Рабочая программа Магистры Современные проблемы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Мордовский государственный университет им. Н.П.Огарева»
Факультет биологический
Кафедра ботаники и физиологии растений
СОГЛАСОВАНО
Председатель учебнометодической комиссии
биологического факультета
____________Н.А. Атыкян
«____»______________200__г.
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
____________С. В.Полутин
«___»________________200__г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
«Современные проблемы биологии»
Направление подготовки: «Биология», 020200.68
Специализированная магистерская программа: Ботаника, 020200.05.68
Индекс цикла по ГОС ДНМ.Ф.01
Форма
обучения очная
Семестр 3
Вид
отчетности зачёт.
Всего часов по ГОС
Из них:
Аудиторных
16
Практических
Лабораторных
Самостоятельная работа
250
234
Рабочая
программа
составлена
на
основании
государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования для
направления (специальности) «Биология – магистры» 020200.68, утверждённого
Мин. образования науки в __________ году.
Составитель рабочей программы
Рабочая программа утверждена
на заседании кафедры
зав. кафедрой ботаники и
физиологии растений д.б.н. профессор
А.Я. Первова, доцент
«29» сентября
протокол № 10
2009 г.
А.С. Лукаткин
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Цели преподавания дисциплины: Знакомство с актуальными проблемами
и перспективными направлениями биологических наук.
1.2. 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.
Требования к уровню усвоения содержания дисциплины:
Магистрант по окончании курса должен:
 знать уровни организации живых систем на Земле;
 иметь представление о методологических достижениях и актуальных
проблемах современной и клеточной биологии, генетики, физиологии,
антропологии, экологии, теоретической биологии, эволюционной теории.
1.3. Перечень учебных дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение
которых магистрантами необходимо для изучения данной дисциплины:
ботаника, зоология, генетика, биохимия, физиология, биоэкология,
антропология, палеонтология и др. а также монографические издания и
научные журналы, касающиеся современных и актуальных проблем
биологии.
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
2.1. Наименование тем, их содержание, объём в часах лекционных занятий.
ТЕМА 1. Проблемы биологии в ХХI веке.
(4 часа)
Содержание: Механизмы происхождения жизни, её изменчивости и эволюции –
три проблемы биологии как науки. Открытие и расшифровка генетического кода,
основных звеньев синтеза белка, многих метаболических процессов в живой клетке
и т.д. Работы по расшифровке генома человека, растений и животных. Расшифровка
геномов, процессы их дифференцирования и развития. Создание новых
искусственных геномов. Замена дефектных участков геномов, контроль за
активностью геномов. Методы и подходы хромосомной инженерии. Проблемы
коррекции этапов развития. Физико-генетические функции организма: для растений
– фотосинтез, азотофиксация и др., для животных – поведение, стресс –
реактивность и др. Уровни биологического исследования от молекулярного до
популяционного. Осмысление экспериментальных данных на эволюционнопопуляционном уровне (молекула-клетка-организм-популяция).
ТЕМА 2. Актуальные проблемы биологии.
(2 часа)
Содержание: 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.
Естественная система живых организмов. Принципы классификации.
Современные классификационные системы, как отражение представлений о темпах
эволюции. Развитие представлений о биоразнообразии. Современное представление
теории вида. Доклеточные формы организации живого вещества. Вирусы,
плазмиды, прионы; их организация и место в биосфере. Клеточная форма жизни.
Перспективные направления наук о биологическом многообразии. Проблема
сохранения биоразнообразия.
ТЕМА 3. Методологические достижения и перспективные направления
физиологии.
(2 часа)
Содержание: Эколого-физиологические проблемы адаптации к различным
факторам cpеды обитания. Адаптация организма к экстремальным факторам среды.
Механизмы адаптации на клеточном, тканевом, органном, организменном уровнях.
Космически биология и медицина. Стресс-реакция, ее роль в формировании
адаптационных механизмов.
