Молекулярно-генетические основы коммуникации организмов

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. Молекулярно-генетические основы
коммуникации организмов
Направление подготовки
020400 Биология
Магистерская программа
Общая биология
Квалификация выпускника
Магистр
Форма обучения
очная
Саратов,
2011
1. Цели освоения дисциплины.
Целями освоения дисциплины являются: ознакомление студентов с основными
закономерностями взаимоотношений между живыми организмами и молекулярногенетической основой этих взаимоотношений. Курс предусматривает получение знаний о
структурной особенности и функциональной роли молекул, которые служат
посредниками при передаче экологически значимой информации между живыми
организмами и биохимических реакциях, в которых участвуют вещества – регуляторы
коммуникативных процессов.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры:
Цикл М.3, вариативная часть, курс по выбору. Дисциплина изучается в 4 семестре.
Для успешного освоения курса необходимы знания по неорганической,
органической, аналитической, биологической химии, физиологии растений, физиологии
человека и животных, микробиологии, зоологии, генетике, молекулярной биологии.
В процессе изучения дисциплины затрагиваются вопросы, смежные с курсами
биохимии, экологии, молекулярной биологии, физиологии человека и животных,
токсикологии.
Знания молекулярно-генетических основ коммуникации организмов необходимы как
предшествующие для освоения теоретических и практических знаний и навыков по
экологии человека, биотехнологии.
3. Требования к уровню освоения содержания курса:
В
процессе
освоения
дисциплины
формируются
общекультурные
и
профессиональные компетенции ОК-1, ПК-1, ПК-10, ПК-11, ПК-12; ПК-13, СК-2, СК-3.
ОК-1: способен к творчеству (креативность) и системному мышлению;
ПК-1: понимает современные проблемы биологии и использует фундаментальные
биологические представления в сфере профессиональной деятельности для постановки и
решения новых задач.
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.
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:
- основные закономерности эколого-биохимических взаимодействий с участием
организмов, относящихся к различным систематическим группам;
- различные типы природных и синтетических веществ, которые являются
информационными регуляторами экологических процессов;
- принципы структурно-функциональной организации важнейших сигнальных
молекул и связанные с ними основные коммуникационные процессы у живых
организмов, механизмы их регуляции;
- иметь представления о процессах химической коммуникации организмов на
молекулярном уровне.
Уметь:
- определять основные природные вещества, участвующих в химической
коммуникации между организмами, их структуру и биохимические реакции, в
которых они участвуют;
- применять полученные знания для управления экосистемами и экологическими
процессами путем использования природных и синтетических регуляторных
веществ;
- использовать показатели симбиотических взаимодействий микроорганизмов в
экологической, санитарной и лабораторной практике.
Владеть:
- экспериментальными приемами выделения, анализа структуры и выявления
экологических функций природных соединений;
- подходами к диагностике состояния окружающей среды, основанной на анализе
типов и проявлений биотических отношений, опосредуемых природными
химическими посредниками;
- широким спектром аналитических методов и подходов биохимии, молекулярной
биологии, экологии, токсикологии.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 6 зачетных единиц 216 часов.
4.1. Структура дисциплины
1
2
2
Системы коммуникаций в
организме
Ассоциативная
7
8
4
9
10
10
Опрос
4
2
2
4
4
10
Опрос
Самостоятельная
работа
6
2
Практические
4
1
Семинары
3
4
Лекции
Неделя семестра
1
Раздел дисциплины
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям семестра)
Формы
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
Семестр
№
п/п
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу
студентов и трудоемкость (в
часах)
3
4
5
6
7
8
9
10
11
микрофлора человека
Колонизационная
резистентность организма
человека
Ассоциативные
отношения
микроорганизмов с
растениями
Молекулярногенетические основы
ассоциативного
взаимодействия бактерий
и растений
Ассоциативные
взаимоотношения
симбионтов в
гидробиоценозах, их
практическое
использование в
экологической,
санитарной и
лабораторной практике
Эколого-биохимические
взаимодействия с
участием грибов и
водорослей
Биохимические
механизмы
взаимодействия высших
растений с грибами
Эколого-биохимические
аспекты взаимодействия
высших растений
Молекулярногенетические основы
взаимодействия высших
растений и животных
Коммуникация между
животными:
биохимические
механизмы
Промежуточная
аттестация
Итого (216 ч.)
