МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Биологический факультет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебно-методической работе ___________________Е.Г. Елина "_____" _______________2012 г. Рабочая программа дисциплины Биоинженерия Специальность 020501 - Биоинженерия и биоинформатика Квалификация выпускника Специалист Форма обучения очная Саратов, 2012 1. Цели освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Биоинженерия» является ознакомление студентов с междисциплинарными достижениями в области инженерии, биологии и медицины. Задачи дисциплины: изучение инженерных принципов в работе с биологическими системами флоры, фауны, микроорганизмов; изучение достижений в области клеточной и генной инженерии; изучение технических подходов для решения медицинских проблем от использования клеточных технологий до создания искусственных органов; знакомство с новыми методами сохранности природных ресурсов, растительного и животного мира. 2. Место дисциплины в структуре ООП специалитета. Цикл С.3, базовая часть, дисциплина изучается в 9 семестре. Данная дисциплина логически и содержательно-методически связана с дисциплинами «Клеточная биология», «Молекулярная биология», «Генетика», «Генная инженерия». Освоение дисциплины «Биоинженерия» необходимо для успешного прохождения производственной практики, подготовки выпускной квалификационной работы. 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины. В процессе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: ПК-1, 12, 15-18, 20, 21, 23. - способностью грамотно и самостоятельно проводить теоретическую и экспериментальную научно-исследовательскую работу в области биоинженерии, биоинформатики и смежных дисциплин, а также оформлять ее в письменной форме, излагать в устной форме и участвовать в различных формах дискуссий (ПК-1); - способностью к проведению лабораторных работ и знает требования техники безопасности и приемов оказания первой помощи при несчастных случаях (ПК-12); - способностью на базе изученных программных средств создавать компьютерные программы, используемые в биоинженерии и биоинформатике, и самостоятельно осваивать новые ресурсы (базы данных и программы) и экспериментальные методы (ПК15); - способностью проводить экспериментальные работы с клетками и культурами клеток и владением методами исследования и анализа живых систем, а также математическими методами обработки результатов биологических исследований (ПК-16); - способностью применять методы биоинженерии и биоинформатики для получения новых знаний и для получения биологических объектов с целенаправленно измененными свойствами, применять современные методы исследований; определять актуальность целей и задач и практическую значимость исследования; проводить анализ результатов и методического опыта исследования применительно к общей фундаментальной проблеме в избранной области (ПК-17); - способностью ориентироваться в основных проблемах и задачах биологии, физико-химической биологии, биоинженерии и биоинформатики и использовать эти знания в экспериментальной и теоретической деятельности (ПК-18); - способностью проводить наблюдения, описания, идентификации, классификации, культивирования биологических объектов, выделять и исследовать субмикроскопические структуры, использовать методические приемы для целенаправленного изменения природных генов и геномов (ПК-20); - способностью владеть приемами экспериментальной работы с клетками и культурами клеток, физико-химическими методами исследования макромолекул, методами исследования и анализа живых систем, математическими методами обработки результатов биологических исследований, опытом лабораторных работ, основами биоинженерии, необходимыми для создания биоинженерных объектов (ПК-21); 2 - способностью использовать основные физико-химические и информационные методы исследования, применяемые в области физико-химической биологии, биоинженерии и биоинформатики (ПК-23). В результате освоения дисциплины обучающийся должен: Знать: - основы биоинженерии и последние достижения в области биоинженерии; - новейшие методы исследования, используемые для решения биоинженерных задач; - достижения клеточной и генной инженерии у растений, животных и человека; - биоинженерные методы сохранения природных ресурсов. Уметь: - работать с клеточными культурами в условиях in vitro; - использовать методические приемы для целенаправленного изменения клеток, генов и геномов; - проводить исследование различных биологических объектов, используемых в биоинженерии (клетки, субклеточные частицы, биомолекулы) с помощью современных методов; Владеть: - основами биоинженерии, необходимыми для создания биоинженерных объектов; - экспериментальными навыками, необходимыми для проведения биоинженерных исследований (культивирование клеток различного происхождения, выделение и исследование различными методами клеток и внутриклеточных структур, создание генно-инженерных конструкций и другие биоинженерные технологии); - информацией о достижениях в области биомедицинской инженерии. 