Скачать 325.82 Kb.
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сыктывкарский государственный университет»Институт естественных наук Кафедра «Экологии» УТВЕРЖДЕНО На заседании учебно-методической комиссии Инстиута естественных наук «___» сентября 2012 г. Протокол №____ Председатель УМК Л.А. Тулаева _____________ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Дисциплины «Экологическая генетика» Блок дисциплины – М2.ДВ5 Направление – 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека» Институт естественных наук Форма обучения – очная Семестр 1 Всего учебных занятий – 60.15 часов В том числе: Аудиторных 48 часов, из них Лекций – 8 часов; Лабораторные занятия – 24 часов; Семинары – 16 часов; Текущий контроль – тесты, контрольные работы, реферат; Самостоятельная работа – 4.5 часов. Итоговый контроль – экзамен Сыктывкар 2012 Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сыктывкарский государственный университет»Институт естественных наук Кафедра «Экологии» Учебно-методический комплекс Дисциплины «Экологическая генетика» Блок дисциплины – М2.ДВ5 Направление – 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека» Квалификация – магистр Институт естественных наук Форма обучения – очная Сыктывкар 2012 ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ И УТВЕРЖДЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО (СПО) и учебного плана направления 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека» Составитель программы: Доцент кафедры экологии, кандидат биологических наук__________Шапошников М.В. Сведения о рецензентах: Научный сотрудник отдела радиоэкологии Института биологии Коми НЦ УрО РАН, доцент кафедры экологии СГУ, кандидат биологических наук___________Плюснина Е.Н. Доцент кафедры экологии СГУ, кандидат биологических наук___________ Плюснин С.Н. Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры экологии Протокол заседания №___от «____»_________2012 г. Заведующий кафедрой экологии Доцент, доктор биологических наук_________________Москалев А.А. Нормы Госстандарта В соответствие со стандартом ФГОС ВПО студенты, обучающиеся по направлению 022000.68 «Экология и природопользование» профиль «Окружающая среда и здоровье человека», изучают «Экологическую генетику» как дисциплину по выбору. Форма текущего контроля – тесты, контрольные работы, реферат, форма итогового контроля – экзамен. На освоение курса программой отводится 48 часов, из них: 8 – лекции, 24 – лабораторные занятия, 16 – семинары, 4.5 часов – самостоятельная работа студентов. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Цель курса – дать студентам комплексное представление об экологической генетике как пограничной области знания, возникшей на стыке двух наук – экологии и генетики, а также раскрыть содержание основных разделов экологической генетики, решающих как фундаментальные, так и прикладные проблемы, связанные с селекцией, генетикой симбиотических отношений, медициной, токсикологией и сохранением оптимальной среды обитания человека. Задачи курса: - познакомить студентов с основными эколого-генетическими моделями и принципами и целями их разработки; - дать представление о генетических основах симбиотических отношений; - дать знания о механизмах устойчивости к факторам окружающей среды; - дать представление о механизмах канцерогенеза. Место дисциплины в структуре ООП Экологическая генетика относится к общепрофессиональным дисциплинам ГОС. Учебная программа курса экологической генетики включает следующие вопросы: эколого-генетические модели, генетика симбиотических отношений, генетика устойчивости к факторам окружающей среды, генетическая токсикология и канцерогенез, токсикология и сохранение оптимальной среды обитания человека. Изучение экологической генетики основывается на пройденных ранее дисциплинах: биологии, химии, общей экологии. Экологическая генетика является комплексным, междисциплинарным научным направлением, интегрирующим достижения различных наук, прежде всего биологического и экологического профиля. Приступая к изучению курса экологической генетки студент должен знать: взаимосвязь абиотических факторов и биотической компоненты экосистемы, иметь представление о законах наследственности и изменчивости; иметь современные представления о процессах метаболизма ДНК и биосинтеза белка; иметь современные представления о популяциях в экологии, систематике, генетике; иметь современные представления о популяционной генетике; Экологическая генетика тесно связана с такими науками, как экологическая токсикология, экологическая эпидемиология, биохимия, органическая химия, физиология растений, животных и человека, микробиология, молекулярная и клеточная биология, популяционная биология, синэкология, химия окружающей среды, прикладная экология и охрана окружающей среды, биоиндикация и экологический мониторинг, экологическая экспертиза, оценка воздействия хозяйственной деятельности на окружающую среду, почвоведение, агрохимия и геохимия. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате изучения дисциплины формируются следующие профессиональные компетенции: - иметь базовые общепрофессиональные представления об охране окружающей среды (ПК-4); - умение разрабатывать типовые природоохранные мероприятия (ПК-5); - способность проводить оценку воздействия планируемых сооружений или иных форм хозяйственной деятельности на окружающую среду (ПК-6); - умение диагностировать проблемы охраны природы, разрабатывать практические рекомендации по охране природы и обеспечению устойчивого развития (ПК-7); - знание нормативных документов, регламентирующих организацию производственно-технологических экологических работ (ПК-8); - способность методически грамотно разрабатывать план мероприятий по экологическому аудиту, контролю за соблюдением экологических требований, экологическому управлению производственными процессами (ПК-9); - умение проводить экологическую экспертизу различных видов проектного задания, осуществить экологический аудит любого объекта и разрабатывать рекомендации по сохранению природной среды (ПК-10); - готовность осуществлять организацию и управление научно-исследовательскими и научно-производственными и экспертно-аналитическими работами с использованием углубленных знаний в области управления природопользованием (ПК-11). Результаты обучения В результате освоения дисциплины студент должен знать:
уметь: - применять в оценке воздействия на окружающую среду методы обнаружения и количественной оценки основных загрязнителей; владеть: - методами тестирования генетической активности факторов окружающей среды. Формы контроля Усвоение пройденного материала и проверка самостоятельной работы студентов происходит в виде устного опроса, посвященной той или иной теме, тестов. Владение теоретическими знаниями проверяется в ходе контрольных работ и зачета. Большая роль отводится самостоятельной работе студентов, написанию реферата, что помогает им лучше усваивать и понимать пройденное, логику геоботаники как науки биологической и экологической. Допуск к зачету осуществляется по результатам посещения лекций, лабораторных работ, после написания реферата и выполнения контрольных работ. 4. КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
5. Структура и содержание дисциплины Раздел 1. Введение в экологическую генетику Тема 1. Предмет и задачи экологической генетикии, место в системе наук. Определение экологической генетики как пограничной области знания, возникшей на стыке двух наук – экологии и генетики. Концепция уровней организации жизни и область интересов экологической генетики. Общая структура экологической генетики, основанная на методологических достижениях экологии и генетики. Использование в экологической генетике методов генетического анализа. Понятие о наследственности, значение элементарных признаков для генетического анализа экологических отношений. Изменчивость, типы изменчивости. Мутационная изменчивость. Роль генетических процессов, связанных с процессами репликации, репарации и рекомбинации. Модификационная изменчивость и связанные с ней генетические процессы, транскрипция и трансляция. Генетические процессы в популяциях. Типы экологических отношений. Синэкологические отношения, пищевые цепи. Аутэколгические отношения, естественные и антропогенные факторы окружающей среды. Раздел 2. ЭКОЛОГО-ГЕНЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ Тема 1. Эколого-генетическая модель растение-дрозофила и защита растений. Эколого-генетические модели. Принципы и цели их разработки. Известные на сегодняшний день модели, их фундаментальная и практическая важность. Взаимоотношение типа «продуцент-потребитель» на примере членистоногих и высших растений. Метаболизм стеринов и принципы создание растений, устойчивых к насекомым-вредителям. Модель растение-дрозофила, этапы создания, практическая и теоретическая важность. Тема 2. Система растение-агробактерия и биотехнология растений. Агробактерия. Взаимодействие почвенной бактерии Agrobacterium tumefaciens с корнями растений. Образование растительной опухоли и заболевания корончатые галлы. Явление генетической колонизации. Выработка клетками зараженного растения несвойственных продуктов, опины. Генетическая система агробактерии: крупные плазмиды и две хромосомы (кольцевая и линейная). Ti-плазмида, наследование свойств вирулентности, строение Ti-плазмиды, значение T-ДНК. Гены Ti-плазмиды семейства vir, гены вирулентности, катаболизма и конъюгативного распространения. Факторы вирулентности в хромосомах, гены семейства chn. T-ДНК, прямые концевые повторы Т-ДНК и их функция, гены Т-ДНК – посредники при синтезе фитогормонов. Механизм генетической колонизации, стадии переноса T-ДНК из генома агробактерии в геном растения-хозяина. Роль в процессе инфицирования генов Ti-плазмиды и генов бактериальной хромосомы. Биотехнология растений. Система бинарного вектора Agrobacterium tumefaciens, как самый распространенный подход к созданию трансгенных растений. Строение бинарного вектора, хелперная и векторная плазмиды. Принцип создания трансгенных растений с помощью системы бинарного вектора. Различные направления использования достижения биотехнологии растений, создание генетически модифицированных растений, использование системы бинарного вектора в генетическом анализе. Раздел 3. ГЕНЕТИКА СИМБИОТИЧЕСКИХ ОТНОШЕНИЙ Тема 1. Симбиогенетика. История исследования симбиотических отношений, работы Де Бари (1879), Фаминцина (60-е гг. XIX века), Мережковского (1905, 1909), Козо-Полянского (1921, 1924), Маргелис (70-е гг. XX века). Современный взгляд на симбиотические отношения: определение, многообразие симбиотических систем, их значение. Генетическая основа симбиотических отношений. Роль симбиоза в эволюции. Тема 2. Микробно-растительный симбиоз. История исследования клубеньков бобовых растений. Работы Фушиуса (1542), Мальпиги (1675), Воронина (1866), Франка (1879), Хейригеля (1888), Бейеринка (1888), Пражмовски (1890) и др. исследователей микробно-растительных симбиозов. Открытие азотофиксирующих корневых клубеньков и клубеньковых бактерий. Современный взгляд на азотофиксирующий симбиоз. Филогенетические группы Rhizobium и Frankia, микробный и цианобактериальный азотфиксирующий симбиоз. Этапы взаимодействия между бактерией и растением на пути образования симбиоза. Генетические основы бобово-ризобиального симбиоза. Изменение генной экспрессии в системе растение-клубеньковая бактерия. Бактериальные гены, Nod-факторы, обычные и хозяин-специфические гены. Гены растений, ранние и поздние гены-нодулины. Тема 3. Микориза: симбиоз между растениями и грибами. Фундаментальное значение микоризных ассоциаций для большинства наземных растений. Различные типы микориз. Особенности строения арбускулярной и эктомикоризы. Роль химических сигналов в микоризообразовании. Арбускулярная микориза (эндомикориза), распространение, этапы колонизации грибом растения. Строение, формирование апрессориума, арбускулы и петель. Две морфологические формы эндомикоризной ассоциации “Arum” и “Paris”. Эктомикориза, распространение, этапы формирования, строение эктомикоризы, значение мантии и сети Хартига. Изменение генной экспрессии при микоризообразовании. Гены растения и гриба, индуциирующиеся при микоризном симбиозе. Симбиотические гены, гены защитного ответа, гены имеющие гомологию с клубеньками растений. Тема 4. Эндосимбиоз у животных: насекомые и бактерии. Симбиотические микроорганизмы насекомых, распространение, их филогенетическое многообразие. Локализация симбиотических микроорганизмов в организме насекомого. Микроорганизмы, заселяющие кишечник и внутриклеточные симбиотические мокроорганизмы, бактериоциты – клетки насекомого, заселенные микроорганизмами, строение, локализация в организме насекомых. Особые условия коэволюции геномов симбиотических микроорганизмов насекомых. Генетическая организация симбиотических микроорганизмов на примере бактерий рода Buchnera. Строение генома Buchnera, явление минимизации бактериального генома и перенос части генов в клетку насекомого-хозяина, амплификация симбиотических генов. Способы передача симбиотических микроорганизмов в ряду поколений насекомых, трансовариальный перенос. Тема 5. Роль симбиотических отношений в происхождении эукариотической клетки. История вопроса, работы Фаминцина, Мережковского, Козо-Полянского. Теория эндосимбиогенеза Маргелис. Роль эндосимбиотических отношений в возникновении эукариотической клетки. Три домена живых существ: бактерии, археи и эукариоты. Эволюция прокариот из гипотетического предка – прогенота. Возникновение эукариот из бактерий и архей. Мозаичная структура генома эукариот, возникновение информационных генов от архебактерий, а операционных – от эубактерий. Идея происхождения эукариотических в результате многократного симбиоза различных прокариот. Близость хлоропласта к цианобактериям, а митохондрии к -Proteobacteria. Сравнение генома риккетсий и митохондрий, доказательства их филогенетической близости. Особенности генетического аппарата митохондрий, связанные с симбиотическим происхождением. Амитохондриальные организмы и гипотетический промитохондриальный организм, гипотезы возникновения митохондрий: Классическая теория эндосимбиогенеза. Гипотеза синтрофии или метаболического симбиоза. "ox-tox" гипотеза. Гипотеза происхождения митихондрии при слиянии эубактерии и архебактерии. Происхождение хлоропласта. Особенности функционирования генетического аппарата пластид растений, связанные с их симбиотическим происхождением. Раздел 4. ГЕНЕТИКА УСТОЙЧИВОСТИ К ФАКТОРАМ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Тема 1. Генетика устойчивости к факторам окружающей среды. Генетические механизмы, определяющие устойчивость организмов к факторым среды. Основные положения генетики устойчивости. Понятие о факторах окружающей среды. Генетическая детерминированность устойчивости к факторам среды. Ксенобиотики и механизмы устойчивости к ним на примере насекомых. Биохимические механизмы повышения устойчивости: избегание, усиление барьеров, метаболитическая детоксификация, ослабление чувствительности молекул-мишеней. Генетические механизмы повышения устойчивости: точковые мутации, амплификация генов, индукция генов семейства P450, хромосомные перестройки, индукция транспозиций мобильных генетических элементов. Тема 2. Процессы репарации и их дефекты. Основные типы повреждений ДНК и механизмы репарации. Эксцизионная репарация оснований, мисметч репарация, рекомбинационная репарация. Система эксцизионной репарации нуклеотидов (ЭРН), виды репарируемых повреждений. Способы реализации ЭРН, репарация, связанная с транскрипцией, глобальная геномная репарация, незапланированный синтез ДНК. Стадии процесса ЭРН, узнавание