Какие экзамены нужно сдавать на биоинженера

Общие сведения

Биоинженер – специалист, который целенаправленно занимается изменением свойств живого организма. Профессия подходит тем людям, которые интересуются химией и биологией. Биоинженерия – одно из современных направлений современной науки. Это интегральная наука, она возникла на стыке физики, химии, биологии, генной инженерии и компьютерных технологий.
Биоинженеры работают с живыми организмами и системами, применяют в своей работе передовые технологии и достижения науки для решения медицинских проблем. Специалисты участвуют в разработке и создании новых приборов и оборудования. Также они участвуют в разработке новых процедур, опираясь на междисциплинарные знания. Таким образом появляются новые технологии, способны облегчить жизнь людей.

Не путайте биоинженерию с генной инженерией. Генная инженерия занимается изменением ДНК живых организмов, и является всего лишь ответвлением биоинженерии. Дисциплина направлена на углубление уже существующих знаний в области инженерии, биологии и медицины для укрепления здоровья людей за счет научных разработок.

Важными достижениями науки является разработка искусственных суставов, современных протезов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения. Все это тесно переплетается с биотехнологиями и приносит пользу человечеству.

Профессионал должен обладать такими важными качествами:

• хороший интеллект;
• аналитический пытливый ум и склонность к естественным наукам;
• уметь анализировать и находить практическое применение известным теоретическим и полученным в ходе собственных исследований данным;
• знать принципы обращения с лабораторной и исследовательской техникой, основ хранения веществ, реактивов;
• уметь составлять отчеты о проделанной исследовательской деятельности.

Положительные стороны профессиональной деятельности:

• высокая заработная плата (но учтите что сразу после ВУЗа вы не будете получать максимальный оклад);
• высокая востребованность на рынке труда квалифицированных специалистов;
• карьерный рост;
• возможность проводить на работе исследования, нужные для ваших научных интересов;
• сотрудничество с международными холдингами и проектами;
• возможность стажировки за границей.

Минусы работы:

• сложное обучение в ВУЗе;
• высокая ответственность за разработки;
• работа с опасными химикатами;
• не всегда работа происходит в чистой и уютной лаборатории;
• возможный ненормированный рабочий день;
• одна ошибка может завалить проект всей команды;
• возможные неудачи во время разработок;
• получение не таких результатов, как вы ожидали;
• моральное напряжение.

3.9. Биотехнология, клеточная и генная инженерия, клонирование.

— это производство необходимых человеку продуктов и материалов с помощью живых организмов, культивируемых клеток и биологических процессов.

Возможности биотехнологии необычайно велики благодаря тому, что ее методы выгоднее обычных: они используются при оптимальных условиях (температуре и давлении), более производительны, экологически чисты и не требуют химических реактивов, отравляющих среду и др.

Объекты биотехнологии: многочисленные представители групп живых организмов — микроорганизмы (вирусы, бактерии, протисты, дрожжи и др.}, растения, животные, а также изолированные из них клетки и субклеточные структуры (органеллы). Биотехнология базируется на протекающих в живых системах физиолого-биохимических процессах, в результате которых осуществляются выделение энергии, синтез и расщепление продуктов метаболизма, формирование химических и структурных компонентов клетки.

Главные направления биотехнологии:

1) производство с помощью микроорганизмов и культивируемых эукариотических клеток биологически активных соединений (ферментов, витаминов, гормональных препаратов), лекарственных препаратов (антибиотиков, вакцин, сывороток, высокоспецифичных антител и др.), а также белков, аминокислот, используемых в качестве кормовых добавок;

2) применение биологических методов борьбы с загрязнением окружающей среды (биологическая очистка сточных вод, загрязнений почвы и т. и.) и для защиты растений от вредителей и болезней;

3) создание новых полезных штаммов микроорганизмов, сортов растений, пород животных и т. п.