4. Структура и содержание дисциплины «Биоинженерия». 1 1 2 3 4 5 6 7 2 Введение в предмет Клеточная инженерия у растений Улучшение растений на основе клеточных технологий Биоинженерия на основе изолированных протопластов Аспекты клеточной реконструкции растений Аспекты генетической реконструкции растений Искусственные ассоциации растительных клеток Самостоятельная работа Практич . занятия Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) Лекции Раздел дисциплины Неделя семестра № п/п Семестр Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц 216 часов. 4.1. Структура дисциплины. Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Формы промежуточной аттестации (по семестрам) 8 3 4 5 6 7 9 9 1 2 2 2 4 4 5 5 9 3 2 4 5 9 4 2 4 5 Устный опрос, доклады 9 5 2 4 5 9 6 2 4 6 9 7 2 4 5 Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады 3 1 8 9 10 11 12 13 2 Клеточная инженерия у животных Эмбриоинженерия домашних животных Методы генной и клеточной инженерии – основа биоинженерии человека Биоинженерные технологии в медицине Генные технологии восстановления здоровья Клеточная терапия 14 Биоинженерные методы в создании искусственных органов 15 Нанотехнологии в медицине 16 Биоинженерные методы сохранения природных ресурсов 17 Промежуточная аттестация ИТОГО: 3 4 5 6 7 9 8 2 4 6 9 9 2 4 5 9 10 2 4 5 9 11 2 4 6 9 12 2 4 5 9 13 2 4 5 9 14 2 4 6 9 15 2 4 5 9 16 2 4 5 9 9 16 16 64 36 120 32 8 Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Устный опрос, доклады Экзамен 216 ч. 4.2. Содержание дисциплины. 1. Введение в предмет. Определение и задачи биоинженерии. Основные методы исследования. Пути создания биоинженерных конструкций. Решение биоинженерных задач в растениеводстве и животноводстве. Решение биоинженерных задач в медицине. Перспективы и значение целенаправленного изменения биологических объектов. 2. Клеточная инженерия у растений. Возможности клеточной инженерии в растениеводстве. Краткая история развития методов клеточной инженерии. Создание клеточных культур растений. Типы клеточных культур. Тотипотентность растительных клеток и регенерация растений. 3. Улучшение растений на основе клеточных технологий. Клеточные технологии в сельском хозяйстве. Получение идентичных исходной форме растений в результате использования меристемных культур, искусственного оплодотворения, культивирования незрелых гибридных зародышей, регенерации растений из тканей летальных гибридов, гаплоидных андроклинных растений. Создание растений, генетически отличных от исходных на основе сомаклональной изменчивости, мутагенеза in vitro и трансгенных растений. 4. Биоинженерия на основе изолированных протопластов. Парасексуальное скрещивание. Методы гибридизации клеток. Механизмы слияния клеток и объединения их геномов. Особенности строения клеточных гибридов. 5. Аспекты клеточной реконструкции растений. Получение клеточных фрагментов (цитопластов, кариопластов, капель цитоплазмы и др.) и особенности их использования в клеточной инженерии. Энуклеация клеток. Пересадка (трансплантация) ядер и других органелл. Дедифференцирующий эффект цитоплазмы. 6. Аспекты генетической реконструкции растений. Изучение специфики взаимодействия генетически модифицированных растений с дикорастущими родичами в естественных популяциях, в центрах их происхождения и фитоагроценозах. Разработка и 4 испытание молекулярно-генетических систем для оценки вертикального переноса при испытаниях на биобезопасность ГМ растений. Тесты по оценке безопасности трансгенных растений на органы и системы человека. 7. Искусственные ассоциации растительных клеток. Ассоциации клеток высших растений с микроорганизмами, водорослями, грибами. Моделирование на клеточном уровне природных симбиотических отношений. Изучение возможности придания растениям способности к фиксации молекулярного азота при введении в них целых клеток азотфиксирущих микроорганизмов. Исследование проблем фитопатологии. 