Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
Е Н. Р.2 Молекулярная биология
для специалистов
направления подготовки
110501.65 Ветеринарно-санитарная экспертиза
Факультет
Ветеринарной медицины____________________
Кафедра − разработчик
Паразитологии, ветсанэкспертизы и зоогигиены.
Вид учебной работы
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия
Самостоятельная работа − всего
Вид промежуточной аттестации
(экзамен и зачет)
Всего по дисциплине
Дневная форма
обучения
Часов
Курс,
семестр
36
5/9
18
5/9
18
5/9
34
5/9
зачет
5/9
70
5/9
1. Цели и задачи дисциплины
Цель учебной дисциплины «Молекулярной биологии» состоит в формировании
представлений о молекулярных механизмах генетических процессов, синтеза, структуры и
функций белков и нуклеиновых кислот.
Изучение дисциплины предполагает решение следующих задач:
- получить знания о принципах устройства и работы биологических молекулярных систем
как основы функционирования генома.
- дать детальные представления о структуре и функциях биомакромолекул – нуклеиновых
кислот, белков, углеводов, липидов и др., а также их сложных надмолекулярных
комплексов
- осветить фундаментальные принципы регуляции процессов репликации, транскрипции
и трансляции, молекулярные основы регуляции клеточного цикла, дифференцировки,
развития, старения и программируемой смерти клеток.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Молекулярная биология относится к
дисциплинам регионального вкзовского
компонента цикла общих математических и естественно-научных дисциплин (ЕН.Р.2).
Для успешного освоения курса необходимы знания биохимии, биофизики, цитологии и
генетики. Молекулярная биология опирается на основные логические построения
генетики, поскольку изучает коренное отличие живого от неживого – способность к
размножению (самокопированию) и наследованию признаков, которое в свою очередь
напрямую связано нуклеиновыми кислотами. Нуклеиновые кислоты как нерегулярные
биополимеры клетки уже более сотни лет являются объектами изучения биологической
химии. Знание цитологии необходимо для логического перехода от изучения органоидов
клетки на микроскопическом уровне к молекулярному и атомному уровню, т.е. к основам
физики, и биофизики, в частности.
Знания и умения, приобретенные при изучении указанных дисциплин, должны полностью
подготовить студента к восприятию курса молекулярной биологии.
3. В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- структуру клетки и процессы метаболизма, способы размножения организмов и этапы
онтогенеза, основные направления и механизмы эволюции животных; основные понятия и
закономерности экологии;
- раскрыть закономерности функционирования, развития, устойчивости и динамики
надорганизменных систем;
- изучение структурно-функциональных особенностей, размножение, закономерности
развития и взаимоотношений с окружающей средой основных групп животных в
сравнительно-анатомическом,
сравнительно-функциональном,
филогенетическом
и
эволюционном аспектах, с учетом их практического значения для ветеринарносанитарного врача.
- диалектический характер биологических явлений, всеобщность связей в природе;
Уметь:
- прогнозировать последствия своей профессиональной деятельности с точки
зрения биосферных процессов;
-
рационально
использовать
биологические
особенности
животных
при
осуществлении ветеринарной деятельности, осваивать самостоятельно новые разделы
фундаментальных наук, используя достигнутый уровень знаний.
Владеть:
- биологической номенклатурой и терминологией;
- биологическими методами анализа, приемами мониторинга животных;
- способами оценки и контроля морфологических особенностей животного
организма, методами изучения животных.
- современными теоретическими и экспериментальными методами исследования,
- техникой лабораторных исследований животных и продуктов животноводства;
- навыками применения инновационных методов научных исследований в
ветеринарии и биологии;
- методами определения животных в природе, пользоваться определителями и
определительными таблицами
Иметь представление:
− о современном состоянии научных достижений в области биологии и экологии.
4. Содержание дисциплины
4.1 Содержание лекций
Таблица 1
№ темы
лекции
Наименование и содержание темы лекции
1
Методы молекулярно-биологического анализа
Методы выделения ДНК и РНК. Методы рестрикцйонного анализа.
Электрофорез в агарозном и полиакриламидном геле. Установление структуры тРНК, Р. Холли (1965). Принципы секвенирования ДНК по МаксамуГилберту и Сэнгеру. Блот-гибридизация по Саузерну, Нозерн-блот и Вестерн-блот гибридизация, дот и слот-гибридизация. Гибридизация in situ.
