МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный
исследовательский государственный университет"
Факультет естественных наук
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФЕН НГУ, профессор
_______________Резников В.А.
«29» августа 2014 г.
Рабочая программа дисциплины
Большой генетический практикум
(БГП)
Направление подготовки
Биология 020400
Профиль подготовки
«Генетика», «Клеточная биология»
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
Новосибирск 2014
Аннотация рабочей программы
Большой генетический практикум является профилирующей частью ООП по
направлению подготовки «Биология» профиль «Генетика» и «Биология клетки».
Дисциплина реализуется на факультете естественных наук Национального
исследовательского университета Новосибирский государственный университет кафедрой
цитологии и генетики ФЕН НГУ.
Содержание дисциплины охватывает круг практических вопросов, связанных с
методами классической генетики, иммуногенетики, цитогенетики, генной инженерии,
генетики развития, а также ознакомление с применяющимся в подобных исследованиях
оборудованием. Практикум проводится на базе университета и Института Цитологии и
Генетики СО РАН (оборудование лабораторий, лабораторные мыши, различные культуры
дрозофилы).
Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОК-3,
профессиональных компетенций ПК-4, ПК-6, ПК-8, ПК-11, ПК-15, ПК-17 выпускника.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации
учебного процесса: 40 ч. практики, 32 ч. СРС. В качестве текущего контроля студенты
выполняют задания по каждому из разделов практикума. Рубежный контроль — дифзачет.
Предусмотрено 20 ч. интерактивных консультаций.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.
1. Цели освоения дисциплины
Дисциплина «Большой генетический практикум» предназначена для студентов
3-го курса биологического отделения, выбравших специализацию «Генетика» и
«Биология клетки».
Основная цель проведения Практикума состоит в приобретении практических навыков
при выполнении базовых методов классической генетики, иммуногенетики, цитогенетики
и генной инженерии и ознакомлении с применяющимся в таких исследованиях
оборудовании.
В задачи курса входит:
 знакомство с основными генетическими методами
 выполнение определенных заданий по следующим разделам практикума:
иммунология, генетика развития мыши или дрозофилы, генная инженерия,
генетика дрозофилы;
 анализ и оформление полученных результатов.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Большой генетический практикум» входит в профильную часть
профессионального цикла ООП по направлению подготовки «Биология», профили
«Генетика», «Биология клетки».
Дисциплина «Большой генетический практикум» опирается на следующие
дисциплины данной ООП:
 Зоология беспозвоночных и позвоночных (анатомия животных, их поведение).
 Цитология (знание механизмов митоза и мейоза, структуры и функции хромосом,
структурной организации клеточных процессов );
 Молекулярная биология (молекулярные механизмы реализации генетической
информации, репликации, репарации, методы);
 Генетика (классический генетический анализ, структура генома и генов,
современные молекулярно-биологические методы генетических исследований);
Результаты освоения дисциплины «Большой генетический
практикум»
используются в профилирующих дисциплинах данной ООП профилей «Генетика»,
«Биология клетки»:
 Биология размножения млекопитающих;
 Генетика развития;
 Генетическая инженерия.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Большой генетический практикум
Общекультурные компетенции:
 приобретает новые знания и формирует суждения по научным, социальным и
другим проблемам, используя современные образовательные и информационные
технологии (ОК-3);
 правильно ставит цели, проявляет настойчивость и выносливость в их достижении
(ОК-15);
 заботится о качестве выполняемой работы (ОК-16);
 умеет работать самостоятельно и в команде (ОК-18);
Профессиональные компетенции:
 демонстрирует знание принципов клеточной организации биологических объектов,
биофизических и биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных
механизмов жизнедеятельности (ПК-4);








демонстрирует базовые представления об основных закономерностях и
современных достижениях генетики, о геномике, протеомике (ПК-6);
имеет базовые представления о закономерностях воспроизведения и
индивидуального развития биологических объектов; использует методы получения
и работы с эмбриональными объектами (ПК-8);
демонстрирует современные представления об основах биотехнологии и генной
инженерии, нанобиотехнологии, молекулярного моделирования (ПК-11);
способен эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для
выполнения научно-исследовательских полевых и лабораторных биологических
работ (ПК-15);
понимает, излагает и критически анализирует получаемую информацию и
представляет результаты полевых и лабораторных биологических исследований
(ПК-17);
В результате освоения дисциплины учащийся должен:
иметь представление о методах, с помощью которых проводятся исследования в
классической генетике, молекулярной генетике и молекулярной биологии,
цитогенетике, иммуногенетике;
знать физико-химические принципы, лежащие в основе методов генной инженерии,
цитогенетики, иммунологии; особенности физиологии объектов, необходимые для
разведения и работы;
овладеть базовыми методами каждого раздела.