10
Опрос,
реферат
4
10
Опрос
2
4
10
Контрольное
тестирование
6
2
4
10
Опрос
4
7
2
10
Опрос
4
8
2
10
Коллоквиум
4
9
2
10
Опрос
4
10,11
4
16
Опрос
4
12,13
4
10
Опрос,
реферат
36
Экзамен
152
Экзамен
4
3
2
4
4
2
4
5
4
4
4
2
4
4
26
14
24
4.1. Содержание дисциплины.
Тема 1. Системы коммуникаций в организме
Понятие коммуникации в мире живого. Разнообразные системы коммуникаций,
обеспечивающие взаимное координирование деятельности клеток и тканей при адаптации
к тем или иным изменениям среды. Коммуникация посредством секретируемых молекул.
Гормоны: щитовидной железы, мозгового и коркового слоя надпочечников, половых
желез, поджелудочной железы и механизмы их действия на клеточный метаболизм.
Ростовые факторы, нейротрансмиттеры и рецепторы к ним. Коммуникация посредством
межклеточных контактов (адгезионных молекул и рецепторов к ним). Функциональная
роль мембранных микровезикул.
Тема 2. Ассоциативная микрофлора человека
Симбиотические ассоциации человека и микроорганизмов: комменсализм,
мутуализм, паразитизм. Пептидогликан и его роль в персистенции бактерий. Механизмы
бактериальной персистенции. Механическая и секреторная защита пептидогликана,
утрата пептидогликана, антигенная мимикрия. Генетический контроль персистенции.
Антилизоцимная,
антигистоновая,
антикомплементарная,
антикарнозиновая,
антииммуноглобулиновая,
«антиинтерфероновая»,
антибетализиновая,
антилактоферриновая активность. Сигнальные молекулы бактерий – непептидные
аутоиндукторы: лактоны N-ацилированного гомосерина, производные 2-метил-2,3,4,5тетрагидрокситетрагидрофурана, производные индола и хинолина, родственные
адреналину соединения. Внутриклеточные и мембранные рецепторы, с которыми
специфически связываются аутоиндукторы и активируемые ими эффекторные системы.
Тема 3. Колонизационная резистентность организма человека
Доминантная микрофлора кожи человека, верхних дыхательных путей,
пищеварительного тракта и репродуктивного тракта женщин и мужчин. Характеристики
бактерий, определяющие колонизацию: лизоцимсвязывающая и адгезивная способность.
Колонизационная резистентность как функция доминантной микрофлоры, ее основные
механизмы. Влияние различных факторов на изменения ассоциативных симбиозов и
подходы к их восстановлению. Бактериальные биопленки и инфекции. Регуляция
нормальной микрофлоры как основа микробиологической терапии. Антибактериальные
препараты, иммуномодуляторы, пробиотики, пребиотики, аутоиндукторы анабиоза.
Тема 4. Ассоциативные отношения микроорганизмов с растениями
Механизмы воздействия ассоциативных бактерий на растения. Ассоциативная
азотфиксация. Флавоноиды, определяющие формирование растительно-бактериального
симбиоза. Экспрессия бактериальных nod-генов, регуляция экспрессии, Nod-факторы,
внеклеточные полисахариды, инфекционные нити. Ростовые вещества растений,
продуцируемые ризобактериями. Индолилуксусная кислота, цитокинины, гиберриллины,
АСС-деаминаза. Биологический контроль ассоциативных ризобактерий за развитием
фитопатогенных микроорганизмов на корнях растений. Антибиотики и фунгициды
ризобактерий. Сидерофоры, регуляция их синтеза.