8. Клеточная инженерия у животных. Краткая история развития методов культивирования клеток животных. Создание клеточных культур животных. Культура опухолевых клеток. Соматическая гибридизация клеток животных. Образование гибридом их значение. Типы культивируемых животных клеток. 9. Эмбриоинженерия домашних животных. Современные подходы к созданию и сохранению новых пород. Регуляция пола. Культивирование половых клеток, оплодотворение in vitro и трансплантация эмбрионов. Получение клонированных животных. Получение трансгенных животных. 10. Методы генной и клеточной инженерии – основа биоинженерии человека. Методы культивирования соматических клеток человека на искусственных питательных средах как предпосылка к развитию клеточной инженерии. Этапы соматической гибридизации. Генная инженерия соматических клеток. Перенос генетического материала. Перспективы генной инженерии половых клеток человека. 11. Биоинженерные технологии в медицине. Репродуктивная технология ЭКО и ПЭ. Терапевтическое и репродуктивное клонирование, технологические трудности и ограничения. Законодательство о запрете на клонировании человека. Клонирование генов. ДНК-диагностика. Генетическое тестирование. Генетическая диагностика (определение предрасположенности, подбор лекарственной терапии). Подбор индивидуальных норм и способов лечения с учетом генетического профиля пациента. Выявление индивидуальной подверженности профессиональным и средовым факторам риска. 12. Генные технологии восстановления здоровья. Генная терапия (лечение иммунодефицитов, некоторых моногенных болезней, некоторых форм рака и СПИДа). Основные подходы к устранению генных дефектов посредством генотерапии (введение нормальной копии гена, угнетение избыточной экспрессии гена, усиление иммунного ответа организма). Способы доставки нормального гена в организм, векторные системы. Метод химеропластики и специфическая активация нормальных генов - гомологов мутантных. Метод переноса ядра миобласта донора в миофибриллу больного при дефекте гена дистрофина. Биоэтические проблемы генотерапии. 13. Клеточная терапия. Понятие о стволовых клетках. Получение стволовых клеток. Эмбриональные стволовые клетки, перспективы применения в регенеративной медицине. Выращивание клеток печени, костного мозга, инсулинопродуцирующих клеток поджелудочной железы, наращивание хрящевой ткани. Выращивание клеток миокарда путем генной инженерии - перепрофилирования стволовых клеток кожи. Клеточная терапия болезней костей и суставов. Восстановление переломов, исправление дефектов позвоночника и конечностей. 14. Биоинженерные методы в создании искусственных органов. Создание новых биообъектов в целях медицинского применения. Биоинженерные подходы в решении проблем трансплантации органов. Выращивание органов для компенсации пониженных или утраченных физиологических функций — перспективная биоинженерная технология; успехи, основные проблемы и задачи направления. Эксперименты по выращиванию трахеи, почек, печени и других органов вне организма. Создание искусственной крови. Биоинженерия выращивания зубов. Использование биоинженерных технологий в космецевтике. Искусственные органы. Необходимые параметры идеального искусственного органа. Разработка искусственных суставов, 5 кардиостимуляторов, артроскопии, ангиопластики, биоинженерных протезов кожи, почечного диализа, аппаратов искусственного кровообращения. Создание и использование биокомпьютеров и нанороботов. 15. Нанотехнологии в медицине. Перспективы имплантации наноустройств в организм человека. Использование наночастиц для адресной доставки лекарственных средств, тепла, света к конкретным типам клеток. Трансфекция генов в мутантные клетки (трахеи, бронхов, структур глаза) с помощью желатиновых наночастиц. Использование нанороботов при проведении диагностических операций. Перспективы комплексного применения нано- и биоинженерных технологий в кардиологии, гематологии, травматологии, стоматологии и имплантологии. Наноматериалы в технологии изготовления внутрисердечных и внутрисосудистых имплантантов. Нанобиотехнологии для создания новых классов кровезаменителей, лишенных недостатков донорской крови. Методы регенерации костной ткани, основанные на применении наноматериалов. Вопросы безопасности наноматериалов и нанотехнологии для здоровья человека. 