Методологические достижения и перспективные направления молекулярной
клеточной биологии.
Синтез ДНК и теломераза. Экспрессия генов и транскрипционные факторы
Образование белков - трансляция, фолдинг-, модификация. Структура биомембран
и участие в межклеточных взаимодействиях. Передача внешнего сигнала в клетку и
внутриклеточные медиаторы. Клеточный цикл, апоптоз. онкогенез.
Методологические достижения и перспективные направления биологии
развития. Современные представления об индукционном процессе. Работы П.
Ньюкопа по эмбриональной индукции.
Многоуровневая организация структуры управления дифференцировками.
Нелинейность механизма управления дифференцировками. Бейесовская модель
процесса детерминации зародышевых структур.
ТЕМА 4. Методологические достижения и перспективные направления
генетики.
(2 часа)
Содержание: Проблемы современной генетики. Локализация гена в группах
сцепления. Картирование генов с помощью хромосомных перестроек.
Картирование генов с помощью соматического кроссинговера. Структурная
организация генома эукариот и прокариот. Развитие представлений о гене.
Строение и функционирование хромосом. Генетический контроль некоторых
аспектов поведения человека. Генетический контроль формирования
психологических характеристик человека.
ТЕМА 5. Успехи молекулярной генетики.
(2 часа)
Содержание: Мобильные элементы генома эукариот и прокариот.
Транспозоны, ретротранспозоны. Операционный принцип организации генов
прокариот. Структурно-регуляторный принцип строения генов эукариот.
Молекулярное клонирование. Векторы для молекулярного клонирования.
Иммуногенетика. Онкогенетика.
Новейшие направления биологических исследований. Молекулярная биология;
молекулярная генетика; вирусология, проблемы биологии развития; космическая
биология: применение математики и кибернетики в биологии.
ТЕМА 6. Методологические достижения и перспективные направления
антропологии.
(2 часа)
Содержание: Современные представления о происхождении и эволюции
человека. Движущие силы, антропогенеза. Роль социальных факторов в смене
исторических видов рода Человек. Исторические подвиды Человека разумного.
Современные популяционно-генетические тенденции в эволюции человека.
Современная биоэкология. Структура и задачи экологии. Экологические
системы. Экологическая ниша. Взаимосвязь формы и функции. Моделирование в
экологии. Мониторинг и экологическое прогнозирование. Проблемы экологии
человека.
ТЕМА 7. Методологические достижения и перспективные направления в
эволюционной теории.
(2 часа)
Содержание: Синтетическая теория эволюции в свете современных
представлений о механизмах микро- и макроэволюции: эволюционная
палеонтология; эволюционная морфология животных; эволюционная гистология;
эволюционная биологическая химия.
Теоретическая биология. Представления о содержании теоретической
биологии: Э.С. Бауэр и А.Г. Гурвич о принципе устойчивой неравновесности живых
систем как основной характеристике всех жизненных явлений. Л. Берталанфи о
применении системного подхода к рассмотрению любых биологических объектов
(живые индивидуальные и надиндивидуальные тела как открытые системы,
находящиеся в состоянии динамического равновесия).
Представления Э. Шредингера, Б.П. Астаурова и М. Эйгена о правомерности
создания теоретической биологии по образцу теоретической физики. Сочетание
кибернетики с аксиологией в формулировании основ теоретической биологии по С.
Лему. А.А. Малиновский о математических и системно-структурных методах как
основе теоретической биологии. Перспективы создания обшей теории жизни.
2.2. Лабораторно-практические и семинарские занятия, их содержание и объём
в часах.
2.3. Лабораторные работы, их наименование, и объём в часах. (не
предусмотрены).
2.4. Курсовой проект (работа), его характеристика. Курсовой проект учебным
планом не предусмотрен.
