Биосинтез макромолекул

Аннотация
рабочей программы дисциплины
М3.В.ОД.3. Биосинтез макромолекул
Направление подготовки: 020400.68 “Биология”, профиль “Биохимия и
молекулярная биология»”
1. Цели и задачи дисциплины
Цель: формирование систематизированных знаний о биосинтезе основных
информационных макромолекул клетки (ДНК, РНК и белков); получение знаний о роли
биосинтеза ДНК и РНК в сохранении генома и реализации основных генетических
программ организма; формирование представлений об особенностях биосинтеза
макромолекул в основных типах ДНК-содержащих органелл (ядра и митохондрий
животных; ядра, митохондрий и хлоропластов растений); получение целостного
представления об основных этапах биосинтеза белка (трансляции) и роли РНК в этом
процессе; формирование понимания взаимосвязи между структурой и функциями
рибосом; формирование современных представлений о регуляции биосинтеза белков на
уровне трансляции.
Задачи:
- изучение матричных механизмов биосинтеза ДНК и РНК;
- получение знаний об энзимологии репликации и транскрипции и молекулярных
механизмах регуляции этих генетических процессов;
- формирование представлений о связи топологического состояния ДНК с
активностью процессов биосинтеза макромолекул; изучение роли ДНК-топоизомераз в
биосинтезе ДНК и РНК;
- получение представлений о точности процессов репликации, регуляции
биосинтеза репликонов разной сложности; особенностях репликации теломерных
участков хромосом;
- формирование знаний об организации единиц транскрипции и особенностях
регуляции этого процесса у прокариот и эукариот; изучение случаев нарушения принципа
колинеарности при биосинтезе РНК;
- изучение структурной организации рибосом и принципов их функционирования;
получение знаний о строении трех основных видов РНК (мРНК, тРНК, рРНК) и их роли в
процессе трансляции; получение представлений о генетических и энзиматических
функциях рибосом и их функциональных центрах;
-формирование знаний о стадиях трансляции и механизмах регуляции этого
процесса;
- знакомство с классификацией аминоацил-тРНК-синтетаз, их структурой и
механизмом действия.
2. Место дисциплины в учебном плане и общая трудоемкость
Курс М3.В.ОД.3 “Биосинтез макромолекул” относится к профессиональному
циклу, его вариативной части, и базируется на знаниях, полученных по курсам биохимии,
биофизики, цитологии и генетики. Профессионально ориентирован на подготовку
магистра по молекулярной биологии и биохимии, и является основой при изучении
последующих предметов: «Молекулярная биология белков», «Сигнальные системы
клетки», «Молекулярная биология нуклеиновых кислот», «Молекулярные основы
экспрессии генов».
Трудоемкость – 3 зач. ед. (108 час)
3. Формируемые компетенции: ОК-1, ПК-1, ПК-6, ПК-10, ПК-16
4. Знания, умения и навыки, формируемые в результате освоения
дисциплины
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
знать:

принципы матричного биосинтеза ДНК и РНК; энзимологические
механизмы, обеспечивающие репликацию и транскрипцию; значение топологии ДНК в
реализации матричных процессов;

геномные элементы регуляции репликации и транскрипции прокариот и
эукариот; строение единиц репликации и транскрипции у организмов разной сложности;
роль кодирующих и некодирующих РНК в процессе биосинтеза белка;

строение и функции рибосом, основные этапы трансляции и механизмы
регуляции этого процесса.
уметь:

использовать полученные знания для расширения своего кругозора и
совершенствования общей профессиональной подготовки.
владеть:

навыками решения задач по отдельным темам дисциплины.
5. Содержание дисциплины
Тема 1. Матричный тип хранения и реализации генетической информации – основа
биосинтеза информационных макромолекул. Принцип колинеарности.
Тема 2. Неканонические последовательности ДНК и их связь с биосинтезом ДНК и
РНК.
Тема 3. Топология ДНК: ДНК-топоизомеразы и их роль в репликации и
транскрипции.
Тема 4. Репликация. Ферментный аппарат репликации.
Тема 5. Регуляция репликации на примере репликона ColE1.Точность репликации.
Тема 6. Строение репликонов разной сложности.
Тема 7. Транскрипция. РНК-полимеразы эукариот: РНК-полимераза I.
РНК-полимераза II. РНК-полимераза III.
Тема 8. Факторы транскрипции.
Тема 9. Инициация транскрипции. Элонгация транскрипции. Терминация
транскрипции.
Тема 10. Процессинг РНК.
Тема 11. Транскрипция у прокариот и эукариот. Регуляция транскрипции у
организмов разной сложности.
Тема 12. Репликация ДНК митохондрий и хлоропластов.
Тема 13. Митохондриальные плазмиды как кольцевые и линейные
минирепликоны.
Тема 14. Транскрипция в митохондриях и хлоропластах. Редактирование РНК.
Тема 15. Редокс-регуляция как механизм координации транскрипции
митохондриальных и ядерных генов.
Тема 16. Центральная догма молекулярной биологии и генетический код.
Тема 17. Основные принципы структуры РНК.
Тема 18. Генетические и негенетические функции РНК.
Тема 19. Структура рибосом.
Тема 20. Активация аминокислот и образование аминоацил-тРНК.
Тема 21. Эпицикл трансляции и рабочий элонгационный цикл.
Тема 22. Кодон-зависимое связывание аминоацил-тРНК в элонгационном цикле
Тема 23. Ложное кодирование и сдвиги рамки считывания на этапе
кодон-зависимого связывания аминоацил-тРНК с рибосомой.
Тема 24. Транспептидация.
Тема 25. Транслокация.
Тема 26. Ошибки транслокации.
Тема 27. Рибосома как молекулярная машина.
Тема 28. Инициация трансляции.
Тема 29. Регуляция трансляции у прокариот.
Тема 30. Регуляция трансляции у эукариот.
6. Виды учебной работы
Лекции
7. Технические и программные средства обучения, Интернет- и
Интернет-ресурсы
Лекционная
часть
каждого
занятия
сопровождается
демонстрацией
иллюстративного материала из литературных источников. Готовятся копии схем,
рисунков, помогающие восприятию материала по данному вопросу.
Рекомендуется работа в сети Интернет на сайте Соросовского образовательного журнала,
а также использование других Интернет-ресурсов и электронных научных библиотек для
поиска необходимой литературы, например: http://www.sambal.co.uk/biology.html;
http://www.molbiol.ru; http://www.biotechnolog.ru; http://www.iteb.serpukhov.su/;
http://www.volgmed.ru/biochem/301/edu-libr-d.php; http://www.inbi.ras.ru;
http://www.xumuk.ru; http://www.molbiol.ru; http://www.rusbiotech.ru; http://biomolecula.ru;
www.membrana.ru; www.biolinks.net.ru.
8. Формы текущего контроля успеваемости студентов
Контрольные работы
9. Виды и формы промежуточной аттестации
Форма итоговой аттестации – зачет
Разработчики аннотации: Константинов Ю.М., профессор кафедры физиологии
растений, клеточной биологии и генетики, Осипова С.В. профессор кафедры физиологии
растений, клеточной биологии и генетики