Тема 5. Молекулярно-генетические основы ассоциативного взаимодействия
бактерий и растений
Азоспирилла – модель при изучении явления ассоциативности. Структура и
функции гликополимеров поверхности азоспирилл. Лектины клеточной поверхности
азоспирилл, растительные лектины, их роль в ассоциативных взаимоотношениях бактерий
с растениями. Роль агглютинирующих белков ризобий и азотфиксирующих бацилл при
взаимодействии с растениями. Методы и результаты генетического анализа растительномикробных ассоциаций. Плазмиды азоспирилл, их свойства, функциональное значение.
Тема 6. Ассоциативные взаимоотношения симбионтов в гидробиоценозах
Типы микробиоценозов водоемов. Простейшие – бактерии, простейшие –
водоросли, водоросли – водоросли, водоросли – бактерии, бактерии – бактерии.
Механизмы выживания и регуляции природных ассоциаций. Лизоцим гидробионтов,
антилизоцимная активность. Белки гистоны, их бактерицидная активность. Система
«гистон – антигистон», ее роль в природных водоемах. Система «каталаза – перекись
водорода». Регуляция межмикробных отношений симбионтов. Аутоиндукторы анабиоза
(алкилоксибензолы) и аутоиндукторы аутолиза (свободные ненасыщенные жирные
кислоты). Экзометаболиты. Использование лизоцимной и антилизоцимной активности
гидробионтов для прогнозирования состояния водных биоценозов, выявления свежего
фекального загрязнения, анализа сапропробности водоема, контроля качества воды.
Применение функциональных систем микроорганизмов для разработки методов
тестирования биологических свойств микроорганизмов, выделения чистых культур,
подбора условий культивирования, отбора штаммов-продуцентов биологически активных
веществ.
Тема 7. Эколого-биохимические взаимодействия с участием грибов и водорослей
Внутривидовые взаимодействия. Половые феромоны водорослей и грибов, их
значение для репродуктивного цикла. Хемоаттрактанты клеточных слизевиков. Роль
цАМФ в жизненном цикле Dictyostelium. Модель эволюционного перехода от
одноклеточности к многоклеточности с участием цАМФ. Аутоингибирование
фитопланктона. Межвидовые взаимодействия. Взаимодействие разных видов
планктонных водорослей. Воздействие харовых водорослей на фитопланктон.
Взаимодействие водорослей и грибов. Эколого-биохимические взаимодействия между
разными видами грибов - паразитизм, аллелопатия, симбиоз.
Тема 8. Биохимические механизмы взаимодействия высших растений с грибами
Биохимические аспекты симбиоза грибов и растений. Биохимические особенности
грибов – микоризообразователей. Ассоциативные микроорганизмы экто- и эндотрофных
микориз растений. Значение грибных метаболитов для повышения устойчивости растений
фитофагам. Биохимические аспекты паразитизма и нападения грибов на растении.
Патотоксины. Гормоны роста. Ферменты: пектиназы, полисахаридгидролазы и т.д.
Вещества, закупоривающие сосуды. Воздействие грибов на накопление в растениях
токсичных метаболитов. Химические средства защиты растений от грибов.
Преинфекционные соединения. Проингибитины и ингибитины. Постинфекционные
соединения. Постингибитины. Фенолы и цианогенные гликозиды. Фитоалексины.
Элиситоры. Ингибиторы грибных ферментов. Органические кислоты. Химическая
модификация молекулы токсина. Коэволюция грибов и растений. Практическая
значимость антифунгальных метаболитов растений.
Тема 9. Эколого-биохимические аспекты взаимодействия высших растений
Cистемы регуляции на разных уровнях организации растительного организма.
Основные типы рецепторов, интегрированных во внешнюю клеточную мембрану, роль
рецепторов, сопряженных с G-белками, ассоциированных с ферментами. Участие ионных
каналов в передаче сигнала. Роль фосфоинозитольного пути и аденилатциклазной
системы в клеточной регуляции у растений. Сигнальные молекулы, мессенджеры. Роль
ионов кальция в клеточной регуляции и значение кальмодулиновой системы. Роль
лектинов в передаче сигнала. Три механизма регуляции транскрипции. Гормоны,
участвующие в клеточной регуляции. Участие этилена в регуляции роста растений.
