baz_osnovy_mol_biol - Белорусский государственный

Белорусский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
________________ А.Л. Толстик
«__2__» ____апреля_ 2015 г.
Регистрационный № УД-_2230/баз.
Основы молекулярной биологии
Учебная программа учреждения высшего образования
по учебной дисциплине для специальности:
1-31 01 01 Биология (по направлениям)
направления специальности 1-31 01 01-03 Биология (биотехнология)
2015 г.
СОСТАВИТЕЛЬ:
Марина Алексеевна Титок, профессор кафедры микробиологии Белорусского
государственного университета, доктор биологических наук, профессор
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Наталья Александровна Белясова, доцент кафедры биотехнологии и
биоэкологии Учреждения образования «Белорусский государственный
технологический университет», кандидат биологических наук, доцент;
Евгений Артурович Николайчик, доцент кафедры молекулярной биологии
Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук,
доцент
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:
Кафедрой микробиологии Белорусского государственного университета
(протокол № 17 от 19 февраля 2015 г);
Учебно-методической комиссией биологического факультета Белорусского
государственного университета (протокол № 9 от 01 апреля 2015 г.)
Ответственный за редакцию: Марина Алексеевна Титок
Ответственный за выпуск: Марина Алексеевна Титок
2
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Дисциплина «Основы молекулярной биологии» предусматривает
формирование у студентов современных представлений о единстве
биологических систем, проявляющемся в сходстве их структурной и
химической организации, особенностях их функционирования, а также
общности молекулярно-биологических процессов, отличающих их от
объектов неживой природы.
Особое внимание обращается на молекулярно-биологические
процессы, происходящие на уровне клетки, являющейся структурной
единицей любого живого организма. Наиболее подробно рассматриваются
организация генетического аппарата клеток, механизмы реализации
наследственной информации, характеристика и оснащение основных этапов
репликации, транскрипции и трансляции и особенности регуляции данных
процессов, а также механизмы возникновения мутаций и механизмы
репарации повреждений генетического материала, обеспечивающие
поддержание существования клетки как изолированной интегральной
системы.
Цель
курса
–
охарактеризовать
молекулярно-генетическую
организацию
и
функционирование
материала
наследственности,
обеспечивающего биологические процессы, происходящие на уровне клетки,
являющейся структурной единицей любого живого организма.
Основной задачей курса является создание у студентов представлений
об основных молекулярно-биологических процессах, обеспечивающих
нормальное функционирование живых систем независимо от уровня их
организации.
Отдельные вопросы курса предусматривают знакомство с
классическими экспериментами, определявшими направления развития
молекулярной биологии.
Программа курса построена по блочно-модульному типу. Основные
блоки (модули) выделены в соответствии с основными разделами курса.
Содержание и объем учебного материала по каждому блоку программы
позволяет студентам свободно ориентироваться в изучаемых вопросах.
В результате изучения дисциплины обучаемый должен:
знать:
- принципы организации и функционирования живых систем;
- строение и химический состав нуклеиновых кислот как вещества
наследственности;
- механизмы процессов, обеспечивающих реализации генетической
информации;
- основные молекулярные механизмы мутационных процессов;
- основные механизмы репарации повреждения генетического
материала;
экспериментальные
доказательства
основных
положений
молекулярной биологии.
3
уметь:
- использовать полученные знания при решении задач генной
инженерии, биохимии, биотехнологии;
- свободно ориентироваться в большом объеме современных
молекулярно-биологических данных.
владеть:
– современными методами анализа молекул нуклеиновых кислот;
– подходами, лежащими в основе создания объектов биотехнологии.
Программа курса составлена с учетом межпредметных связей по
смежным
дисциплинам
«Генетика»,
«Биохимия»,
«Введение
в
биотехнологию».
Программа курса рассчитана на 70 часов, в том числе 34 часа аудиторных:
24 – лекционных, 8 – лабораторных занятий и 2 часа контролируемой
самостоятельной работы студентов.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
п/п
Наименование разделов, тем
1
2
Введение
Структура
и
функции
нуклеиновых кислот
Реализация
генетической
информации в клетке
ИТОГО:
3
Количество часов
Аудиторные
Лекции Практ.,
Лаб.
УСР
семинар. занятия
Самост.
работа
2
4
–
–
–
2
–
–
4
14
18
–
6
2
18
24
–
8
2
36
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
I. ВВЕДЕНИЕ
Понятие о биологических системах, особенностях их организации и
функционирования. Клетка как структурная единица организма, типы клеток,
неклеточные биологические системы и их принципиальная характеристика.
Основные биологические полимеры и их функции в живых системах.
II. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Типы нуклеиновых кислот и их распространение в природных
биологических системах. Доказательства генетической роли нуклеиновых
кислот. Установление генетической функции нуклеиновых кислот вирусов.
