Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Современные проблемы биологии»

Скачать 379.82 Kb.

Название	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Современные проблемы биологии»
страница	1/4
Дата публикации	18.12.2014
Размер	379.82 Kb.
Тип	Методические указания

100-bal.ru > Биология > Методические указания

1 2 3 4

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

СПЕЦСЕМИНАР “СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ БИОЛОГИИ ”
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ

Красноярск

СФУ

2011

Автор: Н.А. Сетков

Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Современные проблемы биологии». Пособие содержит тематический план вопросов, требующих самостоятельного изучения, представлены источники основной и дополнительной литературы в соответствии с темами занятий. В пособие даны рекомендации для самостоятельного изучения теоретического курса дисциплины.

Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Биофизика».

Цели и задачи изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины является формирование представлений об актуальных проблемах, перспективных направлениях развития и достижениях современной молекулярной биологии и генетики. В процессе изучения дисциплины ставится задача формирования у студентов биологического мышления, бережливого отношения к живой природе и целостного естественнонаучного мировоззрения.

Содержание программы курса базируется на основополагающих общебиологических знаниях и раскрывает фундаментальные молекулярно-биологические механизмы процессов жизнедеятельности, характерные для живых организмов, что позволяет формировать естественнонаучные представления на более глубоком мировоззренческом и философском уровнях и дает возможность рассматривать основные понятия и законы молекулярной биологии применительно к целостным биологическим системам возрастающих уровней сложности.
Задачи дисциплины вытекают из необходимости получения студентами знаний современных проблем и достижений молекулярной биологии.

Задачей изучения дисциплины является формирование следующих компетенций:

ОК-4: понимание путей развития и перспектив сохранения цивилизации, связи геополитических и биосферных процессов, проявление активной жизненной позиции, использованию профессиональных знаний;

ПК-1: способность понимать современные проблемы молекулярной биологии и использовать фундаментальные биологические представления и знания в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых научных задач;

ПК-2: знание и использование основных теорий, концепций и принципов в избранной области деятельности, способность к системному мышлению.

ПК-4: знание истории и методологии различных разделов современной молекулярной биологии, расширяющих и углубляющих общепрофессиональную и фундаментальную подготовку;

ПК-5: демонстрировать знание основ учения о биосфере, понимание современных биосферных процессов, способность к их системной оценке, способность прогнозировать последствия реализации социально-значимых проектов.

ПК-14: способность к планированию и проведению мероприятий по оценке состояния и охране природной среды в соответствии с научной специализацией.
Основная цель настоящего пособия – помочь студентам в самостоятельном освоении курса “Современные проблемы биологии”, сориентировать их на понимание главных вопросов и проблем курса, освоение приёмов и способов решения конкретных задач из различных областей клеточной биологии, сформировать умение выделять конкретные (а порой и главные) задачи, стоящие перед клеточной биологией, что будет способствовать формированию и становлению будущих молодых специалистов, как исследователей.

В методических указаниях по самостоятельной работе студентов по дисциплине “ Современные проблемы биологии ” содержатся рекомендации об использовании теоретических учебных материалов, контрольно-измерительных материалов (экзаменационные билеты, перечень экзаменационных вопросов и список тем рефератов), информационно-справочных материалов, списка основной и дополнительной литературы, демонстрационной презентации курса, графика учебного процесса и самостоятельной работы студентов, календарного плана с разделением по неделям, график самостоятельной работы студента по освоению дисциплины на семестр.

Условием успешной профессиональной деятельности выпускника современного вуза в будущем и его дальнейшего карьерного роста является профессиональная мобильность, основанная на широте подготовки и умение самостоятельно получать новые знания, а также постоянно повышать квалификацию.

Выполнение самостоятельной работы при изучении дисциплины направлено на подготовку выпускника в области основ естественнонаучных знаний, получение высшего углублённого профессионального образования, позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере деятельности, обладать определёнными предметно-специализированными компетенциями, способствующими его социальной мобильности и устойчивости на рынке труда.

