Рабочая программа дисциплины «введение в биохимическую экологию» Код дисциплины по учебному плану сд

Вид материала

Рабочая программа

Содержание 1. Организационно-методический раздел 2. Распределение часов по темам и видам работ 3. Содержание программы Тема 2. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений с грибами. Тема 3. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений. Тема 4. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений и животных. Тема 5. Эколого-биохимические взаимодействия между животными. Тема 6. Эколого-биохимические аспекты трансформации ксенобиотиков. 4. Формы промежуточного и итогового контроля Итоговый контроль 5. Учебно-методическое обеспечение курса Лист обновления

Подобный материал:

• Рабочая программа дисциплины «введение в биотехнологию» Код дисциплины по учебному, 155.76kb.
• Рабочая программа дисциплины «Зоология» Код дисциплины по учебному плану опд, 751.31kb.
• Рабочая программа дисциплины «Цитология и гистология» Код дисциплины по учебному плану, 271.37kb.
• Рабочая программа дисциплины «экологический мониторинг» Код дисциплины по учебному, 254.39kb.
• Рабочая программа дисциплины «физико-химические методы в экологии» Код дисциплины, 213.86kb.
• Рабочая программа дисциплины «методика преподавания биологии» Код дисциплины по учебному, 350.54kb.
• 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 «радиационная экология» Код дисциплины по учебному плану, 137.34kb.
• Рабочая программа дисциплины «Экологическая экспертиза пищевого сырья и продуктов питания», 226kb.

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 физико-химической биологии


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины «ВВЕДЕНИЕ В БИОХИМИЧЕСКУЮ ЭКОЛОГИЮ»


Код дисциплины по учебному плану СД

Для студентов специальности «Экология»




г. Иркутск


1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ


Цель курса

Изучить экологические взаимодействия между организмами, опосредуемые веществами, которые являются регуляторами экологических процессов, а так рассмотреть молекулярные механизмы биотрансформации ксенобиотиков.


Задачи курса

• Изучить эколого-биохимические взаимодействия с участием организмов, относящихся к различным систематическим группам;
  
• Изучить различные типы природных и синтетических веществ, которые являются информационными регуляторами экологических процессов;
  
• Рассмотреть процессы химической коммуникации организмов на моле­кулярном уровне;
  
• Изучить влияние ксенобиотиков на химическую коммуникацию в экосистемах;
  
• Рассмотреть на молекулярном уровне природные процессы биодеграда­ции поллютантов;
  
• Оценить практическую значимость биохимической экологии.
  

Место курса в процессе подготовки специалиста

Настоящий курс является обязательным для подготовки студентов по специальности 020801 «Экология».

Курс тесно связан с рядом специальных дисциплин и его изучению предшествуют курсы: биохимия, общая биология, экология и рациональное природопользование, биохимия регуляций, биоэнергетика и биоокисление которые создают необходимую теоретическую базу и формируют достаточные практические навыки для понимания и осмысления информации, излагаемой в данном курсе.

2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ

для студентов очного отделения

№	Темы, разделы	Всего часов	Виды подготовки		Самостоятельная работа
			Лекции	Практические занятия	Самост. работа студентов	КСР
1	Тема 1. Общая характеристика предмета. Эколого-биохимические взаимодействия с участием грибов и водорослей.	12,5	2	2	8	0,5
2	Тема 2. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений с грибами.	14,5	3	3	8	0,5
3	Тема 3. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений.	12,75	2	2	8	0,75
4	Тема 4. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений и животных.	14,75	3	3	8	0,75
5	Тема 5. Эколого-биохимические взаимодействия между животными.	16,75	4	4	8	0,75
6	Тема 6. Эколого-биохимические аспекты трансформации ксенобиотиков.	18,75	4	4	10	0,75
ВСЕГО (часы)		90	18	18	50	4

3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ


3.1 Общее (по всем темам)

Тема 1. Общая характеристика предмета. Эколого-биохимические взаимодействия с участием грибов и водорослей.

