(поиск открытых рамок считывания со start

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
Курс по выбору 2. Проблемы геномики, протеомики, гликомики
Направление подготовки
020400 Биология
Магистерская программа
Общая биология
Квалификация выпускника
Магистр
Форма обучения
очная
Саратов,
2011
1. Цели освоения дисциплины.
Цель освоения дисциплины «Проблемы геномики, протеомики, гликомики» –
сформировать у студентов знаний теоретических основ геномики, протеомики и
гликомики; познакомить с современными методами установления структур и функций
нуклеиновых кислот, белков и гликанов; информировать студентов о важнейших
достижениях и проблемах данных наук, а также их практическом значении для развития
других отраслей биологии, биотехнологии и биомедицины, включая перспективы
"персональной" молекулярной медицины.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры.
Цикл М.3, вариативная часть, дисциплина изучается в 4 семестре.
Геномика, протеомика и гликомика как самостоятельные дисциплины возникли
сравнительно недавно на стыке ряда биологических наук: молекулярной биологии,
биохимии, физиологии, цитологии и генетики, а также других естественных наук, в
частности физики и информатики. В связи с этим данная дисциплина является
междисциплинарной и изучается на 2 курсе магистратуры после освоения студентами
перечисленных выше дисциплин. Это позволяет обучающимся проследить
межпредметные связи и систематизировать полученные ранее знания и умения.
Изучаемую дисциплину можно считать единой, поскольку ее составляющие тесно
взаимосвязаны между собой. Геномика представляет данные об устройстве и
функционировании геномов, молекулярную основу которых составляют нуклеиновые
кислоты. Протеомику (или функциональную геномику) можно определить как отрасль
биологической науки, изучающую экспрессированные геномом белки – их состав,
структуру, функциональные свойства, механизмы регуляции активности, взаимодействия
белков друг с другом. Важность протеомики базируется на первостепенной роли белков в
реализации и регуляции всех процессов жизнедеятельности, протекающих в биосфере.
Сферой интересов гликомики является третья группа важнейших структурных клеточных
биополимеров – полисахаридов или гликанов, которые в свою очередь являются
продуктами функционирования генома и протеома.
3 Требования к результатам освоения дисциплины.
В результате освоения дисциплины формируются общекультурные
профессиональные компетенции ОК-1, ПК-10, ПК-11, ПК-12, ПК-13, СК-2, СК-3:
и
ОК-1: способен к творчеству (креативность) и системному мышлению;
ПК-10: глубоко понимает и творчески использует в научной и производственнотехнологической деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов
специальных дисциплин магистерской программы.
ПК-11: умеет планировать и реализовывать профессиональные мероприятия (в
соответствии с целями магистерской программы).
ПК-12: применяет методические основы проектирования и выполнения полевых и
лабораторных биологических и экологических исследований с использованием
современной аппаратуры и вычислительных комплексов (в соответствии с целями
магистерской программы), генерирует новые идеи и методические решения.
2
ПК-13: самостоятельно использует современные компьютерные технологии для
решения
научно-исследовательских
и
производственно-технологических
задач
профессиональной деятельности, для сбора и анализа биологической информации.
СК-2: оперирует знаниями молекулярно-генетических основ коммуникации
организмов, геномики, протеомики и гликомики;
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:
- знать структурно-функциональное устройство генома, протеома и гликома;
- основные методики геномных исследований; требования к организации геномных
проектов для организмов различной сложности организации;
- особенности организации и основные численные характеристики геномов
бактерий, архей, дрожжей, растений, беспозвоночных и позвоночных животных,
человека;
- фундаментальные и прикладные аспекты структурной и функциональной
протеомики, основные научно-методические подходы, использующиеся для
анализа протеома;
- фундаментальные и прикладные аспекты гликомики, основные методы,
использующиеся для анализа гликома.
Уметь:
- анализировать структуру генов и геномов,
- проводить структурно-функциональный анализ отдельных белков и протеома в
целом;
- уметь использовать в практической деятельности информацию о причинах и
механизмах появления аномалий развития организмов на молекулярном уровне;
- проводить поиск и анализ информации в электронных банках данных.
Владеть:
- методами исследования генома, протеома и гликома про- и эукариотических
организмов;
- терминологией геномики, протеомики и гликомики;
- навыками эксплуатации современной аппаратуры и оборудования для проведения
научно-исследовательских и лабораторных работ;
- знаниями принципов составления научно-технических проектов и отчетов;
- навыками использовать полученных знаний в научной и производственной
деятельности;
4. Структура и содержание дисциплины.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц 216 часов.