Аллелопатические взаимодействия между растениями. Примеры. Роль животных.
Значение растительной аллелопатии для развития сукцессии. Значение аллелопатии в
прикладной экологии. Аллелопатические взаимодействия культурных растений и
сорняков. Аллелопатия и растения-интродуценты.
Тема 10. Молекулярно-генетические основы взаимодействия высших растений и
животных
Концепция биохимической коэволюции растений и животных. Регуляция
химическими веществами растений пищевого поведения животных-фитофагов.
Азотсодержащие токсины растений. Небелковые аминокислоты. Цианогенные гликозиды.
Глюкозинолаты. Алкалоиды. Пептиды и белки. Токсины растений, не содержание азот.
Негликозидные токсины. Сердечные гликозиды. Пищевые детерренты и репелленты.
Танниины. Алкалоиды. Белковые ингибиторы протеаз. Пищевые аттрактанты, их
особенности. Взаимосвязь аттрактантов и репеллентов. Ольфакторные, байтинг- и
глотательные факторы. Практическая значимость хеморегуляторов пищевого поведения
фитофагов.
Растительные хеморегуляторы онтогенеза и плодовитости фитофагов. Воздействие
веществ растений на беспозвоночных. Гормоны линьки членистоногих. Фитоэкдизон.
Ювенильные гормоны. Работы К. Слама. Хемостериллянты. Хеморегуляторы,
воздействующие на позвоночных животных. Ингибиторы плодовитости гормональной и
негормональной природы. Каннабиоиды. Госсипол. Мутагены и канцерогены. Кверцетин.
Пирролизидиновые алкалоиды. Антиканцерогенное действие растительных метаболитов.
Стимуляторы плодовитости. Антиовипозитанты. Вторичные метаболиты растений,
используемые животными. Вещества, привлекающие опылителей. Синомоны.
Тема 11. Коммуникация между животными: биохимические механизмы
Внутривидовые взаимодействия. Феромоны: релизеры и праймеры. Феромоны
беспозвоночных. Половые феромоны – аттрактанты и афродизиаки. Экологические
функции половых феромонов. Феромоны тревоги. Агрегационные феромоны. Феромоны
следа. Феромоны метки. Феромоны со множеством функций. Феромоны позвоночных, их
экологические функции. Особенности химического состава и биосинтеза феромонов.
Практическое использование феромонов. Межвидовые взаимодействия. Алломоны:
токсины, репелленты, приманки, вещества с несколькими функциями. Особенности
химического состава и метаболизма алломонов. Практическая значимость алломонов.
Кайромоны: вещества, привлекающие к пище, индукторы адаптации, факторы роста,
сигналы опасности.
Перечень лабораторных работ к дисциплине
1.
Выделение и очистка углеводсодержащих молекул высших водных
растений.
2.
Получение препаратов капсульных полисахаридов и экзополисахаридов
грамотрицательных микроорганизмов.
3.
Экстракция липополисахаридов из мембран грамотрицательных бактерий и
анализ биополимерного состава препаратов ЛПС.
4.
Выделение фитогемагглютинина из семян фасоли.
5.
Фракционирование гистоновых белков печени крысы.
5. Образовательные технологии.
В процессе реализации учебной дисциплины предусмотрено использование
мультимедийных и проблемных лекций, деловых и ролевых игр, разбор конкретных
ситуаций, творческие задания, тестовый анкетный и автоматизированный контроль в
сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных
навыков обучающихся.
Предусмотрены встречи с представителями государственных и общественных
организаций, мастер-классы экспертов и специалистов.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная работа выполняется студентами в традиционных формах:
подготовка рефератов, докладов и современных: подготовка деловых игр; разработка
творческих заданий. Предусмотрено чтение и конспектирование материалов по
дисциплине, чтение дополнительной литературы по дисциплине, поиск материалов в сети
Internet.