Введение. Предпосылки возникновения и развития биохимической экологии. Пред­мет, объекты и методы биохимической экологии. Практическая значимость дисциплины. Основные понятия биохимической экологии. Аллелохемик. Экзометаболиты. Семиохемик. Экологические функции информационных по­средников химической природы, их биохимические особенности.

Внутривидовые взаимодействия. Половые феромоны водорослей и грибов, их значение для репродуктивного цикла. Хемоаттрактанты клеточных слизеви­ков. Роль цАМФ в жизненном цикле Dictyostelium. Модель эволюционного пе­рехода от одноклеточности к многоклеточности с участием цАМФ. Аутоингибирование фитопланктона.

Межвидовые взаимодействия. Взаимодействие разных видов плантонных водорослей. Воздействие харовых водорослей на фитопланктон. Взаимодейст­вие водорослей и грибов. Эколого-биохимические взаимодействия между раз­ными видами грибов - паразитизм, аллелопатия, симбиоз.

Тема 2. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений с грибами.

Биохимические аспекты симбиоза грибов и растений. Биохимические осо­бенности грибов - микризообразователей. Значение грибных метаболитов для повышения устойчивости растений фитофагам.

Биохимические аспекты паразитизма грибов на растении. Биохимические средства нападения грибов на растения. Патотоксины. Гормоны роста. Фер­менты: пектиназы, полисахаридгидролазы и т.д. Вещества, закупаривающие сосуды. Воздействие грибов на накопление в растениях токсичных метаболи­тов. Химические средства защиты растений от грибов. Преинфекционные со­единения. Проингибитины и ингибитины. Постинфекционные соединения. Постингибитины. Фенолы и цианогенные гликозиды. Фитоалексины. Элиситоры. Ингибиторы грибных ферментов. Органические кислоты. Химическая моди­фикация молекулы токсина. Коэволюция грибов и растений. Практическая зна­чимость антифунгальных метаболитов растений.

Тема 3. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений.

Аллелопатические взаимодействия между растениями. Примеры. Роль жи­вотных. Значение растительной аллелопатии для развития сукцессии. Значение аллелопатии в прикладной экологии. Аллелопатические взимодействия куль­турных растений и сорняков. Фитотоксическое действие пожнивных остатков. Аллелопатия и растений интродуценты.

Тема 4. Эколого-биохимические взаимодействия высших растений и животных.

Концепция биохимической коэволюции растений и животных. Регуляция химическими веществами растений пищевого поведения жи­вотных-фитофагов. Азотсодержащие токсины растений. Небелковые амино­кислоты. Цианогенные гликозиды. Глюкозинолаты. Алкалоиды. Пептиды и белки. Токсины растений, не содержание азот. Негликозидные токсины. Сер­дечные гликозиды. Пищевые детерренты и репелленты. Танниины. Алкалоиды. Белковые ингибиторы протеаз. Пищевые аттрактанты, их особенности. Взаи­мосвязь аттрактантов и репеллентов. Ольфакторные, байтинг- и глотательные факторы. Практическая значимость хеморегуляторов пищевого поведения фи­тофагов.

Растительные хеморегуляторы онтогенеза и плодовитости фитофагов. Воздействие веществ растений на беспозвоночных. Гормоны линьки членисто­ногих. Фитоэкдизон. Ювенильные гормоны. Работы К. Слама. Хемостериллянты. Хеморегуляторы, воздействующие на позвоночных животных. Ингибиторы плодовитости гормональной и негормональной природы. Каннабиоиды. Госсипол. Мутагены и канцерогены. Кверцетин. Пирролизидиновые алкалоиды. Ан­тиканцерогенное действие растительных метаболитов. Стимуляторы плодови­тости. Антиовипозитанты. Вторичные метаболиты растений, используемые животными. Вещества, привлекающие опылителей. Синомоны.