Для успешного освоения предлагаемого курса в полном объёме необходимо предварительное изучение курсов “Биохимия”, “Физиология человека и животных”, “Молекулярная биология”, “Молекулярная биология клетки” и “Механизмы размножения клеток и клеточный цикл”.
1. Структура самостоятельной работы
Учебной программой дисциплины “Современные проблемы биологии” предусмотрено, что большая часть времени изучения материала отводится на самостоятельную работу. Данный вид работы является обязательным для выполнения. При самостоятельном выполнении различных заданий студент учится принимать самостоятельные решения, находить, разбирать и изучать новый материал, а также работать с периодической научной литературой.

Самостоятельная работа по курсу “Современные проблемы биологии” включает: 1. Самостоятельное изучение теоретического материала с использованием рекомендованной литературы. 2. Написание рефератов по выбранной теме. 3. Самотестирование.

По каждому виду работы магистрант должен выполнить задания, приведённые в методических указаниях по самостоятельной работе и согласованные с преподавателем. Выполненные задания оформляются в соответствии с требованиями оформления текстовых документов и сдаются преподавателю в соответствии с графиком самостоятельной работы.

Объём дисциплины и виды учебной работы приведены в табл.1
Таблица 1

Вид учебной работы	Всего зачетных единиц (часов)	Семестр
Вид учебной работы	Всего зачетных единиц (часов)	9	10
Общая трудоемкость дисциплины	3 (108)	0,58(21)	2,42 (87)
Аудиторные занятия:	0,88 (32)	0,44(16)	0,44 (16)
лекции	0,22 (8)	0,22 (8)
практические занятия (ПЗ)	0,66 (24)	0,22 (8)	0,44 (16)
Самостоятельная работа:	1,11 (40)	0,14 (5)	0,97(35)
задания	1,11 (40)	0,14 (5)	0,97(35)
Вид промежуточного контроля (экзамен)	экзамен 1 (36)	зачет	экзамен 1 (36)

Виды самостоятельной работы выбраны в соответствии с целями и задачами изучения дисциплины “ Современные проблемы биологии ”, количество часов и зачётных единиц определено трудоёмкостью конкретного вида самостоятельной работы. Каждый из видов самостоятельной работы преследует свою цель. Так самостоятельное изучение теоретического курса необходимо для понимания сущности процессов, протекающих в клетках и лежащих в основе физиологических процессов, протекающих в многоклеточном организме. Написание реферата позволяет более глубоко и полно познакомится с последними достижениями в области молекулярно-клеточной биологии, а также проблемами и нерешёнными задачами, стоящими перед современной биологией.
Содержание разделов и тем лекционного курса

9 семестр

Молуль 1. Введение в геномику.

Термин “Геном” и понятие о геноме. Термин “Геномика” и задачи, решаемые геномикой. Открытия и достижения генетики, биохимии и молекулярной биологии, явившиеся фундаментом для развития геномных технологий. Необходимость информационных технологий для становления и развития геномики. Основные принципы геномики. Генная медицина. Влияние геномики на медицину.
Открытие ферментов рестрикции – главного инструмента в технологии рекомбинантных ДНК. Технологии рекомбинантных ДНК. Метод молекулярного клонирования. Автономные репликоны и их свойства. Векторы и их организация. Клонирующие векторы. Метод амплификации ДНК – полимеразная цепная реакция (ПЦР). Обратно-транскриптазная ПЦР. Методы детекции. Гель-электрофорез для разделения молекул ДНК по размеру. кДНК. Методы получения кДНК. Идентификация и клонирование специальных генов Библиотеки ДНК. Методы скрининга библиотек ДНК.
Стратегия секвенирования. Фундаментальная технология секвенирования – метод “терминатора” (метод обрыва цепи при ДНК-полимеризации). Метод “дробовика” (клон за клоном) – случайное разрезание больших вставок в BAC или PAC (для секвенирования) и последующая их сборка с помощью специальных компьютерных алгоритмов. Метод полногеномного дробовика (на всей геномной ДНК) без её картирования.
Аннотирование генома – извлечение из установленных последовательностей полезной биологической информации. Геномные браузеры (программы просмотра). “Гены-сироты”. Базы данных последовательностей. Транскриптомика (глобальный анализ мРНК, анализ генной экспрессии) и её задачи. ДНК-микрочипы (точечные и олигонуклеотидные микрочипы высокой плотности). Мультиплексная гибридизация. Протеомика – глобальный анализ белков и решаемые ей задачи. Биотехнологические основы разделения протеомов. Протеомика белок-белковых взаимодействий. Медицинские аспекты протеомики. Метаболомика.