16. Биоинженерные методы сохранения природных ресурсов. Молекулярногенетические методы оценки генетического полиморфизма видов растений и животных. Сохранение генофонда организмов (коллекции и генные банки). Сохранение уникальных генотипов растений и штаммов-продуцентов в культуре клеток. Особенности криоконсервации клеточных линий. Криоконсервация половых клеток и эмбрионов. Криоконсервация семян. 5. Образовательные технологии. В образовательном процессе используются основные формы работы в виде лекций, практических и семинарских занятий. На лекциях применяются мультимедийные презентации. Текущий контроль знаний организован в виде устных опросов, устных докладов, решения задач и контрольных работ. Практические занятия организованы в форме экспериментальной работы на основе гибридологического анализа с применением дрозофилы в качестве модельного объекта. Для более полного усвоения материала применяется разбор различных подходов к решению генетических задач, дискуссии. Самостоятельная работа студентов подкреплена учебно-методическим и информационным обеспечением, включающим учебники, учебно-методические пособия, конспекты лекций, Интернет-ресурсы. Удельный вес активных и интерактивных форм обучения составляет 20% аудиторных занятий, лекции составляют 30% аудиторных занятий. 6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. Самостоятельная работа студентов включает подготовку к практическим и семинарским занятиям, работу с литературой для подготовки устных докладов. Текущий контроль включает опросы, устные доклады, отчеты по практическим занятиям. 6.1. Вопросы для текущего контроля Тема 1. Введение в предмет 1. Определение и области применения биоинженерии. 2. Цель и задачи биоинженерии. 3. Методы исследования. 6 4. Значение целенаправленного изменения генов и геномов. 5. Значение реконструкции клеток. 6. Последние достижения в области биоинженерии. Тема 2. Клеточная инженерия у растений 1. Клеточная инженерия как раздел современной биотехнологии растений. 2. Возможности клеточной инженерии. 3.Краткая история развития методов культивирования клеток растений. 4. Особенности культивирования клеток растений. 5. Каллус как основной тип культивируемой растительной клетки. 6. Морфологическая характеристика каллуса. 7. Цитолого-генетическая характеристика каллуса. 8. Методы культивирования и использование суспензионных культур клеток растений. 9. Значение культивирования одиночных клеток и протопластов. 10. Получение растений регенерантов. Тема 3. Улучшение растений на основе клеточных технологий 1. Пути сохранения уникальных генотипов в селекции в условиях in vitro. 2. Оздоровление и клональное микроразмножение на основе меристемных культур. 3. Создание искусственных семян. 4. Криосохранение ценных генотипов. 5. Пути создания генетического разнообразия в условиях in vitro. 6. Примеры получения растений на основе клеточных технологий с улучшенными хозяйственными признаками. Тема 4. Биоинженерия на основе изолированных протопластов 1. Парасексуальная гибридизация. 2. Особенности строения клеточных гибридов. 3. Слияние микроклеток друг с другом или с интактными клетками. 4. Механизмы слияния клеток и объединения их геномов. 5. Получение и характеристика цибридов. Тема 5. Аспекты клеточной реконструкции растений 1. Получение клеточных фрагментов. 2. Особенности использования цитопластов и кариопластов в клеточной инженерии. 3. Энуклеация клеток. 4. Дедифференцирующий эффект цитоплазмы. 5. Техника введения в протопласты клеточных органелл других клеток. 6. Активация фотосинтеза путем введения в клетки высокоэффективных хлоропластов. 7. Половое скрещивание с использованием изолированных клеток. Тема 6. Аспекты генетической реконструкции растений 1. Мониторинг динамики растительного генома на различных этапах генетической трансформации растений. 7 2. Молекулярно-генетическая оценка потенциального риска передачи свойства устойчивости к гербициду в популяции дикорастущих растений. 3. Тесты по оценке безопасности трансгенных растений на органы и системы человека. Тема 7. Искусственные ассоциации растительных клеток 1. Понятие о двойных и тройных культурах в условиях in vitro. 2. Ассоциации клеток высших растений с микроорганизмами, водорослями, грибами. 3. Моделирование природных симбиотических отношений на клеточном уровне. 