МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Обнинский институт атомной энергетики –
филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего
профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
(ИАТЭ НИЯУ МИФИ)
-
УТВЕРЖДАЮ
|
Декан факультета естественных наук
____________ С.Б. Бурухин
|
«______»____________ 2015 г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Радиационная генетика
|
название дисциплины
|
|
для студентов направления подготовки
|
|
05.04.06. Экология и природопользование
|
код и наименование направления подготовки
|
|
|
направленности (профиля)
|
Радиоэкология
|
наименование профиля
|
|
|
Форма обучения: очная
|
г. Обнинск 2015 г.
Программа составлена в соответствии с Образовательным стандартом высшего образования Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» по направлению подготовки
05.04.06.ЭКОЛОГИЯ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ.
Программу составили:
___________________ С.А. Гераськин
заведующий лабораторией №6 ФГБНУ ВНИИРАЭ,
доктор биологических наук, профессор
___________________ С.В. Пяткова
старший преподаватель кафедры кафедры экологии ИАТЭ НИЯУ МИФИ
Рецензент:
___________________ А.А. Удалова
профессор кафедры экологии ИАТЭ НИЯУ МИФИ, доктор биологических наук
Программа рассмотрена на заседании кафедры экологии
(протокол № 4 от «21» мая 2015 г.)
|
И.о. заведующего
кафедрой экологии
___________________ А.А. Удалова
« 21 » мая 2015 г.
|
Руководитель магистерской программы
___________________ Б.И. Сынзыныс
профессор кафедры экологии ИАТЭ НИЯУ МИФИ
доктор биологических наук, профессор
1. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы
В результате освоения ООП магистратуры обучающийся должен овладеть следующими результатами обучения по дисциплине:
Коды компетенций
|
Результаты освоения ООП
Содержание компетенций
|
Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине
|
ПК 1
|
способностью формулировать проблемы, задачи и методы научного исследования; получать новые достоверные факты на основе наблюдений, опытов, научного анализа эмпирических данных; реферировать научные труды, составлять аналитические обзоры накопленных сведений в мировой науке и производственной деятельности; обобщать полученные результаты в контексте ранее накопленных в науке знаний; формулировать выводы и практические рекомендации на основе репрезентативных и оригинальных результатов исследований
|
Знать:
основные проблемы и перспективы развития современной радиационной генетики;
историю становления основных направлений мировой и отечественной генетики, ученых, внесших наибольший вклад в развитие предмета;
наиболее значимые труды по радиационной генетике и смежным областям генетики и радиобиологии, основные периодические издания по предмету в нашей стране и за рубежом.
Уметь:
опираясь на полученные знания, адекватно формулировать и решать практические и научные задачи, предполагающие знание различных вопросов (в том числе дискуссионных и активно разрабатываемых в настоящее время) современной радиационной генетики и смежных разделов генетики и радиобиологии.
Владеть:
навыками работы с научной литературой и периодическими изданиями в области радиобиологии и радиационной генетики.
|
ПК 2
|
способностью творчески использовать в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин программы магистратуры
|
Знать:
основные понятия, положения и законы радиационной генетики, термины и особенности символики, используемые в различных областях радиационной генетики.
Уметь:
корректно использовать генетические и радиобиологические термины и понятия, ориентироваться в принятых в радиационной генетике символах и обозначениях.
Владеть:
терминологией и понятийным комплексом в области радиационной цитологии и генетики.
|
ПК 4
|
способностью использовать современные методы обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований
|
Знать:
основные способы получения генетической информации и методы ее обработки и интерпретации.
Уметь:
классифицировать цитогенетические нарушения клеточных структур, объяснять радиобиологические эффекты с точки зрения генетических процессов в клетке, в организме, в популяции;
пользоваться справочной и научной, в том числе периодической литературой по изучаемому предмету.
Владеть:
навыками работы с научной литературой и периодическими изданиями в области радиобиологии и радиационной генетики;
методами цитогенетического анализа и обработки данных.
|
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры:
Дисциплина реализуется в рамках вариативной части. Индекс дисциплины: Б1.В.ОД.2.
Для освоения дисциплины необходимы компетенции, сформированные в рамках изучения следующих дисциплин ООП бакалавриата по направлению подготовки «Экология и природопользование»: «Биология», «Радиобиология и радиоэкология», «Экологический мониторинг».
Дисциплины и/или практики, для которых освоение данной дисциплины необходимо как предшествующее: «Радиационная гигиена», «Основы сельскохозяйственной радиоэкологии», научно-исследовательская работа, научно-исследовательская практика.
