МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН УТВЕРЖДЕНО

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
УТВЕРЖДЕНО
Приказом Министерства
образования науки РК
«___» _________№ ____
ТИПОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
(высшее научно-педагогическое образование)
КЛЕТОЧНАЯ БИОЛОГИЯ
по специальности 6N0607 – Биология
1 кредит (45 часов)
Алматы, 2008
Типовая учебная программа
университетом имени аль-Фараби
составлена
Казахским
национальным
Автор:
• Шалахметова Тамара Минажевна, д.б.н., декан биологического факультета,
профессор кафедры зоологии и гистологии КазГУ им. аль-Фараби;
Рецензенты: Всеволодов Э.Б., д.б.н., профессор;
Шулембаева К.К., д.б.н., профессор.
Типовая учебная программа составлена Казахским национальным университетом
имени аль-Фараби и рекомендована к изданию Советом учебно-методического
объединения КазНУ им. аль-Фараби
«____________» 2008 г.
Протокол №
ПРЕДИСЛОВИЕ
Основная цель курса - является углубить знания магистров полученные в
области
клеточной биологии, ознакомление с ознакомление магистров с
фундаментальными основами и современными представлениями о структуре,
молекулярной организации, исполнительных и регуляторных механизмах
функций про- и эукариотических клеток.
Задачи преподавания дисциплины:
сформировать представления о
• фундаментальных основах строения и молекулярной организации
эукариотических клеток;
• клеточной эволюции, репродукции и дифференцировке клеток;
• внеклеточных и внутриклеточных регуляторных механизмах и роли
межклеточных коммуникаций,
• взаимодействии клеток со средой, их энергетике и механизмах
движения.
В результате изучения курса магистранты должны знать:
• фундаментальные основы строения и молекулярной организации
эукариотических клеток;
• основы клеточной эволюции, репродукции и дифференцировки клеток;
• механизмы
внутриклеточной
регуляции,
роль
межклеточных
коммуникаций;
• суть взаимодействия клеток со средой, энергетику и механизмы
движения клеток.
Уметь:
• понимать и видеть сходства и различия в строении и функционировании
бактериальных, растительных и животных клеток,
• анализировать состав клеточных популяций многоклеточного организма.
• применять современными методами клеточной биологии, гистологии:
ультраструктурной
микроскопии,
количественной
цитохимии,
аналитической цитологии, цитогенетическими методами, молекулярной
биологии.
Приобрести: общее представление о строении и функционировании клетки как
функциональной единицы живой природы.
Перечень дисциплин, предшествующих изучению предмета:
"Введение в биологию", "Цитология", "Генетика", "Физиология животных",
"Биохимия", «Анатомия человека», «Экология»
Перечень смежных дисциплин:
«Биология индивидуального развития», "Микробиология" «Молекулярная
биология».
Трудоемкость дисциплины: количество часов 45, включая лекции,
практическое занятия, СРМП, СРМ.
СОДЕРЖАНИЕ
ПРОГРАММЫ
ВВЕДЕНИЕ
За последние 50 лет произошло значительное развитие биологической науки:
гигантский шаг вперед сделали молекулярная биология и молекулярная генетика,
клеточная и молекулярная инженерия, что позволило внедрить в практику многие
чисто теоретические разработки. Резкое расширение интересов исследователей и
развитие многих принципиально новых методических подходов привели к
накоплению за последние годы множества новых фактов и представлений,
касающихся практически всех аспектов биологии клетки. В связи с этим, чтение
магистрам настоящего курса является необходимой и актуальной. В курсе будут
отражены достижения и современные проблемы клеточной биологии, а также
история развития учения о клетках. Ретроспективно и на основе новейших
достижений будет обращено внимание студентов на открытие клеток и
субклеточных структур, обнаружение основных функций клеток и установление
их связи с внутриклеточными структурами и системами, открытие белков,
нуклеиновых кислот, липидов, регуляторных молекул и выяснение их
молекулярной организации.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Основные этапы эволюции клеток
Молекулярная
предбиологическая
эволюция.
Геохимические
и
геофизические факторы, определившие спонтанное образование аминокислот,
нуклеотидов, липидов из атомов и простых соединений, гипотетические пути
образования макроэргических соединений макромолекул и первичных клеток,
пути эволюции клеток и образование многоклеточных организмов.
Основные типы и разнообразие клеток
Общность и уникальность клеток бактерий, растений, животных и человека,
гомология и специализация клеток. Разделение функций клеток в
многоклеточном организме, тотипотентность и дифференцировка клеток.
Функциональные системы клеток: система транспорта веществ, синтеза белка,
энергетического обеспечения, поглощения и секреции, движения и др.
Взаимодействие клеток с окружающей средой
Основные действующие на клетки факторы физической среды
(гравитационное поле и акустические волны, электрические поля и
электромагнитные волны). Природные и антропогенные факторы химической
окружающей среды (питательные вещества, регуляторные молекулы, гормоны и
ксенобиотики). Кооперация и конкуренция клеток и организмов друг с другом.
