Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности научных
Скачать 0.58 Mb.
|
| 4. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННЫХ КУРСОВ Основная дисциплина по специальности 03.01.05 – Физиология и биохимия растений Лекция 1. Структура растительной клетки, ее основные компоненты. Биоэнергетика Структура и функции углеводов, липидов, аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и вторичных метаболитов. Особенности строения, структурная и функциональная организация растительной клетки: ядро, пластидная система, хлоропласты, митохондрии, мембранные системы растительной клетки, вакуоль, цитоскелет, клеточная стенка. Клетки растений in vitro. Фотосинтез и дыхание. Лекция 2. Водный обмен, минеральное питание, дальний транспорт фотоассимилятов Вода, как структурный компонент растительной клетки, ее участие в биохимических реакциях. Градиент водного потенциала как движущая сила поступления и передвижения воды. Аквапорины (белки водных каналов), их структура, принцип работы. Транспорт воды по растению. Количественные показатели транспирации. Особенности водообмена у растений разных экологических групп (ксерофитов, мезофитов, гигрофитов, галофитов). Функциональная классификация элементов минерального питания. Рост корня как основа поступления элементов минерального питания. Пассивный и активный транспорт ионов. Восстановление нитратов растениями. Транслокация веществ из листьев в другие органы. Семинар 1. Транспорт воды, элементов минерального питания. Водный потенциал. Водные каналы. Транспирация. Водный обмен у ксерофитов, мезофитов, гигрофитов, галофитов. “Нижний” и “верхний” концевые двигатели водного тока. Корневое давление. Транспирация. Устьичная и кутикулярная транспирация. Роль устьиц в водообмене. Поглощение ионов и их передвижение в корне. Модели поступления ионов в корень, транспорт минеральных веществ в ксилему. Регуляция систем транспорта ионов из среды в корень и загрузки ксилемы. Лекция 3. Рост и развитие растений, интеграция физиологических процессов Общие закономерности роста. Рост растений и среда. Основные этапы онтогенеза Механизмы морфогенеза растений. Гормональная регуляция роста и развития растений. Сеть путей передачи сигналов в клетке. Внутренние ритмы развития растений. Прорастание семян. Регуляция вегетативного роста растений и генеративного развития растений. Системы регуляции и их иерархия в растении. Лекция 4. Устойчивость растений к неблагоприятным факторам Стресс и адаптация — общая характеристика явлений. Неблагоприятные факторы биотической и абиотической природы. Водный дефицит. Адаптация растений к осмотическому и токсическому действию солей. Осморегуляторная и протекторная функции осмолитов. Экстремальные температуры. Активные формы кислорода (АФК) и их генерация при стрессах. Механизмы защиты растений от избытка АФК. Аноксия и гипоксия. Токсичность тяжелых металлов для растений и механизмы защиты от них. Фитоиммунитет. Семинар 2. Стресс-устойчивость растений. Понятие стресса у растений. Молекулярные механизмы адаптации растений к стрессовым факторам, вызывающим обезвоживание, и сигнальная регуляции этого фундаментального процесса. Понятие иммунитета у растений. Индуцирование устойчивости растений к биотическим и абиотическим факторам среды. Дисциплины по выбору аспиранта Взаимодействие растений с другими организмами (ОД.А.04) Лекция 1. Теоретические основы фитоиммунитета. Иммунитет растений. Виды иммунитета. Двухфазность ответа растений на внедрение патогена. Рецептор - лигандный тип взаимодействия растения-хозяина и патогена. Развитие патологического процесса в растительном организме. Специализация патогенов. Лекция 2. Молекулярно–биохимические факторы устойчивости растений к патогенам Защитные реакции растений в совместимой и несовместимой патосистемах. Окислительный взрыв. Типы АФК и их функции при патогенезе. Ферментные системы, участвующие в регуляции уровня АФК. Сверхчувствительность. Элиситоры и супрессоры защитного ответа растений. Защитные белки. Фитоалексины. Лигнин и его защитная роль. Лекция 3. Использование научных достижений фитоиммунологии в практическом растениеводстве. Роль сигнальных систем в развитии устойчивости растений к фитопатогенам Индуцирование устойчивости растений элиситорами и сигнальными молекулами. Салициловая кислота. Жасмоновая кислота. Хитин и его производные. Трансгенные растения. Лабораторные методы исследования устойчивости растений. Лекция 4. Симбиотические взаимоотношения растений с азотфиксирующими микроорганизмами. Генетика азотфиксации. Структура и функция нитрогеназы. Организация и экспрессия nif-генов. Происхождение нитрогеназы. Бобово-ризобиальный симбиоз. Онтогенез клубеньков. Генетика развития клубеньков у бобовых. Специфичность симбиоза. Nod-факторы - детерминанты хозяйской специфичности. Контроль эндосимбионтов хозяином. Симбиотическое питание растений азотом. Симбиоз растений с цианобактериями. Клеточная дифференцировка цианобактерий. Развитие симбиоза. Молекулярная фитопатология (ОД.