Биттуева Мадина Мухаматовна кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры генетики, селекции
| Вид материала | Лекции |
- Биттуева Мадина Мухаматовна кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры, 836.9kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине, 223.53kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине, 259.56kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине, 721.84kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине, 197.84kb.
- Методические указания для проведения практических занятий по курсу «Генетика с основами, 463.8kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине, 433.04kb.
- Программа по генетике для сдачи вступительного экзамена в аспирантуру Введение, 84.18kb.
- Николаев Александр Анатольевич Требования Государственного стандарта Государственный, 102.06kb.
- Контрольная работа Игнатьева Марина Валерьевна, кандидат юридических наук, старший, 52.91kb.
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
Биологический факультет
Кафедра общей генетики, селекции и семеноводства
Утвержден Согласовано
на заседании кафедры «___» _________________ 200__ г.
от «____» ____________200__г.
Протокол №______ Декан БФ ______ /А.Ю. Паритов/
Зав.кафедрой _____ /М.К. Керефова/
Учебно-методический комплекс по дисциплине
ДС.01.5 «Молекулярная генетика»
для студентов, обучающихся по специальности 020201.65 Биология
Нальчик 2009
Автор-составитель:
Биттуева Мадина Мухаматовна
кандидат биологических наук, старший преподаватель кафедры генетики, селекции и семеноводства
Учебно-методический комплекс по дисциплине ДС.01.5 «Молекулярная генетика» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 020201.65 Биология. Шифр ДС.01.5 «Молекулярная генетика».
Дисциплина входит в федеральный компонент цикла дисциплин специализации и является обязательной для изучения.
| Содержание стр. | |
| 1. Аннотация к УМКД | 4 |
| 2. Выписка из ГОС ВПО для дисциплины | 5 |
| 3. Рабочая учебная программа | 6 |
| 3.1 Пояснительная записка | 8 |
| 3.2 Распределение часов по семестрам | 10 |
| 3.3 Тематический план курса | 11 |
| 3.4 Содержание учебного материала | 15 |
| 3.5 Глоссарий по дисциплине | 30 |
| 3.6 Список литературы (основная и дополнительная) | 63 |
| 3.7 Протокол согласования РУДП с другими дисциплинами направления (специальности) | 65 |
| 3.8 Дополнения и изменения в РУДП на очередной учебный год | 66 |
| 4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины | 67 |
| 4.1. Методические рекомендации для преподавателя | 67 |
| 4.2. Методические указания для студентов | 70 |
| 4.3. Программа по организации контролируемой самостоятельной работы студентов | 70 |
| 4.4. Обеспеченность образовательного процесса по дисциплине специализированным и лабораторным оборудованием | 71 |
| 4.5. Карта обеспеченности литературой по дисциплине | 72 |
| 4.6. Перечень обучающих и контролируемых компьютерных программ, мультимедиа и интерактивные материалы. | 74 |
| 5. Текущая и промежуточная аттестация студентов по дисциплине | 75 |
| 5.1. Балльно-рейтинговая система текущей аттестации студентов по дисциплине. | 75 |
| 5.2. Цели и задачи балльно-рейтинговой аттестации, обучающихся по дисциплине. | 75 |
| 5.3. Состав и планирование в баллах рейтинговых контрольных мероприятий по дисциплине. | 76 |
| 5.4. Шкала оценки по дисциплине. | 77 |
| 5.5. График балльно-рейтинговых контрольных мероприятий по дисциплине | 77 |
| 5.6. Учетная документация при рейтинг-контроле по дисциплине | 80 |
| 5.7. Порядок и сдача зачетов и экзаменов | 80 |
| 5.8. Отработка и повторное обучение | 82 |
| 6. Инновационные методы в процессе преподавания дисциплины | 84 |
| 7. Приложение (тесты) | 85 |
1. Аннотация к УМКД
Преподавание курса молекулярной генетики является необходимым этапом подготовки дипломированных специалистов биологов, специализирующихся на кафедре генетики.
Актуальность введения данной дисциплины обусловлена тем, что молекулярная генетика является одной из наиболее стремительно развивающихся областей биологии, открывающей новые горизонты знания, что дает исключительные возможности для совершенствования и создания принципиально новых методов и технологий. Достижения молекулярной генетики позволили осуществить настоящий прорыв в молекулярной и клеточной биотехнологии, перевернув представление человека о сущности процессов реализации генетической информации и передачи наследственного материала дочерним клеткам или потомкам и вооружив его инструментами для направленного изменения генома и управления его функционированием.