Организация и эволюция ядерного генома
Современные представления об организации клеточного ядра. Строение
ядерной оболочки и ядерных пор. Структура и репликация хромосомы. Синтез и
процессинг РНК. Контроль генной экспрессии. Дифференцировка клеток и ее
связь с экспрессией генов. Роль ядра и цитоплазмы в экспрессии и
репрессировании генов. Компетенция и детерминация.
Механизмы клеточного деления
Рост и деление клеток. Фазы клеточного цикла и их взаимосвязь. Регуляция
клеточного деления у млекопитающих. Фактор стимуляции митоза. Циклины.
Гены раннего и отложенного ответа. Мигрирующие клетки. Стволовые клетки и
регуляция их популяции. Роль стволовых клеток в норме и патологии.
Структура, функции и молекулярная организация биомембран
Факторы, определяющие стабильность биомембран. Химический состав и
ультраструктура биомембран. Локализация белков и липидов в биомембранах.
Межмолекулярные
взаимодействия
(электростатические,
дисперсионные,
гидрофобные) и подвижность внутримембранных компонентов.
Межклеточная сигнализация
Межклеточное взаимодействие. Эндокринная, паракринная и синаптическая
система химической сигнализации. Рецепторы клеточной поверхности, вторичные
мессенджеры. Аденилатциклазный, гуанилатциклазный, фосфоинозитидный путь
передачи сигнала в клетках. Участие в процессах внутриклеточной сигнализации
арахидоновой кислоты и ее продуктов. Роль Са2+. Передача сигнала с клеточных
рецепторов на геном с помощью STAT-белков.
Организация цитоскелета
Основные типы, молекулярная организация и исполнительные механизмы
систем, обеспечивающих движение Транспортная и сократительная функция
цитоскелета.
Системы
движения,
основанные
на
полимеризации
(деполимеризации) и взаимодействии микротрубочек и актиновых нитей.
Строение и конформационные перестройки цитоскелета. Тубулины, G- и F-актин,
миозин, МАР и БАМ и другие белки как элементы "конструктора" для построения
цитоскелета. Микрофиламенты, микротрубочки, промежуточные филаменты..
Механизмы преобразования энергии в клетках
Молекулярная и ультраструктурная организация митохондрий, пластид.
Первичные механизмы преобразования энергии, редокс циклы и синтез
макроорганических соединений в цитозоле клеток. Преобразование энергии в
процессах
фотосинтетического
и
окислительного
фосфорилирования.
Хемиосмотическая теория синтеза АТФ. Вторичные механизмы преобразования
энергии.
Способы
энергообеспечения
механического
движения,
трансмембранного переноса веществ, биосинтезов, деления клеток.
Программируемая клеточная смерть
Клеточная гибель: некроз и апоптоз. Морфологические и биохимические
различия
некроза
и
апоптоза.
Факторы
регулирующие,
развитие
программируемой клеточной смерти (апоптоз). Каспазы. Белок р53. Токсины.
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
1. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. М.:ИКЦ «Академкнига»,
2004.-495 с.
2. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рефф М., Робертс К, Уотсон Дж.
3. Молекулярная биология клетки. Москва, Мир, 1987г., т.т.1-5, 1994,тт.1-3.
4. Грин Н., Cтаут У, Тейлор Д. Биология. М.: Мир, 2001, тт 1-3.
5. Свенсен К., Уэбстер П. Клетка. М.:Мир, 1980.
Дополнительная:
1. Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран. Москва, Наука, 1989г.
2. Евтодиенко Ю.В., Акименко В.К. Преобразование энергии в биологических
системах. Пущино, ИБФМ РАН, 1998.
3. Мецлер Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Москва,
Мир,1980г., т.т.1-3.
4. Спирин А.С. Молекулярная биология. Структура рибосомы и биосинтез
белка. Москва, Высшая школа, 1986г.
5. Шапиро В.А. Драма жизни. Единая история материи, жизни и разума.М.,
АОЗТ «Велес», 1999, 160 с.
6. Короленко Т.А. Катаболизм белка в лизосомах. Новосибирск, Наука, 1990,
245 с.
7. Костюк П.Г. Клеточная сигнализация. М., Наука, 1992.342 с.
8. Покровский А.А., Тутельян В.А. Лизосомы. М., 1976.
9. Босток К., Самнер Э. Хромосома эукариотической клетки. М.:Мир, 1981.
10. Епифанова О.Н. Лекции и клеточном цикле. КМК.Scientific press, 1997.
11. Зенгбуш П. Молекулярная и клеточная биология.1982.М.,Мир, 1982.-в 3т.
12. Журналы «Цитология», «Молекулярная биология», «Успехи современной
биологии» и др.