Человечеству необходимо научиться эффективно изменять наследственную природу живых организмов, чтобы обеспечить себя доброкачественной пищей и сырьем и при этом не привести планету к экологической катастрофе. Поэтому не случайно главной задачей селекционеров в наше время стало решение проблемы создания новых форм растений, животных и микроорганизмов, хорошо приспособленных к индустриальным способам производства, устойчиво переносящих неблагоприятные условия, эффективно использующих солнечную энергию и, что особенно важно, позволяющих получать биологически чистую продукцию без чрезмерного загрязнения окружающей среды. Принципиально новыми подходами к решению этой фундаментальной проблемы является использование в селекции генной и клеточной инженерии.

раздел молекулярной генетики, связанный с целенаправленным созданием новых молекул ДНК, способных размножаться в клетке-хозяине и осуществлять контроль за синтезом необходимых метаболитов клетки.

Возникнув на стыке химии нуклеиновых кислот и генетики микроорганизмов, генная инженерия занимается расшифровкой структуры генов, их синтезом и клонированием, вставкой выделенных из клеток живых организмов или вновь синтезированных генов в клетки растений и животных с целью направленного изменения их наследственных свойств.

Для осуществления переноса генов (или трансгенеза) от одного вида организмов в другой, часто очень далекий по своему происхождению, необходимо выполнить несколько сложных операций:

выделение генов (отдельных фрагментов ДНК) из клеток бактерий, растений или животных. В отдельных случаях эту операцию заменяют искусственным синтезом нужных генов;

соединение (сшивание) отдельных фрагментов ДНК любого происхождения в единую молекулу в составе плазмиды;

введение гибридной плазмидной ДНК, содержащей нужный ген, в клетки хозяина;

копирование (клонирование) этого гена в новом хозяине с обеспечением его работы.

Клонированные гены путем микроинъекции вводят в яйцеклетку млекопитающих или протопласты растений (изолированные клетки, лишенные клеточной стенки) и из них выращивают целых животных или растения, в геном которых встроены (интегрированы) клонированные гены. Растения и животные, геном которых изменен путем генноинженерных операций, получили название трансгенных растений или трансгенных животных.

Уже получены трансгенные мыши, кролики, свиньи, овцы, в геноме которых работают чужеродные гены различного происхождения, в том числе гены бактерий, дрожжей, млекопитающих, человека, а также трансгенные растения с генами других, неродственных видов. Трансгенные организмы свидетельствуют о больших возможностях генной инженерии как прикладной ветви молекулярной генетики (например, получено новое поколение трансгенных растений, для которых характерны такие ценные признаки, как устойчивость к гербицидам, к насекомым и др.).

На сегодняшний день методы генной инженерии позволили осуществить синтез в промышленных количествах таких гормонов, как инсулин, интерферон и соматотропин (гормон роста), которые необходимы для лечения ряда генетических болезней человека — сахарного диабета, некоторых видов злокачественных образований, карликовости,

С помощью генетических методов были получены также штаммы микроогранизмов (Ashbya gossypii, Pseudomonas denitrificans и др.), которые производят в десятки тысяч раз больше витаминов (С, В3, В13, и др.), чем исходные формы.

совокупность методов, используемых для конструирования новых клеток. Включает культивирование и клонирование клеток на специально подобранных средах, гибридизацию клеток, пересадку клеточных ядер и другие микрохирургические операции по «разборке» и «сборке» (реконструкции) жизнеспособных клеток из отдельных фрагментов.

В основе клеточной инженерии лежит использование методов культивирования изолированных клеток и тканей на искусственной питательной среде в регулируемых условиях. Это стало возможным благодаря способности растительных клеток в результате регенерации формировать целое растение из единичной клетки. Условия регенерации разработаны для многих культурных растений — картофеля, пшеницы, ячменя, кукурузы, томатов и др. Работа с этими объектами делает возможным использование в селекции нетрадиционных методов клеточной инженерии — соматической гибридизации, гаплоидии, клеточной селекции, преодоления нескрещиваемости в культуре и др.

