Медицинские биотехнологии - Северный государственный

Рабочая программа составлена на основании:
1.Государственного образовательного стандарта по специальности
30.05.01 – медицинская биохимия
2. Программы по молекулярной биологии и биотехнологии
МО РФ, 2001год.
3.Учебного плана СГМУ по специальности 30.05.01– медицинская биохимия
4.Квалификационной характеристики выпускника вуза по специальности
30.05.01 – медицинская биохимия
Рабочая программа рассмотрена и одобрена
на заседании кафедры микробиологии,
вирусологии и иммунологии
«____»_________________2009г.
Зав. кафедрой _____________________
профессор
Т.А.Бажукова
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ
ПРОЦЕССЕ.
1.1. Цель преподавания дисциплины: изучение фундаментальных вопросов
молекулярной биологии, основных объектов биотехнологии, способов их
создания методами клеточной и генной инженерии.
I.
1.2. Задачи изучения дисциплины:
1. Изучение компонентов ядра, синтеза ДНК и теломеразы.
2. Изучение экспрессии генов и транскрипционных факторов.
3.Изучение цитоплазмы, образования белков - трансляции, фолдинга,
модификации.
4.Изучение
биомембораны,
структуры
и
участия
в
клеточных
взаимодействиях.
5.Изучение передачи внешнего сигнала в клетку, внутриклеточных
медиаторов.
6.Изучение клеточного цикла, апоптоза и онкогенеза.
7.Изучение биообъектов, способов их создания.
8. Изучение геномики и протеомики.
9.Изучение молекулярных механизмов внутриклеточной регуляции и их
использования в биотехнологическом производстве.
10.Изучение основных этапов биотехнологического процесса.
11. Изучение экологических аспектов биотехнологии.
Современная биотехнология ставит новые задачи:
1.Создание и применение антибиотиков в медицинской практике.
2.Создание лекарственных препаратов, получаемых биотехнологическими
методами.
3.Создание лекарственных средств на основе культур растительных клеток и
тканей.
1.3.Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студента
ми необходимо для изучения данной дисциплины.
Наименование
дисциплины
Биология
Перечень тем, необходимых для изучения
микробиологии
с
вирусологией
и
иммунологией.
Понятие о клетке и ее делении.
Биохимия
Синтез белка.
Ферменты
Микробиология
Генетика микроорганизмов
1.4. Требования к уровню усвоения дисциплины.
Студенты должны знать:
1. Компоненты ядра клетки, репликацию основной части ДНК, репликацию
теломерных отделов ДНК, теломеразу и старение, теломеразу и онкогенез,
метилирование ДНК, репарацию повреждений ДНК.
2. Организацию
генетического
материала,
оперонную
организацию
генетического материала у бактерий.
3. Организацию генетического материала у эукариот.
4. Структуру РНК.
5. Синтез РНК (транскрипцию ДНК).
6. Созревание (процессинг) РНК.
7. Прочие системы синтеза РНК.
8. Распад м РНК.
9. Трансляцию м РНК, ингибиторы трансляции.
10. Фолдинг белков, факторы фолдинга.
11. Сортировку и модификацию белков, распад белков.
12. Структуру биомембран, перенос вещества через мембраны.
13. Адгезивную функцию мембран.
14. Межклеточные сигнальные вещества.
15. Внутриклеточные сигнальные пути.
16. Регуляцию клеточного цикла.
17. Апоптоз.
18. Онкогенез.
19. Понятие биообъект, совершенствование биообъектов методами мутагенеза,
селекции, клеточной и генетической инженерии.
20. Молекулярные механизмы внутриклеточной регуляции и их использование в
биотехнологическом производстве.
21. Основные этапы биотехнологического процесса.
22. Экологические аспекты биотехнологии.
23. Механизмы биосинтеза антибиотиков.
24. Механизмы действия антибиотиков, антибиотикорезистентность, пути борьбы
с антибиотикорезистентностью.
25. Лекарственные препараты, получаемые биотехнологическими методами.
26. Биотехнологию лекарственных средств на основе культур растительных леток
и тканей.
