 |
|
Современное состояние, задачи и методы молекулярной биологии
СОДЕРЖАНИЕ
1. Государственный образовательный стандарт ……………………….. 4
2. Введение …………………………………………………………………5
3. Тематические планы………………………………………..…...………8
4. Программа курса ……………………………………………...……….10
5. Рекомендуемая литература…………………………………….….…..16
6. Методические указания по выполнению контрольной работы….…16
7. Задания для контрольных работ …………………………………...…17
8. Задания для самостоятельной работы студентов………………….....25
9. Темы курсовых работ……………………………………………......…26
10. Вопросы к экзамену ……………………………………….................26
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Специальность 050102.65 (032400) Биология
Квалификация: учитель биологии*
| ДПП.Ф.11 | Молекулярная биология Современные теоретические и практические задачи молекулярной биологии. Важнейшие достижения. Методы молекулярной биологии. Основы генетической инженерии: рестрикционный анализ, клонирование, гибридизация, определение нуклеотидных последовательностей ДНК и РНК, химический синтез генов. Создание искусственных генетических программ. Структура геномов про- и эукариот. Уникальные и повторяющиеся гены. Гомеозисные гены. Неядерные геномы. ДНК митохондрий и хлоропластов. Сателлитная ДНК. ДНК-содержащие вирусы и фаги. Банки нуклеотидных последовательностей, программа “Геном человека”. Геномная дактилоскопия. Генетически детерминируемые болезни. Подвижные генетические элементы и эволюция геномов. Структура хроматина. Полиморфизм ДНК. Репликация различных ДНК и ее регуляция. Теломерные последовательности ДНК. Повреждения и репарация ДНК. Структура транскриптонов и регуляция транскрипции у про- и эукариот. Процессинг РНК. Сплайсинг и его виды. Рибозимы. Обратная транскрипция. РНК-сордержащие вирусы. Молекулярные основы канцерогенеза. Онкогены. Связь структуры и функции белков. Белковая инженерия. Внеклеточный синтез белков. Межмолекулярные взаимодействия и их роль в функционировании живых систем. Молекулярные основы эволюции, дифференцировки развития и старения. Молекулярные механизмы регуляции клеточного цикла. Программируемая клеточная гибель. |
*В программе курса положения ГОС выделены курсивом
ВВЕДЕНИЕ
Молекулярная биология, ставящая своей задачей познание жизнедеятельности путём изучения биологических объектов и систем на уровне макромолекул (главным образом, белков и нуклеиновых кислот), является наиболее универсальной биологической дисциплиной. Трансгенные продукты, лекарственные средства, полученные генно-инженерным путем, молекулярно-генетическая диагностика наследственных и инфекционных заболеваний, индивидуальная терапия на основе полиморфизма ДНК, биологические микрочипы – занимают все более существенное место в жизни наших соотечественников. Молекулярная биология является одной из теоретических основ биотехнологии, медицины, фармакологии, селекции и охраны генофонда.
Возросшее общественное и экономическое значение молекулярной биологии предъявляет особые требования к уровню ее преподавания в средней школе, что определяет безусловно высокое значение этого курса при подготовке учителей.
Целевое назначение дисциплины «Молекулярная биология»заключается в формировании биологического мышления, осознанного и грамотного восприятия фактического материала наиболее стремительно развивающейся области науки о жизни.
Задачами курса являются:
- понимание общих закономерностей организации живых систем;
- освоение наиболее важных принципов и методических подходов молекулярной биологии;
- знакомство с современным состоянием и перспективами развития этой области знания;
- изучение структурно-функциональных особенностей макромолекул у вирусов, бактерий, грибов, растений и животных;
- формирование комплексного восприятия разделов данного курса с другими общебиологическими дисциплинами: генетикой, теорией эволюции, экологией, физиологией человека, животных и растений, клеточной биологией, биохимией;
- знакомство с практическим применением достижений молекулярной биологии.
Основная часть программы построена в соответствии с логической структурой предмета и включает следующие разделы: «Современное состояние, задачи и методы молекулярной биологии», «Структура и биосинтез нуклеиновых кислот», «Структура и функции белков», «Биосинтез белка», «Структурная и функциональная геномика».
Выпускник университета в области молекулярной биологии должен:
Знать:
-современное состояние, задачи и методы молекулярной биологии
- принципы организации и биосинтеза нуклеиновых кислот
- принципы организации и биосинтеза белков
- основы межмолекулярных взаимодействий
- основные понятия геномики, транскриптомики, протеомики и системной биологии
Уметь:
-ориентироваться в научной и научно-популярной литературе по молекулярной биологии
-пользоваться геномными и протеомными базами данных
- читать генетические карты
Теоретической основой дисциплины «Молекулярная биология»являются достижения мировой и отечественной молекулярно-биологической науки и те ее направления, которые актуальны для понимания наиболее общих закономерностей структурно-функциональной организации живых систем и осознания их роли в формировании среды обитания и хозяйственной деятельности человека.