А.05) Лекция 1. История формирования взглядов на иммунитет растений Исследователи античного мира и средних веков о болезнях растений, их происхождении и способах защиты от них. Роль открытия микроскопа в формировании современного взгляда на болезни растений. Роль Мечникова И.И. и Вавилова Н.И. в создании основ фитоиммунологии. Формирование современного взгляда на процессы взаимоотношения растений с другими организмами (нейтрализм, аменсализм, комменсализм, конкуренция, паразитизм, мутуализм (симбиоз), протокооперация). освещению народно-хозяйственного значения использования знаний о защите растений. Лекция 2. Фитопатология как наука о болезнях растений Определение понятия «болезнь растения». Классификация болезней растений. Облигатные и факультативные паразиты, определение понятий «патогенность, вирулентность, агрессивность». Характеристика симптомов заболеваний растений: гнили, пятнистости, язвы, хлорозы, налеты, увядания, опухоли, пустулы, мумификации, отставания в росте, кустистости, деформации. Процесс развития заболевания, его основные стадии: заражение, инкубационный период, собственно болезнь. Факторы, определяющие распространение патогенов. Сравнении механизмов устойчивости растений с иммунитетом других форм живых организмов. Современные методы, необходимые для изучения физиологических механизмов устойчивости растений к фитопатогенам. Лекция 3. Системы естественного иммунитета растений и агрессивности патогенов Роль сигнальных систем растения и патогена (гормоны, элиситоры, супрессоры) в развитии устойчивости/восприимчивости растений к патогенам, роли различных защитных белков растений в формировании устойчивости и белков агрессивности патогенна, индукция синтеза которых происходит в условиях инфицирования. Патоген индуцируемые белки (PR-белки), белки-гидролазы патогенов, белкам про-/антиоксидантной системы, белкам фосфорилирования и дефосфорилирования. Белки рецепторной системы растений и патогенов, узнающие поступающий извне сигнал и соответственно передающие в клетку информацию, а также про-/антиоксидантная система растения и патогена в запуске защитных систем или агрессивности партнеров. Лекция 4. Практическое применение знаний по молекулярной фитопатологии Механизмы развития системной и индуцированной устойчивости растений к фитопатогенам как результата физиологического взаимодействия гормонов, белков и нуклеиновых кислот (ингибирование, ацетилирование, фосфорилирование белков, метилирование нуклеиновых кислот, РНК-сайлесинг) и практическому использованию знаний о устойчивости растений к патогенам. Получению трансгенных растений, устойчивых к патогенам и насекомым, преимуществам их использования в сравнении с химическим способом защиты. Будут обсуждены и проблемные аспекты, связанные с трансгенозом и наличием антипатогенных соединений в тканях растений, способам и подходам, снижающим их негативное влияние. Будет обсуждена проблема использования современных препаратов для защиты растений от патогенов. Биотехнология растений (ОД.А.06) Лекция 1 Биотехнология растений как наука и отрасль производства Определение биотехнологии. Традиционная и новейшая биотехнология растений. Гипотеза Хаберландта Haberlandt (1902) о тотипотентности растительной клетки. Этапы развития биотехнологии растений. Современные достижения в области генетической модификации растений. Семинар 1 Классификация биотехнологий и место в ней «зеленой биотехнологии» Определение биотехнологии. Классификация биотехнологий. Красная, белая, синяя, серая и зеленая биотехнологии. Лекция 2 Дедифференциация и морфогенез растительных клеток in vitro: технология управления Стадии развития растительной клетки. Дедифференциация и дифференциация растительных клеток in vitro. Сходство и различия развития растительных клеток in vitro и in vivo. Фитогормоны – ключевые регуляторы дифференциации каллусных клеток и морфогенеза. Семинар 2 Технология управления морфогенезом растительных клеток in vitro Фитогормоны – ключевые регуляторы морфогенеза растительных клеток in vitro. Способы управления процессами дедифференциация и дифференциация растительных клеток in vitro. Практическое занятие 1 Субкультивирование каллусных культур. Приготовление питательной среды для культивирования каллусов