метод получения нескольких идентичных организмов путем бесполого (в том числе вегетативного) размножения. Таким способом на протяжении миллионов лет размножаются в природе многие виды растений и животных. Однако сейчас термин «клонирование» обычно используется в более узком смысле и означает копирование клеток, генов, антител и даже многоклеточных организмов в лабораторных условиях. Появившиеся в результате бесполого размножения экземпляры по определению генетически одинаковы, однако и у них можно наблюдать наследственную изменчивость, обусловленную случайными мутациями или создаваемую искусственно лабораторными методами.

Тематические задания

А1. Производством лекарств, гормонов и других биологических веществ занимается такое направление, как

1) генная инженерия

2) биотехнологическое производство

3) сельскохозяйственная промышленность

4) агрономия

А2. В каком случае метод культуры тканей окажется наиболее полезным?

1) при получении гибрида яблони и груши

2) при выведении чистых линий гладкосемянного гороха

3) при необходимости пересадить кожу человеку при ожоге

4) при получении полиплоидных форм капусты и редьки

А3. Для того чтобы искусственно получать человеческий инсулин методами генной инженерии в промышленных масштабах, необходимо

1) ввести ген, отвечающий за синтез инсулина в бактерии, которые начнут синтезировать человеческий инсулин

2) ввести бактериальный инсулин в организм человека

3) искусственно синтезировать инсулин в биохимической лаборатории

4) выращивать культуру клеток поджелудочной железы человека, отвечающей за синтез инсулина.

Особенности профессии

Биоинженерия (англ. Bioengineering) – одно из самых современных направлений науки, возникшее на стыке физико-химической биологии, биофизики, генной инженерии и компьютерных технологий.

Биоинженеры имеют дело с живыми системами и применяют передовые технологии для решения медицинских проблем. Они участвуют в создании приборов и оборудования, в разработке новых процедур на основе междисциплинарных знаний, в исследованиях, направленных на получение новой информации для решения новых задач.

Важно! Часто путают биоинженерию и генную инженерию. Но это отнюдь не синонимы. Генная инженерия (изменение ДНК организма) – лишь одна из отраслей биоинженерии.

Биоинженерия (она же биомедицинская инженерия) – это дисциплина, направленная на углубление знаний в области инженерии, биологии и медицины и укрепление здоровья человечества за счет междисциплинарных разработок.

В основе биоинженерии – применение технических подходов для решения медицинских проблем в целях улучшения охраны здоровья. Эта инженерная дисциплина направлена на использование знаний и опыта для нахождения и решения проблем биологии и медицины.

Среди важных достижений биоинженерии можно упомянуть разработку искусственных суставов, магниторезонансной томографии, кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения.

В немедицинских аспектах биоинженерия тесно соприкасается с биотехнологией.

Моральные аспекты биотехнологии

Общественность не особо любит определенные направления деятельности биотехнологов. В частности, сложилось негативное отношение к генномодифицированной пище. Считается, что она достаточно вредная.

Религиозные люди категорически против перспективных направлений в виде генной инженерии и клонирования. Они полагают, что так биотехнологи вмешиваются в естественные процессы жизни.

Даже в научной среде нет единого мнения о необходимости клонирования. Пока что биотехнологи теоретически подходят к данному вопросу, прогнозируя плюсы и минусы появления на свет клона человека.

Впрочем, негативное отношение общественности касается лишь некоторых аспектов биотехнологии. В целом же данное направление способствует значительному развитию человечества, помогая создавать устойчивые виды растений, изобретая новые методы лечения и т. д.

Обязанности

В первую очередь у работника должно быть высшие профильное образование, превосходные знания по биологии, физике, химии и генетике, владение иностранными языками и умение работать с компьютерной техникой.

Главная задача специалиста – разработка современных технологий в биологии и медицине для решения проблем охраны здоровья. Специалист обязан работать над способами изменения свойств живых организмом, разработкой искусственных органов, разработкой генно-модифицированных организмов. Специалист обязан относится к своей работе ответственно, ведь от этого зависит жизнь и здоровье людей. Биоинженер занимается разработкой новых лекарственных препаратов.