Модуль 2. Общая структура генома человека.

Размеры генома человека. Два клеточных генома. Различия в организации. Содержание ГЦ-пар в геноме человека и островки, обеднённые ГЦ-парами.
Гены, не кодирующие белки (гены, кодирующие различные типы РНК). Гены транспортных РНК. Гены рибосомных ДНК. Структурная организация рибосомных генов в ядрышковых организаторах хромосом. Ядрышеообразующие хромосомы. 45S РНК и её созревание. Гены малых ядерных РНК (sn RNA). Участие малых РНК в сплайсинге (в образовании рибонуклеопротеидных частиц, формирующих сплайсосомы). Гены малых ядрышковых РНК. Участие малых ядрышковых РНК в созревании 45S РНК (процессинге и модификации оснований рРНК). Три гена, кодирующие 7SL-РНК частиц, узнающих сигнальные последовательности. Фрагменты, паралоги и псевдогены, возникшие из генов 7SL-РНК. Ген, кодирующий теломеразную РНК. Другие, малые некодирующие РНК (нкРНК), не имеющие групп специфических элементов структуры. “Реликтовые РНК”. РНК-затравки (праймерные РНК, или “направляющие РНК”). “Сброшенные РНК”. Интерферирующие РНК. Их множественность в геноме человека.
Отсутствие корреляции между количеством ДНК, приходящимся на клетку, и сложностью организма (С-парадокс). Представления об “эгоистичной ДНК” Ф. Крика. ДНК-повторы. Пять классов ДНК-повторов: 1. Длинные и короткие, рассеянные по всему геному повторы. 2. Неактивные копии клеточных генов. Понятие о псевдогенах. 3. Простые повторы последовательностей (SSR). Микросателлиты и минисателлиты. Полиморфизм простых повторов. Использование простых повторов в качестве маркёров для физического картирования хромосом. 4. Повторы больших сегментов ДНК. 5. Тандемно повторяющиеся последовательности. Прицентромерные и теломерные области хромосом. Структурный полиморфизм тандемных повторов. Семейство генов обонятельных рецепторов, кодирующих около 1000 белков и занимающее 1 % генома человека.
Четыре типа повторов, возникших благодаря наличию подвижных генетических элементов: 1. Длинные рассеянные элементы (LINEs), содержащие внутренний промотор для РНК-полимеразы II-типа. Механизм копирования и встраивания длинных рассеянных элементов. Особенности транскрипционного процесса, проводимого ревертазой (появление обрезанных нефункциональных вставок в геноме). 2. Короткие рассеянные элементы (SINEs), имеющие промотор для РНК-полимеразы III-типа. Alu-повторы. 3. Ретропозоны (ретротранспозоны) или автономные ретропозоны, ограниченные длинными концевыми повторами, как аналоги ретровирусов (структура ретровирусов и её сравнение со структурой ретропозонов). 4. Обычные транспозоны, кодирующие транспозазу, обеспечивающую их подвижность в геноме за счёт механизма “вырезания – вставки”. Гипотетический механизм “нужности” эгоистичной ДНК – создание новых регуляторных элементов или даже новых генов. Гены человека – производные от обычных транспозонов (47 генов).
Гены, кодирующие белки. Число генов в геноме человека. Способы оценки числа генов. Сравнение плотности белок-кодирующих генов в геномах прокариот и эукариот. Общая характеристика генов человека. Структура и организация генов человека. Экзонно-интронный принцип организации генов эукариот. Типичный ген человека и его строение. Гены дистрофина и титина. Процессинг и сплайсинг гетерогенной РНК. Альтернативный сплайсинг и сдвиг рамки считывания – распространённые способы реализации генетической информации в геноме человека.
Генетический полиморфизм человеческих популяций. Полиморфизм одиночных нуклеотидов – “снипов” (SNPs). Снипы как маркёры при генетическом анализе. Повышенная частота снипов в кодирующих областях по сравнению с участками повторяющейся ДНК. Вариабельность половых и соматических хромосом. Области генома с повышенной и пониженной вариабельностью. “Обычные мутации”, мутации “горячие точки”, “мутации основатели” и связанные с ними наследственные заболевания. Открытие РНК-интерференции и новые подходы в лечении генетических заболеваний. Биологическая значимость генетического полиморфизма. Полиморфизм по генам предрасположенности к болезни Альцгеймера и СПИДу. Карта одиночных замен и мультигенные заболевания. Молекулярная медицина и её связь с изучением полиморфизма генов. Индивидуальные реакции на лекарства (фармакогеномика).