4. Изучение возможности создания растений способных к фиксации молекулярного азота при введении в них азотфиксирущих микроорганизмов. 5. Изучение проблем фитопатологии на клеточном уровне. Тема 8. Клеточная инженерия у животных 1. Создание клеточных культур животных. 2. Характеристика первичных, эмбриональных и перевиваемых клеточных культур. 3. Культивирование опухолевых клеток миеломы или саркомы 4. Соматическая гибридизация клеток животных. 5. Создание гибридом для получения специфических белков. Тема 9. Эмбриоинженерия домашних животных 1. Технология трансплантации эмбрионов у животных. 2. Манипуляции с эмбрионами животных: получение однояйцевых близнецов, межвидовые пересадки эмбрионов, получение химерных животных, регуляция пола. 3. Принципы и методы клонирования животных. 4. Принципы и методы получения трансгенных животных. 5. Трансгенные животные с повышенными продуктивными свойствами. 6. Вопросы безопасности работ с трансгенными животными. 7. Научные, этические и экономические проблемы эмбриоинженерии Тема 10. Методы генной и клеточной инженерии – основа биоинженерии человека 1. Методы культивирования соматических клеток человека на искусственных питательных средах 2. Этапы соматической гибридизации. 3. Генная инженерия соматических клеток. 4. Перенос генетического материала. 5. Перспективы генной инженерии половых клеток человека. Тема 11. Биоинженерные технологии в медицине 1. Репродуктивная технология ЭКО и ПЭ. 2. Терапевтическое и репродуктивное клонирование, технологические трудности и ограничения. 3. Законодательство о запрете на клонировании человека. 4. Клонирование генов. ДНК-диагностика. 5. Генетическое тестирование. 8 6. Генетическая диагностика (определение предрасположенности, подбор лекарственной терапии). 7. Подбор индивидуальных норм и способов лечения с учетом генетического профиля пациента. 8. Выявление индивидуальной подверженности профессиональным и средовым факторам риска. Тема 12. Генные технологии восстановления здоровья. Генная терапия Краткая история генной терапии. Основные подходы к устранению генных дефектов посредством генотерапии. Способы доставки нормального гена в организм, векторные системы. Метод химеропластики и специфической активации нормальных генов, гомологов мутантных. 5. Биоэтические проблемы генотерапии 1. 2. 3. 4. Тема 13. Клеточная терапия Классификация стволовых клеток Источники стволовых клеток Терапевтическое использование стволовых клеток Характеристики эмбриональных стволовых клеток . Характеристика мезенхимных стволовых клеток. Технология лечения радиационных поражений кожи с применением мезенхимальных стволовых клеток 7. Выращивание тканей человека из стволовых клеток 8. Проблема создания органов человека из стволовых клеток. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Тема 14. Биоинженерные методы в создании искусственных органов человека Создание новых биообъектов в целях медицинского применения. Искусственные органы, роль в решении проблем трансплантации. Необходимые параметры идеального искусственного органа. Технологии создания искусственных органов. Эксперименты по выращиванию органов вне организма. Биоинженерные разработки искусственных аппаратов для поддержания жизнедеятельности человека. 7. Использование биоинженерных технологий в космецевтике. 8. Создание и использование биокомпьютеров и нанороботов. 1. 2. 3. 4. 5. 6. . Тема 15. Нанотехнологии в медицине Характеристика понятий: нанотехнологии, наноустройства, наночастицы. Перспективы использование наночастиц в биоинженерии. Нанороботы, основное назначение, перспективы их применения. Перспективы комплексного применения нано- и биоинженерных технологий для восстановления здоровья человека. 5. Методы регенерации ткани человека, основанные на применении наноматериалов. 1. 2. 3. 4. 9 6. Вопросы безопасности наноматериалов и нанотехнологии для здоровья человека. Тема 16. Биоинженерные методы сохранения природных ресурсов. 1. Криоконсервация как метод сохранения генофонда вида. 2. Банки зародышевой плазмы видов животных и проблема сохранения биоразнообразия. 3. Сохранение пыльцы и уникальных семян. 4. Культура клеток как метод сохранения генофонда вида. 5. Сохранение культивируемых клеток растений и каллусных культур в виде живой пересадочной коллекции. 6. Сохранение ценных генотипов растений при низких и сверхнизких температурах. 7. Сохранение штаммов-продуцентов. 