Биотехнология – значение слова

В последние десятилетия слово «биотехнология» всё чаще встречается на страницах СМИ, в телепередачах и в интернете. Впервые о биотехнологиях заговорили в середине 70-х годов ХХ столетия в связи с новыми методиками изготовления лекарственных субстанций – сырья для препаратов, выпускаемых фармакологической промышленностью. С тех пор биотехнологии существенно расширили сферу применения.

Сегодня, говоря о биотехнологии, мы подразумеваем методы производства нужных нам материалов и продуктов с использованием живых организмов, культивируемых в искусственной среде клеток и разнообразных биологических процессов. На текущий момент объектами биотехнологии чаще всего становятся микроорганизмы, а также отдельно взятые клетки животных или растений.

Простейшим примером биотехнологии является изготовление из молока кисломолочных продуктов – кефира, творога и др. – при помощи культур кисломолочных бактерий. Можно вспомнить и о выпекании дрожжевого хлеба с использованием пекарских дрожжей. Эти биотехнологии известны человечеству на протяжении многих веков, но сегодня биологи используют намного более сложные методики, чтобы организовывать необходимые нам процессы.

Чем занимаются

Биоинженерию следует отличать от генной инженерии, которая является лишь ее разделом. Генная инженерия занимается изменением ДНК организмов, в то время как биоинженерия — это комплексная дисциплина, направленная на использование междисциплинарных разработок в области инженерии, биологии и медицины для лечения болезней, укрепления здоровья и продления жизни.

Биоинженерия решает проблемы медицинского характера методами инженерии, поэтому в немедицинских аспектах похожа на биотехнологию.

Специальность Биотехнологии

Биотехнология – это прикладная область биологии. Основной целью данной науки является изучение возможностей оптимального использования биологических материалов для решений конкретных задач медицины, производства, реализации проектов в области генной инженерии.

Биотехнолог работает в какой-то определенной сфере биоинженерии или же занимается оптимизацией процессов в этой области в целом. Ключевыми и наиболее приоритетными направлениями в профессии являются генетика, биология и эмбриология.

Специалисты этой области востребованы в общей медицине, фармакологии, генной инженерии, промышленности, сельском хозяйстве.

Наиболее ярко выделяются 2 направления:

• Специальность медицинские биотехнологии
• Специальность пищевые биотехнологии

Профессия биотехнолога уже более 10 лет востребована в мире и последнее время в России. Направление хорошо финансируется предпринимателями и государством, на него возложено много надежд. Специальность биотехнологии по праву относится к профессиям 21 века и в будущем именно биотехнологи совершат главные научные открытия.

Плюсы и минусы специальности

Преимущества профессии биоинженер:

• высокая востребованность специалистов на рынке труда сейчас и в течение ближайших лет;
• хорошая зарплата;
• работа в лаборатории, а не «в поле»;
• престижная профессия;
• возможность сделать научную карьеру;
• возможность уйти в смежную специальность, если возникнет такое желание;
• сотрудничество с международными организациями.

Минусы профессии:

• необходимо довольно сложное обучение;
• высокий уровень ответственности;
• иногда опасные условия работы;
• иногда ненормированный рабочий день;
• моральное напряжение.

Круг обязанностей

Основная задача специалистов — разработка передовых технологий в биологии и медицине для охраны здоровья и решения медицинских проблем. Деятельность биоинженера включает спектр задач от создания техническими средствами искусственных органов либо выращивания органов и тканей до разработки генно-модифицированных организмов.

В рамках этих задач биоинженеры занимаются:

• изучением свойств белков;
• молекулярным моделированием;
• синтезом биополимеров;
• изучением влияния наночастиц на живые организмы.

Место работы

В первую очередь биоинженер – это научный сотрудник, и поэтому работать он может в различных исследовательских институтах, центрах и университетах. Помимо научных исследований специалист занимается преподаванием в учебных заведениям. Прекрасная возможность для карьерного роста – это проводить исследования в рамках международного проекта или гранта для крупных компаний, выделяющих для этого приличное финансирование. В некоторых случаях штатного биоинженера нанимают компании и корпорации, деятельность которых относится к сельскому хозяйству или медицине.