Целью разработки учебно-методического комплекса по дисциплине «Молекулярная генетика» является более эффективное освоение студентами данного предмета, которое достигается при решении ряда следующих задач:
- Рациональное распределение учебного времени по разделам курса и видам учебных занятий.
- Определение места и роли дисциплины «Молекулярная генетика» в образовательной программе, ее основных учебных целей и задач.
- Отражение в содержании данной дисциплины современных достижений науки, техники, культуры и других сфер общественной практики, связанных с данной учебной дисциплиной.
- Организация самостоятельной работы студентов с учетом рационального использования и распределения учебного времени между аудиторными занятиями и самостоятельной работой студентов.
- Определение круга учебно-методического обеспечения дисциплины, необходимого для его усвоения.
- Разработка оптимальных систем текущего и итогового контроля знаний студентов.
- Обоснование использования инновационных методов в процессе преподавания «Молекулярной генетики».
2. Выписка из ГОС ВПО для дисциплины.
Молекулярная генетика: Свойства нуклеиновых кислот как генетического материала, Вирусы, бактерии и эукариотические микроорганизмы как модельные объекты молекулярной генетики. Генетический контроль и энзимология генетических процессов. Репликация, репарация и рекомбинация ДНК. Генетический контроль и молекулярные механизмы мутагенеза. Регуляция действия генов. Регуляция транскрипции на уровне промоторов. Оперонные системы регуляции. Регуляция экспрессии генов эукариот. Роль геномных перестроек в регуляции действия генов. Организация геномов органелл эукариот.
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»
Биологический факультет
Кафедра общей генетики, селекции и семеноводства
УТВЕРЖДАЮ
Декан БФ __________ /А.Ю. Паритов/
«___» _________________ 200__ г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
ДС.01.5 «Молекулярная генетика»
для студентов, обучающихся по специальности 020201.65 Биология
Нальчик 2009
Рабочая программа составлена на основании ____________________________
__________________________________________________________________ (наименование государственного образовательного стандарта и (или) примерной типовой программы Утвержденной Министерством по образованию и науке, дата утверждения)
Разработчик: старший преподаватель кафедры общей генетики, селекции и семеноводства Биттуева М.М./ ______________
(подпись, Ф.И.О.)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры общей генетики, селекции и семеноводства
Протокол №____
от «___»_________________200__г.
Заведующая кафедрой________________ М.К. Керефова
(подпись)
Одобрена Учебно-методическим советом (методической комиссией) биологического факультета
«___»_________________200__г.
Председатель ______________ А.Ю. Паритов
3.1. Пояснительная Записка
Программа курса составлена с учетом требований типовой программы учебных дисциплин “Молекулярная генетика” для высших учебных заведений, рекомендаций кафедры генетики БФ МГУ им. Ломоносова, Института общей генетики РАН им Н.И. Вавилова, Биолого-почвенного факультета Санкт-Петербургского Государственного университета и накопленного опыта преподавания предмета на кафедре генетики, селекции и семеноводства КБГУ им. Х.М. Бербекова. Программа рассчитана на изучение курса в течение одного семестра.
Цели и задачи изучения дисциплины «Молекулярная генетика»
Задачи дисциплины “Молекулярная генетика” состоят в том, чтобы дать студенту фундаментальную теоретическую базу, которая необходима для освоения практических методов работы на новом молекулярном уровне, современные представления о направлениях развития молекулярной генетики, генетическом аппарате клетки, о структурной организации нуклеиновых кислот и белковых молекул, формировании их пространственной структуры, методах определения нуклеотидных последовательностей ДНК, понятие о мутагенезе и т.д.
В данном курсе студенты знакомятся с новейшими данными в области генетики, подробно изучают важнейшие механизмы, обеспечивающие реализацию основных свойств живой материи; репликацию, репарацию, рекомбинацию ДНК и РНК, строение и функции нуклеиновых кислот. Это позволяет будущему учителю биологии ориентироваться в новейших достижениях в области молекулярной генетики, практических аспектах этих достижений.