6.1. Темы рефератов и докладов студентов:
1. Гормональная регуляция водно-солевого обмена и кальция.
2. Оксид азота – сигнальная молекула.
3. Микрофлора человека и животных и ее функция.
4. Коммуникативные сигналы бактерий.
5. Основные гормоны репродукции в регуляции межклеточных коммуникаций,
реализующих иммунный ответ.
6. Биосовместимость пробиотиков с индигенной микрофлорой хозяина.
7. Влияние антибиотиков на адгезивные свойства микроорганизмов.
8. Роль полисахаридов и полисахаридсодержащих комплексов азоспирилл во
взаимодействии с растениями.
9. Генетика азотфиксации и взаимодействия с растениями бактерий рода Azospirillum.
10. Эколого-биохимические взаимодействия между разными видами грибов.
11. Биохимические особенности грибов – микоризообразователей.
12. Химическая модификация растением молекул грибных токсинов.
13. Экологическое значение аллелопатии между растениями.
14. Токсины растений и их экологическая роль.
15. Канцерогенное и антиканцерогенное действие растительных метаболитов.
16. Феромональная коммуникация у позвоночных и беспозвоночных животных:
сравнительные аспекты.
17. Кайромоны как индукторы адаптации у животных.
Литература для подготовки к семинарам:
1. Бухарин О.В. Персистенция патогенных бактерий. – М.: Медицина, 1999. – 361 с.
2. Бигон М., Харпер Дж., Таунсенд К. Экология. Особи, популяции и сообщества: Пер. с
англ. Т.1. – М.: Мир, 1989. – 667 с.
3. Варбанец Л.Д., Здоровенко Г.М., Книрель Ю.А. Методы исследования эндотоксинов. –
Киев: Наукова думка, 2006. – 237 с.
4. Винокурова Н.Ф., Трушин В.В. Глобальная экология. – М.: Просвещение, 1998. – 270
с.
5. Вронский В.А. Прикладная экология. – Ростов н/Д.: Изд-во «Феникс», 1996. – 512 с.
6. Заварзин Г.А. Лекции по природоведческой микробиологии. – М.: Наука, 2003. – 348 с.
7. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растений. – М.: Наука,
1996. – 44 с.
8. Звягинцева Т.Н., Беседнова Н.Н., Елякова Л.А. Структура и иммунотропное действие
1,3; 1,6 –b-D-глюканов. – Владивосток: Дальнаука, 2002. – 160 с.
9. Марри Р., Греннер Д., Мейес П. и др. Биохимия человека: Пер. с англ. – М.: Мир, 2004.
– 381 с.
10. Молекулярная биология бактерий, взаимодействующих с растениями / Ред. Герман
Спайнк, Адам Кондороши, Пауль Хукас // Русск. пер. И.А. Тихонович, Н.А. Проворов.
– Сант-Петербург, 2002. – 567 с.
11. Саламатова Т.С., Зауралов О.А. Физиология выделения веществ растениями. Учеб.
пособие. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1991. – 152 с.
12. Скиркявичус А.В. Феромонная коммуникация насекомых. – Вильнюс: Мокслас, 1986.
– 289 с.
13. Фрумин Г.Т. Экологическая химия и экологическая токсикология. – СПб.: Изд-во
РГГМУ, 2000. – 198 с.
14. Шпаков А.О. Сигнальные молекулы бактерий непептидной природы QS-типа //
Микробиология. – 2009. – Т. 78, № 2. – С. 168-175.
6.2. Вопросы для контрольного тестирования.
Выбрать один или несколько правильных ответов
1. Инсулин в печени:
А) активирует гликогенсинтетазу;
Б) повышает концентрацию цАМФ;
В) снижает концентрацию фруктозо-2,6-бифосфата;
Г) активирует фосфодиэстеразу;
Д) активирует глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу.