Устраиваясь на работу, специалист должен знать ключевые азы в области биологии, химии, физики и генетики. Также будущий работник должен владеть английским языком, так как во время работы придется общаться с иностранными коллегами, спонсорами и работодателями. Во время работы нужно будет посещать международные конференции, симпозиумы в качестве слушателя и докладчика, так что без знания английского языка никак не обойтись. Вам обязательно нужно уверенно владеть компьютером, специальным оборудованием и техникой. Также знать правила хранения реактивов, лекарств и препаратов.

Добро и зло

Единого мнения о том, что же такое биотехнология — добро или зло, на сегодняшний день нет. Кто-то утверждает, что это попытка вмешаться в естественный процесс и повлиять на природу, тогда как другие уверяют, что будущее человечества именно за такими знаниями. В последние десятки лет население Земли неизменно увеличивается, поэтому без применения биотехнологии в промышленном сельском хозяйстве появилась бы проблема тотального голода.

Также с помощью биотехнологии удаётся найти лекарство от различных тяжелых заболеваний, которые в прошлом считались неизлечимыми. Неоспоримым доказательством пользы этой науки является изобретение антибиотиков, с помощью которых удается излечивать сотни различных болезней. Общеизвестно, что проще предупредить различные тяжёлые недуги, чем в последующем пытаться лечить их с помощью операций и лекарств. Биомедицина создаёт эффективные способы диагностики, которые позволяют определить склонность к тем или иным заболеваниям еще до их возникновения в организме человека.

И всё же необходимо понимать, что потребуется качественный контроль за подобными исследованиями в области биотехнологии и их внедрением в повседневную жизнь. В первую очередь это касается моральных аспектов клонирования, возможности выращивать донорские органы или же изменять геномы и клетки ДНК, нарушая естественный ход природы и создавая тем самым суперчеловека.

В последние годы биотехнология развивается стремительно, при этом многие государства сталкиваются с проблемой отсутствия или недостаточного контроля за такими исследованиями на правовом уровне. В итоге было приостановлено множество проектов, поэтому говорить о победе над смертью или успехах в клонировании человека в настоящее время преждевременно.

Где учиться

В России нет колледжей или техникумов, которые выдают своим выпускникам дипломы по специальности «Биоинженерия».

Получение профессии биоинженера возможно только при успешном окончании высшего учебного заведения. Так что от абитуриента требуется, как минимум, окончания 11 классов школы.

Где учиться на биоинженера? К счастью, количества высших учебных заведений для поступления предостаточно.

В Москве наиболее популярными среди абитуриентов являются такие вузы, как:

• МГУ им. М. В. Ломоносова
• Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова
• Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
• Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии им. К. И. Скрябина.

Литература

1. Зимняя школа «Современная биология и Биотехнологии будущего»: передружить всех между собой!;
2. Петренко А. (2017). Борьба за выживание. Погибнет ли человечество из-за устойчивости к антибиотикам. Forbes;
3. 12 методов в картинках: генная инженерия. Часть II: инструменты и техники;
4. Шариффулина В. (2018). ДНК как лекарство: клеточная и генная терапия меняют фармацевтику. Forbes;
5. Фетальная генная терапия: от теории — к практике;
6. Геномная головоломка: открой в себе мозаика;
7. Вылечить миодистрофию Дюшенна: конкуренция групп, единство методик;
8. Надежда для СМАйликов;
9. Болезнь Паркинсона: что изучать? как изучать?;
10. CAR-T-клетки, получаемые in situ (in vivo), — путь к удешевлению и широкодоступности технологии?;
11. Лищук О. (2016). Химера против рака. N+1;
12. Обо всех РНК на свете, больших и малых;
13. Есть ли смысл в антисенсах?;
14. Первый препарат на основе РНК-интерференции: смерть мРНК — жизнь пациенту!;
15. CRISPR-системы: иммунизация прокариот;
16. Dennis Normile. (2018). CRISPR bombshell: Chinese researcher claims to have created gene-edited twins. Science
    ;
17. Hong Ma, Nuria Marti-Gutierrez, Sang-Wook Park, Jun Wu, Yeonmi Lee, et. al.. (2017). Correction of a pathogenic gene mutation in human embryos. Nature
    .
    548, 413-419;
18. Leonela Amoasii, John C. W. Hildyard, Hui Li, Efrain Sanchez-Ortiz, Alex Mireault, et. al.. (2018). Gene editing restores dystrophin expression in a canine model of Duchenne muscular dystrophy. Science
    .
    362, 86-91;
19. Анти-CRISPR: ответ вирусов;
20. Антибиотики и антибиотикорезистентность: от древности до наших дней;
21. Nichols H. (2017). All you need to know about MRSA. Medical News Today;
22. Антибиотикорезистентность: How to make antibiotics great again*?;
23. Когда ослепшие прозреют?;
24. Roope Männikkö, Zakhar O. Shenkarev, Michael G. Thor, Antonina A. Berkut, Mikhail Yu Myshkin, et. al.. (2018). Spider toxin inhibits gating pore currents underlying periodic paralysis. Proc Natl Acad Sci USA
    .
    115, 4495-4500.