3. Учебно-методическое обеспечение дисциплины, включая методические
рекомендации (материалы преподавателю, методические указания магистрам,
рекомендации по использованию информационных технологий).
3.1. Основная и дополнительная литература. Рекомендуемая литература к курсу
«Современные проблемы биологии».
Основная литература
Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др.; Молекулярная биология клетки: В 5 т/ Пер. с
англ. под ред. Г.П. Георгиева. - М.: Мир, 1986.
Мушкамбаров Н.Н. Молекулярная биология/ Н.Н. Мушкамбаров. С. Л. Кузнецов.
- М., 2003.
Рис Э. Введение в молекулярную биологию: От клеток к атому/ Э. Рис, М.
Стернберг. - М.: Мир, 2002.
Голиченко В.А. Эмбриология. - М.: Академия, 2004.
Гилберт С. Биология развития. - М.: Мир, 1993.- Т. 1 - 3.
Корочкин Л.И. Введение в генетику развития. - М.: Наука, 1999.
Левенко Б.А. Перенос генов и проблемы трансгенных растений. // Физиология и
юиохимия культурных растений. – 1998. – Т. 30, № 2. – С. 83.
Кучук Н.В. Генетическая инженерия высших растений. – Киев: Наукова думка,
1997.
Родигин М.Н. Фитопатология. М.: Высшая школа, 1978; 378 С.
Горленко М.В. Краткий курс иммунитета к инфекционным болезням. М.: Высшая
школа, 1973.
Ван дер Планк Я. Е. Устойчивость растений к болезням. М.: Колос, 1972, 254 С.
Гойман Э. Инфекционные болезни растений. Изд. Мир, 1954, 546 С.
Синнот Э. Морфогенез растений. Изд. ИЛ, 1963, 590 С.
Горышина Т.К. Экология растений: Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1979, 368.
Атанасов А.В. Биотехнология в растениеводстве. Новосибирск, 1993, 240 С.
Биотехнология растений: культура клеток / Под ред. Р.Г. Бутенко. М.:
«Агропромиздат», 1989.
Уиттекер Р. Сообщество экосистемы. М.: Прогресс, 1980, 327 С.
Корочкин Л.И. (ред.). Геном, клонирование, происхождение человека. Фрязино.
Изд. «Век-2», 2004, 222 С.
Курчанов Н.А. Антропология и концепции биологии. С-П. СпецЛит, 2007, 192 С.
Хомутов А.Е., Кульба С.Н. Антропология. Ростов-на-Дону. Феникс, 2007, 380 С.
Дополнительная литература
Экология города. М.: Научный мир, 2004, 381 С.
Чиркова Т.В. Физиологические основы устойчивости растений. СПб.: Изд. СанктПетербургского ун-та, 2002, 244 С.
Кузнецов В.В., Дмитриева Г.А. Физиология растений. М.: Высшая школа, 2005, 736
С.
Деверол Б. Дж. Защитные механизмы растений. 1980, 126 С.
Соколов М.С., Марченко А.И. Потенциальный риск возделывания трансгенных
растений и потребления их урожая. Сельскохозяйственная биология. Сер. Биология
растений № 5, 2002, С. 3-22.
Материалы симпозиума: «Генетика индивидуального развития». Вестник ВОГиС,
2004, Т. 8, № 3, С. 139.
Биоиндикация загрязнения наземных экосистем. / Под ред. Шуберта Р.М.: Мир,
1995. 348 С.
Биоиндикация и биомониторинг. М.: Наука, 1991, 288 С.
3.2. Перечень наглядных и др. пособий, методических указаний по
проведению конкретных видов учебных занятий, а также учебно-методических
материалов к используемым в учебном процессе техническим средствам обучения.
Предполагается использование мультимедийного оборудования, различных
иллюстративных материалов (фото, таблицы, гербарные образцы и др.)
4. Учебно-методическая (технологическая карта дисциплины)
5. Приложение
5.1. Перечень зачётных вопросов
1. Глобальные проблемы биологии XXI века.