4
Принцип строения и функционирования ДНК как вещества
наследственности. Создание структурной модели ДНК (работы Дж. Уотсона
и Ф. Крика), объясняющей механизмы кодирования, изменения и
воспроизведения генетической информации. Типы структурной организации
молекул ДНК. Способы упаковки молекул ДНК в клетках про- и эукариот.
III. РЕАЛИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В КЛЕТКЕ
«Центральная догма» молекулярной биологии. Этапы воспроизведения
и реализации генетической информации в клетке (репликация, транскрипция
и трансляция).
Эксперименты М. Месельсона и Ф. Сталя, доказавшие
полуконсервативный способ репликации ДНК в клетке.
Система синтеза ДНК in vitro А.Корнберга. Cинтез биологически
активной фаговой ДНК. Репликация ДНК в клетке: репликативный аппарат,
асимметричный синтез ДНК в области репликативной вилки. Стадии
процесса репликации ДНК.
Репликативный аппарат бактериальной клетки. Основные белки,
участвующие в процессе репликации ДНК. Особенности и типы
бактериальных ДНК-полимераз. Точка начала репликации бактериальной
хромосомы и сборка комплекса, инициирующего репликацию.
Особенности репликации кольцевых и линейных молекул ДНК.
особенности репликации ДНК в эукариотических клетках (копирование
теломерных участков).
Экспериментальные
данные,
обосновавшие
существование
внутриклеточного переносчика генетической информации.
Синтез РНК в клетке (транскрипция): характеристика стадий и
аппарата транскрипции.
Регуляция процесса трансрипции и понятие об опероне.
Индуцибельные и репрессибельные опероны. Механизмы аттенуации.
Посттранскрипционный процессинг РНК и молекулярные механизмы
сплайсинга.
Генетический код нуклеиновых кислот и его общие закономерности.
Экспериментальные доказательства основных положений генетического
кода. Расшифровка генетического кода. Таблица кодонов.
Синтез клеточных белков (трансляция). Аппарат трансляции и система
синтеза белка in vitro.
Основные молекулярные механизмы мутационных процессов.
Механизмы репарации повреждений генетического материала клеток.
5
ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Список литературы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
1.
2.
3.
4.
5.
Основная
Корнберг А. Синтез ДНК / А. Корнберг. М.: Мир, 1977.
Уотсон Дж. Молекулярная биология гена / Дж. Уотсон. М.: Мир,
1978.
Стент Г. Молекулярная генетика / Г. Стент, Р. Кэлиндар. М.: Мир,
1981.
Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии / В. Н. Рыбчин.
Санкт-Петербург: Изд-во СПбГТУ, 2002.
Ленинджер А. Основы биохимии / А. Ленинджер. М.: Мир, 1985.
Альбертс Б. Молекулярная биология клетки / Б. Альбертс, Д. Брей, Дж.
Льюис, М. Рэфф, К. Робертс, Дж. Уотсон. М.: Мир, т.2, 1986.
Спирин А.С. Структура и Функции нуклеиновых кислот / А.С.Спирин.
М.: Высш. шк.,1990
Бокуть С.Б. Молекулярная биология / С.Б. Бокуть, Н. В.Герасимович,
А. А. Милютин. Мн: Высш. шк., 2005
Дополнительная
Айала Ф. Современная генетика / Ф. Айала, Дж. Кайгер. М.: Мир, т.1,
1987.
Страйер Л. Биохимия / Л. Страйер. М.: Мир, т.2, 1986.
Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия / Ю. А. Овчинников. М.:
Высш. шк., 1987.
Коничев А. С. Молекулярная биология / А. С. Коничев , Г. А.
Севостьянова. Из-во Academia , 2005.
Льюин Б. Гены. / Льюин Б. М.: Мир, 1987
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Для организации самостоятельной работы студентов по учебной
дисциплине курсу следует использовать современные информационные
технологии: разместить в сетевом доступе комплекс учебных и учебнометодических материалов (программа, методические указания к
лабораторным
занятиям,
список
рекомендуемой
литературы
и
информационных ресурсов, задания в тестовой форме для самоконтроля и
др.).
Эффективность самостоятельной работы студентов целесообразно
проверять в ходе текущего и итогового контроля знаний.
6
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ
Учебным планом специальности в качестве формы итогового контроля по
учебной дисциплине рекомендован зачет. Для текущего контроля качества
усвоения
знаний
студентами
можно
использовать
следующий
диагностический инструментарий:
- защита индивидуальных заданий при выполнении лабораторных работ;
- защита подготовленного студентом отчета о патентных исследованиях;
- устные опросы;
- письменные контрольные работы по отдельным темам курса;
- компьютерное тестирование.
7