4.1 Структура дисциплины.
3
1 Геномика – наука о геномах
1.1 Структурная геномика:
1
1, 2
составление генетических и
физических карт организма
1.2 Сравнительная геномика:
1 2, 3, 4
закономерности устройства и
функционирования геномов
1.3 Эволюционная геномика:
1 3, 4, 5
пути эволюции геномов
1.4 Компьютерный анализ
1
4, 6,
геномных последовательно7, 8
стей
1.5 Результаты программы
1
5, 8
“Геном человека “
2 Протеомика – функциональная геномика
2.1 Транскриптомика
1
6
2.2 Протеомика – раздел
функциональной геномики
2.3 Методы протеомных
исследований
2.4 Компьютерный анализ в
протеомике
2.5 Программа “Протеом
человека”
3 Гликомика – наука о гликанах
3.1 Функции моно- и
олигосахаридов в клетке
3.2 Полисахариды: структура,
функции и динамика
3.3 Гликоконьюгаты: структура
и функции
Итого (216 ч.)
Самостоятельная
работа
Семинар
ские
Практиче
ские
Лекции
Неделя семестра
Раздел дисциплины
Семестр
№
п/п
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов
и трудоемкость (в часах)
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям семестра)
Формы промежуточной аттестации
(по семестрам)
2
-
4
10
Устный опрос
2
4
-
10
Отчет
2
-
4
10
Устный опрос
2
4
4
10
Отчет
2
10
Устный опрос
2
2
-
-
10
Устный опрос
1
7
2
-
-
10
Отчет
1
8, 9
2
4
-
10
Отчет
1
9, 10
2
4
-
10
Устный опрос
1
10, 11
2
-
2
5
Контрольное
тестирование
1
11
2
-
-
5
Устный опрос
1
12
2
4
-
10
Отчет
1
13
2
-
2
6
Устный опрос
18
36
152
Экзамен
Экзамен
26
20
4.2. Содержание дисциплины.
Раздел 1. Геномика – наука о геномах.
1.1. Структурная геномика.
Определение последовательности нуклеотидов в
геномах. Идентификация генов с помощью специальных компьютерных программ (поиск
открытых рамок считывания со start- и stop кодонами). Установление хромосомной
локализации и границ генов. Выяснение детального устройства генов, выявление экзонов
и интронов, межгенных участков, повторяющихся элементов генома и других
4
структурных генетических элементов (промоторов, энхансеров, сайленсеров и др.).
Составление генетических, физических и транскриптных карт организма.
1.2. Сравнительная геномика. Закономерности устройства и функционирования
геномов. Характеризация геномов по молекулярной массе, количеству генов и
нуклеотидной последовательности. Выявление сходства и различия в организации
геномов разных организмов. Получение сведений об уникальных и гомологичных генах,
о степени гомологии родственных генов.
1.3. Эволюционная геномика. Изучение путей эволюции геномов, происхождения
генетического полиморфизма и биоразнообразия, установление роли горизонтального
переноса генов. Установление эволюционной близости одного организма к другому.
Эволюционный подход к изучению формирования комплексов генов, отдельных
хромосом, стабильности частей генома, процессом расообразования у человека,
эволюцией наследственной патологии.
1.4. Компьютерный анализ геномных последовательностей. Основные базы данных
(GenBank,
EMBL
Nucleotide
Sequence Database, UniGene и
другие),
поиск
последовательностей генов, поиск открытых рамок считывания, "трансляция"
нуклеотидной последовательности в аминокислотную, поиск сайтов рестрикции, подбор
праймеров для ПЦР, "выравнивание" нуклеотидных последовательностей.
1.5. Результаты программы “Геном человека“. Международная организация HUGO –
Human Genome Organization. Установление нуклеотидных последовательностей
человеческих хромосом к 2003 г. Ожидаемые и неожиданные результаты. Высокая
степень сходства геномов человека и человекообразных обезьян, постоянное присутствие
в геноме человека последовательностей вирусного происхождения, неслучайность
некоторых некодирующих последовательности в геноме человека, отличия между
геномами представителей разных наций. Значение программы для биологии и медицины.
Раздел 2. Протеомика – функциональная геномика
2.1. Транскриптомика. Возникновение транскриптомики и протеомики как разделов
функциональной геномики. Цели и задачи транскриптомики. Основные методы
транскриптомики: ДНК-микрочипы, количественная ПЦР (ПЦР в реальном времени),
РНК-интерференция, методы SAGE, ESI, дифференциального дисплея, RNAPol-CHiP.
Компьютерная обработка экспериментальных данных в транскриптомике.
2.2 Протеомика – раздел функциональной геномики. Геном – чертеж, протеом –
работающие молекулярные машины. Протеомы различных клеточных компартментов.
Структурная, функциональная и регуляторная протеомика. Протеомная стратегия
идентификации белков и анализа их структуры. Регуляция активности протеома путем
изменения количественного и качественного состава белков. Роль структуры белков в
контроле активности протеома. Схема сопряжения между конформацией,
внутримолекулярной динамикой и функциональной активностью белков.
2.3. Методы протеомных исследований: двумерный электрофорез, жидкостная
хроматография (FPLC, HPLC), масс-спектрометрия (фингерпринтинг молекулярных масс
пептидов и тандемная масс-спектрометрия). Применение масс-спектрометрии для анализа
пост-трансляционных модификаций белков и для характеристики белковых комплексов.
Метод двугибридных систем, метод фагового дисплея и аффинные методы, применяемые
для изучения белок-белковых взаимодействий. Белковые чипы.
2.4. Компьютерный анализ в протеомике. Компьютерные программы, применяемые
в протеомике для обработки результатов двумерного электрофореза и массспектрометрии. Компьютерный анализ последовательностей белков: основные базы
данных
(Swiss-Prot, NCBI Protein Database),
"выравнивание"
аминокислотных
последовательностей, поиск белковых "мотивов", предсказание потенциальных сайтов
пост-трансляционных модификаций белков и белок-белковых взаимодействий.
5
Трансляция “in silico”. Протеолиз “in silico”. Построение карт взаимодействия между
белками в клетке.
2.5. Программа “Протеом человека”. “Протеом человека”– продолжение
программы “Геном человека”. Международная организация HUРO – Human Proteome
Organization. Старт программы в 2008 г., у России – 18 хромосома. Протеом и петидом.
Выявление специфических для конкретных заболеваний изменений в протеоме.
Установление диагностически значимой диспропорции белков в пораженном органе.
Обнаружение целевых протеинов (мишеней) и создание новых высокоэффективных
медикаментозных и диагностических средств.
Раздел 3. Гликомика – наука о гликанах
3.1. Функции моно- и олигосахаридов в клетке. Моносахариды и их производные.
Структура, изомерия и биологическая роль моносахаридов. Производные моносахаридов.
Важнейшие представители – глюкоза, фруктоза, манноза, галактоза и другие.
Олигосахариды, их структура и биологические функции. Особенности структуры гомо- и
гетероолигосахаридов.
Наиболее
характерные
олигосахариды
растительного,
бактериального и животного происхождения. Олигосахарины.
3.2. Полисахариды: структура, функции и динамика. Гомо- и гетерополисахариды.
Понятие о регулярности строения, молекулярной массе полисахаридов, их физикохимических свойствах. Важнейшие представители полисахаридов и их производных
растительного происхождения: агар, целлюлоза, гемицеллюлоза, камеди, крахмал,
пектины, рамногалактуронаны; альгиновая кислота. Полисахариды микробного
происхождения: -глюканы, липополисахариды, полисахариды капсульного слоя,
тейхоевые кислоты, пептидогликан. Полисахариды животного происхождения: гликоген,
хитин; полисахариды грибов и вирусов. Практическое использование олиго – и
полисахаридов.
3.3. Гликоконьюгаты: структура и функции Углеводсодержащие полимеры,
гликоконьюгаты. Гликопротеины, протеогликаны, мукополисахариды, полисахаридсодержащие соединения. Их характеристика, биологические функции.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Темы и семинарских занятий
Сравнительная геномика: закономерности устройства и функционирования геномов
(2 ч.)
Компьютерный анализ геномных последовательностей (2 ч.)
Результаты программы “Геном человека” (2 ч.)
Сравнительная геномика: закономерности устройства и функционирования геномов
(2 ч.)
Методы протеомных исследований (2 ч.)
Программа “Протеом человека” (4 ч.)
Полисахариды: структура, функции и динамика (4 ч.)
Гликоконьюгаты: структура и функции (2 ч.)
Выделение плазмидной и фаговой ДНК (лабораторная работа) (2 ч.)
Хроматографическая очистка белков (лабораторная работа) (2 ч.).
Молекулярное клонирование – технология рекомбинантной ДНК (семинар) (2 ч.).
Электрофоретический анализ нуклеиновых кислот (лабораторная работа) (2 ч.).
Рестрикционный анализ про- и эукариотической ДНК (лабораторная работа) (2 ч.).
Биохимические основы матричных синтезов (семинар) (2 ч.).
Получение и очистка рекомбинантных белков (лабораторная работа) (2 ч.)
Ферментативный синтез ДНК in vitro (лабораторная работа) (2 ч.).
6
Программа практических занятий:
Компьютерные технологии в геномике и транскриптомике. Компьютерный анализ
данных ПЦР в реальном времени, ДНК-микрочипов. Работа с базами данных
последовательностей
нуклеиновых
кислот
(GenBank, EMBLNucleotide Sequence Database, UniGene и
другие):
поиск
последовательностей
генов, поиск
сайтов
рестрикции, сайтов
связывания
транскрипционных факторов, промоторов, цис-регуляторных элементов. Работа с
программами поиска открытых рамок считывания, экзонов и интронов. "Трансляция"
нуклеотидной последовательности в аминокислотную. Подбор праймеров для ПЦР и
последовательности для малых интерферирующих РНК (siРНК) с помощью
компьютерных
программ.
Компьютерное
"выравнивание"
нуклеотидных
последовательностей и оценка их консервативности. Предсказание вторичной структуры
РНК. Поиск потенциальных сайтов альтернативного сплайсинга.
Компьютерные технологии в протеомике. Компьютерная обработка результатов
двумерного фореза и масс-спектрометрии. Получение данных для проведения
фингерпринтинга молекулярных масс пептидов. Использование основных баз данных
последовательностей
белков
(Swiss-Prot, NCBI Protein Database).
Компьютерное
"выравнивание" аминокислотных последовательностей и оценка их консервативности,
поиск консервативных белковых "мотивов" и доменов, предсказание потенциальных
сайтов
пост-трансляционных
модификаций
белков
(фосфорилирования,
гликозилирования) и белок-белковых взаимодействий. Поиск сигналов внутриклеточной
локализации белка. Трансляция “in silico”. Протеолиз “in silico”.
Хроматографическая очистка белков. Лабораторная работа № 1.2 из методического
руководства (Великов В.А, Игнатов В.В. Практикум по молекулярной биологии. Методы
исследования белков. – Саратов: Издат. Центр “Наука”, 2007, – 60 с.)
Электрофоретический анализ нуклеиновых кислот. Лабораторная работа №№ 3.13.2 из методического руководства (Великов В.А, Кузнецов П.Е. Практикум по
молекулярной биологии: Методы биоинженерии. – Саратов: Издательство СГУ, 2006, –
80 с.)
Транскрипция у про- и эукариот. Транскрипция - образование молекул м-РНК.
Понятие об опероне. Прерывистые гены эукариот: экзоны и интроны. Субъединичный
состав РНК-полимеразы E.coli. Принципы работы РНК-полимераз. Особенности
структуры промоторов. Этапы транскрипции. Регуляция транскрипции. Особенности
транскрипции у эукариот. Понятие об энхансерах и сайленсерах. Процессинг m-РНК
эукариот: кепирование, полиаденилирование, сплайсинг, редактирование. Различные
механизмы сплайсинга. Обратная транскрипция. Теория “РНК-мира”. Современные
представления о структуре тРНК, рРНК и мРНК. Моноцистроновые и полицистроновые
мРНК. Информомеры и информосомы как формы существования мРНК в ядре и
цитоплазме клеток.
Биохимические основы матричных синтезов клетки. Семинар №2. Характеристика
на молекулярном уровне основных процессов, протекающих в живой клетке: репликации,
транскрипции, трансляции, рекомбинации, репарации, а также посттранскрипционного
процессинга РНК и посттрансляционного процессинга белков.
Трансляция у про- и эукариот. Матричный механизм биосинтеза белков. Рибосома
как молекулярная машина. Структура т-РНК. Рекогниция. Аминоацилирование т-РНК.
Структура рибосом про- и эукариот. Центры рибосом E.coli. Этапы трансляции
7
(инициация, элонгация, терминация), ее механизмы и регуляция у про- и эукариот.
Белковые факторы трансляции. Позитивная и негативная регуляция трансляции.
Регуляция трансляции у бактериофагов. Доменный принцип структурной организации и
эволюции белков.
Получение и очистка рекомбинантных белков. Лабораторная работа № 7.1 и №7.2
из методического руководства (Великов В.А, Кузнецов П.Е. Практикум по молекулярной
биологии: Методы биоинженерии. – Саратов: Издательство СГУ, 2006, – 80 с.).
