozumět transportním a reakčním dějům probíhajícím v nejrůznějších typech bioreaktorů s enzymy a buňkami.

Zapisovat a řešit matematické modely bioreaktorů.

Orientovat se v moderních DNA a proteinových technologiích.

Students will be able to:

Formulate mass and heat balances of different types of bioreactors.

Understand the transport and reaction processes taking place in various types of enzyme and cell bioreactors.

Solve mathematical models of bioreactors.

Orient in modern DNA and protein technologies.

Pro splnění ústní zkoušky musí student úspěšně zodpovědět tři otázky ze seznamu otázek.

In oral exam, a student answers three questions from a list of questions.

Blanch H.W., Clark, D.S., Biochemical Engineering, 2nd edition, Marcel Dekker, 1997, 0-8247-0099-6.

Harrison R.G., Todd P., Rudge S.R., Petrides D.P., Bioseparations science and engineering, 2nd edition, Oxford University Press, 2015, 978-0-19-539181-7.

Villadsen J., Lee S.Y., Nielsen J., Stephanopoulos G. (eds.), Fundamental Bioengineering, Wiley-Blackwell, 2016, 978-3527336746.

Alberts B. et al., Essential Cell Biology, 5th edition, Garland Science, 2019, 978-0-393679533.

Blanch H.W., Clark, D.S., Biochemical Engineering, 2nd edition, Marcel Dekker, 1997, 0-8247-0099-6.

Harrison R.G., Todd P., Rudge S.R., Petrides D.P., Bioseparations science and engineering, 2nd edition, Oxford University Press, 2015, 978-0-19-539181-7.

Villadsen J., Lee S.Y., Nielsen J., Stephanopoulos G. (eds.), Fundamental Bioengineering, Wiley-Blackwell, 2016, 978-3527336746.

Alberts B. et al., Essential Cell Biology, 5th edition, Garland Science, 2019, 978-0-393679533.

1. Typy buněk, eukaryotní a prokaryotní buňky, struktura buněk, chemické složení buněk, od DNA k proteinu, fáze

buněčného cyklu, získávání energie buňkami, energetika mikrobiálního růstu.

2. Rozdělení enzymů, enzymové reakce, kinetika enzymových reakcí, inhibice enzymů, vliv pH, iontové síly, teploty.

3. Imobilizované enzymy a mikrobiální buňky, metody imobilizace, vliv imobilizace na kinetiku enzymových reakcí.

4. Transport hmoty v systémech s imobilizovanými biokatalyzátory, limitující děje.

5. Kinetika mikrobiálního růstu a produkce metabolitů, modely mikrobiálního růstu.

6. Pohyb buněk a chemotaxe, matematický model chemotaxe v prostorově jednorozměrném systému.

7. Typy mikrobiálních interakcí, matematické modely mikrobiálních interakcí, soutěžení a vliv chemotaxe, systémy dravec-kořist.

8. Reaktory s enzymy a mikrobiálními buňkami a s enzymy, příklady použití reaktorů, jevy ovlivňující chod reaktorů, ideální chod reaktorů.

9. Přenos hmoty a tepla v bioreaktorech, transport kyslíku a jeho rozpustnost, kLa.

10. Tepelná sterilizace, zařízení pro sterilizaci, koeficient prostupu tepla.

11. Procesy získávání mikrobiálních produktů, separace buněk od kultivačního média, destrukce buněk, metody izolace

produktů, purifikace produktů.

12. Sekvence separačních kroků, ekonomické zásady při separaci buněčných produktů.

13. DNA a proteinové technologie. Sekvenování DNA, amplifikace DNA, cDNA knihovny, genové inženýrství.

14. Rekombinantní proteiny, geneticky modifikované organizmy (postup přípravy, přínosy a rizika, příklady), příprava speciálních proteinů v geneticky

modifikovaných organizmech, příprava monoklonálních a polyklonálních protilátek.

1. Cell types, eukaryotic and prokaryotic cells, cell structure, chemical composition of cells, from DNA to protein, cell cycle, cell energetics, energetics of microbial growth.

2. Enzymes, enzyme reactions, kinetics of enzyme reactions, inhibition of enzymes, effects of pH, ionic strength, temperature.

3. Immobilized enzymes and microbial cells, immobilization methods, effect of immobilization on kinetics of enzyme reactions.

4. Transport in systems with immobilized biocatalysts, limiting process.

5. Kinetics of microbial growth and metabolite production, models of microbial growth.

6. Cell chemotaxis, mathematical model of chemotaxis in spatially one-dimensional system.

7. Types of microbial interactions, mathematical models of microbial interactions, competition and influence of chemotaxis, predator-prey systems.

8. Bioreactors with enzymes and microbial cells, examples of the use, bioreactor control.

9. Mass and heat transfer in bioreactors, transport of oxygen in fermeters, oxygen solubility, kLa.

10. Thermal sterilization, sterilization equipment, heat transfer coefficients.

11. Separation and purification of microbial products, separation of cells from the culture medium, destruction of cells, product separation and purification.

12. Typical sequences of separation steps, economic principles of the downstream process.

13. DNA and protein technology. DNA sequencing, DNA amplification, cDNA libraries, gene engineering.

14. Recombinant proteins, genetically modified organisms (preparation, benefits and risks, examples), preparation of special proteins in genetically engineered

modified organisms, preparation of monoclonal and polyclonal antibodies.

Nejsou.

None.

Chemické inženýrství

Biochemie

Chemical engineering

Biochemistry