4. Структура и содержание дисциплины
Структура Большой генетический практикума: предусматривает 40 ч. практики,
32 ч. СРС. В качестве текущего контроля студенты выполняют задания по каждому из
разделов практикума. Рубежный контроль — дифзачет. Предусмотрено 20 ч.
интерактивных консультаций.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа.
№ п/п
С
е
м
е
с
т
р
Раздел дисциплины
Виды учебной работы,
включая
Н
е самостоятельную работу
студентов и
д
трудоемкость
е
(в часах)
л
я
Л
Ко
се Л аб
З
м е
Сам
нт
ор
а
ес к
ост.
р.
.
ч
т ц
раб
ра
е
р и ра
ота
бот
бо
т
а я
а
та
1
Иммуногенетика
1.1 Трансплантация кожного лоскута и опухолей на
мышах. Демонстрация законов трансплантации
тканей
1.2 Микромодификация метода локального
иммунного гемолиза по Ерне-Каннингему
1.3 Метод двойной иммунодиффузии по
Оухтерлони
1.4 Метод радиальной иммунодиффузии по
Манчини
1.5 Методы прямой и непрямой агглютинации
14
12
7
4
2
7
4
2
7
2
2
7
2
2
7
2
2
2
2
1.6 Иммунизация кроликов растворимым антигеном 7
в полном адъюванте Фрейнда
4
1
Формы текущего
контроля
успеваемости
(по неделям
семестра)Форма
промежуточной
аттестации
(по семестрам)
2.
Генная инженерия
2.1 Подготовка растений in vitro
2.2 Трансформация и отбор растений
3.
3.1
3.2
3.3
4
4.1
4.2
4.3
7
Генетика развития дрозофилы
16
12
4
3
12
9
10
8
Развитие D.melanogaster от яйца до имаго.
Фазы развития эмбриона и личинки, внутренее
строение личинки и имаго. Сперматогенез,
оогенез.
Имагинальные диски. Методика и
инструменты трансплантации имагинальных
дисков в брюшко имаго.
Исследования паттерна экспрессии коллекции
белков, меченых GFP, системы GAL4-UAS в
различных тканях дрозофилы
Генетика развития мыши
7
3
3
7
3
3
7
4
2
7
10
8
Раннее развитие: предимплантационное и
периимплантационное. Получение и
сортировка одноклеточных стадий
Дробление. Особенности дробления у
млекопитающих. Получение и сортировка
дробящихся 2-х, 4-х, 8-и клеточных
зародышей.
Бластоцистогенез у млекопитающих.
Получение и сортировка морул и бластоцист
Бластоцистогенез. Прямая трансплантация
бластоцист
Стадии постимплантационного развития.
Отработка навыков диссекции зародышей
Итого
7
3
3
7
3
3
7
4
2
40
32
1
По выбору 3 или 4
По выбору 3 или 4
Дифзачет
4.2. Содержание разделов и тем.
Иммуногенетика
Трансплантация кожного лоскута и опухолей на мышах. Демонстрация законов
трансплантации тканей
Микромодификация метода локального иммунного гемолиза по Ерне-Каннингему.
Метод радиальной иммунодиффузии по Манчини
Методы прямой и непрямой агглютинации
Иммунизация кроликов растворимым антигеном в полном адъюванте Фрейнда
Генная инженерия
Культивирование растений in vitro, подготовка Agrobacetrium tumefaciens, трансформация
растений, отбор растений на селективных средах
Генетика развития дрозофилы
Развитие D.melanogaster от яйца до имаго. Фазы развития эмбриона и личинки, внутренее
строение личинки и имаго. Сперматогенез, оогенез.
Имагинальные диски. Методика и инструменты трансплантации имагинальных дисков в
брюшко имаго.
Исследования паттерна экспрессии коллекции белков, меченых GFP, системы GAL4-UAS в
различных тканях дрозофилы
Генетика развития мыши
Раннее развитие: предимплантационное и периимплантационное. Получение и сортировка
одноклеточных стадий
Дробление. Особенности дробления у млекопитающих. Получение и сортировка
дробящихся 2-х, 4-х, 8-и клеточных зародышей.
Бластоцистогенез у млекопитающих. Получение и сортировка морул и бластоцист
Бластоцистогенез. Прямая трансплантация бластоцист
Стадии постимплантационного развития. Отработка навыков диссекции зародышей
1. Образовательные технологии
Лабораторные занятия проводятся по 4 часа каждое 1-3 раза в неделю по потребностям
учебного процесса. Практикум имеет 4 раздела, которые проводят разные преподаватели.