5. Образовательные технологии.
В процессе освоения дисциплины используются следующие образовательные
технологии, способы и методы формирования компетенций: проблемная лекция, лекция-дискуссия, написание докладов и рефератов, творческие задания, просмотр, анализ и
обсуждение видео- и мультимедийных материалов, работа с Интернет-ресурсами. В
рамках внеаудиторной работы с целью формирования и развития профессиональных
навыков обучающихся предусмотрены встречи с представителями Института биохимии и
физиологии растений и микроорганизмов РАН, Института нано- и биосистем СГУ,
посещение научных лабораторий указанных институтов.
При реализации различных видов учебной работы предусматривается использование
интерактивных образовательных технологий. В частности, при изучении курса
предусматривается активное использование компьютерных расчетов и компьютерного
моделирования. Располагая информацией о первичной структуре ДНК можно получить
достаточно много информации о кодируемом ею белке и наоборот. Компьютерные
методы подчас позволяют получить более быстрый и точный результат, чем прямые
эксперименты.
Предусматривается
использование
наиболее
информативных
общедоступных ресурсов сети Интернет, в частности специального сайта MOLBIOL.RU –
Методы, информация и программы для молекулярных биологов. Студенты должны
научиться работать с программами для проведения различных расчетов, связанных с
белками. Обучающимся можно предложить транслировать гены НАДН-дегидрогеназы
гадюки Никольского и цитохромоксидазы комаров-звонцов, секвенированные в
лаборатории молекулярной биологии СГУ, что должно стимулировать их интерес к
дальнейшей работе. Содержательная часть работ может меняться или вообще быть
произвольной, поскольку их главная цель – практический навык студентов в работе с
подобными программами. Поэтому, самостоятельность и инициатива со стороны
студентов приветствуется. Использование формы деловой игры с индивидуальными
заданиями разным группам призвано активизировать мыслительную деятельность
студентов в духе соревнования. При проведении семинарских занятий также
предполагается предоставлять студентам максимальную самостоятельность в их
подготовке и проведении.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины.
Для организации самостоятельной работы студентов по курсу следует использовать
современные информационные технологии: разместить в сетевом доступе комплекс
учебных и учебно-методических материалов (программа, список рекомендуемой
литературы и информационных ресурсов, задания для самоконтроля), а также обеспечить
свободный доступ к сети Интернет для работы с молекулярными базами данных. В рамках
самостоятельной работы студенты готовят рефераты, а также доклады к семинарским
занятиям. Примерный перечень тем для этих работ приведен ниже. Подготовленный
8
реферат по выбранной теме предоставляется преподавателю на проверку. Рефераты,
получившие высокую оценку, представляются другим студентам на семинарском занятии.
Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля проводятся
преподавателем в форме устного и письменного опросов или тестирования. Ниже
приведены задания для тестов. Список вопросов к промежуточной аттестации также приведен
далее.
6.1. Темы докладов и рефератов
Становление и развитие геномики
Структурная, сравнительная и эволюционная геномика
Организация генома прокариот
Организация генома эукариотического организма
Проект “Геном человека”
Сравнение структурных особенностей про- и эукариотических генов
Синтетический геном. Проект “Жизнь, версия 2.0”
Методы установления первичной структуры ДНК
Геномный этап в становлении протеомики
Цель и задачи протеомики
Идентификация белков методом двумерного гель-электрофореза
Использование в протеомике методов жидкостной хроматографии
Масс-спектроскопические методы идентификации белков
Флуоресцентный анализ конформации и быстрой внутримолекулярной динамики белка
Использование метода триптофановой фосфоресценции для анализа медленной
внутримолекулярной динамики белка
Протеомика в медицине и фармакологии
Цель и задачи гликомики
Методы гликомики
Роль гликанов в жизнедеятельности клетки и организма
6.2. Вопросы для промежуточной аттестации
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Предмет, цели и задачи и геномики.
Разделы геномики.
Организация генома прокариот.
Организация генома эукариотического организма.
Проект “Геном человека”.
Структура про- и эукариотических генов.
Минимальный бактериальный геном.
Взаимосвязь геномики и протеомики.
Методы установления первичной структуры ДНК.
Физические и генетически карты геномов.
Автоматическое секвенирование ДНК.
Базы данных нуклеотидных последовательномстей.
Транскриптомика: методы идентификации активности генов.