8. Сохранение трансформированных, мутантных и гибридных генотипов разных видов растений. 6.2. Темы устных докладов для семинара: 1. Перспективы и значение целенаправленного изменения биологических объектов. 2. Клеточная инженерия как раздел современной биотехнологии. 3. Применение инженерных принципов в работе с биологическими системами. 4. Возможности клеточной инженерии в растениеводстве. 5. Методы выделения и культивирования клеток растений. 6. Пути изменения свойств клеток. 7. Реконструкция клеток путем слияния клеточных фрагментов. 8. Методы гибридизации клеток. 9. Значение реконструированных клеток для изучения влияния цитоплазмы в регуляции активности ядра. 10. Биотехнологии на основе изолированных протопластов. 11. Пересадка ядер и других органелл в растительных клетках. 12. Возможности генной инженерии в растениеводстве. 13. Оценка потенциального риска генетической трансформации растений. 14. Пути ускорения селекционного процесса в растениеводстве. 15. Методы выделения и культивирования клеток животных. 16. Создание клеточных культур животных. 17. Соматическая гибридизация клеток животных. 18. Клеточная инженерия в животноводстве. 19. Пути сохранения, улучшения и совершенствования генофонда существующих и создания новых пород животных. 20. Принципы и методы клонирования животных. 21. Принципы и методы получения трансгенных животных. 22. Клеточная инженерия у человека и животных. 23. Принципы и методы управления экспрессией генов животных. 24. Методы регуляции продуктивности сельскохозяйственных животных. 25. Вопросы безопасности работ с трансгенными животными. 26. Научные, этические и экономические проблемы эмбриоинженерии животных. 27. Основные достижения отечественной биоинженерии. 28. История создания искусственных органов. 29. Искусственная кровь. Характеристика, назначение, технологии создания. 30. Нанотехнологии в селекции растений. 31. Нанотехнологии в селекции животных. 32. Конструирование тканей и органов из клеток эпителия человека. 33. Биоинженерные методы сохранения природных ресурсов. 10 6.3. Вопросы для промежуточной аттестации Определение и области применения биоинженерии. Цель и задачи биоинженерии. Методы исследования. Значение реконструкции клеток. Особенности культивирования клеток растений. Каллус как основной тип культивируемой растительной клетки. Характеристика каллуса. 7. Методы культивирования и использование суспензионных культур клеток растений. 8. Значение культивирования одиночных клеток. 9. Пути сохранения уникальных генотипов в селекции растений в условиях in vitro. 10. Пути создания генетического разнообразия в условиях in vitro. 11. Методы и значение культивирования протопластов. 12. Парасексуальная гибридизация. Механизмы слияния клеток и объединения их геномов. 13. Характеристика соматических гибридов. Получение и характеристика гибридов. 14. Получение клеточных фрагментов растительных клеток и их использование в клеточной инженерии. 15. Энуклеация клеток. Дедифференцирующий эффект цитоплазмы. 16. Техника и значение введения в протопласты клеточных органелл других клеток. 17. Половое скрещивание растений с использованием изолированных клеток. 18. Методы и перспективы генетической реконструкции растений. 19. Мониторинг динамики растительного генома на различных этапах генетической трансформации растений. 20. Тесты по оценке безопасности трансгенных растений для человека. 21. Искусственные ассоциации растительных клеток. 22. Моделирование симбиотических отношений на клеточном уровне. 23. Изучение проблем фитопатологии на клеточном уровне. 24. Создание клеточных культур животных. 25. Характеристика первичных, эмбриональных и перевиваемых клеточных культур. 26. Соматическая гибридизация клеток животных. 27. Эмбриоинженерия домашних животных. 28. Принципы и методы клонирования животных. 29. Принципы и методы получения трансгенных животных. 30. Научные, этические и экономические проблемы эмбриоинженерии. 31. Методы генной и клеточной инженерии в биоинженерных технологиях. 32. Генная инженерия соматических клеток. Способы переноса генетического материала. 33. Перспективы генной инженерии половых клеток человека. 34. Репродуктивная технология ЭКО и ПЭ. 35. Терапевтическое и репродуктивное клонирование, технологические трудности и ограничения. 36. Законодательство о запрете на клонировании человека. 37. ДНК-диагностика. Направления использования. 38. Генетическое тестирование. 