6Д Генетич Инф Прокар 3 ст Исх.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
Биологический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Декан биологического факультета
_____________проф. Веселов А.П.
«_____»_______________
Рабочая программа дисциплины
«Генетическая информация прокариот»
Направление подготовки: 020400.62-«Биология»
Профили подготовки: «Микробиология и вирусология»,
«Молекулярная биология и иммунология», «Биотехнология»
Квалификация выпускника – бакалавр
Форма обучения – очная
Нижний Новгород
2013 г.
2013 г.
1.
Цели освоения дисциплины. Целью освоения дисциплины является ознакомление
студентов с современными данными онаследственности и изменчивости прокариот.
2.
Место
дисциплины в структуре ООП.
Данная дисциплина относится к
дисциплинам раздела Б.2. Вариативная часть В. Основные дисциплины ОД.5, преподается
в VI семестре. Перед изучением курса студент должен освоить следующие дисциплины:
«Общая биология. Введение в специальность», «Основные направления современной
биологии», «Микробиология», «Зоология (Беспозвоночные животные)», «Молекулярная
организация биологических структур».
3.
Требования к результатам освоения дисциплины. Процесс изучения дисциплины
направлен на формирование следующих компетенций: ОК-3 (приобретает новые знания и
формирует суждения по научным, социальным и другим проблемам, используя
современные образовательные и информационные технологии); ОК-4 (выстраивает и
реализует перспективные линии интеллектуального и профессионального саморазвития и
самосовершенствования); ОК-6 (использует в познавательной и профессиональной
деятельности базовые знания в области математики и естественных наук); ОК-12
(использует основные технические средства в профессиональной деятельности: работает
на компьютере и в компьютерных сетях, способен работать с информацией в глобальных
компьютерных
сетях);
ПК-3
(демонстрирует
знание
принципов
структурной
и
функциональной организации биологических объектов); ПК-4 (демонстрирует знание
принципов
клеточной
биохимических
основ,
жизнедеятельности),
организации
мембранных
ПК-6
биологических
процессов
(демонстрирует
объектов,
и
базовые
биофизических
молекулярных
представления
и
механизмов
об
основных
закономерностях и современных достижениях генетики, о геномике, протеомике).
В результате изучения дисциплины студент должен:
Иметь представление: онаследственности и изменчивости прокариот.
Знать: особенности строения и организации генетического материала бактерий;
изменчивость и мутагенез, формы переноса генетического материала и генетический
анализ, генетический контроль различных жизненно важных процессов, влияние переноса
генетического материала на изменчивость бактерий.
Уметь обосновывать механизмы устойчивости, адаптационной пластичности
бактерий, горизонтальной передачи генетического материала.
4.
Структура и содержание дисциплины.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, ???часа.
№
Раздел
п/п
дисциплины
Виды
учебной Формы
работы,
включая текущего
самостоятельную
контроля
семестр
работу студентов и успеваемос
трудоемкость
(в ти
часах)
(по
неделям
Строение генома бактерий
6
3
4
6
Семинар
2.
Мутации у бактерий
6
3
4
6
Семинар
3.
Рекомбинация у бактерий
6
1
4
4
Семинар
4.
Механизмы репарации мутаций у
бактерий
6
2
4
5
Семинар
5.
Передача
генетической
информации у бактерий
6
2
4
5
Семинар
6.
Генетические
патогенности бактерий
основы
6
2
4
4
Семинар
7.
Ненаследуемые
свойств бактерий
изменения
6
2
4
2
Семинар
8.
Применение генетических методов
в диагностике инфекционных
болезней
6
2
4
2
Семинар
9.
Микробиологические
основы
генной
инженерии
и
биотехнологии
6
1
4
2
Семинар
работа
практика
1
ельная
лекция
Самостоят
семестра)
Строение генома бактерий. Ядерные структуры бактерий. Нуклеоид. Бактериальная
хромосома. ДНК как носитель генетической информации у бактерий. Полуконсервативная
репликация ДНК. Внехромосомные молекулы ДНК. Плазмиды бактерий – эписомы и
интегрированные (интегративные и трансмиссивные, конъюгативные). Hfr – плазмиды.FилиR- плазмиды. Плазмиды патогенности, tox-плазмиды. Плазмидыбактериоциногении,
сol-плазмиды. Неконъюгативныеплазмиды. Подвижные, мигрирующие генетические
элементы: вставочные (инсерционные) последовательности – IS-элементы, Tn-элементы
(транспозоны). µБактериофаг. Интегроны.
Транскрипция: синтез молекулы РНК, комплементарной матричной цепи ДНК.
Трансляция: синтез белка на РНК-матрице. Характеристика генетического кода.
Мутации
у
бактерий.