и вырезание повреждения, заполнение образовавшегося пробела с помощью ДНК-полимеразы и сшивка свободных концов. Синдромы нарушения эксцизионной репарации нуклеотидов, пигментная ксеродерма (ХР), синдром Коккайна (СS), трихотиодистрофия (ТТD). Молекулярные основы пигментной ксеродермы, синдрома Коккайна и трихотиодистрофии. Природа нарушения эксцизионной репарации нуклеотидов при синдромах. Тема 3. Система белков теплового шока. Обнаружение индукции экспрессии белков теплового шока Ритоссой (1962) у личинок дрозофилы. Система белков теплового шока, значение и механизмы индукции в ответ на действие неблагоприятных факторов. Универсальность и высокая эволюционная консервативность системы белков теплового шока для представителей растительного и животного мира, прокариот и эукариот. Фактор теплового шока (ФТШ), сборка фактора теплового шока в ответ на повышение температуры, его роль в активации уровня транскрипции генов белков теплового шока (БТШ), регуляция активности фактора теплового шока. Функции белков теплового шока, понятие о шаперонах, как о белках участвующих в поддержании пространственной структуры клеточных белков. Заболевания, связанные с нарушением в системе белков теплового шока, перспективы использования активаторов БТШ в фармакологии. Тема 4. Система цитохрома P450. Ксенобиотики – вещества, чужеродные для организма. Источники поступления ксенобиотиков. Метаболизм ксенобиотиков и его основные фазы: модификация и конъюгация. Характеристика этапов метаболизма. Первая фаза, система микросомальных пероксидаз P450, функции образования в молекулах гидрофильных функциональных групп с детоксикацией десятков тысяч веществ. Вторая фаза метаболизма ксенобиотиков, функциональное значение глутатион трансфераз. Значение и происхождение систем метаболизма ксенобиотиков. Тема 5. Биологические факторы мутагенеза. Канцерогены - химические, биологические и физические агенты, вызывающие развитие рака. Природные и антропогенные источники канцерогенов. Классификации |
Учебно-методический комплекс Дисциплины «Экологическая и популяционная генетика» Инге Вечтомов С. Г. Генетика с основами селекции: Учеб пособие для биол спец ун-тов / С. Г. Инге-Вечтомов.— М. Высш шк., 1989.— 591с... | Рабочая программа учебной дисциплины (модуля) Экологическая практика... Изучить механизмы изменчивости. Закрепить понятия: генофонд, частоты аллелей, закон Харди-Вайнберга, отбор, видообразование, виды... | ||
Экологическая физиология учебно-методический комплекс Биология; магистерские программы: «Биотехнология», «Зоология позвоночных», «Физиология человека и животных», «Экологическая генетика»,... | Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями гос впо... Н. Ф. Чистякова «Экологическая геология». Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов специальности 020306. 65... | ||
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фг Биология; магистерские программы: «Биотехнология», «Зоология позвоночных», «Физиология человека и животных», «Экологическая генетика»,... | Тюменский государственный университет Биология; магистерская программа: «Физиология человека и животных», «Зоология позвоночных», «Биотехнология», «Экологическая генетика»,... | ||
Рабочая программа дисциплины общая биология Для специальности: 020400 «Биология» Биология (естественнонаучное образование), квалификация (степень) бакалавр, профили Генетика и Биохимия. Дисциплина «Общая биология»... | Тюменский государственный университет «утверждаю»: Проректор по учебной... Биология; Профиль «Физиология человека и животных», «Экология человека», «Экологическая генетика», «Биотехнология», «Зоология позвоночных»;... | ||
Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления 020400. 68 Биология Трофимов О. В. Основные методы генетической инженерии: Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления... | Рабочая программа учебной дисциплины «генетика человека» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части естественнонаучного цикла студентам (полного и сокращенного... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины «генетика» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины базовой части профессионального цикла студентам (полного и сокращенного... | Рабочая программа учебной дисциплины теоретические основы селекции... Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины блока в. Од. 4 студентам очной формы обучения | ||
Рабочая программа учебной дисциплины «мониторинг и экологическая экспертиза» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части гуманитарного, социального и экономического цикла студентам... | Биологическая и социальная природа человека учебно-методический комплекс Биология; магистерские программы: «Физиология человека и животных», «Экология человека», «Экологическая генетика», «Биотехнология»,... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины селекция декоративных культур... Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины блока «Профессиональный цикл», вариативная часть, обязательные дисциплины... | Рабочая программа учебной дисциплины «Генетика» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины профессионального цикла базовой части профессионального цикла студентам... |