2. Основные открытия во второй половине XX века.
3. Работы по расшифровке генома человека растений и животных.
4. Решение проблем продовольственного потенциала планеты, экология
обитания человека, здоровье человека, энергетики на основе биотехнологии.
5. Доместикация диких видов растений и животных.
6. Создание новых форм эукариотических организмов с реконструированными
геномами.
7. Улучшение растений путём трансгенеза. Гербицидоустойчивые сорта
растений.
8. Устойчивость растений к насекомым-вредителям.
9. Устойчивость растений к вирусным и бактериальным заболеваниям.
10.Животные – доноры белков, ферментов, гормонов, антител и т. д.
11.Методологический аспект достижений биотехнологии.
12.Создание искусственных биологических систем и экологическое равновесие.
13.Успехи хромосомной инженерии.
14.Управление процессом развития (дифференцировка тканей растения и систем
животных).
15.Реорганизация сложных физиолого-генетических функций – поведения,
стрессоустойчивости.
16.Осмысление межуровневых исследований, интерпретация результатов.
17.Классики отечественной науки (биологии).
18.Антропогенное воздействие на живые системы.
19.Трансгенные растения и среда обитания человека.
20.Трансгенные растения как биопродуценты белков медицинского назначения.
21.Растения продуценты антител.
22.Изменение онтогенеза растений под действием неблагоприятных факторов.
23.Создание новых искусственных геномов.
24.Проблемы коррекции этапов развития.
25.Уровни биологического исследования.
26.Уровни организации живых систем и живого вещества на Земле.
27.Современные представления о биосфере как о глобальной живой системе.
28.Доклеточные формы организации живого вещества.
29.Перспективные направления наук о биологическом многообразии.
30.Проблема сохранения биоразнообразия.
31.Эколого-физиологические проблемы адаптации к различным факторам cpеды
обитания.
32.Адаптация организма к экстремальным факторам среды.
33.Синтез ДНК и теломераза.
34.Методологические достижения и перспективные направления биологии
развития.
35.Механизмы адаптации на клеточном, организменном, популяционном
уровнях.
36.Генетический контроль некоторых аспектов поведения человека
37.Проблемы биологии развития.
38.Космическая биология и медицина.
39.Современные представления о происхождении и эволюции человека.
40.Становление эволюционного учения.
41.Современные популяционно-генетические тенденции в эволюции человека.
42.Современная биоэкология.
43.Проблемы экологии человека.
44.Современные теории биологической эволюции.
45.Перспективы создания обшей теории жизни.
46.Научные
исследования
биологического
факультета
Мордовского
госуниверситета им. Н.П. Огарёва.
Примечание.
В течение семестра магистры выполняют индивидуальную работу по теме
научного исследования. К работе (реферату) предъявляются следующие
требования:
1. Обосновать актуальность научного исследования, теоретическую и
практическую значимость.
2. Определить цель и задачи научного исследования.
3. Проанализировать квалифицированно результаты собственных исследований
и сопоставить их с литературными исследованиями.
4. Представить список литературы, включающий монографии по изучаемой
проблеме и первоисточники (научные статьи).
5. Доложить и обсудить представленные рефераты.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ (ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ) КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ
1, 3
(4)
1.
Проблемы биологии в ХХI веке.
Содержание:
Механизмы
происхождения жизни, её изменчивости
и эволюции – три проблемы биологии
как науки. Открытие и расшифровка
генетического кода, основных звеньев
синтеза белка, многих метаболических
процессов в живой клетке и т.д. Работы
по расшифровке генома человека,
растений и животных. Расшифровка
геномов,
процессы
их
дифференцирования
и
развития.
Создание новых искусственных геномов.
Замена дефектных участков геномов,
контроль за активностью геномов.
Методы и подходы хромосомной
инженерии. Проблемы коррекции этапов
развития. Физико-генетические функции
организма: для растений – фотосинтез,
азотофиксация и др., для животных –
поведение, стресс – реактивность и др.
Уровни биологического исследования от
молекулярного до популяционного.
Осмысление экспериментальных данных
на эволюционно-популяционном уровне
(молекула-клетка-организм-популяция).
Работы
по
расшифровке
генома человека, растений и
животных.
Расшифровка
геномов,
процессы
их
дифференцирования
и
развития. Создание новых
искусственных
геномов.
Замена дефектных участков
геномов,
контроль
за
активностью геномов.
Физико-генетические функции
организма: для растений –
фотосинтез, азотофиксация и
др.,
для
животных
–
поведение,
стресс
–
реактивность и др.
Формы контроля
Используемые наглядные и
методические пособия
Объем в часах
СРС
Содержание
Лабораторных
Наименование вопросов,
изучаемых на лекции
Практических
Номер темы
Номер недели
Номера
занятий
Реферат
60
5.
(2)
7.
(2)
2.
3.
Актуальные проблемы биологии.
Содержание: 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.
Естественная
система
живых
организмов. Принципы классификации.
Современные
классификационные
системы, как отражение представлений о
темпах
эволюции.
Развитие
представлений
о
биоразнообразии.
Проблема сохранения биоразнообразия.
Методологические достижения и
перспективные
направления
физиологии.
Содержание:
Экологофизиологические проблемы адаптации
к
различным
факторам
cpеды
обитания. Адаптация организма к
экстремальным
факторам
среды.
Механизмы адаптации на клеточном,
тканевом, органном, организменном
уровнях. Космически биология и
медицина. Стресс-реакция, ее роль в
формировании
адаптационных
механизмов.
Методологические достижения и
перспективные
направления
молекулярной клеточной биологии.
Синтез ДНК и теломераза.
Экспрессия генов и транскрипционные
Современное представление
теории вида. Доклеточные
формы организации живого
вещества. Вирусы, плазмиды,
прионы; их организация и
место в биосфере. Клеточная
форма жизни. Перспективные
направления
наук
о
биологическом многообразии.
Реферат
28
Работы
по
генетической
реконструкции или генной
инженерии.
Трансгенные
растения и животные – формы
с
существенно
реконструированными
геномами.
Основные
направления трансгенеза по
улучшению
растений
–
устойчивость к гербицидам,
устойчивость к насекомымвредителям, устойчивость к
вирусным
заболеваниям,
повышение продуктивности и
параметров качества урожая.
Исследования, направленные
на
получение
через
трансгенные растения белков,
антител, вакцин и других
Реферат
30
9.
(2)
11.
(2)
4.
5.
факторы
Образование
белков
трансляция, фолдинг-, модификация.
Структура биомембран и участие в
межклеточных
взаимодействиях.
Передача внешнего сигнала в клетку и
внутриклеточные
медиаторы.
Клеточный цикл, апоптоз. онкогенез.
Методологические достижения и
перспективные направления биологии
развития. Современные представления
об индукционном процессе. Работы П.
Ньюкопа по эмбриональной индукции.
Многоуровневая
организация
структуры
управления
дифференцировками. Нелинейность
механизма
управления
дифференцировками.
Бейесовская
модель
процесса
детерминации
зародышевых структур.
уникальных компонентов для
медицины и ветеринарии.
Нерешённые
проблемы
генной инженерии растении.
Эффективность применения
трансгенных растений в мире.
Методологические достижения и
перспективные направления генетики.
Содержание:
Проблемы
современной генетики. Локализация
гена
в
группах
сцепления.
Картирование генов с помощью
хромосомных
перестроек.
Картирование генов с помощью
соматического
кроссинговера.
Структурная организация генома
эукариот и прокариот. Развитие
представлений о гене. Строение и
функционирование
хромосом.
Генетический контроль некоторых
аспектов
поведения
человека.