пшеницы, картофеля или других растений. Пересадка каллусов на свежую питательную среду. Клонирование каллусов. Лекция 3 Микроклональное размножение растений Принципы и преимущества микроклонального размножения растений (МКРР). Этапы МКРР. Способы МКРР. Факторы, определяющие успех МКРР. Практическое применение метода. Семинар 3 Микроклональное размножение растений Этапы клонального микроразмножения растений. Технология получения безвирусного посадочного материала картофеля, земляники, смородины и других культур. Технология возделывания картофеля из пробирочных микрорастений и производства оздоровленного элитного посадочного материала. Лекция 4 Использование культуры тканей и клеток в селекции растений Использование культуры изолированных клеток и тканей в селекции растений. Оплодотворение in vitro. Клональное размножение отдаленных гибридов. Получение гаплоидов и использование в селекции. Селекция растительных клеток, устойчивых к неблагоприятным факторам среды in vitro. Семинар 4 Промышленная биотехнология растений Биологически активные вещества растений, представляющие коммерческий интерес. Особенности продукции и получения вторичных метаболитов in vitro. Технологии промышленного культивирования растительных клеток. Иммобилизованные клетки. Физиология трансгенных растений (ОД.А.07) Лекция 1. Методы получения трансгенных растений Получение трансгенных и транспластомных растений методом баллистической трансформации. Электропорация и ПЭГ-трансформация протопластов. Получение трансгенных корней при помощи Agrobacterim rhizogenes Лекция 2. Перенос генов в растения при помощи Agrobacterium tumefaciens Корончатые галлы – опухоли растений. Опины, процесс опухолеобразования. Плазмиды агробактерий. Использование Ti плазмид A. tumefaciens для создания трансгенных растений. Коинтегративная векторная система. Лекция 3. Бинарные векторы, маркерные и селективные гены Бинарные векторы. pGreen, pCambia, BiBac. (Cambia.org). Маркерные и селективные гены: ген неомицинфосфотрансферазы II (npt II), ген гигромицинфосфотрансферазы (hpt), ген устойчивости к блеомицину, ген дигидрофтолатредуктазы. Бета-глюкуронидаза (GUS), гистохимический и флюриметрический методы анализа. Зеленый флюресцентный белок GFP, красный флюресцентный белок RFP. Люцифераза. Хлоамфениколацетилтрансфераза. Лекция 4. Промоторы для генной инженерии растений Конститутивные промоторы каулимовирусов. Промотор октопинсинтазы и нопалинсинтазы из Т-ДНК агробактерий. Клубнеспецифичный промотор пататина картофеля, цветокспецифичный промотор хальконсинтазы, плодоспецифичный промотор Е8 томатов. Индуцибельные промоторы: эстрадиоловый и дексаметазоновый промоторы. Факультативные дисциплины Достижения транкриптомики, протеомики и метаболомики в науке о растениях (ФД.А.01) Лекция 1. Методы оценки экспрессии генов растений Выделение РНК из тканей растений, проблема очистки препарата от примесей ДНК. Полимеразная циклическая реакция с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР) как метод амплификации специфического фрагмента РНК. Электрофоретическое разделение препарата РНК, использование гибридологической пробы для выявления специфических последовательностей. Способы нормализации количественных результатов оценки уровня транскриптов. Лекция 2. Современные подходы к количественной оценке растительных белков Электрофоретическое разделение белков, двумерный электрофорез как подход к их идентификации. Оценки ферментативной активности белков после их электрофоретического разделения. Использование специфических антител для количественной оценки белков (электрофоретический перенос белков, иммуноблотинг). Лекция 3. Количественная оценка низкомолекулярных метаболитов растений Хроматографическое разделение в сочетании с масс-спектрометрической детекцией как способ идентификации метаболитов растений. Принципы разделения вещества при газожидкостной и высоко-эффективной жидкостной хроматографии. Современные приборы с высоким разрешением. Компьютерные программы для идентификации химических соединений. Фитогормоны в регуляции неспецифической устойчивости растений (ФД.