Протеом клетки человека и протеом организма человека. Белковые маркёры различных заболеваний. Классификация белок-кодирующих генов. Идентификация генов, ответственных за болезни человека. Гены вызывающие моногенные заболевания и гены, повышающие вероятность возникновения заболеваний. Болезни, связанные с генами, кодирующими ферменты. Болезни, связанные с генами, кодирующими транскрипционные факторы.
Гены человека, гомологичные генам дрозофилы, элегантной нематоды и дрожжей. Общие гены, отвечающие за основной метаболизм клетки, репликацию и репарацию ДНК, и процессы биосинтеза белка. Гены, продукты которых похожи на белки бактерий и не похожи на белки дрожжей, мухи и червя или других беспозвоночных животных, но встречаются у позвоночных. Проблема объяснения пути попадания этих генов в геном позвоночных и человека. Фактор горизонтального переноса от бактерий, инфицирующих позвоночных.
Увеличение количества генов в геноме человека по сравнению с геномами других эукариот. Гены, получившие большее распространение в геноме человека, чем у других видов. Гены, отвечающие за: 1. Иммунность и защиту организма (большое количество генов, отвечающих за синтез антигенов гистосовместимости, иммуноглобулинов и рецепторов иммуноглобулинов, генов цитокинов и хемокинов, гены активаторы и супрессоры цитокиновой сигнализации). 2. Развитие, структуру и функции Ц.Н.С (гены, вовлечённые в формирование цитоскелета и везикулярный транспорт, гены нейротрофических факторов, факторов роста нервов, сигнальных молекул и миелиновых белков, генов, кодирующих коннексины и белки адгезии, гены актинов и похожих на актины белков, гены тубулинов и т.д.). 3. Внутри- и межклеточную сигнализацию (расширение у человека семейств генов, кодирующих факторы роста). 4. Гомеостаз. 5. Трнскрипцию и трансляцию. 6. Гемостаз. 7. Апоптоз (увеличение генов, кодирующих кальпаины и каспазы, участвующих в апоптозном каскаде). Отличительная особенность организма человека – сборка новых белков, обладающих новыми функциями, из известных структурных доменов. Биологическая роль избыточной ДНК, её возможная роль в происхождении человека. Сравнение геномов человека и шимпанзе, их поразительная общность.
Дальнейшее развитие исследований в области геномики человека и принятие программы с условным названием “1000 геномов”. Достижения в этой области по расшифровке геномов представителей различных популяций, этносов и рас.

1 2 3 4

Добавить документ в свой блог или на сайт

	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Целью изучения дисциплины является формирование представлений об актуальных проблемах и перспективных направлениях биологических...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерские программы «Биофизика»,...
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерские программы «Биофизика»,...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерские программы «Биофизика»,...
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология»		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология»
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология», магистерская программа 020400....
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 011200. 68 «Физика», магистерская программа 011200....		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология»
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология»		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и...
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология»		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и...
	Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ...		Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ...

Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Современные проблемы биологии»

Похожие: