МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского Биологический факультет УТВЕРЖДАЮ Проректор по учебно-методической работе ___________________Е.Г.Елина "_____" _______________2011 г. Рабочая программа дисциплины Современные проблемы биологии Направление подготовки 020400 Биология Магистерская программа Общая биология Квалификация выпускника Магистр Форма обучения очная Саратов, 2011 1. Цели освоения дисциплины. Цель освоения дисциплины «Современные проблемы биологии» - ознакомление студентов с актуальными проблемами и перспективными направлениями современных научных исследований в области биологии. Задачи изучения дисциплины: знакомство с методологическими достижениями и перспективными направлениями развития основных биологических дисциплин; закрепление умений и навыков самостоятельной работы по реферированию научных статей на русском и иностранных языках; умение анализировать и сопоставлять результаты собственных научных исследований с литературными сведениями. 2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры. Цикл М.3 (профессиональный цикл), базовая часть, дисциплина изучается в 1 семестре. Для успешного освоения данной дисциплины необходимы знания уровней организации живых систем на Земле, основ общей биологии, генетики, цитологии и физиологии, экологии и эволюционной теории. Учебная дисциплина «Современные проблемы биологии» закладывает основы знаний для освоения дисциплин «Современные проблемы биогеоценологии», «Современные направления исследований физиологии растений и животных», «Современная генетика», «Проблемы геномики, протеомики и гликомики», а также для успешной работы над выпускной квалификационной раотой. 3. Компетенции дисциплины обучающегося, формируемые в результате освоения В процессе освоения дисциплины формируются компетенции ПК-1, ПК-2, ПК-3, СК-3 ПК-1: понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и решения новых задач. ПК-2: знает и использует основные теории, концепции и принципы в избранной области деятельности, способен к системному мышлению. ПК-3: самостоятельно анализирует имеющуюся информацию, выявляет фундаментальные проблемы, ставит задачу и выполняет полевые, лабораторные биологические исследования при решении конкретных задач по специализации с использованием современной аппаратуры и вычислительных средств, демонстрирует ответственность за качество работ и научную достоверность результатов. СК-3: владеет современными методами общей биологии и эффективно использует их для решения практических задач биомедицины, сельского хозяйства, биотехнологии, охраны природы и образования; В результате освоения дисциплины обучающийся должен: Знать: современные проблемы биологии. Уметь: использовать фундаментальные биологические представления в сфере профессиональной деятельности, в том числе для постановки и решения новых задач; Владеть: методологическими основами современной биологической науки. . 4. Структура и содержание дисциплины. Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы 144 часа. 4.1. Структура дисциплины. № п/п 1 2 3 Раздел дисциплины Семестр Жизнь: гипотезы происхождения Эволюционные концепции 1 Биотехнологические проблемы 1 1 Неделя семестра Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) ПракСамотич. Лекции стоят. Всего заняработа тия Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Формы промежуточной аттестации (по семестрам) 1-3 1-6* 4-6 7-12 6 12 18 36 Устный опрос 6 12 18 36 Устный опрос 7-9 13-18 6 12 18 36 Устный опрос, Контрольная работа Экзамен Промежуточная 1 36 36 аттестация 18 36 90 144 Итого по 1 1-18 Экзамен дисциплине * Во второй строке приведены номера неделей для семинарских занятий. 