Тема 5. Эколого-биохимические взаимодействия между животными.

Внутривидовые взаимодействия. Феромоны: релизеры и праймеры. Феро­моны беспозвоночных. Половые феромоны - аттрактанты и афродизиаки. Эко­логические функции половых феромонов. Феромоны тревоги. Агрегационные феромоны. Феромоны следа. Феромоны метки. Феромоны со множеством функций. Феромоны позвоночных, их экологические функции. Особенности состава и биосинтеза феромонов. Практическое использование феромонов.

Межвидовые взаимодействия. Алломоны: токсины, репелленты, приман­ки, вещества с несколькими функциями. Особенности состава и метаболизма алломонов. Практическая значимость алломонов. Кайромоны: вещества, при­влекающие к пище, индукторы адаптации, факторы роста, сигналы опасности.

Тема 6. Эколого-биохимические аспекты трансформации ксенобиотиков.

Факторы, определяющие влияние поллютантов на экосистемы. Физико-химические свойства ксенобиотиков, определяющие их токсичность. Струк­турные особенности молекул. Персистентные и рекальцитронные ксенобиотики. Миграция ксенобиотиков через компоненты экосистем. Биотрансформация ксенобиотиков.

Понятия «детоксикация», «биодеградация» и «биотрансмформация». Концепция дфухфазного метаболизма токсикантов. Реакции первой фазы. Системы микросомального окисления. Цитохром Р-450-зависимая монооксигеназная система. Флавинсодержащие монооксигеназы. Пероксидазы, дегидрогеназы и флавопротеинредуктазы. Локализация, реакции, следствия для организмов и экосистем. Ферменты второй фазы метаболизма ксенобиотиков.

Реакции коньюгации (ацетил-, сульфо-, глюкоронозил- и цистеинтрансферазы). Роль системы глутатиона в реакциях конъюгации ксенобиотиков. Биохимические методы снижения количества ксенобиотиков в биосфере: технология рекомбинантных ДНК, создание пропестицидов.


3.2 Темы семинарских занятий

К теме 1:

• История развития дисциплины
  
• Значение эколого-биохимических взаимодействий для гомеостаза экосистем
  
• Методы исследования эколого-биохимических взаимодействий
  

К теме 2:

• Сенсорные системы микроорганизмов, опосредующих эколого-биохимические связи
  
• Эколого-биохимическая роль микоризы
  
• Практическая значимость метаболитов, опосредующих взаимосвязь грибов и растений
  

К теме 3:

• Экологическое и прикладное значение метаболитов, участвующих в аллелопатических взаимодействиях у растений.
  
• Биохимические механизмы адаптации растений к абиотическим факторам
  

К теме 4:

• Токсины растений: структура, механизм действия и практическое использование.
  
• Пищевые аттрактанты – химическая природа и механизм действия
  
• Мутагенные и канцерогенные вещества растительного происхождения
  

К теме 5:

• Феромоны позвоночных и беспозвоночных: сравнительные аспекты
  
• Зоотоксины: структура, механизм действия и практическое использование
  

К теме 6:

• Основные группы ксенобиотиков: химическая природа и источник происхождения
  
• Факторы, определяющие действие ксенобиотиков на экосистемы
  
• Ферменты, реакции и регуляция процессов биотрансформации ксенобиотиков
  

3.3 Тематика заданий для самостоятельной работы

Углубление знаний по курсу осуществляется за счет организации самостоятельной работы студентов по разделам, установленных программой дисциплины.

1. Роль отечественных и иностранных ученых в развитии биохимической экологии
   
2. Эколого-биохимические взаимодействия между разными видами грибов.
   
3. Биохимические особенности грибов - микризообразователей.
   
4. Антифунгальные средства растений и механизм их действия
   
5. Экологическое значение аллелопатии между растениями.
   
