Рабочая программа дисциплины «молекулярная генетика» Код дисциплины по учебному плану дс. Ф. 10
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа генетика Код дисциплины по учебному плану опд ф. 6 для студентов, 274.5kb.
- Рабочая программа генетика и селекция Код дисциплины по учебному плану опд ф 1 для, 292.62kb.
- Рабочая программа дисциплины «Зоология» Код дисциплины по учебному плану опд, 751.31kb.
- Рабочая программа дисциплины «экологический мониторинг» Код дисциплины по учебному, 254.39kb.
- Рабочая программа дисциплины «Цитология и гистология» Код дисциплины по учебному плану, 271.37kb.
- Рабочая программа дисциплины «математические методы и модели в экологии» Код дисциплины, 129.07kb.
- Рабочая программа дисциплины «методика преподавания экологии» Код дисциплины по учебному, 283.89kb.
- Рабочая программа дисциплины «методика преподавания биологии» Код дисциплины по учебному, 350.54kb.
- Рабочая программа дисциплины «физико-химические методы в экологии» Код дисциплины, 213.86kb.
- Рабочая программа дисциплины «радиационная экология» Код дисциплины по учебному плану, 137.34kb.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Иркутский государственный университет»
(ФГБОУ ВПО «ИГУ»)
«Утверждаю»
_____________________
Проректор по учебной работе,
проф. И. Н. Гутник
«____»_____________20____г.
Биолого-почвенный факультет
Кафедра микробиологии
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА»
Код дисциплины по учебному плану ДС.Ф.10
Для студентов специальности 020209.65 «Микробиология»
г. Иркутск
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Преподавание курса является необходимым этапом подготовки специалистов-микробиологов. Курс дает представление о молекулярной генетике. Дается характеристика основных молекулярных механизмов передачи генетической информации.
Цель курса
формирование у студентов комплексного представления о молекулярных механизмах хранения и реализации генетической информации в про- и эукаритических клетках для усвоения в будущем фундаментальных и прикладных направлений в биологии.
Задачи курса
- изучение принципов организации генома про- и эукариот,
- знакомство с основами и последними достижениями в области репликации, рестрикции и модификации, рекомбинации и репарации генетического материала, транскрипции генов и биосинтеза белка.
Место курса в процессе подготовки специалиста
Усвоение дисциплины базируется на знаниях в области общей биологии, органической химии, биохимии и классической генетики. В рамках курса студентам даются расширенные представления, базовые знания для усвоения в будущем фундаментальных и прикладных направлений в биологии.
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ
для студентов очного отделения
| № | Темы, разделы | Всего часов | Виды подготовки | Самост. работа | ||
| Лекции | Практические занятия | Самост. работа студентов | КСР | |||
| 1 | Структура ДНК | 6 | 2 | - | 4 | - |
| 2 | Структура хромосом эукариот | 6 | 3 | - | 3 | - |
| 3 | Репликация ДНК | 7 | 3 | - | 3 | 1 |
| 4 | Мутационный процесс и репарация ДНК. | 4 | - | - | 4 | - |
| 5 | Рекомбинация | 4 | - | - | 4 | - |
| 6 | Геномика | 5 | 2 | - | 2 | 1 |
| 7 | Методы в молекулярно- генетических исследованиях | 8 | 8 | - | - | - |
| | ВСЕГО (часы) | 40 | 18 | - | 20 | 2 |
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
3.1 Общее (по всем темам)
Тема 1. Структура ДНК. Нуклеотид, нуклеозид, пиримидины, пурины. N-гликозидная связь, фосфодиэфирная связь, водородные связи и стэккинг взаимодействие. Принцип комплементарности. Полярность цепи, антипараллельность ориентации нитей. Уотсон-Криковские пары и трехмерная модель ДНК. Неканонические формы ДНК. Характерные параметры ДНК. Сверхспирализация ДНК. Топоизомеразы и топоизомеры ДНК. Типы топоизомераз. Регуляция уровня активности топоизомераз в клетке.
Тема 2. Структура хромосом эукариот. Строение нуклеосом. Уровни организации хроматина. Представление о петельно-доменной организации хромосом. Гетерохроматин, эухроматин. Модификация гистонов и динамическая структура хроматина. Механизмы гетерохроматинизации. Метилирование/деметилирование ДНК, связь с модификацией гистонов и изменением активности генов.