4.2. Содержание дисциплины. Раздел 1. Жизнь: гипотезы происхождения. Представление о сущности жизни. Определения жизни как явления во Вселенной. Живые и неживые системы. Уровни организации живых систем и живого вещества на Земле. Происхождение жизни на Земле, основные гипотезы (гипотеза сотворения, гипотеза стационарного состояния, гипотеза панспермии, гипотеза самопроизвольного зарождения, гипотеза биохимической эволюции). Современные представления о биосфере как о глобальной живой системе. Видовые формы живого вещества как функциональные элементы биосферы. Доклеточные формы организации живого вещества. Вирусы, плазмиды, прионы; их организация и место в биосфере. Клеточная форма жизни. Перспективные направления наук о биологическом многообразии. Устойчивость, приспособленность, самовоспроизведение, генетический код живых организмов на разных уровнях организации. Проблема сохранения биоразнообразия. Проблема соотношения физико-химического и биологического в природе и живом организме. Современные представления о значении и функции энергетических процессов в живых организмах (фотосинтез, хемосинтез, электрические потенциалы). Раздел 2. Эволюционные концепции. Предполагаемые принципы и механизмы эволюции: креационизм, ламаркизм, дарвинизм, синтетическая теория эволюции, номогенез, эволюция без отбора, автоэволюция, мутационизм. Гипотезы об эволюции на основе случайности (дарвинизм, синтетическая теория эволюции). Гипотезы об эволюция на основе закономерности (ламаркизм, номогенез). Дарвинизм – аргументы за и против. Современные представления о роли отбора в эволюции. Гипотезы «не дарвиновской» эволюции. Мировоззренческие, прикладные и футурологические аспекты эволюционных учений. Раздел 3. Биотехнологические проблемы. Потенциал, методологии и компетенции современной селекции и биотехнологии. Методологии биоинженерии органов, тканей и клеток (включая стволовые клетки). Научные основы новейших направлений и технологий получения различных целевых генно-инженерных продуктов. Научные основы генной диагностики и генной терапии. Перспективы использования биотехнологических принципов и методов для решения медицинских задач. Новейшие технологии получения и использования генетически модифицированных организмов и продуктов. Положительные и отрицательные аспекты прикладного использования молекулярно-генетических биотехнологических методов для прикладных целей. Необходимость соблюдения этических норм и стратегии риска при развитии биотехнологических технологий. 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 опросов и устных докладов. Семинарские занятия организованы в форме сообщений студентов, их обсуждения и дискуссий. Для более полного усвоения материала применяется разбор сложных тем. 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. 6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. Самостоятельная работа студентов проводится в форме изучения специальной и справочной литературы с целью углублённого освоения материала лекций, ознакомления с периодическими изданиями естественнонаучной направленности. Самостоятельная работа студентов включает подготовку к семинарским занятиям, работу с литературой для подготовки устных докладов. Текущий контроль включает устные и письменные опросы, устные доклады. Темы семинарских занятий Раздел 1. 1. 2. 3. 4. 5. Жизнь: гипотезы происхождения. Представление о сущности жизни. Гипотезы о происхождении жизни на Земле. Доклеточные формы организации живого вещества. Клеточная форма жизни. Устойчивость, приспособленность, самовоспроизведение, генетический код живых организмов на разных уровнях организации. 6. Современные представления о значении и функции энергетических процессов в живых организмах (фотосинтез, хемосинтез, электрические потенциалы). Раздел 2. Эволюционные концепции. 1. Предполагаемые принципы и механизмы эволюции. 2. Ламаркизм и дарвинизм. 3. 4. 5. 6. Синтетическая теория эволюции. Номогенез. Гипотезы «не дарвиновской» эволюции. Мировоззренческие, прикладные и футурологические аспекты эволюционных учений. Раздел 3. Биотехнологические проблемы. 1. Потенциал, методологии и компетенции современной селекции и биотехнологии. 2. Методологии биоинженерии органов, тканей и клеток (включая стволовые клетки). 3. Новейшие направления и технология получения генно-инженерных продуктов. 4. Генная диагностика и генная терапия. 5. Новейшие технологии получения и использования генетически модифицированных организмов и продуктов. 