Протеом про- и эукариотической клетки.
Петидом клетки.
Регуляция активности протеома.
Протеомные методы идентификации белков.
Двумерный гель-электрофорез белков.
Масс-спектроскопия в протеомике.
Использование методов люминесценции белка в протеомике.
Протеомика в медицине и фармакологии.
9
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
32.
33.
Базы данных аминокислотных последовательностей.
Программа “Протеом человека”.
Структура гликанов.
Моносахариды и их производные.
Структура, изомерия, биологическая роль моносахаридов и их производных.
Олигосахариды, их структура и биологические функции.
Полисахариды, структура, биологические функции.
Биосинтез моносахаридов и их взаимопревращения в клетке.
Углеводсодержащие полимеры, гликоконьюгаты.
Базы данных гликанов.
Значение геномики, протеомики и гликомики для биотехнологии и биомедицины.
Синтетический геном” и проблемы “искусственной клетки”.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Молекулярная биология. – М.: Академия, 2005.
2. Белясова Н. Биохимия и молекулярная биология. М.: Книжный дом, 2004.
3. Эллиот, Д. Эллиот. Биохимия и молекулярная биология. М.: МАИК «Наука/
Интерпериодика», 2002. – 446 c.
б) дополнительная литература:
1. Патрушев Л.И. Искусственные генетические системы. Т. 1. Генная и белковая
инженерия. М., Наука, 2004.
2. Патрушев Л.И. Экспрессия генов. М., Наука, 2000.
3. Великов В.А, Кузнецов П.Е. Практикум по молекулярной биологии: Методы
биоинженерии / Под ред. проф. В.В. Игнатова. 2006. – Саратов: Издательство
СГУ, 2006. – 80 с.
4. Великов В.А, Игнатов В.В. Практикум по молекулярной биологии. Методы
исследования белков. – Саратов: Издат. Центр “Наука”, 2007. – 60 с.
5. Коничев А.С. Биохимия и молекулярная биология. Словарь терминов. М.: Дрофа,
2008.
6. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структуры и функции белков. - 3 изд. М.:
Издательство МГУ, 2005.
7. Мушкамбаров Н.Н., Кузнецов С.Л. Молекулярная биология. Учебное пособие для
вузов - 2 изд. М.: МИА, 2007.
8. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение.
М.: Мир, 2002.
9. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия: учебно-справочное пособие. Новосиб.:
Наука. 2004.
10. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная
биология клетки. Т. 1–3. – М.: Мир, – 1994.
в) программное обеспечение и интернет-ресурсы
1. Компьютерные программы «Primer 3», «Vector NT1», «RestrictionMapper».
2. MOLBIOL.RU – Методы, информация и программы для молекулярных биологов
// www.molbiol.ru.
3. Практическая молекулярная биология // www.molbiol.edu.ru.
4. Fermentas Life Sciences // www.fermentas.com.
5. National Center for Biotechnology Information // www.pubmed.com.
10
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению 020400-Биология.
Автор:
Доцент кафедры биохимии
и биофизики, к.б.н.
_______________________ В.А. Великов
Программа одобрена на заседании кафедры биохимии и биофизики от 07.02.2011
года, протокол № 165.
Подписи:
Зав. кафедрой биохимии и
биофизики, д.б.н., профессор
________________________ С.А. Коннова
Декан биологического факультета
д.б.н., профессор
________________________ Г.В. Шляхтин
11
Приложение 1.
Оценка качества освоения студентами
учебной дисциплины «Проблемы геномики, протеомики, гликомики»
в соответствии с бально-рейтинговой системой
Ведущий преподаватель: доцент кафедры биохимии и биофизики В.А.Великов
Качество освоения студентами учебной дисциплины «Проблемы геномики, протеомики,
гликомики» 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
Тестовые задания
0
0
Самостоятельная аудиторная работа :
Письменный и устный контроль знаний на семинарских
(практических) занятиях*
Контрольное тестирование
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»
Темы докладов и рефератов представлены в тексте рабочей программы, задания
для контрольного тестирования – в Приложении 2.
12
Приложение 2.