Генетический
контроль
формирования
психологических
характеристик человека.
Мировой статус ГМР и
выгоды от их использования.
Проблема
клонирования
животных.
Научные
и
социальные аспекты. Беды
клонирования животных.
Методы
и
подходы
хромосомной инженерии и её
перспективы в отношении
растений и в отношении
животных.
Успехи молекулярной генетики.
Содержание:
Мобильные
элементы
генома
эукариот
и
прокариот.
Транспозоны,
ретротранспозоны.
Операционный
Новейшие направления
биологических исследований.
Молекулярная
биология;
молекулярная
генетика;
вирусология,
проблемы
Реферат
28
Реферат
28
13.
(2)
6.
принцип
организации
генов
прокариот. Структурно-регуляторный
принцип строения генов эукариот.
Молекулярное
клонирование.
Векторы
для
молекулярного
клонирования.
Иммуногенетика.
Онкогенетика.
биологии
развития;
космическая
биология:
применение математики и
кибернетики в биологии.
Методологические достижения и
перспективные
направления
антропологии.
Содержание:
Современные
представления о происхождении и
эволюции человека. Движущие силы,
антропогенеза.
Роль
социальных
факторов в смене исторических видов
рода Человек. Исторические подвиды
Человека разумного. Современные
популяционно-генетические тенденции
в эволюции человека.
Современная
биоэкология.
Структура
и
задачи
экологии.
Экологические системы. Экологическая
ниша. Взаимосвязь формы и функции.
Моделирование
в
экологии.
Мониторинг
и
экологическое
прогнозирование. Проблемы экологии
человека.
Основные
разделы
антропологии:
морфология,
антропогенез, расоведение или
этническая
антропология.
Современная систематизация
антропологических
дисциплин.
Антропогенез.
Современные
приматы.
Подотряд
полуобезьяны.
Подотряд человекоподобные
высшие приматы. Ископаемые
приматы.
Место человека в природе.
Происхождение человеческого
общества. Методы познания
антропогенеза.
Основные
результаты
сравнительного
изучения человекообразных
обезьян
и
человека.
Биомолекулярные
связи.
Современные представления о
стадиях эволюции человека.
Этногеномика – новый этап в
изучение эволюции человека.
Основные подходы ДНКанализа в популяционных
исследованиях.
Реферат
30
15.
(2)
7.
Методологические достижения и
перспективные
направления
в
эволюционной теории.
Содержание:
Синтетическая
теория эволюции в свете современных
представлений о механизмах микро- и
макроэволюции:
эволюционная
палеонтология;
эволюционная
морфология животных; эволюционная
гистология;
эволюционная
биологическая химия.
Теоретическая
биология.
Представления
о
содержании
теоретической биологии: Э.С. Бауэр и
А.Г. Гурвич о принципе устойчивой
неравновесности живых систем как
основной
характеристике
всех
жизненных явлений. Л. Берталанфи о
применении системного подхода к
рассмотрению любых биологических
объектов (живые индивидуальные и
надиндивидуальные тела как открытые
системы, находящиеся в состоянии
динамического равновесия).
Перспективы создания обшей
теории жизни.
Доцент кафедры ботаники и физиологии растений к.б.н.
Системный
подход
в
естествознании.
Формирование
системного
подхода. Первые системные
концепции.
Синэргетика.
Фундаментальные
вопросы
естествознания с позиции
системного подхода. Психофизиологическая
проблема.
Модель М. Эйгена для
открытых
систем.
Представления
Э.
Шредингера, Б.П. Астаурова и
М. Эйгена о правомерности
создания
теоретической
биологии
по
образцу
теоретической
физики.
Сочетание кибернетики с
аксиологией
в
формулировании
основ
теоретической биологии по С.
Лему. А.А. Малиновский о
математических и системноструктурных методах как
основе
теоретической
биологии.
А.Я. Первова
Реферат
30