6. Этические аспекты, аргументы «за» и «против» прикладного использования молекулярно-генетических биотехнологических методов. Литература для подготовки к семинарским занятиям 1 Беклемишев В. Н. Методология систематики. М.: KMK Scientific Press Ltd, 1994. 250 с. 2 Борзенков В. Г., Северцов А. С. Теоретическая биология: размышления о предмете. М.: Знание, 1980. 64 с. 3 Жерихин В. В. Биоценотическая регуляция эволюции // Палеонтологический журнал. 1987. №. 1. С. 3-12. 4 Зеньковский В. В. Основы христианской философии. М: Канон, 1996. 560 с. 5 Ильин И. А. Философия Гегеля как учение о конкретности Бога и человека. В 2-х томах. СПб.: Наука, 1994. 542 с. 6 Камшилов М. М. Эволюция биосферы. М.: Наука, 1979. 256 с. 7 Карпенков С. Х. Концепции современного естествознания. М.: Культура и спорт. ЮНИТИ, 1997. 520 с. 8 Колчинский Э. И. Эволюция биосферы // Развитие эволюционной теории в СССР. Л.: Наука, 1983. С. 479-512. 9 Кремянский В. И. Информация и системный подход в биологии. М.: Знание, 1980. 64 с. 10 Назаров В. И. Учение о макроэволюции: На путях к новому синтезу. М.: Наука, 1991. 288 с. 11 Егорова, Т. А. Основы биотехнологии / под ред. Т. А. Егоровой, С. М. Клуновой, Е. А. Живухиной. – М.: Академия, 2003. – 208 с. 12 Павленко А. Н. Антропный принцип: истоки и следствия в европейской научной рациональности // Философско-религиозные истоки науки. М.: Мартис, 1997. С. 178-218. 13 Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986. 431с. 14 Рузавин Г. И. Концепции современного естествознания. М.: Культура и спорт. ЮНИТИ, 1997. 287 с. 15 Светлов П. Г. Памяти Владимира Николаевича Беклемишева (1890-1962) // Беклемишев В. Н. Методология систематики. М.: KMK Scientific Press Ltd, 1994. С. 6-16. // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1963. Т. 44. Вып. 2. 16 Хлебосолов Е. И. Лекции по теории эволюции. М.: УЦ Перспектива, 2004. 264 с. 17 Чернов Ю. И. Проблема эволюции на биоценотическом уровне организации жизни // Развитие эволюционной теории в СССР. Л.: Наука, 1983. С. 464-479. 18 Чернов Ю. И. Эволюционная экология – сущность и перспективы // Успехи современной биологии. 1996. Т. 116. Вып. 3. С. 277-292. 19 Чомаев К. И. Антиномия части и целого. Черкесск: Изд-во МГСУ, 2003. 211 с. 20 Шредингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики? М.: Атомиздат, 1972. 88 с. 21 Яблоков-Хнзарян С. М. Экосистема и эволюция // Журнал общей биологии, 1972. Т. 33. №. 6. С. 725-732. 22 Современные проблемы и методы биотехнологии : учеб. пособие / Т. Г. Волова, С. В. Маркова, Л. А.Франк, Н. В. Зобова, Е. И. Шишацкая, Н. А. Войнов. – Красноярск: ИПК СФУ, 2009. – 424 с. 23 Современные проблемы и методы биотехнологии: лаб. практикум / сост. : Л. А. Франк, С. В. Маркова, Н. В. Зобова, Н. А. Войнов. – Красноярск :ИПК СФУ, 2009. – 108 с. – (Современные проблемы и методы биотехнологии : УМКД № 1323-2008 / рук. творч. коллектива Т. Г. Волова). 24 Современные проблемы и методы биотехнологии: метод. Указания по самостоятельной работе / сост. Т. Г. Волова, Е. И. Шишацкая. – Красноярск : ИПК СФУ, 2009. – 88 с. – (Современные проблемы и методы биотехнологии : УМКД № 1323-2008 / рук. творч. коллектива Т. Г. Волова). 25 Репин, С. В. Медицинская клеточная биология / С.В.Репин, Г.Т.Сухих. – М., 1998. 26 Биотехнология / под ред. Ю. О. Сазыкина, С. Н. Орехова, И. И. Чакалева. – М. : Академия, 2006. – 256 с. 27 Першина, Л. А. Основные методы культивирования in vitro в биотехнологии растений : учеб. пособие / Л. А. Першина. – 2-е изд., перераб. И доп. – Новосибирск : Новосиб. ун-т., 2005. – 142 с. 28 Сельскохозяйственная биотехнология : учебник / под ред. В. С. Шевелухи. – М. : Высш. шк., 2003. – 469 с. 29 Зобова, Н. В. Использование биотехнологических методов в повышении соле- и кислотоустойчивости ярового ячменя / Н. В. Зобова, Е. Н. Конышева. – Новосибирск : СО Россельхозакадемия. – 2007. – 124 с. 30 Большой практикум по биотехнологии : учеб. пособие / Т. Г. Волова, И. В. Кожевников, Л. А. Франк и др. ; Краснояр. гос. ун-т. – Красноярск, 2005. – 128 с. 31 Савельев, Н. И. Использование биотехнологических методов в генетикоселекционных исследованиях плодовых и ягодных культур / Н . И. Савельев и др. // Сельскохозяйственная биология. – 2003. – № 30. – С. 51–63. 