6. Токсины растений и их экологическая роль.
   
7. Канцерогенное и антиканцерогенное действие растительных метаболитов.
   
8. Феромонная коммуникация у позвоночных и беспозвоночных живот­ных: сравнительные аспекты.
   
9. Кайромоны как индукторы адаптации у животных.
   
10. Механизмы биотрансформации ксенобиотиков, относящихся к различ­ным классам соединений.
    
11. Эколого-биохимическое значение системы микросомального окисления.
    

3.4 Примерный список вопросов к зачету

1. Предмет биохимической экологии. Цели, задачи, методы.
   
2. Практическое использование достижений биохимической экологии в природопользовании (сельское хозяйство, промышленное лесопользование, деградации загрязнений, промысел и т.д.).
   
3. Основные типы и экологические функции химических веществ - объек­тов биохимической экологии.
   
4. Эколого-биохимические взаимодействия с участием водорослей.
   
5. Эколого-биохимические взаимодействия с участием грибов.
   
6. Биохимические механизмы воздействия патогенных грибов на растения.
   
7. Биохимические средства защиты высших растений от патогенных грибов
   и их экологическая функция.
   
8. Пре- и постинфекционные соединения высших растений, их практиче­ское использование.
   
9. Эколого-биохимические взаимодействия с участием высших растений: общая характеристика.
   
10. Эколого-биохимические взаимодействия между высшими растениями и их практическая значимость.
    
11. Биохимическая коэволюция разных групп организмов.
    
12. Общая характеристика химических веществ растений, выполняющих за­щитную функцию.
    
13. Токсины растений – классификация, характер действия, экологическая и практическая значимость.
    
14. Пищевые детерренты и аттрактанты.
    
15. Растительные хеморегуляторы онтогенеза и плодовитости фитофагов - общая характеристика.
    
16. Соединения растительной природы, влияющие на плодови­тость фитофагов.
    
17. Влияние химических веществ растительного происхождения на онтоге­нез насекомых.
    
18. Антивитопозитанты и синомоны.
    
19. Использование животными вторичных метаболитов растений.
    
20. Эколого-биохимические взаимодействия с участием животных: общая характеристика.
    
21. Феромоны беспозвоночных животных, их практическая значимость.
    
22. Феромоны позвоночных животных, их практическая значимость.
    
23. Особенности состава и биосинтеза феромонов.
    
24. Алломны и кайромоны – общая характеристика и практическая значимость.
    
25. Зоотоксины – классификация, механизм действия.
    
26. Физико-химические свойства поллютантов, определяющие их влияние на экосистемы.
    
27. Биотрансформация ксенобиотиков: концепция двухфазного метаболизма.
    
28. Ферменты и реакции первой стадии биотрансформации ксенобиотиков.
    
29. Ферменты и реакции второй фазы биотрансформации ксенобиотиков.
    

4. ФОРМЫ ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ:

Цель контроля: определение уровня подготовки студентов по дисциплине.

Текущий контроль проводится для оценки степени усвоения студентами учебных материалов, обозначенных в учебной рабочей программе, и осуществляется в виде непрерывного и рубежного контроля. К непрерывному контролю относятся систематические проверки знаний и навыков студентов в форме устного опроса и рефератов. Текущий контроль осуществляется индивидуально во внеаудиторное время. Рубежный контроль (тестирование) охватывает содержание части курса и проводится два раза – в середине и конце семестра.

Итоговый контроль - зачет (7 семестр). К зачету допускаются студенты, выполнившие в полном объеме самостоятельную работу и успешно сдавшие две промежуточные аттестации.

Студенты, вовремя выполнившие все обязательные виды деятельности и набравшие в ходе тестирования не менее 60 % баллов, получают зачет автоматически. Студенты, имеющие задолженность, должны выполнить все обязательные виды деятельности, а затем сдают зачет по вопросам в виде собеседования.