А. 02) Лекция 1. Классификация фитогормонов. Сигналинг фитогормонов Критерии фитогормонов, их функциональная значимость в регуляции роста и развития растений в ходе онтогенеза в норме и при изменении условий произрастания. Системы восприятия и трансдукции гормональных сигналов. Разнообразие взаимодействий сигнальных путей гормонов в координации регуляции устойчивости растений. Лекция 2. Участие АБК в регуляции стресс-устойчивости Роль АБК в регуляции физиологических процессов. Сигналинг АБК. Ключевая роль АБК в координации ответных реакций растений на стрессовые факторы среды, вызывающие нарушение водного режима. АБК-чувствительные гены стрессовых белков. Лекция 3. Салицилат-, жасмонат- и этилен - индуцированная системная устойчивость Функциональная значимость салицилата, жасмоната и этилена в регуляции роста и развития растений. Интермедиаты в регуляции салициловой кислоты (СК) неспецифической устойчивости. Роль СК в запуске системной приобретенной устойчивости растений. Жасмоновая кислота (ЖК) и этилен в регуляции индуцированной системной устойчивости растений. DELLA белки как модуляторы компонентов СК- и ЖК-сигналингов. Взаимодействие путей сигнальной регуляции СК, ЖК и этилена в регуляции устойчивости. Лекция 4. Значение других гормонов в регуляции устойчивости растений Разнообразие функциональной значимости цитокининов (ЦК) и брассиностероидов (БС) в онтогенезе растений. Сигналинг ЦК и БС. Роль этих гормонов в устойчивости растений к стрессовым факторам, вызывающим нарушение водного режима. Механизмы их протекторного действия на растения. Применение иммунохимических методов в физиологии растений (ФД.А.03) Лекция 1. Получение антител и иммуноанализ белков и гормонов растений Иммуногенность компонентов растительных тканей. Антигены и гаптены. Способы конъюгации гаптенов с белками для получения антигена. Иммуноферментный анализ. Прямой и конкурентный варианты твердофазного иммуноанализа. Лекция 2. Иммуноанализ в изучении количественных изменений белков и фитогормонов Экстракция, очистка белков и гормонов. Процедура иммуноанализа белков и гормонов. Использование иммуноферментного анализа для количественной оценки белков и фитогормонов. Лекция 3. Иммуногистохимические методы. Приготовление срезов тканей растений и способы выявления антигена на срезах Выбор способа фиксации в зависимости от задачи исследований. Проблема сохранения ферментативной активности и антигенности компонентов тканей. Дегидратация и подбор смолы. Криофиксация. Преимущества современных гидрофильный смол и способы удаления гидрофобных смол. Проблема проникновения антител в срезы растений. Гистохимическое выявление ферментов на срезах. Требования к свойствам субстратов при гистохимии. Использование ферментов, коллоидного золота и флюоресцирующих красителей для мечения антител. Проблема потери антигенных свойств при гистологической фиксации тканей и ее преодоление (криофиксация). Контроль специфичности иммуногистохимического выявления гормонов на срезах: замена иммунной сыворотки на неиммунную, насыщение антител гаптеном перед обработкой срезов. Электронная, световая и люминесцентная микроскопия. Лекция 4. Достижения современных микроскопических методов при изучении растений Конфокальная и флуоресцентная микроскопия. Проблема контрастирования, автофлюоресценция компонентов тканей растений, использования флюресцирующих красителей для окрашивания структурных компонентов клеток и тканей. Основы теории творчества и решения прикладных задач в биологии (ФД.А.04) Лекция 1. Методологические и психологические основы творчества Основные понятия и определения научного творчества. Общие методы научных исследований. Сравнение и измерение. Индукция и дедукция. Анализ и синтез. Абстракции и обобщения. Аналогии. Моделирование. Системы и системный анализ. Семинар 1. Теории творчества Понятие творчества. Теории творчества. Знания и готовность к творчеству. Индивидуальность творческой деятельности. Элементы творчества. Креативность, инициатива, предвосхищение. Консерватизм и инерция мышления. Мотивация творчества. Интеллектуальная активность. Поиск идей. Традиционные методы «проб и ошибок», «перебора комбинаций». Теория решения изобретательских задач Г.С. Альтшуллера. Основные понятия ТРИЗ. Обоснование возможности научного прогноза развития систем и решения изобретательской задачи. Лекция 2. Закономерности построения и развития объектов творчества Понятия о технических объектах и системах. Потребительские функции объектов. Функциональная структура объекта. Соответствие между функцией и структурой объекта. Законы развития технических объектов: увеличения степени идеальности системы; стадийности развития техники; перехода в надсистему; перехода на микроуровень и т.д. Семинар 2. Сравнительный анализ технических и биологических систем Всеобщие законы развития. Законы развития технических систем. Закон полноты частей системы. Закон увеличения степени идеальности системы. Закон неравномерности развития частей системы. Закон перехода в надсистему. Закон перехода с макроуровня на микроуровень. Закон увеличения степени вепольности. Сравнительный анализ развития технических и биологических систем и их законов. Лекция 3. Техническое противоречие и алгоритмы решения изобретательских задач Понятия о технических противоречиях. Противоречия в биологических системах. Идеальное конечное решение. Теория решения изобретательских задач Г.