2. Вазопрессин:
А) стимулирует повышение осмотического давления плазмы крови;
Б) стимулирует реабсорбцию воды в почках;
В) активирует протеинкиназу А в почках;
Г) стимулирует экспрессию гена аквапорина-2
Д) снижает осмотическое давление плазмы крови.
3. Пептидогликан:
А) обнаруживается у прокариот и эукариот;
Б) гетерополимер, состоящий из гликановых цепей, связанных короткими
пептидами;
В) не имеет структурных различий у грамположительных и грамотрицательных
бактерий;
Г) бактерий не обладает иммуномодулирующей активностью;
Д) микробные клетки защищают от факторов иммунитета.
4. Пробиотики:
А) это химические вещества, способствующие элиминации патогенной
микрофлоры;
Б) это биологические микробные препараты заместительной терапии;
В) получают из микромицетов;
Г) увеличивает антилизоцимную активность патогенной микрофлоры;
Д) получают из симбионтной микрофлоры хозяина.
5. На микробные клетки-симбионты человека воздействуют:
А) антибиотики, вызывающие гибель бактерий;
Б) авирулентные клоны патогенной микрофлоры;
В) иммуномодуляторы про- и пребиотики, усиливающие защиту хозяина;
Г) бифидумбактерии и лактобациллы;
Д) ингибиторы QS, ограничивающие рост и размножение популяции.
6. На ризосферную компетентность ассоциативных бактерий, стимулирующих
рост и развитие растений, влияют:
А) скорость роста PGPB;
Б) процесс удвоения ДНК;
В) способность к утилизации основных компонентов растительных экссудатов и
продукции аминокислот;
Г) устойчивость к тяжелым металлам;
Д) фолдинг белковых молекул.
7.
Гены, участвующие во взаимодействие бактерий с растениями:
А) гены синтеза бета-глобулинов;
Б) гены хемотаксиса;
В) гены синтеза ацетилхолина;
Г) гены образования экзополисахаридов;
Д) гены азотфиксации.
8. При формировании и функционировании симбиоза пшеницы и азоспириллы
агглютинин зародышей пшеницы (АЗП) способствует увеличению у Azospirillum
brasilense :
А) продукции ИУК;
Б) переноса ядер соматических клеток;
В) соотношения кислых фосфолипидов в мембранах;
Г) экспрессии вирусных генов;
Д) биосинтеза внутриклеточных белков.
9. Расположите в правильной последовательности стадии процесса формирования
бактериальных биопленок:
А) необратимая адгезия, интенсивное деление клеток, образование матрикса;
Б) адгезия к субстрату;
В) сформированные биопленки;
Г) планктонные, свободно двигающиеся формы.
10. Расположите в правильной последовательности стадии восприятия Nodфактора у бобовых растений с детерминированными клубеньками (на примере лядвенца
японского):
А) запуск сигнального каскада;
Б) развитие инфекционной нити, формирование клубенька;
В) связывание Nod-фактора рецепторным комплексом;
Г) скручивание корневых волосков, активация ранних симбиотических генов.
6.3. Вопросы для промежуточной аттестации.
1. Понятие коммуникации в мире живого.
2. Гормоны, ростовые факторы, нейротрансмиттеры, обеспечивающие коммуникацию в
организме.
3. Коммуникация посредством межклеточных контактов: адгезионных молекул и
рецепторов к ним.
4. Функциональная роль мембранных микровезикул.
5. Механизмы бактериальной персистенции.
6. Пептидогликан и его роль в персистенции бактерий.
7. Секретируемые факторы персистенции бактерий.
8. Ассоциативные бактерии, колонизирующие кожу человека, верхние дыхательные
пути, пищеварительный тракт и репродуктивный тракт женщин и мужчин.
9. Механизмы колонизационной резистентности доминантной микрофлоры человека.
10. Сигнальные молекулы бактерий – непептидные аутоиндукторы:
11. Регуляция нормальной микрофлоры человека как основа микробиологической
терапии.
12. Механизмы воздействия ассоциативных бактерий на растения.
13. Структурно-функциональные
особенности
флавоноидов,
определяющих
формирование растительно-бактериального симбиоза.