Цели курса достигаются с помощью:
- изучения содержательных основ предмета исследований, понятийного аппарата и методологической базы молекулярной генетики;
- ознакомления с современными направлениями развития и практического использования молекулярной генетики, которое осуществляется на лекциях по курсу “Молекулярная генетика”;
- ознакомления с современными методами работ с нуклеиновыми кислотами, методами выделения ДНК и РНК, определения уровня экспрессии генов в различных типах клеток, методами молекулярной диагностики наследственной предрасположенности к различным заболеваниям;
- самостоятельной работы студента со специальной литературой, в том числе и электронными базами данных российских и зарубежных библиотек, а также ведущими научными журналами биологической, молекулярно-биологической и молекулярно-генетической направленности, выходящими на русском и иностранных языках.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
«Молекулярная генетика»
После изучения курса “Молекулярная генетика” дипломированный специалист должен знать:
- особенности структурно-функциональной организации нуклеиновых кислот;
- современные методы установления и анализа структуры и функции ДНК и РНК;
- механизм реализации наследственной информации;
- современные экспериментальные подходы для анализа генетического аппарата живых систем;
- современные методы выделения, очистки и анализа нуклеиновых кислот, методы молекулярной диагностики для решения научных и прикладных (медицинских) задач;
должен иметь представление:
- об основных чертах организации геномов эукариот, прокариот и вирусов;
- о проблеме стабильности генетического материала, типах структурных повреждений в ДНК и РНК;
- о генетическом контроле и механизмах спонтанного и индуцированного мутангенеза;
- о механизме регуляции экспрессии генов;
- о принципах организации генетического аппарата автономных структур клетки;
- о теоретических основах и принципах конструирования рекомбинантных ДНК, о роли полимеразной цепной реакции, гибридизации нуклеиновых кислот и других современных методах в изучении нуклеиновых кислот;
- о роли биоинформатики в современной молекулярной генетике и базах данных по молекулярной биологии и генетике, методам информационного анализа последовательностей нуклеиновых кислот.
3.2. Распределение часов по семестрам.
| Вид учебной работы | Всего часов |
| Общая трудоемкость дисциплины | 74 |
| Лекции | 25 |
| Лабораторные работы и другие виды аудиторных занятий | 26 |
| Самостоятельная работа | 10 |
| Консультации | 3 |
| Рейтинг | 6 |
| Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Экзамен 4 часа. |
3.3. Тематический план курса
3.3.1. Лекции, их содержание, объем в часах.
Лекционный курс составляет 25 ч. и разбит на 5 тем.
Тема 1. Введение. Строение и функции нуклеиновых кислот. Методы молекулярной генетики.
Предмет молекулярной генетики. Преемственность проблем классической и молекулярной генетики. Свойства нуклеиновых кислот как генетического материала.
Тема 2. Молекулярные механизмы основных процессов хранения и передачи генетического материала. Организация генетического материала у вирусов и бактерий. Полуконсервативный способ репликации ДНК. Прерывистый характер синтеза ДНК при репликации in vivo. Этапы репликации. Инициация, терминация, элонгация.
Полигенный контроль процесса репликации: свойства pol и dna мутантов. Характеристика различных ДНК- полимераз, функции продуктов dna – генов. Реконструкция процесса репликации фаговых геномов. Роль РНК – затравки в инициации синтеза ДНК. Свойства и функции белков, участвующих в «расплетении» ДНК. Схемы событий в точке репликации хромосомы бактерий. Роль мембраны в организации и репликации генетического аппарата. Строение компактной хромосомы. Модели репликации: симметричный и ассиметричный синтез дочерних нитей ДНК. Регуляция процессов репликации. Понятие о репликоне. Механизмы регуляции инициации репликации. Связь с клеточным делением. Особенности организации и репликации хромосом высших организмов. Ориджины репликации, генетика и свойство эукариотических ДНК – полимераз. Репликация концов хромосом; структура теломерных участков. Теломера, ее структура и функции. Проблема стабильности генетического материала. Типы структурных повреждений в ДНК. Понятие о типах репарационных процессов. Генетический подход к изучению механизмов репарации: мутанты, чувствительные к инактивирующим факторам, локализация генов.
Механизм и значение энзиматической фотореактивации. Утрата и замещение нуклеотидов: роль гликолаз и инсертаз. Эксцизионная репарация ДНК. Выщепление пиримидиновых димеров. Репаративный синтез ДНК: методы определения, генетический контроль. Генетика и энзимологияч двух ветвей эксцизионной репарации. Узнавание поврежденных участков ДНК специфическими эндонуклеазами. Механизмы пострепликативной репарации. Путь рекомбинационной репарации: доказательства существования, схема, энзимология. Нерекомбинационный путь пострепликативной репарации. Взаимоотношения различных механизмов репарации ДНК в клетке. Репарация межнитевых сшивок и двунитевых разрывов в ДНК. Особенности процессов репарации в клетках млекопитающих: роль хроматина, репарация в активно транскрибируемых генах, сопряжение систем транскрипции и репарации. Связь нарушений в системах репарации ДНК с молекулярными наследственными болезнями и раком.