С. Альтшуллера. Типовые приемы решения технических противоречий и их применение в биологии. Эвристические методы поиска новых идей и технических решений. Семинар 3 Основы патентоведения Понятие изобретения и виды заявок. Классификация изобретений. Выбор области техники. Структура описания изобретения. Обоснование полезности и сведения о состоянии решения проблемы. Описание существующих аналогов и их критика. Выбор прототипов и наиболее близкого решения. Критика прототипа. Описание сведений о сущности изобретения. Задача и ее решение. Получаемый результат (технический эффект) и его существенность. Формула изобретения. Перечень документов для подачи заявки на изобретение, особенность их оформления. Практическое занятие 1 Изобретение и оформление патента Оценка возможности практического применения результатов исследований аспиранта. Анализ выявленных или имеющихся «противоречий» в изучаемой биологической системе. Поиск нерешенных задач (будущего изобретения) в области диссертационных исследований. Выбор объекта изобретения. Патентный поиск. Алгоритм решения задачи. Построение структуры заявки на патент.
5.1. Основная дисциплина по специальности Физиология и биохимия растений (132 часа)
|
Похожие:
 | Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности Рабочая программа предназначена для аспирантов, обучающихся в аспирантуре Института биологии Уфимского научного центра ран по специальности... | | Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности Рабочая программа предназначена для аспирантов, обучающихся в аспирантуре Института биологии Уфимского научного центра ран по специальности... |
| Программа подготовки аспирантов по специальности научных работников... Рабочая программа предназначена для аспирантов, обучающихся в аспирантуре Федерального государственного бюджетного учреждения науки... | | Программа подготовки аспирантов по специальности научных работников... Рабочая программа предназначены для аспирантов, обучающихся в аспирантуре Федерального государственного бюджетного учреждения науки... |
| Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности Рабочая программа предназначена для аспирантов, обучающихся в аспирантуре Института биологии Уфимского научного центра ран по специальности... | | Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности научных... Примерная программа предназначена для учащихся старшей школы социально-экономического профиля |
| Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности научных... Цели: Познакомить с историей развития аптекарского искусства, с «лекарствами с грядки»; повторить правила пользования лекарственными... | | Программа и методические материалы для аспирантов Программа предназначена для подготовки аспирантов и соискателей к сдаче экзамена кандидатского минимума по истории и философии науки.... |
| Рабочая программа для аспирантов специальности 24. 00. 03. «Музееведение,... Соответствует федеральным государственным требованиям к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского... | | Рабочая программа для аспирантов специальности 24. 00. 03. «Музееведение,... Соответствует федеральным государственным требованиям к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского... |
| Рабочая программа од. А. 08. Современные методы исторического исследования... Соответствует федеральным государственным требованиям к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского... |  | Рабочая программа учебной дисциплины научно-исследовательский семинар Research Основная цель курса – систематическое и комплексная апробация научных гипотез, концепций и проектов аспирантов как необходимой составляющей... |
| Рабочая программа учебной дисциплины научно-исследовательский семинар Research Основная цель курса – систематическое и комплексная апробация научных гипотез, концепций и проектов аспирантов как необходимой составляющей... | | Методические указания к практическим занятиям Для студентов, обучающихся... Методическое пособие предназначено для студентов специальности «Государственное и муниципальное управление» экономического факультета... |
| Перечень научных специальностей для подготовки аспирантов Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) | | Рабочая программа подготовки аспирантов по специальности 14. 01. 15 «травматология и ортопедия» Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