32 Волова, Т. Г. Введение в биотехнологию : учеб. пособие / Т. Г. Волова. – Красноярск : ИПК СФУ, 2008. – 108 с. 33 Введение в биотехнологию: метод. указания по лабораторным работам / сост. Т. Г. Волова, Н. А. Войнов, Е. И. Шишацкая и др. – Красноярск :ИПК СФУ, 2008. 34 Максимов, Г. В. Теоретические и практические аспекты использование биотехнологии и генной инженерии / Г. В. Максимов. – М.: Вузовская книга, 2004. 35 Глик, Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение / Б. Глик, Дж. Пастернак. – М. : Мир, 2002. 36 Квеситадзе, Г. И. Введение в биотехнологию / Г. И. Квеситадзе, А. М. Безбородов // РАН. Ин-т биохимии им. А. Н. Баха. – М. : Наука, 2002. – 283 с. Вопросы для текущего контроля и промежуточной аттестации 1. Представление о сущности жизни. Определения жизни как явления во Вселенной. 2. Живые и неживые системы. Уровни организации живых систем и живого вещества на Земле. 3. Происхождение жизни на Земле, основные гипотезы (гипотеза сотворения, гипотеза стационарного состояния, гипотеза панспермии, гипотеза самопроизвольного зарождения, гипотеза биохимической эволюции). 4. Современные представления о биосфере как о глобальной живой системе. 5. Видовые формы живого вещества как функциональные элементы биосферы. 6. Доклеточные формы организации живого вещества. Вирусы, плазмиды, прионы; их организация и место в биосфере. 7. Клеточная форма жизни. 8. Перспективные направления наук о биологическом многообразии. 9. Устойчивость, приспособленность, самовоспроизведение, генетический код живых организмов на разных уровнях организации. 10. Проблема сохранения биоразнообразия. 11. Проблема соотношения физико-химического и биологического в природе и живом организме. 12. Современные представления о значении и функции энергетических процессов в живых организмах (фотосинтез, хемосинтез, электрические потенциалы). 13. Предполагаемые принципы и механизмы эволюции: креационизм, ламаркизм, дарвинизм, синтетическая теория эволюции, номогенез, эволюция без отбора, автоэволюция, мутационизм. 14. Гипотезы об эволюции на основе случайности (дарвинизм, синтетическая теория эволюции). 15. Гипотезы об эволюции на основе закономерности (ламаркизм, номогенез). 16. Дарвинизм – аргументы за и против. Современные представления о роли отбора в эволюции. 17. Гипотезы «не дарвиновской» эволюции. 18. Мировоззренческие, прикладные и футурологические аспекты эволюционных учений. 19. Потенциал, методологии и компетенции современной селекции и биотехнологии. 20. Методологии биоинженерии органов, тканей и клеток (включая стволовые клетки). 21. Научные основы новейших направлений и технологий получения различных целевых генно-инженерных продуктов. 22. Научные основы генной диагностики и генной терапии. 23. Перспективы использования биотехнологических принципов и методов для решения медицинских задач. 24. Новейшие технологии получения и использования генетически модифицированных организмов и продуктов. 25. Положительные и отрицательные аспекты прикладного использования молекулярно-генетических биотехнологических методов для прикладных целей. 26. Необходимость соблюдения этических норм и стратегии риска при развитии биотехнологических технологий. 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины. а) основная литература: 1. Пехов А.П. Биология с основами экологии [Текст] : Учеб. для студентов вузов / Александр Петрович Пехов. - СПб. : Лань, 2000. - 671, [1] с. 2. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Изд-во НУ, 2006. 3. Калюжная, Т. В. Биотехнология [Электронный ресурс] : электрон. учеб. изд. / Т. В. Калюжная, Н. В. Загоскина, Е. Ю. Живухина. - Электрон. текстовые дан. Электрон. граф. дан. - М. : Мин-во образования РФ [cop.] : Новый Диск [cop.] : ГУ РЦ ЭМТО [cop.] : YDP Interactive Publ. [cop.], cop. 2004. - 1 эл. опт. диск (CDROM) : цв., зв. б) дополнительная литература: 1. Вахненко Д.В. Биология с основами экологии [Текст] : учеб. для вузов / Д. В. Вахненко, Т. С. Гарнизоненко, С. И. Колесников; общ. ред. В. Н. Думбай. Ростов н/Д : Феникс, 2003. - 505, [7] с. 2. Биотехнология [Текст] : учебник / И. В. Тихонов [и др.] ; под ред. Е. С. Воронина. - СПб. : ГИОРД, 2005. 