Тема 3. Регуляция экспрессии генов. Строение и функции промоторов у прокариот. Регуляторная роль сигма- и ро-факторов, модификации структуры РНК-полимеразы. Регуляция транскрипции фаговых геномов: дифференциальная экспоессия «ранних» и «поздних» генов. Принцип каскадной регуляции. Роль суперспирализации и метилирования в регуляции экспрессии генов.
Понятие о слабых и сильных промоторах. Энхансеры и белки-регуляторы. Двухкомпонентные системы регуляции, сенсорная роль протеинкиназ. Механизм катаболической репрессии: роль циклической АМФ и белка БАК, генетический анализ системы. Регуляция синтеза стабильных РНК и белков рибосом. Строгий и ослабленный контроль синтеза РНК, функции rel-генов и гуанозинтетрафосфата. Классификация оперонных систем у бактерий. Системы негативного и позитивного контроля. Генетический анализ лактозного оперона. Свойства белка-репрессора и особенности организации оперонных участков ДНК. Полиопероная система регуляции синтеза аргинина. Позитивный контроль арабидозного оперона: функции гена-регулятора, инициатора, генетический анализ оперона.
Регуляция транскрипции на уровне терминации. Система регуляции биосинтеза гистидина: генетический анализ системы, роль тРНК. Регуляция триптофанового оперона: функции лидерной области, аттенуатора. Роль образования «шпилек» в лидерной РНК и сопряжения процессов транскрипции и трансляции в терминации транскрипции. Функции nus-генов. Особенности процесса транскрипции у эукариот. РНК-полимеразы трех типов, транскрипционные факторы, свойства промоторов, энхансеров и сайленсеров. Регуляторные белки, их функциональные домены. Роль метилирования в регуляции транскрипции. Механизмы регуляции генов при участии стероидных гормонов. Роль дифференциального сплайсинга в регуляции экспрессии генов.
Закономерности рекомбинационных перестроек генома. Системы фазовых вариаций у бактерий. Клеточная дифференцировка у цианобактерий. Кассетный механизм переключения типов спаривания у дрожжей. Мобильные элементы эукариот, ретротранспозоны; их роль в регуляции активности геномов. Активация онкогенов. Запрограммированные перестройки генетического материала в онтогенезе.
Тема 4. Изменчивость генетического материала. Автономная и общая нестабильность генома. Роль мигрирующих генетических элементов в возникновении мутаций, делеций, дупликаций
Молекулярные механизмы спонтанного мутагенеза. Гены-мутаторы и антимутаторы. Связь мутабильности с нарушениями в синтезе ДНК (мутации в ДНК-полимеразном гене и др). Роль «редактирующей» нуклеазы. Пострепликативная репарация неспаренных оснований: роль метилирования ДНК (dam-система), функции mut-генов. Мутагенез, связанный с репарацией 8-оксигуанина и апуриновых сайтов. Мутагенная роль 5-метилцитозина в клетках млекопитающих.
Механизмы индуцированного мутагенеза, связанные с процессом репликации (действие нитрозогуанидина, акридиновых красителей). «Мутагенные» и «безошибочные» процессы репарации ДНК. Индуцибельные механизмы репарации. Система SOS-функций. Роль генов recA, lexA, umuCD в УФ-индуцированном мутагенезе. Генетический контроль репарационной системы «адаптивного ответа».
Тема 5. Организация геномов органелл эукариот. Особенности организации генома хлоропластов. Синтез пластидной ДНК в процессе развития хлоропласта. Пластидная РНК-полимераза и регуляция транскрипции хлоропластной ДНК. Роль ядерных генов и механизмы посттранскрипционной регуляции функций хлоропластов. Молекулярно-генетические аспеткы эндосимбиотического происхождения хлоропластов.
Строение геномов митохондрий дрожжей и млекопитающих. Особенности строения промоторов и транскрипции ДНК митохондрий. Рекомбинация митохондриальных геномов. Мутации генов митохондрий. Полиморфизм митохондриальной ДНК и его использование в популяционно-генетических исследованиях.
3.3.2. Лекции.