Дисциплина изучается на 1 курсе в 1 семестре.
3. Объем дисциплины в зачетных единицах с указанием количества академических часов, выделенных на контактную работу обучающихся с преподавателем (по видам занятий) и на самостоятельную работу обучающихся
Вид работы
|
Форма обучения
|
Очная
|
Семестр
|
№ 1
|
Количество часов на вид работы:
|
Контактная работа обучающихся с преподавателем
|
|
Аудиторные занятия (всего)
|
42
|
В том числе:
|
|
лекции
(лекции в интерактивной форме)
|
8 (4)
|
практические занятия
(практические занятия в интерактивной форме)
|
34 (12)
|
лабораторные занятия
|
-
|
Промежуточная аттестация
|
36
|
В том числе:
|
|
экзамен
|
36
|
Самостоятельная работа обучающихся
|
|
Самостоятельная работа обучающихся (всего)
|
66
|
В том числе:
|
|
проработка учебного теоретического материала
|
8
|
подготовка к семинарским занятиям
|
10
|
работа с периодическими изданиями
|
16
|
выполнение индивидуального задания (подготовка сообщений, презентаций)
|
16
|
подготовка к контрольной работе
|
8
|
подготовка к экзамену
|
8
|
Всего (часы):
|
144
|
Всего (зачетные единицы):
|
4
|
4. Содержание дисциплины, структурированное по темам (разделам) с указанием отведенного на них количества академических часов и видов учебных занятий
4.1. Разделы дисциплины и трудоемкость по видам учебных занятий (в академических часах)
№ п/п
|
Наименование раздела /темы дисциплины
|
Виды учебной работы
(в часах)
|
Очная форма обучения
|
Лек
|
Пр
|
Лаб
|
Внеауд
|
СРО
|
1.
|
Материальные основы наследственности
|
4
|
10
|
-
|
-
|
20
|
|
Введение
|
1
|
-
|
-
|
-
|
2
|
1.1.
|
Клеточный цикл как основа структурно-функциональных преобразований хромосом в процессе реализации генетической программы
|
-
|
2
|
-
|
-
|
2
|
1.2
|
Хромосома как предмет цитогенетических исследований
|
1
|
4
|
|
|
8
|
1.3
|
Особенности ионизирующего излучения (ИИ) как мутагена
|
2
|
4
|
|
|
8
|
2.
|
Влияние факторов радиационной природы на цитогенетические показатели живых организмов.
|
2
|
12
|
-
|
|
24
|
2.1.
|
Общая теория радиационного мутагенеза.
|
|
2
|
|
|
4
|
2.2.
|
Проблема оценки генетических эффектов малых доз ИИ.
|
2
|
4
|
|
|
8
|
2.3
|
Радиационная генетика млекопитающих и человека.
|
|
4
|
|
|
8
|
2.4
|
Анализ генетического риска.
|
|
2
|
|
|
4
|
3.
|
Цитогенетический анализ и его роль в биологическом мониторинге окружающей среды
|
2
|
12
|
-
|
|
22
|
3.1
|
Основные методы цитогенетического анализа.
|
|
4
|
|
|
6
|
3.2
|
Радиационная генетика природных популяций.
|
2
|
2
|
|
|
4
|
3.3
|
Прикладные аспекты радиационной генетики.
|
|
4
|
|
|
6
|
3.4
|
Первичные и вторичные радиационные эффекты на экосистемном уровне
|
|
2
|
|
|
6
|
|
Всего:
|
8
|
34
|
|
|
66
|
Прим.: Лек – лекции, Пр – практические занятия / семинары, Лаб – лабораторные занятия, Внеауд – внеаудиторная работа, СРО – самостоятельная работа обучающихся
4.2. Содержание дисциплины, структурированное по разделам (темам)
Лекционный курс
№
|
Наименование раздела /темы дисциплины
|
Содержание
|
|
Введение
|
|
Предмет, задачи, методы, история радиационной генетики
|
Предмет, задачи, методы радиационной генетики. Основные этапы формирования радиационной генетики. Роль отечественных и зарубежных ученых в становлении радиационной генетики. Генетические повреждения клеток как основа радиационного поражения тканей и организмов
|
1.
|
Материальные основы наследственности
|
1.3
|
Особенности ионизирующего излучения (ИИ) как мутагена
|
Сравнение мутагенного действия ИИ и химических мутагенов. Классификация и характеристика мутаций, индуцируемых ИИ. Особенности мутагенного действия разных видов ИИ. Зависимость индукции мутаций ИИ от биологических особенностей клеток и организмов. Прямое и косвенное действие ИИ. Модификация генетических эффектов ИИ другими факторами. Понятие синергизма и антагонизма.