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины. Мультимедийный проектор, ноутбук, слайды, таблицы. Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки магистров 020400 Биология. Авторы: Зав. кафедрой генетики д.б.н., профессор ________________ В.С. Тырнов Программа одобрена на заседании кафедры генетики от 28.01.2011 года, протокол № 6. Зав. кафедрой генетики д.б.н., профессор ________________ В.С. Тырнов Декан биологического факультета д.б.н., профессор ________________ Г.В. Шляхтин Приложение 1. Оценка качества освоения студентами учебной дисциплины «Современные проблемы биологии» в соответствии с бально-рейтинговой системой Ведущий преподаватель: зав.кафедрой генетики В.С.Тырнов. Качество освоения студентами учебной дисциплины «Современные проблемы биологии» определяется суммой баллов, набранных в ходе - текущей аттестации – 80 баллов, - промежуточной аттестации (экзамен) – 20 баллов. Аттестация по данной дисциплине включает: Текущая аттестация Коэффициент Максимальное количество баллов 0 0 Тестовые задания Самостоятельная аудиторная работа : Письменный и устный контроль знаний на семинарских (практических) занятиях* Контрольная работа Самостоятельная внеаудиторная работа: Подготовка доклада** Научно-исследовательская деятельность: Отчет о выполнении практических (лабораторных) работ *** Промежуточная аттестация (экзамен) 0,6 100 0,1 60 40 100 0,1 100 0,2 100 Примечание: * Результаты письменного и устного контроля знаний на семинарских (практических) занятиях оцениваются следующим образом: средняя итоговая оценка по пятибалльной системе умножается на 12 (Например, оценка «5» 5 х 12= 60 баллов; «4,5» 4,5 х 12 = 54; «4» 4 х 12 = 48 и т.д.). ** Рабочей программой дисциплины предусмотрена подготовка студентом одного доклада. Максимальная оценка – 100 баллов. *** Максимальная оценка в 100 баллов выставляется при условии своевременного предоставления правильных отчетов о выполнении всех практических (лабораторных) работ. Пересчет в итоговую оценку суммы баллов, полученной студентом по всем видам текущего и промежуточного контроля, производится в соответствии со следующей шкалой: Сумма баллов, набранных студентом по итогам изучения дисциплины 0-55 56-70 71-85 85-100 Экзамен «неудовлетворительно» «удовлетворительно» «хорошо» «отлично» Задания для контрольных работ и темы докладов представлены в Приложениях 2 и 3. Приложение 2. Контрольная работа. Вариант 1. 1. Основные гипотезы о происхождении жизни на Земле (гипотеза сотворения, гипотеза стационарного состояния, гипотеза панспермии, гипотеза самопроизвольного зарождения, гипотеза биохимической эволюции). 2. Предполагаемые принципы и механизмы эволюции: креационизм, ламаркизм, дарвинизм, синтетическая теория эволюции. 3. Необходимость соблюдения этических норм и стратегии риска при развитии биотехнологических технологий. Вариант 2. 1. Видовые формы живого вещества как функциональные элементы биосферы. 2. Гипотезы об эволюции на основе закономерности (ламаркизм, номогенез). 3. Перспективы использования биотехнологических принципов и методов для решения медицинских задач. Вариант 3. 1. Современные представления о биосфере как о глобальной живой системе. 2. Гипотезы «не дарвиновской» эволюции. 3. Научные основы генной диагностики и генной терапии. Приложение 3. Темы докладов 1. Доклеточные формы организации живого вещества. 2. Гипотезы «не дарвиновской» эволюции. 3. Мировоззренческие, прикладные и футурологические аспекты эволюционных учений. 4. Потенциал, методологии и компетенции современной селекции и биотехнологии. 5. Методологии биоинженерии органов, тканей и клеток (включая стволовые клетки). 6. Новейшие направления и технология получения генно-инженерных продуктов. 7. Генная диагностика и генная терапия. 8. Новейшие технологии получения и использования генетически модифицированных организмов и продуктов. 9. Этические аспекты, аргументы «за» и «против» прикладного использования молекулярно-генетических биотехнологических методов.