Тема 3. Репликация ДНК Определение репликации. Точность воспроизведения ДНК. Полимеразы, участвующие в репликации, их ферментативная активность. Понятие процессивности. Основные принципы репликации. Вилка репликации, события на лидирующей и отстающей нитях. Основные ферменты и белки репликации (ДНК-топоизомеразы, ДНК-полимеразы, лигаза, гираза, хеликаза, ДНК-праймаза, ssb). Реакция лигирования. Основные параметры репликации (скорость, размер праймера и фрагмента Оказаки). Репликация у E. coli. (инициация, элонгация и терминация). Структура участка старта репликации (origin). Структурные переходы ДНК в районе старта репликации. Терминация репликации у бактерий. Особенности регуляции репликации плазмид.
Репликоны у эукариот. Ori у дрожжей, их структурно-функциональная организация. Молекулярные механизмы, связывающие клеточный цикл и репликацию ДНК. Циклины и протеинкиназы. Протоонкогены, участвующие в регуляции клеточного цикла. Инициация репликации у дрожжей. Проблема репликации линейного незамкнутого фрагмента ДНК. Теломера. Теломераза, особенности структурной организации. Теория старения в связи с динамикой структуры теломеры. Неканонические структуры ДНК в районе теломерных последовательностей.
Тема 4. Мутационный процесс и репарация ДНК. Классификация мутаций. Точковые мутации и хромосомные перестройки, механизм их образования. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Классификация мутагенов. Молекулярный механизм мутагенеза. Взаимосвязь мутагенеза и репарации. Идентификация и селекция мутантов. Тест Эймса. Прямая репарация тиминовых димеров и метилированного гуанина. Гликозилазы. Эксцизионная репарация, ферменты. Механизм репарации неспаренных нуклеотидов. Роль метилирования. SOS-репарация. Представления об ошибках репликации, обусловленных скольжением нитей при репликации. Механизм образования коротких повторов. «Экспансия триплетных повторов» и динамические мутации. Болезни, обусловленные дефектами репарации.
Тема 5. Рекомбинация. Понятие об общей (гомологичной) и сайтспецифической рекомбинации. Различие молекулярных механизмов общей и сайтспецифической рекомбинации. Модель рекомбинации, предполагающая двунитевой разрыв и репарацию разрыва. Роль рекомбинации в пострепликативной репарации. Структуры Холлидея в модели рекомбинации. Миграция ветви, гетеродуплексы, разрешение структур Холлидея (ферменты). Сайт специфическая рекомбинация. Типы хромосомных перестроек, осуществляемых при сайт-специфической рекомбинации. Молекулярный механизм действия «рекомбиназ». Использование гомологичной и сайт-специфической рекомбинации в изучении генов эукариот. Метод «нокаута» генов.
Тема 6. Геномика. Представления о методах исследований, приведших к возникновению геномики. Модельные организмы, используемые для изучения структуры и функций геномов. Сравнительная геномика. Сравнение нуклеотидных последовательностей как средство изучения функций генов. Полиморфизм геномов как основа геномной дактилоскопии. Молекулярно-генетические основы идентификации личности.
Тема 8. Методы в молекулярно-генетических исследованиях. Библиотеки генов, принципы их создания, представительность, методы скрининга. Векторы, используемые для создания библиотек. Карты геномов как наборы упорядоченных клонов. Контиги клонов. STS (sequenced tag sites) как инструмент составления физических карт геномов. Принцип полимеразной цепной реакции (ПЦР). Методы выделения и очистки нуклеиновых кислот. Секвенирование ДНК, полимеразная цепная реакция (ПЦР), Саузерн и Нозерн гибридизация нуклеиновых кислот. ДНК-чип технологии (микрочипы).
3.2. Темы семинарских занятий (не предусмотрены учебным планом)
-
3.3. Тематика заданий для самостоятельной работы
1. Структура ДНК. Нуклеотид, нуклеозид, пиримидины, пурины. N-гликозидная связь, фосфодиэфирная связь, водородные связи и стэккинг взаимодействие. Принцип комплементарности. Полярность цепи, антипараллельность ориентации нитей. Уотсон-Криковские пары и трехмерная модель ДНК. Неканонические формы ДНК. Характерные параметры ДНК. Сверхспирализация ДНК. Топоизомеразы и топоизомеры ДНК. Типы топоизомераз. Регуляция уровня активности топоизомераз в клетке.
2. Мутационный процесс и репарация ДНК. Классификация мутаций. Точковые мутации и хромосомные перестройки, механизм их образования. Спонтанный и индуцированный мутагенез. Классификация мутагенов. Молекулярный механизм мутагенеза. Взаимосвязь мутагенеза и репарации. Идентификация и селекция мутантов. Тест Эймса. Прямая репарация тиминовых димеров и метилированного гуанина. Гликозилазы. Эксцизионная репарация, ферменты. Механизм репарации неспаренных нуклеотидов. Роль метилирования. SOS-репарация. Представления об ошибках репликации, обусловленных скольжением нитей при репликации. Механизм образования коротких повторов. «Экспансия триплетных повторов» и динамические мутации. Болезни, обусловленные дефектами репарации.