39. Генетическая диагностика (определение предрасположенности, донозологическое тестирование, подбор лекарственной терапии). 40. Подбор индивидуальных норм и способов лечения с учетом генетического профиля пациента. 41. Методы выявления индивидуальной подверженности профессиональным и средовым факторам риска. 42. Создание новых биообъектов в целях медицинского применения. 43. Основные подходы к устранению генных дефектов посредством генотерапии. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 11 44. Способы доставки гена в организм, векторные системы. 45. Метод химеропластики и специфической активации нормальных генов, гомологов мутантных. 46. Биоэтические проблемы генотерапии. 47. Терапевтическое использование стволовых клеток. 48. Характеристики эмбриональных и мезенхимных стволовых клеток. 49. Технология лечения радиационных поражений кожи с применением мезенхимальных стволовых клеток. 50. Выращивание тканей человека из стволовых клеток. 51. Проблема создания органов человека из стволовых клеток. 52. Искусственные органы, роль в решении проблем трансплантации. 53. Необходимые параметры идеального искусственного органа. 54. Технологии и примеры выращивания органов вне организма. 55. Биоинженерные разработки искусственных аппаратов для поддержания жизнедеятельности человека. 56. Искусственная кровь. Характеристика, назначение, технологии создания. 57. Использование биоинженерных технологий в космецевтике. 58. Создание и использование биокомпьютеров и нанороботов. 59. Нанороботы, основное назначение, перспективы их применения. 60. Перспективы комплексного применения нано- и биоинженерных технологий для восстановления здоровья человека. 61. Вопросы безопасности наноматериалов и нанотехнологии для здоровья человека. 62. Биоинженерные методы сохранения природных ресурсов. 63. Банки зародышевой плазмы видов животных и проблема сохранения биоразнообразия. 64. Культура клеток растений как метод сохранения ценных генотипов. 65. Криоконсервация как метод сохранения генофонда вида. 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины. а) основная литература: 1. Генетика. Учеб. для вузов/ Под ред. Академика РАМН В.И. Иванова. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. 2. Клаг У., Каммингс М. Основы генетики — М.: Мир, 2007. б) дополнительная литература: 1. Биотехнология: Учеб. пособие для вузов. В 8 кн. /Под ред. Н. С. Егорова, Д.С. Самуилова. Кн. 3: Клеточная инженерия. - М.: Высш. шк., 1987. 2. Биотехнология. Клеточная инженерия растений / Итоги науки и техники. Т.9. Сер. Биотехнологическая. 1988. 3. Геном, клонирование, происхождение человека. – Фрязино: «Век 2», 2004. Под ред. Чл.- корр. РАН Л.И. Корочкина. 4. Глеба Ю.Ю., Сытник К.М. Клеточная инженерия растений. - Киев: Наук. думка, 1984. 5. Клунова С. М.,. Егорова Т. А, Живухина Е. А. Биотехнология: учеб. пособие для 6. студентов высш. учеб. заведений, обучающихся по специальности "Биология" / М.: Академия, 2010. - 256 с. 7. Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. 2-е изд., перераб. и доп.: Учебник для вузов. СПб.: изд-во СПбГТУ. – 2002. 8. Сельскохозяйственная биотехнология: Учебн. / Шевелуха В.С., Калашникова Е.А., Дегтярев С.В. и др. – М.: Высшая школа, 1997. 9. Харченко П.Н., Глазко В.И. ДНК-технологии в развитии агробиологии. М: «Воскресенье». – 2006. 12 10. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия: Учеб.-справ. Пособие. – 2-е изд., испр. И доп. Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы Основные справочные и поисковые системы: LibNet, MedLine, PubMed, Google, Yandex, Rambler и др. 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Мультимедийный проектор и ноутбук. Термостаты и сушильные шкафы. Автоклав. Ламинар-бокс. Оборудование для генно-инженерных работ. Аналитические и торсионные весы. Набор химреактивов. Стеклянная посуда. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО № 66 от 17.03.2011 г. с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по специальности 020501 Биоинженерия и биоинформатика. Авторы: Доцент кафедры генетики, к.б.н. ___________________ Т.А.Алаторцева Доцент кафедры генетики, к.б.н. ___________________ Л.П.Лобанова Программа одобрена на заседании кафедры генетики от «29» марта 2012 года, протокол №__8__. Подписи: Зав. кафедрой генетики д.б.н., профессор ____________________ В.С. Тырнов Декан биологического факультета д.б.н., профессор _____________________ Г.В. Шляхтин 13