Контрольное тестирование
по дисциплине «Проблемы геномики, протеомики и гликомики»
1. В современных ДНК-секвенаторах используют:
а) высокоэффективный капиллярный электрофорез
б) высокоэффективную жидкостную хроматографию
в) тонкослойную хроматографию
г) электрофорез в пластинах геля
2. Не является методом ДНК-секвенирования:
а) метод терминаторов по Сенгеру
б) плюс-минус метод по Сенгеру
в) метод ник-трансляции по Сенгеру
г) метод химической деградации ДНК по Максаму-Гилберту
3. Что имеет наибольшую длину:
а) контиг
б) скаффолд
в) рид
г) олигонуклеотид
4. Флюорофор к нуклеотиду-терминатору пришивают:
а) к 5’-концу
б) к 3'-концу
в) к 5’-концу и к 3'-концу
г) к основанию
5. Пиросеквенирование основано на:
а) использовании pfu-полимеразы из Pirococcus furiosis
б) детекции пирофосфата
в) применении пиросульфата для секвенирования
г) использовании чрезвычайно термостойких ДНК-полимераз
6. Выравнивание применяют для:
а) измерения длины полипептидной цепи
б) измерения длины полинуклеотидной цепи
в) сравнения нуклеотидной или аминокислотной последовательности
г) измерения физического размера т-РНК
7. Что означает 1 единица активности рестриктазы:
а) количество фермента, необходимого для рестрикции 1 г ДНК
б) количество фермента, необходимого для рестрикции 1 мкг ДНК
в) число активных центров фермента
г) количество возможных конформаций фермента
8. Какую структуру имеет cap - «колпачок» мРНК:
а) 7-метил-G-трифосфат
б) 7-метил-G-дифосфат
в) 3-метил-А-дифосфат
г) 7-метил-А-трифосфат
9. Какой фермент выполняет функцию раскручивания спирали ДНК в ходе репликации:
а) хеликаза
б) ДНК-лигаза
в) праймаза
г) ревертаза
10. Какой фермент предотвращает перекручивание спирали ДНК в ходе ее
расплетания, образуя точечные разрывы нити ДНК и затем вновь сшивая их:
13
а) ДНК-лигаза
б) гираза
в) ДНК-полимераза I
г) праймаза
11. Какой фермент сшивает фрагменты Оказаки:
а) ДНК-полимераза I
б) праймаза
в) ДНК-зависимая РНК-полимераза
г) ДНК-лигаза
12. Назовите фермент, который катализирует биосинтез молекулы ДНК на матрице РНК:
а) РНК-зависимая ДНК-полимераза
б) ДНК-полимераза III
в) ДНК-полимераза I
13. Назовите фермент, катализирующий отщепление РНК-праймера в ходе
репликации ДНК и заполнение пробелов дезоксирибонуклеотидами:
а) ДНК-полимераза I
б) РНК-зависимая ДНК-полимераза
в) ДНК-лигаза
г) ДНК-зависимая РНК-полимераза
14. Концентрация агарозы, применяемой для разделения особенно крупных молекул ДНК:
а) 1%
б) 1,5%
в) 2%
г) 0,6 %
15. Какие ионы инициируют работу рестриктаз:
+
а) Na
б) Mg2+
в) Zn2+
г) SO4216. Не является этапом ПЦР:
а) денатурация ДНК
б) отжиг
в) достраивание цепей ДНК
г) инициация
17. Затравка, необходимая для инициации синтеза ДНК в методе ПЦР:
а) праймер
б) спейсер
в) оперон
г) промотор
18. Фермент, используемый при ПЦР-амплификации ДНК:
а) геликаза
б) АТФ-аза
в) Taq-полимераза
г) каталаза
19. Укажите другие названия (синонимы) РНК-зависимой ДНК-полимеразы:
а) обратная транскриптаза
б) ДНК-полимераза III
в) ДНК-полимераза I
г) праймаза
20. В каком направлении осуществляется синтез дочерней цепи ДНК:
14
а) 5′—> 3′
б) 3′—> 5′
в) в любом
г) 5′—> 5′
21. Основной постулат (центральная догма) молекулярной биологии:
а) ДНК <—> РНК —> белок
б) ДНК —> РНК —> белок
в) ДНК —> РНК <—> белок
г) РНК —> ДНК —> белок
22. Химическая природа праймера:
а) олигорибонуклеотид
б) олигодезоксирибонуклеотид
в) полидезоксирибонуклеотид
г) олигопептид
23. Основной фермент, катализирующий реакции образования первичного транскрипта:
а) ДНК-зависимая РНК-полимераза
б) ДНК-полимераза |||
в) РНК-зависимая ДНК-полимераза
г) ревертаза
24. Оцените точность репликации (синтеза ДНК):
а) 1 ошибка на 10.000.000 нуклеотидов
б) 1 ошибка на 10.000 нуклеотидов
в) 1 ошибка на 1.000.000 нуклеотидов
г) синтез ДНК происходит без ошибок