Раздел «Генетика развития» проводится в 2-х вариантах по выбору студента: «Генетика
развития мыши» и «Генетика развития дрозофилы». Текущем контролем является
выполнение заданий в каждом разделе и контрольный опрос. Итоговая оценка
составляется из оценок по разделам.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов на
учебной практике.
Образцы вопросов для подготовки к дифференцированному зачету:
1. Что такое ГМО и чем они отличаются от природных форм?
2. Как получают трансгенные растения?
3. Какие векторы вы знаете? Особенности их использования.
4. Что такое репортерный ген?
5. Что такое селективный маркер?
6. Главный комплекс гистосовместимости.
7. Естественная и искусственная толерантность.
8. Динамика иммунного ответа.
9. Первичный и вторичный иммунный ответ. Иммунологическая память.
10. Моноклональные антитела. Методы получения, применение.
11. В чем суть трансгенеза и какие могут быть проблемы при трансгенезе?
12. Метод «Меллер 5», модификации и возможность применения.
13. Способы запирания кроссинговера.
14. Какие известны гены сегментации, как они работают?
15. Возможности метода трансплантации имагинальных дисков.
16. Этапы трансгенеза растений.
17. В чем отличие экспрессии GFP-меченых белков от экспрессии конструкции GAL4 –
UAS Act GFP?
18. Предимплантационной развитие.
19. Фазы развития дрозофилы.
20. Особенности сперматогенеза и оогенеза у дрозофилы.
21. Имагинальные диски.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетики. Новосибирск: Изд-во
Новосибирского ун-та, 2002, 2003.
2. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции. М.: Высш. шк., 1989.
3. Инструкции-протоколы для каждого занятия по генной инженерии.
4. Мазин А.В., Кузнеделов К.Д. и др. Методы молекулярной генетики и генной
инженерии – Новосибирск: Наука,. 1990.
5. Попова Н.А Практикум по иммунологии. Методическое пособие. Новосибирск.
НГУ. 1999 год. 20 с.
6. Тихомирова М.М. Генетический анализ. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1990
7.
Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия. - Новосибирск. Издательство НГУ.
1994, 2006
б) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
1. Pub.med
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/sites/entrez
2.
Волошина
М.А.
«Генетика
дрозофилы»:
http://biologii.net/index.php?option=com_content&task=view&id=93&Itemid=70
3. Чадов Б.Ф. Генетическая символика. В кн.: Проблемы генетики в исследованиях на
дрозофиле - Наука: Новосибирск. 1977. 278 с. С. 90 – 111. Файл djvu
4. Fly Base. Главный ресурс всех дрозофилистов: http://flybase.org/
5. Bloomington Stock Center Блумингтонский центр, где можно заказать любые линии
дрозофил:. http://flystocks.bio.indiana.edu/Browse/browse.htm
6. Программа просмотра самых известных мутаций. Dro View.
7. Учебный сайт по дрозофиле. The Interactive Fly
8. Фотографии некоторых мутаций дрозофилы. Фотографии мутантов на cellbiol.ru
9. Сайт университета Martin-Luther-Universitat Фотографии некоторых мутаций
дрозофилы.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
1. Лабораторное оборудование и культуральная среда для проведения занятий с
дрозофилой.
2. Лабораторные культуры дрозофилы.
3. Лабораторные мыши, специально отобранные самки.
4. Микроскопы бинокулярные типа МБС с нижним источником света.
5. Флуоресцентный микроскоп.
6. Пастеровские пипетки, стерильные чашки Петри, инструменты, среда для
выделения клеток.
7. Оборудование лабораторий ИЦиГ СО РАН.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Биология» и профилю подготовки
«Генетика», «Биология клетки»
Авторы:__________________________Гусаченко Анна Михайловна, канд.биол.наук
доцент КЦГ ФЕН НГУ,
Волошина
Марина
Александровна,
канд.биол.наук, с.н.с. ИциГ СО РАН;
Кизилова Елена Александровна, канд.биол.наук,
с.н.с. ИциГ СО РАН;
Кочетов Алексей Владимирович, канд.биол.наук,
ст.преп. КЦГ ФЕН, с.н.с. ИЦиГ СО РАН;
Попова Нэлли Александровна,
канд.биол.наук, профессор КЦГ ФЕН НГУ,
с.н.с. ИЦиГ СО РАН;
Омельянчук
Леонид
Владимирович,
докт.биол.наук доцент КЦГ ФЕН НГУ, зав.лаб.
ИХБиФМ СО РАН.
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры цитологии и генетики ФЕН
НГУ
от « 29_» августа 2014 года, протокол № _4___
Секретарь кафедры к.б.н. ______________________ А.Д. Брошков