Студенты должны уметь:
1. Культивировать микроорганизмы на искусственных питательных средах,
проводить идентификацию чистой культуры бактерий.
2. Проводить перенос культуры микроорганизмов с бедной среды на богатую и
наоборот для изучения условий поддержания размножения культуры и
накопления биомассы.
3.Готовить посевной материал для биотехнологического процесса.
4.Культивировать изолированные клетки и ткани на искусственных питательных
средах.
Студенты должны иметь представление:
1. О новых и разрабатываемых молекулярно-генетических методах диагностики.
2. О
биотехнологическом
производстве
лекарственных
препаратов,
используемых в медицинской практике.
II. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ КУРСА ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ
Аудиторные
занятия
(час.)
№
Наименование
Всего
Самостояте
В том числе
п/п тем и разделов
(часов)
льная
Лекции
Семинар работа
ы
и
практ.зан.
1
Ядро: синтез ДНК и 14
4
10
теломераза, экспрессия
генов
и
транскрипционные
факторы.
2
Цитоплазма:
14
4
10
3.
4
5
6
7
8
9
10
11
12
образование
белковтрансляция,
фолдинг,
модификация.
Биомембраны:
структура и участие в
межклеточных
взаимодействиях.
Передача
внешнего
сигнала
в
клетку.
Внутриклеточные
медиаторы.
Клеточный
цикл,
апоптоз и онкогенез.
Биообъекты: способы их
создания
и
совершенствования.
Молекулярные
механизмы
внутриклеточной
регуляции
и
их
использование
в
биотехнологическом
производстве.
Основные
этапы
биотехнологического
процесса.
Экологические аспекты
биотехнологии.
Создание и применение
антибиотиков
в
медицинской практике.
Лекарственные
препараты, получаемые
биотехнологическими
методами.
Биотехнология
лекарственных средств
на
основе
культур
растительных клеток и
тканей
9
4
5
7
2
5
7
2
5
7
2
5
7
2
5
12
2
10
7
2
5
7
2
5
7
2
5
7
2
5
13
Иммунобиотехнология
лекарственных средств
Всего часов
7
2
5
112
32
80
ІІІ.СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Тематический план лекций
№
тем Наименование и содержание темы
ы
Молекулярная биология. Предмет и задачи.
1
Молекулярные механизмы клеточных функций.
Гены и геном. Фундаментально-молекулярные
2
механизмы воспроизводства геномов.
Изменчивость генома. Причины повреждения
3
структуры
ДНК
внешними
факторами.
Рекомбинация в модификации генома.
Типы
клеток
организма
человека.
Дифференцировка
клеток.
Функциональный
4
полиморфизм
В-лимфоцитов.
Геномика,
протеомика.
Цитоскелет. Структурная организация функций
5
цитоскелета. Роль цитоскелета во внутриклеточном
транспорте.
Молекулярная
биоэнергетика.
Митохондрии.
6
Молекулярный транспорт. Аппарат Гольджи и
различные виды внутриклеточных везикул.
Воспроизводство
клетки.
Клеточный
цикл.
Регуляция клеточного деления. Механизмы
7
регуляции клеточного цикла как мишени лечебного
воздействия.
Регуляция времени жизни клетки. Возможные пути
8
гибели клетки. Апоптоз. Значение явления апоптоза
для практической медицины.
Интеграция клетки в многоклеточный организм.
9
Механизмы
межклеточной
коммуникации.
Молекулярная рецепция.
Понятие биотехнологии. Предмет и задачи
10
биотехнологии.
Практическое
использование
биотехнологических методов в деятельности
60
Количество
часов
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
11
12
13
14
15
16
человека.
Тканевой гомеостаз. Адгезивные взаимодействия
клеток. Роль адгезии клеток в физиологических и
патологических процессах.
Классификация продуктов микробиологических
производств.
Значение
биотехнологий
микробиологии для практической медицины.
Молекулярная
биология
рака.
Концепция
онкогенов.
Тканевая
теория
онкогенеза.
Молекулярные
основы
метастазирования
опухолевых клеток. Молекулярные маркеры
опухолей.