3. Рекомбинация. Понятие об общей (гомологичной) и сайтспецифической рекомбинации. Различие молекулярных механизмов общей и сайтспецифической рекомбинации. Модель рекомбинации, предполагающая двунитевой разрыв и репарацию разрыва. Роль рекомбинации в пострепликативной репарации. Структуры Холлидея в модели рекомбинации. Миграция ветви, гетеродуплексы, разрешение структур Холлидея (ферменты). Сайт специфическая рекомбинация. Типы хромосомных перестроек, осуществляемых при сайт-специфической рекомбинации. Молекулярный механизм действия «рекомбиназ». Использование гомологичной и сайт-специфической рекомбинации в изучении генов эукариот. Метод «нокаута» генов.
3.4. Примерный список вопросов к экзамену
- Манипуляции с ДНК. Выделение ДНК. Плазмиды
- Манипуляции с ДНК. Эндонуклеазы рестрикции.Электрофорез
- Манипуляции с ДНК. Плавление и гибридизация ДНК. Блоттинг.
- ПЦР, принципы, использование для научных и прикладных целей
- Определение нуклеотидных последовательностей. Методы Максама-Гилберта, Сэнгера, биочипы
- Физические методы в молекулярной генетике. Разделение ДНК в зависимости от конформации и температуры плавления. Рентгеноструктурный анализ.
- Микробиологические приемы в молекулярной генетике
- Бактериофаги использование в молекулярной генетике.
- Геномика, определение. Структурная, функциональная и сравнительная геномика.
- Механизм мутаций. Транзиции и трансверсии.
- Хромосомные перестройки. Делеция, дупликация, транслокация, инверсия.
- Рекомбинация. Неспецифическая и сай-специфическая рекомбинация
- Применение методов мол.генетики в медицине
- Структура генома. Сравнение эукариотических и прокариотических хромосом.
- Хромосомы органелл и бактерий.
- Структура и роль центромеров и теломеров.
- Теломераза, ее предполагаемая роль счетчика делений
- Понятие оперона.
- Регуляция на уровне транскрипции.
- Рибозимы. РНК и ДНК мир.
- Геномика, определение. Структурная, функциональная и сравнительная геномика.
- Сплайсинг. Разновидности сплайсинга.
- Понятие о молекулярной эволюции
- Обзор методов и возможностей генной инженерии
- Метод «прогулка по хромосоме».
4. ФОРМЫ ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ:
В соответствии с учебным планом дисциплина «Молекулярная генетика» на биолого-почвенном факультете преподается на 5 курсе (9 семестр).
Формы промежуточного контроля: рефераты.
Форма итогового контроля – экзамен.
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
Интернет-источники:
ссылка скрыта
ссылка скрыта
ссылка скрыта
Оборудование
Мультимедиапроектор, ноутбук;
Телевизор Sharp, видеомагнитофон Panasonic, компьютеры;
Лаборатория молекулярно-генетических исследований: амплификатор 6-канальный реал-тайм CWI 96, камера для вертикального электрофореза, гельдокументирующая система, дозаторы, микроцентрифуги - 3, аспиратор, термостат, ламинарный бокс, низкотемпературный холодильник Sanyo MDS 193К.
Материалы
Видеофильм «Полимеразная цепная реакция»,
презентация,
молекулярные базы данных PubMed.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
- Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика: Учебное пособие / И.Ф. Жимулев; отв.ред. Е.С. Беляева, А.П. Акифьев. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2003
Дополнительная
- Льюин Б., Гены. - М., Мир., 1987.
- Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков / В.М. Степанов. - М.: Высшая шк., 1996
- Уотсон Дж. Молекулярная биология гена. М., Мир., 1978.
- Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия / С.Н. Щелкунов.- Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004
ЛИСТ ОБНОВЛЕНИЯ
| Дата | Внесенные обновления | Подпись автора | Подпись зав. кафедрой |
| | | | |
Программу составил Огарков О.Б.., к.б.н., доцент кафедры микробиологии биолого-почвенного факультета ИГУ __________
Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры микробиологии ___________________________
Зав. кафедрой микробиологии профессор Б. Н. Огарков __________
Согласовано: председатель УМК биолого-почвенного факультета профессор А. Н. Матвеев __________