|
2.
|
Влияние факторов радиационной природы на цитогенетические показатели живых организмов
|
2.2.
|
Проблема оценки генетических эффектов малых доз ИИ
|
Зависимость частоты мутаций от дозы и мощности дозы ИИ. Стохастические эффекты при действии облучения в малых дозах. Нелинейность дозовой зависимости в диапазоне малых доз по выходу генетических эффектов. Немишенные эффекты ИИ. Радиационный гормезис. Пострадиационное восстановление. Генетическая нестабильность в отдаленные сроки после облучения.
|
3.
|
Цитогенетический анализ и его роль в биологическом мониторинге окружающей среды
|
3.2
|
Радиационная генетика природных популяций
|
Закономерности формирования генетических эффектов на популяционном уровне в условиях хронического действия ИИ. Феномен радиоадаптации.
|
Практические/семинарские занятия
№
|
Наименование раздела /темы дисциплины
|
Содержание
|
1.
|
Материальные основы наследственности
|
1.1.
|
Клеточный цикл как основа структурно-функциональных преобразований хромосом в процессе реализации генетической программы
|
Роль ядра, хромосом и ДНК в радиационном поражении клетки. Принцип попадания и теория мишени. Основные периоды клеточного цикла прокариот и эукариот.
Генетические повреждения клеток как основа радиационного поражения тканей и организмов.
|
1.2.
|
Хромосома как предмет цитогенетических исследований
|
Функции хромосом в процессе реализации наследственной программы: информативная, репликативная, сегрегационная, рекомбинационная, транскрипционная.
Структурные изменения хромосом и их классификация. Хромосомные и хроматидные аберрации. Анафазный и метафазный анализ перестроек хромосом. Инверсии, делеции и дупликации генетического материала, их возникновение и проявление в митозе, мейозе. Численные изменения хромосом: полиплоидия, анеуплоидия. Определение генных (точковых) мутаций
|
1.3
|
Особенности ионизирующего излучения (ИИ) как мутагена
|
Сравнение мутагенного действия ИИ и химических мутагенов. Классификация и характеристика мутаций, индуцируемых ИИ. Особенности мутагенного действия разных видов ИИ. Зависимость индукции мутаций ИИ от биологических особенностей клеток и организмов. Прямое и косвенное действие ИИ. Модификация генетических эффектов ИИ другими факторами. Понятие синергизма и антагонизма.
|
2.
|
Цитогенетический анализ и его роль в биологическом мониторинге окружающей среды
|
2.1.
|
Общая теория радиационного мутагенеза
|
Зависимость частоты возникновения мутаций от дозы облучения. Понятие относительной генетической эффективности облучения, роль фактора времени.
|
2.2.
|
Проблема оценки генетических эффектов малых доз ИИ
|
Зависимость частоты мутаций от дозы и мощности дозы ИИ. Нелинейность дозовой зависимости в диапазоне малых доз по выходу генетических эффектов. Немишенные эффекты ИИ. Радиационный гормезис.
Пострадиационное восстановление. Генетическая нестабильность в отдаленные сроки после облучения. Стохастические эффекты при действии облучения в малых дозах. Явление нестабильности генома.
|
2.3
|
Радиационная генетика растений, млекопитающих и человека
|
Радиочувствительность клеток на стадии гаметогенеза. Особенности возникновения мутаций в мужских и женских половых клетках. Зависимость выхода мутаций от возрастного фактора. Связь радиационных эффектов на разных стадиях гаметогенеза с развитием потомства у облученных родителей.
|
2.4
|
Понятие генетического риска
|
Генетический риск: методы расчёта, экстраполяция данных, полученных на растениях, животных. Трудности и перспективы решения проблемы экстраполяции данных.
|
3.
|
Цитогенетический анализ и его роль в биологическом мониторинге окружающей среды
|
3.1
|
Методы цитогенетического анализа
|
Методы цитогенетического анализа: световая микроскопия, электронная микроскопия, цитофотометрия, авторадиография, дифференциальное окрашивание, гибридизация in situ, иммунохимия, автоматизированный анализ хромосом, использование статистических методов, компьютерный анализ. Дифференциальное окрашивание как метод выявления гетерохроматиновых сегментов.
|
3.2
|
Радиационная генетика природных популяций
|
Закономерности формирования генетических эффектов на популяционном уровне в условиях хронического действия ИИ. Феномен радиоадаптации.
|
3.3
|
Прикладные аспекты радиационной генетики
|
Принципы тестирования на мутагенность. Методы биологической дозиметрии, основанные на анализе частоты мутаций.