Наследственная
и
модификационная(ненаследственная)
изменчивость; генотипическая и фенотипическая изменчивость. Мутации. Классификация
мутаций: по происхождению, по числу мутированных генов или характеру изменений
первичной
структуры
ДНК,
по
фенотипическим
последствиям
(потеря
или
восстановление признаков), по фенотипическим проявлениям (характер измененного
признака). Прямые и обратные мутации. Супрессорные мутации.
Мутагенез и отбор мутантов как важные генетические методы. Происхождение мутаций.
Спонтанные мутации как источник эволюционного развития. Прямой и непрямой
мутагенез. Спонтанные мутации – «молчащие» мутации; обратные мутации и реверсии.
Спонтанные точечные мутации, хромосомные аберрации. Спонтанные благоприятные и
неблагоприятные генетические
изменения.
Индуцированные мутации:
включение
аналогов оснований; химическое изменение оснований; включение или утрата отдельных
пар
оснований;
ультрафиолетовые
лучи
и
ионизирующее
излучение;
мутации,
вызываемые транспозонами. Мутагены. Транзиции.
Хромосомные мутации: делеции, дупликации, инверсии, транслокации. деформации
спиралей ДНК. Генные мутации. Точечные мутации: молчащие и миссенс-мутации.
Фреймшифт-мутации. Нонсенс-мутации.
Выявление мутаций. Способность к росту в присутствии антибиотика. Реверсия от
ауксотрофности к прототрофности. Отбор мутантов. Использование мутаций и мутантов в
генетике бактерий.
Типы мутантов: мутанты, устойчивые к ингибиторам, антибиотикам, ядам или
бактериофагам;
ауксотрофные
мутанты;
сутанты,
неспособные
использовать
определенный субстрат; мутанты, чувствительные к температуре (условно летальные);
мутанты
с конститутивным
синтезом
катаболических ферментов;
конститутивным синтезом анаболических ферментов.
мутанты
с
Рекомбинация у бактерий. Общая гомологичная рекомбинация. Сайт-специфическая
рекомбинация.
Негомологичная
рекомбинация
Незаконная
или
репликативная
рекомбинация.
Механизмы репарации мутаций у бактерий. Реверсия повреждений ДНК: световая
репарация, темновая репарация. Эксцизионная репарация, опосредованная ДНКгликозилазой.
Репарационные
механизмы
устойчивости
к
повреждениям
ДНК:
пострепликативная рекомбинационная репарация; SOS-репарация; mismatch-репарация.
Супрессия мутаций у бактерий: интрагенная и экстрагенная. Механизмы переноса
бактериальной ДНК-конъюгация. Фактор фертильности (F-фактор). Рекомбинирующие с
высокой частотой (Hfr) клетки. Условия конъюгации. Трансформация. Стадии процесса.
Применение при картировании бактериальных генов. Трансдукция: неспецифическая
(общая); специфическая и абортивная.
Передача
генетической
информации
у
бактерий.
Формирование
мерозиготы.
Трансформация. Фазы процесса трансформации бактерий. Трансдукция. Понятие
трансдукции, неспецифическая, специфическая, абортивная трансдукция. Конъюгация.
Понятие конъюгации. Схема переноса бактериальной хромосомы из клетки донора в
клетку реципиента.
Генетические основы патогенности бактерий. Передача генов вирулентности среди
бактерий. Неконъюгативныеплазмиды. Плазмиды устойчивости (R-плазмиды). Плазмиды
вирулентности: плазмиды, кодирующие синтез энтеротоксина; плазмиды, кодирующие
образование адгезинов; плазмиды, кодирующие инвазивность и др.
Ненаследуемые изменения свойств бактерий. Консервативность наследственности.
Модификации:
морфологические
и
биохимические.
Неспецифические
реакции.
Специфические приспособительные реакции: синтез новых ферментов; замещение
метаболитов антиметаболитами; потеря способности метаболита включаться в обменные
реакции. Диссоциация микробов: S-и R-формы колонии; M- и D формы.
Применение генетических методов в диагностике инфекционных болезней. Методы,
используемые для внутривидовой идентификации бактерий. Рестрикционный анализ
(секвенирование и молекулярнаягибритизация). Определение плазмидного профиля
бактерий. Риботипирование.
Методы, используемые для обнаружения микроба без выделения его в чистую культуру.
Метод молекулярной гибридизации. Определение наличия микроба в исследуемом
материале с помощью микрочипа. Полимеразная цепная реакция, ПЦР в реальном
времени.
Метод
ПЦР
branched-ДНК
(bДНК).
Опосредованная
транскрипцией
амплификация рРНК.
Микробиологические основы генной инженерии и биотехнологии. Этапы трансгеноза.
Области применения биотехнологии. Перспективы этих направлений.
5.
Образовательные технологии.