Микроэлектрофорез. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее разновидности.
Возможности ПЦР. Методы определения локализации генов с помощью
меченых ДНК-зондов.
2
Теоретическая основа возникновения молекулярной биологии Роль
генетики, микробиологии, вирусологии, биохимии, химии нуклеиновых кислот и физики. Роль личности в рождении молекулярной биологии гена.
Открытия в области генетики. Законы наследственности Г. Менделя
(1865) и их переоткрытие Э. Корренсом, Г. Де Фризом и Э.Чермаком (1901).
Хромосомная теория наследственности Т. Моргана (1911) и ее роль в развитии классической генетики.
Открытия в области микробиологии и вирусологии. Открытие Л.
Пастером (1857) осуществляемого микроорганизмами брожения, а также
бесклеточного ферментативного брожения Э. Бухнером (1897). Открытие
вирусов Д.И. Ивановским (1892), бактериофагов Ф. Туортом и Ф. Д` Эреллем
(1915). Открытия в области биохимии. Разработка методов химического
синтеза полисахаридов и азотистых оснований и анализ аминокислотного состава белков Э. Фишером (1884-1902). Разработка методов определения
последовательности аминокислот в белке Ф. Сенгером (1956). Открытия в
области химии нуклеиновых кислот. Открытие нуклеиновых кислот Ф.
Мишером (1868) и азотистых оснований А. Косселем (1879 - 1889). Изучение
химического строения ДНК и РНК Дж. Гулландом (1947), А. Тоддом (1948) и
У. Коном (1949). Нобелевские лауреаты в области исследования структуры.
Экспериментальные доказательства роли нуклеиновых кислот в передаче
наследственных признаков
Эксперименты О. Эйвери, К. Мак-Леод и М. Мак-Карти (1944) по
трансформации пневмококков очищенными препаратами ДНК. Эксперименты
А. Херши и М. Чейз (1952) с использованием бактериофага Т2. Эксперименты
Г. Френкель-Конрата и Р. Вильямса (1956) с вирусом табачной мозаики
(ВТМ), Опыты по трансформации зависимых по тимидинкиназе
эукариотических клеток in vitro.
Строение, свойства и функции ДНК. Особенности нуклеотидного состава
ДНК у организмов разных уровней организации. Локализация ДНК и РНК в
клетках про- и эукариот.
Строение нуклеотидов. Типы химических связей (ковалентные, водородные,
гидрофобные) и их роль в поддержании свирельной структуры молекул ДНК.
Стэкинг взаимодействия. Полиморфизм структуры ДНК (А, В, С, Д и Е-форма,
Z-форма). Биологическая роль Z-формы. Физические свойства ДНК и РНК.
Денатурация и ренатурация. Температура плавления ДНК
3
4
5
Строение и типы РНК. Типа РНК, их содержание и локализация в клетках
про- и эукариот. Малые РНК и их функции.
6
Методы изучения молекулярной ДНК и РНК
Методы выделения ДНК и РНК. Методы рестрикцйонного анализа.
Электрофорез в агарозном и полиакриламидном геле. Установление структуры тРНК, Р. Холли (1965). Принципы секвенирования ДНК по МаксамуГилберту и Сэнгеру. Блот-гибридизация по Саузерну, Нозерн-блот и Вестернблот гибридизация, дот и слот-гибридизация. Гибридизация in situ.
Микроэлектрофорез. Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее разновидности. Возможности ПЦР. Методы определения локализации генов с помощью
меченых ДНК-зондов.
Строение генов и геномов у организмов разного уровня организации.
Геном прокариот. Размеры и молекулярная масса бактериального генома.
Доменная организация нуклеоида. Роль негистоновых белков и РНК в ее
поддержании. Относительные размеры генов прокариот и их число. ISэлементы и транспозоны. Плазмиды и их типы. Строение генов.
Геном дрожжей. Хромосомы дрожжей и их размеры. Отроение хромосом
(ARS-элементы, центромеры, теломеры).
Геном простейших. Вариабельность генома (числа хромосом, количества
ДНК, нуклеотидного состава и др.). Наличие повторяющихся
последовательностей в геноме.
Геном животных и растений. Размеры и молекулярная масса ДНК.