Цитогенетический мониторинг и его задачи. Базовые принципы цитогенетических тестов на растениях, животных, микроорганизмах. Характеристика основных тест-систем для цитогенетического мониторинга.
|
3.4
|
Первичные и вторичные радиационные эффекты на экосистемном уровне
|
Отличия формирования биологических эффектов в экспериментах с внешним облучением и в условиях радиационных аварий.
Биологические последствия Чернобыльской катастрофы. Острый и отдаленный период
|
5. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине
Для самостоятельной работы обучающимся рекомендуется использовать:
учебно-методический комплекс дисциплины «Радиационная генетика», утвержденный кафедрой экологии, протокол № 4 от 21 мая 2015 г.
конспекты лекций и практических занятий, презентации по лекционному курсу в электронной форме (предоставляются обучающимся в течение семестра по мере освоения материала);
ресурсы информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», в том числе периодические издания Научной электронной библиотеки e-library.ru (http://elibrary.ru.).
6. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации обучающихся по дисциплине
6.1. Паспорт фонда оценочных средств по дисциплине
№ п/п
|
Контролируемые разделы (темы) дисциплины (результаты по разделам)
|
Код контролируемой компетенции (или её части) / и ее формулировка
|
Наименование оценочного средства
|
Текущий контроль
|
1.
|
Материальные основы наследственности
|
ПК 2 «…глубоким пониманием и творческим использованием в научной и производственно-технологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов специальных дисциплин ООП магистратуры»
|
Контрольное задание
|
2.
|
Влияние факторов радиационной природы на цитогенетические показатели живых организмов.
|
ПК 4 «…использованием современных методов обработки и интерпретации экологической информации при проведении научных и производственных исследований»
|
Контрольная работа
|
3
|
Цитогенетический анализ и его роль в биологическом мониторинге окружающей среды
|
ПК 1 «…способностью формулировать проблемы, задачи и методы научного исследования; получать новые достоверные факты на основе наблюдений, опытов, научного анализа эмпирических данных; реферировать научные труды, составлять аналитические обзоры накопленных сведений в мировой науке и производственной деятельности; обобщать полученные результаты в контексте ранее накопленных в науке знаний; формулировать выводы и практические рекомендации на основе репрезентативных и оригинальных результатов исследований»
|
Индивидуальное домашнее задание
|
Промежуточный контроль
|
|
Экзамен
|
ПК1, ПК2, ПК4
|
Экзаменационный билет
|
6.2. Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний, умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующие этапы формирования компетенций в процессе освоения образовательной программы
6.2.1. Экзамен
а) типовые вопросы (задания):
Предмет и задачи радиационной генетики. Роль отечественных и зарубежных ученых в становлении радиационной генетики.
Основы клеточной теории. Хромосома как предмет цитогенетических исследований. Функции хромосом в процессе реализации наследственной программы
Клеточный цикл как основа структурно-функциональных преобразований хромосом в процессе реализации генетической программы.
Митоз и мейоз - цитогенетические механизмы реализации наследственности в онто-филогенезе.
Действие излучения на ДНК. Доказательство роли ядра, хромосом и ДНК в процессах радиационного поражения клеток. Общая теория радиационного мутагенеза.
Особенности и механизмы мутагенного действия различных видов ионизирующего излучения.
Понятие относительной генетической эффективности облучения, роль фактора времени.
Пострадиационное восстановление. Генетическая нестабильность в отдаленные сроки после облучения.
Стохастические эффекты при действии облучения в малых дозах. Явление нестабильности генома.
Радиочувствительность клеток на стадии гаметогенеза. Связь радиационных эффектов на разных стадиях гаметогенеза с развитием потомства у облученных родителей.
Методы биологической дозиметрии, основанные на анализе частоты мутаций.
Общая характеристика методов цитогенетического анализа
Структурные изменения хромосом и их классификация. Хромосомные и хроматидные аберрации.
Анафазный и метафазный анализ перестроек хромосом.
Инверсии, делеции и дупликации генетического материала, их возникновение и проявление в митозе, мейозе.
Численные изменения хромосом. Полиплоидия. Анеуплоиды (моносомики, нуллисомики, трисомики и тетрасомики).