14. Экспрессия бактериальных nod-генов, регуляция экспрессии, Nod-факторы.
15. Ростовые вещества растений, продуцируемые ризобактериями: индолилуксусная
кислота, цитокинины, гиберриллины, АСС-деаминаза.
16. Биологический контроль ассоциативных ризобактерий за развитием фитопатогенных
микроорганизмов на корнях растений.
17. Роль агглютинирующих белков ризобий и азотфиксирующих бацилл при
взаимодействии с растениями.
18. Структура и функции гликополимеров поверхности азоспирилл.
19. Лектины клеточной поверхности азоспирилл, растительные лектины, их роль в
ассоциативных взаимоотношениях бактерий с растениями.
20. Плазмиды азоспирилл, их свойства, функциональное значение.
21. Коммуникативные связи в микробиоценозах водоемов.
22. Системы гидробионтов: «лизоцим – антилизоцим», «гистон – антигистон», «каталаза –
перекись водорода», использование их в экологической, санитарной и лабораторной
практике.
23. Аутоиндукторы анабиоза (алкилоксибензолы) и аутоиндукторы аутолиза (свободные
ненасыщенные жирные кислоты).
24. Эколого-биохимические взаимодействия с участием водорослей.
25. Половые феромоны водорослей и грибов, их значение для репродуктивного цикла.
26. Хемоаттрактанты клеточных слизевиков. Роль цАМФ в жизненном цикле
Dictyostelium.
27. Эколого-биохимические взаимодействия между разными видами грибов - паразитизм,
аллелопатия, симбиоз.
28. Биохимические механизмы воздействия патогенных грибов на растения.
29. Биохимические средства защиты высших растений от патогенных грибов и их
экологическая функция.
30. Cистемы регуляции на разных уровнях организации растительного организма.
31. Основные типы рецепторов, интегрированных во внешнюю клеточную мембрану, роль
рецепторов, сопряженных с G-белками, ассоциированных с ферментами.
32. Роль фосфоинозитольного пути, аденилатциклазной и кальмодулиновой системы в
клеточной регуляции у растений.
33. Сигнальные молекулы, мессенджеры. Роль лектинов в передаче сигнала.
34. Аллелопатические взаимодействия между растениями, их практическая значимость.
35.Концепция биохимической коэволюции растений и животных.
36. Общая характеристика химических веществ растений, выполняющих защитную
функцию.
37. Азотсодержащие токсины растений.
38. Негликозидные токсины и сердечные гликозиды высших растений.
39. Пищевые детерренты и их практическая значимость.
40. Пищевые аттрактанты и их практическая значимость.
41. Влияние химических веществ растительного происхождения на плодовитость
животных и онтогенез насекомых.
42. Антивитопозитанты, синомоны и вещества, привлекающие опылителей.
43. Накопление и использование вторичных метаболитов растений животными.
44. Биохимические аспекты взаимодействия с участием животных.
45. Феромоны беспозвоночных животных, их практическая значимость.
46. Феромоны позвоночных животных, их практическая значимость.
47. Особенности состава и биосинтеза феромонов.
48. Особенности состава и метаболизма алломонов. Их практическая значимость.
49. Кайромоны. Их практическая значимость, особенности состава и метаболизма.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
а) основная литература:
1. Бухарин О.В., Лобакова Е.С., Немцева Н.В., Черкасов С.В. Ассоциативный
симбиоз. – Екатеринбург: УрО РАН, 2007. – 264 с.
2. Молекулярные основы взаимоотношений ассоциативных микроорганизмов с
растениями / Отв. Ред. В.В. Игнатов. – М.: Наука, 2005. – 262 с.
3. Бухарин О.В., Валышев А.В., Гильмутдинова Ф.Г. и др. Экология
микроорганизмов человека. – Екатеринбург: УрО РАН, 2006. – 480 с.
б) дополнительная литература
1. Ботаника и микология: Современные горизонты: cб. тр. / Отв. ред. А.А. Созинов. –
К.: Академпериодика, 2007. – 332 с.:
2. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ / Под общей ред.