Преподавание дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами в средней школе (лицее, техникуме).
Тематика дисциплины «Молекулярная биология» взаимосвязана с другими специальными и гуманитарными дисциплинами, изучаемыми в университете.
Для изучения и глубокого усвоения всех тем курса предусматриваются такие виды занятий как лекции, практические и семинарские занятия, самостоятельная работа студентов по изучению рекомендованной литературы, решение задач, тестовых заданий и упражнений.
Лекции составляют основу теоретического обучения и проводятся по всем темам курса. В ходе лекций основное внимание студентов концентрируется на наиболее сложных и узловых проблемах.
На практических занятиях студенты выступают с докладами, рефератами и сообщениями, решают задачи, упражнения и тесты.
Самостоятельная работа студентов по изучению рекомендованной литературы проводится на базе библиотеки университета.
Формы текущей аттестации: тестирование, проверка выполнения контрольных работ.
Форма итоговой аттестации: экзамен.
ТЕМАТИЧЕСКИЕ ПЛАНЫ
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
и распределение времени по видам занятий
(очная форма обучения)
| Номера и название разделов и тем | Всего часов учебных занятий | В том числе учебных занятий по расписанию | Лекции | Практические занятия, семинары | Время, отводимое на самостоятельную работу |
| 1-ый семестр | |||||
| Тема 1. Введение. Современное состояние, задачи и методы молекулярной биологии. | - | ||||
| Тема 2. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот | |||||
| Тема 3. Структура и функции белков | |||||
| Тема 4. Биосинтез белка | |||||
| Тема 5. Структурная и функциональная геномика | |||||
| Итого за семестр |
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
и распределение времени по видам занятий
(заочная форма обучения)
| Номера и название разделов и тем | Всего часов учебных занятий | В том числе учебных занятий по расписанию | Лекции | Практические занятия, семинары | Время, отводимое на самостоятельную работу |
| 1-ый семестр | |||||
| Тема 1. Введение. Современное состояние, задачи и методы молекулярной биологии. | - | ||||
| Тема 2. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот | |||||
| Тема 3. Структура и функции белков | |||||
| Тема 4. Биосинтез белка | - | ||||
| Тема 5. Структурная и функциональная геномика | |||||
| Итого за семестр |
ПРОГРАММА КУРСА
Введение
Молекулярная биология – наука об особенностях строения и свойств молекул, обеспечивающих жизнь. Основные свойства живого: специфичность биополимеров, способность к самовоспроизведению, наследственность и изменчивость, обмен веществ и энергии, способность к росту и развитию, раздражимость.
Современное состояние, задачи и методы молекулярной биологии
Комплексный характер молекулярной биологии – геномика, транскриптомика, протеомика, системная биология. Источники молекулярной биологии – формальная генетика, биохимия, цитология, эволюционная теория. Краткая история становления научной дисциплины. Место молекулярной биологии в системе наук о жизни. Научно-теоретические задачи молекулярной биологии. Расшифровка структуры геномов. Функциональная характеристика нуклеиновых кислот. Систематизация данных по структурно-функциональной организации геномов. Эволюционный консерватизм. Молекулярные основы эволюции. Прикладное значение молекулярной биологии. Коррекция наследственных заболеваний. Индивидуальная терапия на основе мононуклеотидных полиморфизмов (SNP). Геномная дактилоскопия. Контроль происхождения сельскохозяйственных животных. Трансгенные организмы. Количественные признаки. Позиционное клонирование.
Физические методы молекулярной биологии – ренгеноструктурный анализ, электронная микроскопия, седиментационный анализ. Химические методы – определение превичной структуры биополимеров, модификация биополимеров. Культура клеток. Гибридные клетки. Моноклональные антитела. Вестерн-блот. Электрофоретическое разделение молекул. Рестрикция. Лигирование. Клонирование ДНК. Гибридизация нуклеиновых кислот – дот-блот, саузерн-блот, нозерн-блот, in situ. Векторы – плазмиды, фаги, космиды, искусственные бактериальные и дрожжевые хромосомы. Полимеразная цепная реакция (ПЦР). Обратная транскрипция. ПЦР в режиме реального времени. Геномные библиотеки. Построение контигов протяженных геномных клонов. Субклонирование. Секвенирование ДНК. Сборка сиквенсов геномов. Биологические микрочипы на основе SNP. Ресеквенирование. Профайлинг экспрессии генов. Интегральные базы данных по геномике, транскриптомике и протеомике. Биоинформатика и системная биология.