Цитогенетический мониторинг и его задачи. Базовые принципы цитогенетических тестов на растениях, животных, микроорганизмах.
Характеристика основных тест-систем для цитогенетического мониторинга.
Критерии оценки генетического риска. Генетический мониторинг природных популяций
Комплекс факторов цитогенетической нестабильности.
Особенности ИИ как мутагена. Сравнение мутагенного действия ИИ и химических мутагенов.
Классификация и характеристика мутаций, индуцируемых ИИ. Особенности мутагенного действия разных видов ИИ.
Основные реакции клеток на облучение. Генетические повреждения клеток как основа радиационного поражения тканей и организмов
Проблема оценки генетических эффектов в диапазоне малых доз
Немишенные эффекты ИИ. Радиационный гормезис
Первичные и вторичные радиационные эффекты на экосистемном уровне
Отличия формирования биологических эффектов в экспериментах с внешним облучением и в условиях радиационных аварий
Биологические последствия Чернобыльской катастрофы. Острый и отдаленный период
Феномен радиоадаптации
Использование генетических тест-систем в целях биоиндикации и биотестирования
Особенности использования микроорганизмов, растений и животных в качестве тест-объектов генетического мониторинга
Пример экзаменационных билетов:
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1
Предмет и задачи радиационной генетики. Роль отечественных и зарубежных ученых в становлении радиационной генетики.
Особенности ИИ как мутагена. Сравнение мутагенного действия ИИ и химических мутагенов.
Методы биологической дозиметрии, основанные на анализе частоты мутаций.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2
Основы клеточной теории. Хромосома как предмет цитогенетических исследований. Функции хромосом в процессе реализации наследственной программы
Классификация и характеристика мутаций, индуцируемых ИИ. Особенности мутагенного действия разных видов ИИ.
Общая характеристика методов цитогенетического анализа.
Основные реакции клеток на облучение. Генетические повреждения клеток
б) критерии оценивания компетенций (результатов):
свободное владение теоретическим материалом по дисциплине;
правильное применение специальной терминологии;
владение материалом из периодических научных изданий;
иллюстрирование теоретических положений конкретными примерами.
в) описание шкалы оценивания:
На экзамен выносятся основные теоретические вопросы по дисциплине и практико-ориентированные вопросы для проверки практических навыков и умения применять полученные знания в анализе различных аспектов радиационной генетики и цитогенетического мониторинга. Экзамен сдается устно, по билетам, в которых представлено 2 теоретических и 1 практико-ориентированный вопрос из типового перечня.
Оценка «Отлично» (36-40 баллов) ставится, если:
1. Полно раскрыто содержание материала билета;
2. Материал изложен грамотно, в определенной логической последовательности, точно используется терминология;
3. Показано умение иллюстрировать теоретические положения конкретными примерами, применять их в новой ситуации;
4. Продемонстрировано усвоение ранее изученных сопутствующих вопросов, сформированность и устойчивость компетенций, умений и навыков;
5. Ответ прозвучал самостоятельно, без наводящих вопросов;
6. Допущены одна – две неточности при освещении второстепенных вопросов, которые исправляются по замечанию.
Оценка «Хорошо» (30-35 баллов) ставится, если:
ответ удовлетворяет в основном требованиям на оценку «5», но при этом имеет один из недостатков:
1. В изложении допущены небольшие пробелы, не исказившие содержание ответа;
2. Допущены один – два недочета при освещении основного содержания ответа, исправленные по замечанию экзаменатора;
3. Допущены ошибка или более двух недочетов при освещении второстепенных вопросов, которые легко исправляются по замечанию экзаменатора;
Оценка «Удовлетворительно» (25-29 баллов) ставится, если:
1. Неполно или непоследовательно раскрыто содержание материала, но показано общее понимание вопроса и продемонстрированы умения, достаточные для дальнейшего усвоения материала;
2. Имелись затруднения или допущены ошибки в определении понятий, использовании терминологии, исправленные после нескольких наводящих вопросов;
3. При неполном знании теоретического и практического материала выявлена недостаточная сформированность компетенций, умений и навыков, студент не может применить теорию в новой ситуации.
Оценка «Неудовлетворительно» (менее 25 баллов) ставится, если:
1. Не раскрыто основное содержание вопросов в билете;
2. Обнаружено незнание или непонимание большей или наиболее важной части учебного материала, касающегося вопросов в билете;
3. Допущены ошибки в определении понятий, при использовании терминологии, которые не исправлены после нескольких наводящих вопросов.
6.2.2 Контрольное задание
а) типовые задания:
|