Нуклеосомная организация хромосом. Строений генов эукариотических организмов.
Геном вирусов. ДНК-содержащие вирусы.
Молекулярные механизмы генетических процессов.
Репликация ДНК и ее механизм у про- и эукариот. Транскрипция и ее
мехнизмы у про- и эукариот. Трансляция и ее механизм у про- и эукариот.
Генетический код и его характеристика.
Рекомбинативные ДНК.
Общие принципы и методология генной инженерии. Рестриктазы. Векторы
для клонирования в клетках прокариот (плазмиды, бактериофаги, космиды и
др.) и эукариот (вирусы, искусственные мини-хромосомы, плазмиды).
Особенности клонирования генов в клетках прокариот. Трансгенные растения
и животные и методы их получения. Генотерапия и перспективы ее развития.
7
8
9
4.2 Практические занятия
Таблица 2
№
Наименование и № практической работы
темы
лекции
1
2
1. Методы молекулярно-биологического анализа
2. Теоретическая основа возникновения молекулярной биологии
3. Экспериментальные доказательства роли нуклеиновых кислот в
3
передаче наследственных признаков
4
5
4. Строение, свойства и функции ДНК
6
6. Методы изучения молекулярной структуры ДНК и РНК
7
8
9
5. Строение и типы РНК
7. Строение генов и геномов у организмов разного уровня организации
8. Молекулярные механизмы генетических процессов.
9. Рекомбинативные ДНК.
3.3 Лабораторные занятия не предусмотрены учебным планом
3.4 Программа самостоятельной работы студентов
Таблица 3
№
темы
лекции
1
2
Форма самостоятельной работы
Форма
контроля
подготовка докладов
доклады
ответы во время
устного или
письменного
опроса
сдача тестов
ответы во время
устного или
письменного
опроса
сдача тестов
ответы во время
устного или
письменного
опроса
сдача тестов
ответы во время
устного или
письменного
опроса
подготовка к опросу
подготовка к тестированию
3
подготовка к опросу
подготовка к тестированию
4
подготовка к опросу
подготовка к тестированию
5
подготовка к опросу
1-5
подготовка к коллоквиуму
6
подготовка к опросу
подготовка к контрольной работе
7
подготовка к опросу
подготовка к контрольной работе
сдача тестов
ответы во время
устного или
письменного
опроса
выполнение
контрольной
работы
ответы во время
устного или
подготовка к коллоквиуму
6-7
подготовка к опросу
8
подготовка к опросу
подготовка к контрольной работе
9
письменного
опроса
выполнение
контрольной
работы
сдача
коллоквиума
ответы во время
устного или
письменного
опроса
ответы во время
устного или
письменного
опроса
выполнение
контрольной
работы
Таблица 4
№
темы лекции
Форма и тема самостоятельной работы студентов
Подготовка к опросу.
1
Методы выделения ДНК и РНК
2
Теоретическая основа возникновения молекулярной биологии
3
Экспериментальные доказательства роли нуклеиновых кислот
в передаче наследственных признаков
4
5
6
Строение, свойства и функции ДНК
Строение и типы РНК.
Методы изучения молекулярной ДНК и РНК
7
Строение генов и геномов у организмов разного уровня
организации. Геном прокариот.
8
Молекулярные механизмы генетических процессов
9
Рекомбинативные ДНК.
Подготовка к коллоквиуму
1-5
6-9
Строение, свойства и функции ДНК и РНК
Методы изучения молекулярной ДНК и РНК
Строение генов и геномов у организмов разного уровня
Проработка конспектов лекций и вопросов,
вынесенных на самостоятельное
изучение,
изучение
основной
и
дополнительной литературы:
все изучаемые темы
1-9
1-9
Реферат (темы в УМК)
Перечень литературы, рекомендуемой для самостоятельной работы:
Основная литература
1. Коничев, А.С., Севастьянова, Г.А. Молекулярная биология/ А.С. Коничев, Г.А.
Севастьянова. – М.: Академия, 2005.-400с.
2.
Бокуть,
С.Б.
воспроизведения и
Молекулярная
биология:
реализации
генетической
молекулярные
информации
механизмы
/
С.Б.
хранения,
Бокуть,
Н.В.