Основы генетической инженерии. Молекулярнобиологические
принципы
технологии
рекомбинантных ДНК. Использование технологии
клонирования ДНК в генной инженерии.
Генетическая инженерия и медицина.
Молекулярная клиническая диагностика. ПЦР в
диагностике заболеваний. Применение методов
геномики, протеомики в разработке новых
лекарственных препаратов.
Основы
клеточной
инженерии.
Фармакобиотехнология.
Итого
2
2
2
2
2
2
32
3.2.Тематический план практических, семинарских занятий
№ Содержание
Практические Уровень
Формы
п\ Занятий (изучаемые умения
усвоения
контроля
п вопросы)
Наименование темы
Кол
-во
час
ов
1
2
3
1
2
3
4
5
6
7
8
12
10
семестр 16
(нед.)
Молекулярная
биология клетки.
Ядро: синтез ДНК
и
теломераза,
экспрессия генов и
транскрипционны
е факторы.
Ядерная оболочка и
ядерный матрикс.
Хромосомы.
Ядрышко.
Репликация
основной
части
ДНК.
Место
репликации ДНК в
клеточном
цикле.
Общая
характеристика
репликации ДНК.
Компоненты
ферментного
комплекса.
Репликация
теломеразных
отделов
ДНК.Теломеры
и
теломераза.
Теломераза
и
старение.
Теломераза
и
онкогенез.
Получение
линий
опухолевых клеток.
Метилирование
ДНК.
Метилирование
цитозина в ДНК
эукариот. Система
рестрикации
и
модификации
у
Зан ти По 5 часов =
я
й 80
+ + Собеседование
по
вопросам 10
занятия.
Экспрессия генов и
транскрипционные
факторы.
Организация
генетического
материала: общие
принципы. Способ
записи
генетической
информации.
Оперонная
организация
генетического
материала
у
бактерий.
Регулируемые
и
конститутивные
гены.
Примеры
оперонов.
Организация
генетического
материала
у
эукариот. Гены ряда
белков
и
РНК.
Транскрипционные
факторы
и
репрессоры.
Структура
РНК.
Виды РНК. Синтез
РНК (транскрипция
ДНК).
Характеристика,
механизм
и
продукты
транскрипции.
Созревания
(процессинг РНК).
Удаление лишних
последовательносте
й. Присоединение и
модификация
нуклеотидов.
Вирусы:
РНКсинтетазная
система.
Полинуклеотидфос
форилаза. Распад и
разрушение м РНК
бактерий, эукариот.
34
+
Цитоплазма:
образование
белков
трансляция,
фолдинг,
модификация.
Трансляция мРНК.
Подготовительные
стадии.
Центры
рибосом. Элонгация
и
терминация
трансляции.
+
Собеседование 10
по
вопросам
занятия
5
Полисомы.
Особенности
трансляции
у
прокариот
и
в
митохондриях.
Ингибиторы
трансляции.
Фолдинг
белков.
Строение
белков.
Факторы,
определяющие
пронстранственную
структуру
белка.
Модели
сворачивания
белков.
Факторы фолдинга.
Ферменты
фолдинга.
Шапероны. Прионы
как антишапероны.
Сортировка
и
модификация
белков. Процессы в
гранулярной ЭПС,
комплексе Гольджи.
Сортировка
и
транспорт
белков
митохондрий
и
ядер. Образование
коротких пептидов.
Распад белков.
+
+
Собеседование 5
по
вопросам
занятия
6
7
Биомембраны:
структура
и
участие
в
межклеточных
взаимодействиях.
Структура
биомембран.
Липиды,
белки
мембран. Перенос
веществ
через
мембраны.
Низкомолекулярные
соединения:способы
переноса. Перенос
через
мембраны
частиц
и
высокомолекулярны
х соединений.
Адгезмвная
функция мембран.
Семейство
адгезивных
мембранных белков.
Хоминг
Т
лимфоцитов.
Иммунные реакции.
Межклеточные
контакты.