Критерии оценки: ответ полный, раскрывающий историю рассматриваемой проблемы, основных акторов проблемы, теоретические положения проблемы, пути их решения.

Формально: оценивается достижение целей образовательного стандарта высшего профессионального образования и соответствия фактического уровня развития личности профессионала проектируемому.


5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА

Интернет-источники

1. ссылка скрыта - Интернет версия международного журнала по биохимии и биохимическим аспектам молекулярной биологии, биоорганической химии, микробиологии, иммунологии, физиологии и биомедицинских исследований. Статьи в pdf-формате.
   
2. ссылка скрыта - Поиск электронных книг, публикаций, законов, ГОСТов на сайтах научных электронных библиотек. В поисковике отобраны лучшие библиотеки, в большинстве которых можно скачать материалы в полном объеме без регистрации. В список включены библиотеки иностранных университетов и научных организаций.
   
3. ссылка скрыта - Научная электронная библиотека, крупнейший российский информационный портал в области науки, технологии, медицины и образования, содержащий рефераты и полные тексты более 12 млн научных статей и публикаций.
   
4. ссылка скрыта – научно-образовательный центр «Байкал». Программа учебного курса «Введение в биохимическую экологию» и учебное пособие: Саловарова В. П. Введение в биохимическую экологию : учеб. пособие / В. П. Саловарова, А. А. Приставка, О. А. Берсенева. – Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. – 159 с.
   
5. ссылка скрыта - Матасова Л.В., Хицова Л.Н., Попова Т.Н., Научный редактор проф., Артюхов В.Г. Биохимическая экология: Учебное пособие. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 2003. - 63 с.
   

Оборудование

1. Для лекционных занятий используется мультимедийный проектор и ноутбук;
   
2. при выполнении заданий самостоятельной работы студенты могут пользоваться компьютерами компьютерного класса биолого-почвенного факультета.
   

Материалы

Презентации к лекциям в формате PowerPoint: «Алкалоиды»; «Антибиотики»; «Яды и токсины»; «Фитогормоны»; «Терпены»; «Феромоны. Ювенильные гормоны»; «Биотрансформация ксенобиотиков».


ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. Саловарова В. П. Введение в биохимическую экологию: учеб. пособие / В. П. Саловарова, А. А. Приставка, О. А. Берсенева. – Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007. – 159 с.
   

Дополнительная

1. Барбье М. Введение в химическую экологию / М. Барбье. - М.: Мир, 1978.
   
2. Дерфлинг К. Гормоны растений / К. Дерфлинг. - М.: Мир, 1985. - 303 с.
   
3. Исидоров В.А. Экологическая химия / В.А. Исидоров. - СПб.: Химиздат, 2001.
   
4. Остроумов С.А. Введение в биохимическую экологию / С.А. Остроумов. - М.: изд-во МГУ. - 1986. – 176 с.
   
5. Остроумов С.А. О концепциях биохимической экологии и гидро­биологии: экологические хемомедиаторы / С.А. строумов // Сибирский экологиче­ский журнал. - 2006. - № 1. - т. 13. - с. 73-82
   
6. Скурлатов Ю.И. Введение в экологическую хи­мию / Ю.И. Скурлатов, Г.Т. Дука, А. Мизити. - М.: Высшая школа, 1994.
   
7. Харборн Д.Введение в экологическую биохимию / Д. Харборн. - М.: Мир, 1985. - 176 с.
   

ЛИСТ ОБНОВЛЕНИЯ

Дата	Внесенные обновления	Подпись автора	Подпись зав. кафедрой

Программу составил Приставка А.А., к.б.н., доцент кафедры физико-химической биологии биолого-почвенного факультета ИГУ __________

Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры физико-химической биологии ____________

дата


Зав. кафедрой физико-химической биологии профессор В.П. Саловарова __________

Согласовано: председатель УМК биолого-почвенного факультета профессор А. Н. Матвеев __________