Какие предметы сдавать

Для того чтобы поступить на специальность «Биоинженерия», выпускнику старшей школы необходимо успешно сдать в формате Единого государственного экзамена.

Что сдавать на биоинженерию? Это, безусловно, предметы, связанные с математикой и научными дисциплинами.

В сфере ключевых предметов, которые нужно сдавать на биоинженера: русский язык, математика профильного уровня, биология и химия.

Чаще всего высшие учебные заведения выбирают в качестве обязательных для каждого абитуриента три экзамена, четвертый же может быть в качестве дополнительного вступительного испытания, проводимого организацией самостоятельно.

Предметы для сдачи ЕГЭ на биоинженерию – еще не все, что может потребоваться для поступления. Зачастую, на собеседованиях с абитуриентами члены приемной комиссии оценивают уровень владения выпускниками школы английским языком. Это необходимо, так как многие исследования, необходимые студентам для успешного обучения, проведены за пределами России и доступны к ознакомлению только на английском языке.

Обязательные к сдаче экзамены и дополнительные вступительные испытания для поступления на биоинженера могут быть скорректированы вузом.

Учащимся старшей школы следует раз в несколько месяцев просматривать сайт того вуза, в котором они хотели бы учиться, на предмет изменений в структуре приемной кампании.

Заработная плата

Заработная плата начинающего специалиста или аспиранта в государственном НИИ $160-350 в месяц. В лаборатории, которая финансироваться за счет грантов, получает в среднем $950-1300. Если гранты отсутствуют, то оклад составляете от $200 до $450, вне зависимости от разряда единой тарифной сетки. В отечественной компании молодой специалист зарабатывает в среднем $500-700 в месяц, а квалифицированный биоинженер от $1500 до 3000. Заработок специалистов в иностранных корпорациях составляет несколько тысяч долларов.

Размер заработной платы зависит от квалификации специалиста, его трудового стажа, места работы и региона страны. Чем выше степень и значимость учреждения, где работает человек, тем выше заработная плата. Значение имеет также уровень учреждения на уровне страны и международных компаний. Те люди, которые сотрудничают с зарубежными партнерами, получают больше, нежели те, что финансируются за счет государственного бюджета.

Теперь вы знаете основы о профессии биоинженера, и сможете выбрать подходящее место работы с достойной оплатой труда.

Перспективы и карьера

Сейчас биоинженерия востребована, в основном, в рамках фундаментальных исследований. В России на данный момент происходит пересмотр законодательства, регулирующего эту отрасль с целью ее развития.

Для специалиста-биоинженера всегда найдется работа в лабораториях научно-исследовательских институтов либо производств. Биоинженер может сделать карьеру в научной деятельности на родине либо за рубежом.

Если вы настроены на международную карьеру, лучше сразу получать образование за границей. В Германии это можно сделать бесплатно, поскольку немецкие вузы не взимают какой-либо платы, кроме семестрового взноса, ни с местных, ни с иностранных студентов. Узнайте, как выбрать немецкий вуз и поступить на учебу.

Специалитет, код специальности 20501