При освоении дисциплины образовательный процесс включает теоретическую
подготовку студентов. Проведение лекций направлено на теоретическую подготовку
студентов и базируется на использовании иллюстративного материала в форме слайдов,
компьютерные презентации, разбор материалов с применением наглядных пособий,
приобретения новых знаний, включая модульную систему, при которой учебный материал
разделяется на логически завершенные части (модули). Практические работы направлены
на освоение и закрепление материала, изложенного на лекциях.В обязательном порядке
предусматривается самостоятельная работа студентов с возможностью доступа к
Интернет-ресурсам.
6.
Учебно-методическое обеспечение курса.
Для текущего контроля усвоения теоретического материала, изложенного на
лекциях, подготовлен список вопросов, включающий все темы. Этот перечень служит
основой для самоконтроля и проверки знаний. Ключевые и трудно усваиваемые моменты
обсуждаются на семинарах, там же проводится устный опрос студентов. Изучение курса
завершается аттестацией в форме зачета.
В качестве самостоятельной работы обучающегося выбрана подготовка к
семинарам. Вопросы для семинаров, а также проведения зачета представлены ниже. В
качестве еще одного вида самостоятельной работы студента выбрана внеаудиторная
самостоятельная
работа
творческого
характера
(реферат).
Порядок
выполнения
самостоятельной работы письменный. Лучшие работы будут отмечены докладами на
семинарах.Предложен
список
основной
и
дополнительной
самостоятельной работы и подготовки к зачету.
Вопросы для контроля к семинарам и зачету.
Передача и реализация генетической информации
Полуконсервативная репликация ДНК
Функциональные единицы генома бактерий. Хромосомные гены
литературы
для
Функциональные единицы генома бактерий.Плазмиды
Функциональные единицы генома бактерий.Транспозоны
Функциональные единицы генома бактерий.IS-последовательности
Изменчивость, ее формы. Модификационная и наследственная изменчивость. Мутации
Механизмы изменчивости
Процессы, ведущие к рекомбинации у бактерий. Конъюгация
Процессы, ведущие к рекомбинации у бактерий. Трансформация
Процессы, ведущие к рекомбинации у бактерий. Трансдукция
Диссоциация бактерий
Закономерности наследования и свойства генетического материала
Классификация мутаций
Спонтанные и индуцированные мутации
Причины генных мутаций
Сайт-направленный мутагенез
Хромосомные
перестройки.
Делеции
(и
дефишенси).
Дупликации.
Инверсии.
Транслокации. Транспозиции.
Репарация ДНК как часть интегрального ответа клетки на повреждение
Фотореактивация
Рекомбинационная репарация
SOS-репарация
Генетический анализ у бактерий
Прикладные аспекты генетики микроорганизмов. Методы гибридизации ДНК. Метод
секвенирования ДНК. ПЦР
7.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
а) основная литература:
Современная микробиология. Прокариоты. 1 и 2 том / Под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г.
Шлегеля. М.:Мир 2005.
Нетрусов А.И., Котова И.Б. Микробиология. М.: Академия, 2007.
б) дополнительная литература:
Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. СПб.: Н-Л, 2010.
Лукомская К.А. Микробиология с основами вирусологии. М.: Просвещение, 1987.
Микробиология / Под ред. В.В. Зверева, М.Н. Бойченко. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012.
Мурадова Е.О., Ткаченко К.В. Микробиология. М.: Эксмо, 2011.
Общая и санитарная микробиология с техникой микробиологических иследований / Под
ред. А.С. Лабинской, Л.П. Блинковой, А.С. Ещиной. М.: Медицина, 2004.
Пяткин К.Д., Кривошеин Ю.С. Микробиология. М.: Медицина, 1980.
Сбойчаков
В.Б.
Микробиология
с
основами
эпидемиологии
и
методами
микробиологических исследований. СПб: СпецЛит, 2011.
Тимаков В.Д., Левашов В.С., Борисов Л.Б. Микробиология. М.: Медицина, 1983.
8.
Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Компьютер, оснащенный лицензионным ПО, с выходом в интернет; медиа-
проектор.
9.
Критерии оценок.
Зачтено
Знание общих фундаментальных проблем
Незачтено
Недостаточная подготовка
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций
и
ПрООП
ВПО
«Микробиология
по
и
направлению
вирусология»,
020400.62«Биология»,
«Молекулярная
профили
биология
и
подготовки:
иммунология»,
«Биотехнология».
Автор программы _________________ Кравченко Г.А.
Программа рассмотрена на заседании кафедры молекулярной биологии и иммунологии
протокол от 24.06.2013 г.
Заведующий кафедрой ___________________ Новиков В.В.
Программа одобрена методической комиссией биологического факультета протокол №
___ от 26.06.2013 г.
Председатель методической комиссии_________________ Швец И.М.