+
+
Собеседование 5
по
вопросам
занятия
+
+
Собеседование 5
по
вопросам
занятия
8
9
Передача
внешнего сигнала
в
клетку.
Внутриклеточные
медиаторы.
Межклеточные
сигнальные
вещества. Гормоны.
Гистогормоны.
Внутриклеточные
сигнальные
пути,
начинающиеся
от
мембранного
рецептора. ЦАМФ,
цГМФ,
NОопосредованные
пути.
Пути,
опосредованные
липидами
(ДАГ,
ИТФ) и ионами Са
2+,
другими
липидами.
Пути,
опосредованные
белками Ras. Пути,
не
содержащие
вторичного
мессенджера.
+
+
Собеседование 5
по
вопросам
занятия
+
+
Собеседование 5
по
вопросам
занятия
Клеточный цикл,
апоптоз
и
онкогенез.
Регуляция
клеточного цикла.
Циклинзависимые
киназы. Контроль
клетки
за
прохождение
клеточного цикла.
Апоптоз, пусковые
факторы
и
биологическая роль.
Роль апоптоза в
созревании
и
функционировании
иммунной системы.
Онкогенез.
Генетическая
природа онкогенеза.
10
Биообъекты:
11 способы
их
создания
и
совершенствовани
я.
Понятие биообъект.
Совершенствование
биообъектов
методами
мутагенеза,
селекции,
клеточной
и
Проведение
культивирова
ния
микроорганиз
мов
на
искусственны
х питательных
средах,
выделение
чистой
культуры
и
идентификаци
и бактерий.
+
+
Собеседование 10
по
вопросам
занятия
генетической
инженерии.
Рекомбинантные
белки
как
лекарственные
средства.
Инженерная
энзимология.
Иммобилизованные
биообъекты.
12
Молекулярные
механизмы
внутриклеточной
регуляции и их
использование
в
биотехнологическо
13 м производстве.
Индукция
и
репрессия синтеза
ферментов.
Контроль
метаболизма
микроорганизмов и
его значение при
получении
лекарственных
средств. Регуляция
усвоения
азотсодержащих
соединений.
Катаболитная
+
+
5
Собеседование
по
вопросам
занятия
Проведение
определения
чувствительно
сти
микроорганиз
мов
к
антибиотикам
методом
дисков.
+
+
5
Собеседование
по
вопросам
занятия
репрессия
в
создании
и
производстве
лекарственных
средств. Транспорт
веществ
через
мембранные
структуры клетки и
его регуляция.
14
Основные этапы
биотехнологическо
го процесса.
Подготовка
и
стерилизация
технологического
воздуха.
Герметизация
и
15 стерилизация
оборудования.
Стерилизация
питательных сред.
Подготовка
посевного
материала. Процесс
биосинтеза.
Классификация по
технологическим
параметрам.
Система
производства
и
+
+
5
Собеседование
по
вопросам
занятия
+
+
5
Собеседование
по
вопросам
занятия
контроля качества
лекарственных
средств.
16
5
Экологические
аспекты
биотехнологии.
Экологобиохимическое
взаимодействие
в
организменных
сообществах.
Экологические
аспекты
биотехнологическог
о производства.
Создание
и
применение
антибиотиков
в
медицинской
практике.
Антибиотики
как
вторичные
матаболиты и их
продуценты.
Механизм
биосинтеза
антибиотиков.
Биотехнология
антибиотиков.
Итоговый тест
по предмету.
Механизмы
действия
антибиотиков.
Антибиотикорезист
ентность,
молекулярные
механизмы. Поиск
новых природных
беталактамов
и
целенаправленная
трансформация
беталактамной
молекулы.
Пути
борьбы
с
антибиотикорезисте
нтностью.
Лекарственные
препараты,
получаемые
битехнологически
ми методами.
Стероиды.
Витамины.
Аминокислоты.
Пробиотики.
Ферменты.
Биотехнология
лекарственных
средств на основе
культур
растительных
клеток и тканей.
Культивирование
растительных
клеток и тканей на
искусственных
питательных средах.
Трансгенные
растения.
Иммунобиотехноло
гия лекарственных
средств.
