Η Βιοτεχνολογία είναι ένας ένας σύνθετος επιστημονικός κλάδος, ο οποίος αναπτύσσεται ραγδαία, και στοχεύει στην αξιοποίηση των σημαντικών επιτευγμάτων της Βιολογίας και των συναφών επιστημών με σκοπό την ανάπτυξη νέων και εξελιγμένων προϊόντων και υπηρεσιών. Σκοπός του μαθήματος είναι η περιγραφή και η ανάλυση όλων των διαδικασιών που εμπλέκονται στην παραγωγή βιοτεχνολογικών προϊόντων που αφορούν στους τομείς βιομηχανίας, διατροφής, περιβάλλοντος, παραγωγής ενέργειας, υγείας και ποιότητας ζωής της σύγχρονης κοινωνίας. Το μάθημα αυτό απευθύνεται σε φοιτητές/τριες οι οποίοι ενδιαφέρονται να συνδυάσουν τις βασικές γνώσεις και τα ερευνητικά επιτεύγματα από αντικείμενα όπως Γενετική, Μοριακή Βιολογία, Μικροβιολογία, Γενετική Ανθρώπου με τις εφαρμογές που έχουν σε όλους τους τομείς της ζωής.

Η Βιοτεχνολογία έχει τεράστιες εφαρμογές, όπως στην παραγωγή βιομάζας, μικροβιακών προϊόντων, ενζύμων, φυτών, τροφίμων, καυσίμων, φαρμακευτικών προϊόντων. Στόχοι του μαθήματος είναι: α) η εξοικείωση των φοιτητών/τριών με τεχνικές βελτίωσης των ιδιοτήτων μικροοργανισμών για βιομηχανική και εμπορική εκμετάλλευση και με την έννοια της χρήσης βιοκαταλυτών (ενζύμων και μικροοργανισμών) στην παραγωγή προϊόντων, β) η εισαγωγή στην έννοια της κοστολόγησης μιας βιοτεχνολογικής διαδικασίας και η κατανόηση της έννοιας της παραγωγικότητας, γ) η κατανόηση των τεχνικών του ανασυνδυασμένου DNA και οι εφαρμογές τους στην παραγωγή διαγονιδιακών φυτών και ζώων, ενζύμων, καυσίμων, ανασυνδυασμένων πρωτεϊνών, φαρμακευτικών προϊόντων, τροφίμων και διαγνωστικών εργαλείων και δ) η ενημέρωση σχετικά με τους κανονισμούς και την ασφάλεια που παρέχεται από τη νομοθεσία για τα επιτεύγματα της Βιοτεχνολογίας και οι κοινωνικές τους επιπτώσεις.

Εισαγωγή (2 'Ωρες): Η Βιοτεχνολογία από την αρχαιότητα έως σήμερα.

Χρήση μικροοργανισμών στη Βιοτεχνολογία (4 'Ωρες): Επιλογή μικροοργανισμών (αερόβιοι - αναερόβιοι). Καλλιέργεια των μικροοργανισμών για παραγωγή βιομάζας ή μικροβιακών προϊόντων (χρήση συστημάτων - κλειστά, ανοικτά, ημιτροφοδοτούμενα - για την παραγωγή). Έλεγχος του περιβάλλοντος αύξησης του προς εκμετάλλευση οργανισμού.

Βιομηχανική και Εμπορική εκμετάλλευση των μικροοργανισμών (3 'Ωρες): Βελτίωση των ιδιοτήτων μικροοργανισμών που χρησιμοποιούνται στη Βιομηχανία με κλασικές μεθόδους.

Τεχνολογία γενετικά ανασυνδυασμένου DΝΑ (5 'Ωρες): Οι βασικές αρχές του γενετικά ανασυνδυασμένου DNA. Ανασυνδυασμένο DNA και νέα διαγνωστικά. Μηχανική πρωτεϊνών.

Τεχνολογία ζυμώσεων (4 'Ωρες): Αερόβια - αναερόβια ζύμωση. Τύποι ζυμωτήρων. Αντιδραστήρες με ακινητοποιημένα κύτταρα/ ένζυμα.

Ενζυμική τεχνολογία (4 'Ωρες): Βιομηχανικά ένζυμα, πρωτεάσες, λιπάσες, κατεργασία αμύλου. Ενζυμικοί αναλυτές και ηλεκτρόδια. Ενζυμικές ανοσοδοκιμασίες και ένζυμα θεραπευτικής.

Βιοτεχνολογία και ζώα (5 'Ωρες): Αρχές κυτταροκαλλιεργειών. Εφαρμογές σε κυτταροκαλλιέργειες θηλαστικών. Μονοκλωνικά αντισώματα. Διαγονιδιακά ζώα και θεραπεία ανθρωπίνων γονιδίων.

Βιοτεχνολογία και φυτά (5 'Ωρες): Ιστοκαλλιέργειες και κυταροκαλλιέργειες. Βιοτεχνολογία και αναπαραγωγή φυτών. Μοριακή βιοτεχνολογία φυτών: μετασχηματισμός με χρήση φυσικοχημικών ή βιολιστικών μεθόδων, με χρήση Agrobacterium tumefaciens, παραγωγή και έλεγχος διαγονιδιακών φυτών, εφαρμογές διαγονιδιακής τεχνολογίας.