25. ИК-спектры определяются переходами между уровнями энергии молекулы:
а) вращательными
б) электронными
в) трансляционными
г) колебательными
26. Метод ВЭЖХ применяется для:
а) аналитического разделения смесей
б) получения электронных спектров
в) получения колебательных спектров
г) флуоресцентного зондирования
27. Хромофор - это:
а) молекула или часть молекулы, которая может изменять поляризацию посредством поглощения света
б) молекула или часть молекулы, которая может изменять конформацию посредством поглощения света
в) молекула или часть молекулы, которая может взаимодействовать со светом
г) молекула или часть молекулы, которая может быть возбуждена посредством
поглощения света
28. Ядерный магнитный резонанс реализуется в диапазоне:
а) ренгеновском
б) микроволновом
в) видимом
г) инфракрасном
29. Метод химической ионизации используется в:
а) ИК-спектроскопии
б) ЯМР
в) электронной спектроскопии
г) масс-спекроскопии
30. Не существует ЯМР-спектроскопии:
15
а) 13С
б) 12С
в)15N
г)31Р
31. Метод флуоресцентных меток предполагает:
а) введение флуоресцирующего вещества в исследуемую пробу
б) введение флуорофора в структуру исследуемого вещества
в) введение хромофора в структуру исследуемого вещества
г) введение исследуемого вещества в пробу
32. Линия УФ-поглощения белка:
а) 760 нм
б) 180 нм
в) 260 нм
г) 280 нм
33. К хромопротеидам относится:
а) миоглобин
б) цитохромы
в) гистоны
г) казеин
34. Какие вещества при гидролизе дают только аминокислоты:
а) гистоны
б) глютелины
в) фосфопротеиды
д) РНК-протеид
35. Какие соединения входят в простетическую группу липопротеидов:
а) гликолипиды
б) стериды
в) тимидиловая кислота
г) фосфорная кислота
36. Какой связью связываются нуклеотиды в цепи ДНК и РНК:
а) сложноэфирные
б) гликозидные
в) гидрофобные
д) водородные
37. Какие аминокислоты сообщают белкам основной характер:
а) аргинин
б) аспартат
в) тирозин
г) аланин
38. Типы связей, участвующие в формировании вторичной структуры белка:
а) водородные
б) пептидные
в) дисульфидные
г) гидрофобные
39.Методы обратимого осаждения белка:
а) высаливание
б) денатурация
в) диализ
г) хроматография
40. Какие связи стабилизируют третичную структуру белка:
а) дисульфидные
16
б) водородные
в) гидрофобные
г) электростатические взаимодействия
41. Куда будет двигаться белок при электрофорезе, если рН раствора ниже
изоэлектрической точки:
а) к катоду «-»
б) к аноду «+»
в) останется на старте
42. Какие связи разрушаются при денатурации белка:
а) водородные
б) гидрофобные
в) дисульфидные
г) пептидные
43. Какая аминокислота не относится к числу оптически активных веществ:
а) глицин
б) валин
в) лизин
г) лейцин
д) триптофан
44. Что такое изоэлектрическая точка белков:
а) значение рН, при котором белок электронейтрален
б) состояние белка, при котором он теряет гидрофильные свойства
в) концентрация ионов водорода, при которой белок движется к аноду
45. Процесс освобождения препаратов белков от низкомолекулярных соединений:
а) диализ
б) гидролиз
в) денатурация
г) высаливание
46. По молекулярной массе полисахариды можно разделить методом:
а) аффинной хроматографии
б) гель-фильтрации
в) ионообменной хроматографии
г) газо-жидкостной хроматографии
47. Структуру полисахарида можно определить методом:
а) хроматографии на бумаге
б) спектроскопии ЯМР
в) гель-фильтрации
г) жидкостной хроматографии
48. Олигопептиды включают в свой состав:
а) от 1 до 10 аминокислтных остатков
б) от 10 до 50 аминокислотных остатков
в) От 50 до 100 моносахаридных остатков
г) от 100 до 1000 моносахаридных остатков
49. Простые пептиды включают в свой состав:
а) от 1 до 10 аминокислотных остатков
б) от 10 до 50 аминокислотных остатков
в) От 50 до 100 аминокислотных остатков
г) от 100 до 1000 аминокислотных остатков
50. Белки чаще всего метят изотопами:
а) фосфора 32P
б) серы 35S
17
в) трития 3Н
г) углерода 14С
18