Иммунобиопрепара
ты
(вакцины,
сыворотки).
Моноклональные
антитела
и
их
применение.
Итоговое занятие
3.3. Внеаудиторная самостоятельная работа
№
п/п Изучаемые вопросы
Практические
умения
Формы контроля
Колво
часо
в
1.
2.
3.
4.
Биологические основы
старения и долголетия.
Старение: механизмы и
пути преодоления
Проведение
литературного
обзора
по
изучаемым
вопросам
Сравнительное
Проведение
исследование
литературного
механизмов регуляции обзора
по
метаболизма иРНК у изучаемым
прокариот и эукариот.
вопросам
Доклады и проверка 10
рефератов
Микробиологическое
производство
биологически активных
веществ и препаратов
Доклады и проверка 10
рефератов
Проведение
литературного
обзора
по
изучаемым
вопросам
Полимеразная
цепная Освоить метод
реакция.
Применение ПЦР
для
для
выделения выделения
микроорганизмов
микроорганизм
ов
Итого
Доклады и проверка 10
рефератов
Проверка
протоколов
исследования
30
60
3.4. Курсовой проект (работа), перечень тем и его характеристика
учебному плану).
(по
IV. ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
4.1. Зачет проводится по результатам занятий по изучаемым темам и итогового
теста (зачтено)
V.
№
п\
п
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Тема
Методическ
Основная Дополнительн
ая
литература ая литература
литература
С указанием издательства и года издания
Наглядные
пособия,
оборудование
и ТСО
1. Молекуляр
ная
биология
2.
Н.Н.Мушк
амбаров,
С.Л.Кузне
цов
Молекуляр
ная
биология.
Учебное
пособие
для
студентов
медицинск
их вузов.М:
ООО«МИ
А», 2003г.
Биотехноло Ю.А.Сазы
гия
кин,
С.Н.Орехо
в,
И.И.Чакал
ева
Биотехнол
огия:
учебное
пособие
Эллиот
В., Методическ Презентация
Эллиот
Д. ие пособия вопросов по
Биохимия
и по теме
генетие
молекулярная
микроорганиз
биология. М.:
мов на CD
НИИБМХ,
диске
1999.
Билич
Г.Л.,
Катинас Г.С.,
Назарова Л.В.
Цитология.
СПб.:
Деан,
1999.
Определитель Методическ Питательные
бактерий
ие пособия среды
и
Берджи» Под по теме
лабораторное
ред.
Хоулта
оборудование
Дж., Крича Н.,
для выделения
Снита П., и
и
др., В двух
идентификаци
томах.
М.:
и
«Мир»
микроорганиз
1997г.
мов
для
студентов
высших
учебных
заведений.М.:
Издательск
ий центр
"Академия
", 2006г.
Глик
Б.
Молекулярная
биотехнологи
я. Принципы
и применение.
М.: Мир,2002.
Елинов Н.П.
Основы
биотехнологи
и.
СПб.:
Наука, 1995.
ПРОТОКОЛ
СОГЛАСОВАНИЯ
РАБОЧЕЙ
ПРОГРАММЫ
ДИСЦИПЛИНЫ
С
ДРУГИМИ
ДИСЦИПЛИНАМИ
СПЕЦИАЛЬНОСТИ.
Протокол согласования рабочей программы
с другими дисциплинами
специальности на 200 __/ _____ учебный год
VI.
Наименование
дисциплин,
изучение которых
опирается на
данную дисциплину
Кафедра
Предложения об
изменениях в
пропорциях
материала, порядка
изложения и т. д.
Принятое
решение
(протокол №,
дата) кафедрой,
разрабатывавшей
программу
1
2
3
4
VII. ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ В РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ НА 200
/ 200 УЧЕБНЫЙ ГОД
В рабочую программу вносятся следующие изменения: Рабочая программа
пересмотрена и одобрена на заседании кафедры «___» ________ 2007 г.
Заведующий кафедрой_______________________
Внесённые изменения утверждаю:
Проректор по учебной работе (декан)
«___» ______________2009