Герасимович, А.А. Милютин.- Мн.: Высшая шк., 2005.- 463с.
3. Белясова, Н.А. Биохимия и молекулярная биология /Н.А. Белясова. – Мн.: Книжный
дом, 2004. - 415с.
Дополнительная литература
4. Степанов, В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков / В.М. Степанов.
- М.: Высшая шк., 1996. – 335 с.
5. Структура и функция нуклеиновых кислот/под ред. А.С. Спирина.– М.: Высшая шк.,
1990. – 303 с.
6. Спирин, А.С. Структура рибосом и биосинтез белка / А.С. Спирин. – М.: Высшая шк.,
1986.
7. Албертс, Б. Молекулярная биология клетки: в 3 т. / Б. Албертс, Д. Брей, Дж. Льюис– М.:
Мир, 1994.
8. Филлипович Ю.Б. Биохимические основы жизнедеятельности человека / Ю.Б.
Филлипович, А.С. Коничев., Г.А. Севастьянова, Н.М. Кутузова – М.: Владос, 2005.- 407с.
9. Основы биохимии / под ред. А.А. Анисимова.– М.: Высшая шк., 1986. – 551 с.
10. Овчинников, Ю.А. Биоорганическая химия / Ю.А. Овчинников.- М.: Просвещение,
1987.- 815с.
11. Биохимия / Под ред. акад. Е.С. Северина.- М.: ГЭОТАР- Медиа, 2008.- 768с.
12. Современное естествознание. В 10т. Т.8: молекулярные основы биологических
процессов: энциклопедия / Гл. ред. В.Н. Сойфер; ред. т. Ю.А. Владимиров. – М.: ИД
Магистр – Пресс, 2000.- 408 с.
13. Кольман, Я. Наглядная биохимия / Я. Кольман, К.-Г. Рём. – М.: Мир, 2000. - 469с.
14. Ленинджер, А. Основы биохимии: в 3 т. / А. Ленинджер. - М.: Мир, 1985.
15. Комов, В.П. Биохимия / В.П. Комов, В.Н.Шведова.– М.: Дрофа, 2004.-639с.
16. Страйер, Л. Биохимия: в 3 т. / Л .Страйер. - М.: Мир, 1985.
17. Коничев, А.С. Биохимия и молекулярная биология: словарь терминов / А.С. Коничев,
Г.А. Севастьянова.- М.: Дрофа, 2008.-359с.
г) базы данных библиотек, информационно-справочные и поисковые системы
Интернета
1.
University of Michigan. Museum of Zoology Animal Diversity Web (online) http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/index.html
2.
Википедия (электронный ресурс) - http://ru.wikipedia.org
3.
http://biodidac.bio.uottawa.ca/
4.
ЗООИНТ - (www.zin.ru/projects/zooint_ru),
5.
FLORANIMAL. ru (www.floranimal.ru),
6.
Биопедия - ( www.biopedia.ru),
7.
TerraNorte (www.terranorte.iki.rssi.ru).
8.
9.
10.
11.
12.
2.
http://www.glossary.ru/ - Служба тематических толковых словарей.
http://www.krugosvet.ru - Онлайн энциклопедия Кругосвет.
http://www.speleogenesis.info/ - Виртуальный научный журнал.
hhtp:www.the animal world.ru Редкие и исчезающие животные России
http://www.ecoline.ru/books -Электронная экологическая библиотека
5. Перечень программного обеспечения
АСТ тест
6.
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебные аудитории: 5; 6; 212 корпус ф-та вет.медицины
а) перечень оборудования специализированных аудиторий: компьютеры, проекторы, ЖК
телевизор, DVD проигрыватель, морозильные камеры, видеофильмы, слайды, микроскопы
МБИ - 1; Биолам-Ломо, бинокулярные лупы МБС - 9; МБ – 5. препаровальные
инструменты: скальпели, пинцеты, преп. иглы, хирургические ножницы,
б) наборы учебных микро и влажных препаратов по зоологии, музейные чучела, тушки,
коллекции животных разных систематических групп, ученые стенды
в) зоологический музей КубГАУ - научная коллекция животных (губки,
кишечнополостные, черви, моллюски, иглокожие, ракообразные, насекомые, рыбы,
земноводные, рептилии, птицы, млекопитающие). Коллекция включает свыше 2000
экспонатов.