Παραγόμενα προϊόντα (5 'Ωρες): Τρόφιμα - ποτά. Καύσιμα και χημικές ουσίες. Φαρμακευτικά προϊόντα.

Κοινωνικές επιπτώσεις της Βιοτεχνολογίας (3 'Ωρες): Κανονισμοί και Ασφάλεια. Σχεδιασμός διαδικασιών. Ασφάλεια τροφών, φαρμάκων, εμβολίων. Νομικά, κοινωνικά και ηθικά προβλήματα που δημιουργούνται από τις εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας.

1. Βελτιστοποίηση της αύξησης του βακτηρίου Zymomonas mobilis μέσω του υποστρώματος αύξησης. 2. ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ Ι: Εισαγωγή τμημάτων DNA σε πλασμιδιακούς φορείς κλωνοποίησης με ενζυμική αντίδραση συγκόλλησης (ligation). 3. ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΙΙ: Μετασχηματισμός κυττάρων Escherichia coli με τα προϊόντα συγκόλλησης - επιλογή και καλλιέργεια αποικιών που φέρουν ανασυνδυασμένους φορείς. 4. ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΙΙΙ: Απομόνωση ανασυνδυασμένων πλασμιδιακών DNA σε μικρή κλίμακα, πέψη με περιοριστικές ενδονουκλεάσες. 5. ΚΛΩΝΟΠΟΙΗΣΗ ΙV: Ηλεκτροφόρηση πέψεων σε πήκτωμα αγαρόζης και ανάλυση αποτελεσμάτων. 6. Βιοαντιδραστήρας συνεχούς καλλιέργειας. Υπολογισμός παραμέτρων αύξησης. 7. Εντοπισμός μικροοργανισμών με αξιοποιήσιμες ενζυμικές δραστηριότητες. 8. Απομόνωση και καλλιέργεια πρωτοπλαστών από φυτικό υλικό. 9. Έλεγχος δραστηριότητας ενζύμων σε οικιακά απορρυπαντικά.

Δεν υπάρχουν προαπαιτούμενα μαθήματα προκειμένου ο/η φοιτητής/τρια να επιλέξει και να παρακολουθήσει το μάθημα. Ωστόσο, για την καλύτερη παρακολούθηση και κατανόηση του μαθήματος απαιτούνται καλές γνώσεις των φοιτητών σε βασικά μαθήματα του Τμήματος που σχετίζονται με το αντικείμενο της Βιοτεχνολογίας, όπως Γενετική, Κυτταρική και Μοριακή Βιολογία, Μικροβιολογία, Βιοχημεία. Κατ' αυτό τον τρόπο ο/η φοιτητής/τρια θα κατανοήσει καλύτερα τη βιολογία των βιοσυστημάτων, τη γενετική τροποποίηση και την κατανόηση της λειτουργίας και ανάπτυξης των διαγονιδιακών οργανισμών, τη μελέτη ενζύμων και πρωτεϊνών και τις εφαρμογές τους στις βιοεπιστήμες και τη βιομηχανία.

Η διαδικασία αξιολόγησης των φοιτητών/τριών γίνεται στην ελληνική γλώσσα (υπάρχει η δυνατότητα εξέτασης στην αγγλική για τους φοιτητές του Erasmus), με τελική εξέταση στο σύνολο της ύλης και περιλαμβάνει: Α. Γραπτή Εξέταση του μαθήματος με ερωτήσεις διαβαθμισμένης δυσκολίας που περιλαμβάνει: α) Ερωτήσεις σύντομης θεωρητικής ανάπτυξης, β) Προβλήματα ή/και ασκήσεις βασισμένα στις θεωρητικές γνώσεις που αναπτύχθηκαν στις παραδόσεις για την αξιολόγηση της συνθετικής και κριτικής σκέψης των φοιτητών/τριών - Β. Γραπτή εξέταση του εργαστηρίου που περιλαμβάνει: α) Ερωτήσεις σύντομης ανάπτυξης για την αξιολόγηση της κριτικής σκέψης των φοιτητών στις μεθοδολογίες και πρακτικές που ασκήθηκαν, β) Προβλήματα για την αξιολόγηση των δεξιοτήτων τους στην ανάλυση και σύνθεση δεδομένων και πληροφοριών και γ) Ασκήσεις για την αξιολόγηση των ικανοτήτων τους στην επαγωγική σκέψη και την εφαρμογή των γνώσεων που αποκτήθηκαν για την επίλυση ερευνητικών προβλημάτων - Γ. Ομαδικές Εργασίες για την αξιολόγηση των ικανοτήτων επεξεργασίας και παρουσίασης εργαστηριακών αποτελεσμάτων.

Ο συνολικός βαθμός του εργαστηρίου προκύπτει από Β και Γ (ισόποσα) και συμμετέχει κατά 25% στον τελικό βαθμό του μαθήματος. Ο συνολικός βαθμός προκύπτει ως άθροισμα των Α και (Β & Γ).