проф. Е.В. Барановского. – Мн.: Высш. шк., 1997. – 176 с.
3. Выделение и анализ гликополимеров растительного и бактериального
происхождения: Учеб.- метод. пособие для студ. биол. фак. / Сост.: С.А. Коннова,
О.А. Сачкова, О.Н. Коннова, Ю.П. Федоненко; под ред. д-ра биол. наук В.В.
Игнатова. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2005. – 40 с.
4. Грузина В. Д. Коммуникативные сигналы бактерий // Антибиотики и
химиотерапия. – 2003. – Т. 48, № 10. – С. 32-39.
5. Ермилова Е.В. Молекулярные аспекты адаптации прокариот. – СПб.: Изд-во С.Петерб. ун-та, 2007. – 299 с.
6. Гродзинский А.М., Головко Э.А. и др. Экспериментальная аллелопатия. – Киев:
Наукова думка, 1987. – 236 с.
7. Дерфлинг К. Гормоны растений. – М.: Мир, 1985. – 303 с.
8. Исидоров В.А. Экологическая химия: Учебное пособие для вузов. – СПб.:
Химиздат, 2001. – 144 с.
9. Кусакин О.Г., Дроздов А.Л. Филема органического мира. Ч.2. – СПб.: Наука, 1998.
– 381 с.
10. Скурлатов Ю.И., Дука Г.Т., Мизити А. Введение в экологическую химию. – М.:
Высшая школа, 1994. – 400 с.
11. Хаусман К. Протозоология: пер. с нем. – М.: Мир, 1988. – 336 с.
12. Эллиот В., Эллиот Д. Биохимия и молекулярная биология. – М.: Изд. НИИ
Биомедхимии РАМН. – 2000. – 372 с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. http://window.edu.ru/window/library/ Саловарова В.П. Введение в биохимическую
экологию: учеб. пособие / В.П. Саловарова, А.А. Приставка, О.А. Берсенева. –
Иркутск: Изд во Иркут. гос. ун та, 2007. – 159 с.
2. http://lib.e-science.ru/book/105/ Альбертс Б., БреЙ Д. и др. Молекулярная биология
клетки. Т. 2. Изд-во «Мир».
3. http://www.xumuk.ru/toxicchem/ Крамаренко В.Ф. Токсикологическая химия. Учеб.
пособие.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
Таблицы, слайды, мультимедийное оборудование, лабораторная посуда и
реактивы, спектрофотометр СФ46, фотоэлектроколориметры, центрифуги на 7000 об/мин
и 15 тыс. об/мин, аналитические и торсионные весы, рН-метр, термостаты, сушильные
шкафы, аквадистиллятор, вытяжные шкафы, микробиологический бокс.
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.
_______________________ Е.В. Плешакова
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
Приложение 1.
Оценка качества освоения студентами
учебной дисциплины «Молекулярно-генетические основы
коммуникации организмов»
в соответствии с бально-рейтинговой системой
Ведущий преподаватель: Доцент кафедры биохимии и биофизики Е.В. Плешакова
Качество освоения студентами учебной дисциплины «Молекулярно-генетические
основы коммуникации организмов» определяется суммой баллов, набранных в ходе
- текущей аттестации – 80 баллов,
- промежуточной аттестации (экзамен) – 20 баллов.
Аттестация по данной дисциплине включает:
Аттестация по данной дисциплине включает:
Текущая аттестация
Коэффициент Максимальное
количество
баллов
0
0
Тестовые задания
Самостоятельная аудиторная работа:
Письменный и устный контроль знаний на семинарских
(практических) занятиях*
Контрольное тестирование
Коллоквиум
Самостоятельная внеаудиторная работа:
Подготовка доклада, реферата**
Научно-исследовательская деятельность:
Отчет о выполнении практических (лабораторных)
работ ***
Промежуточная аттестация (экзамен)
0,6
100
0,1
60
20
20
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»
Задания для контрольного тестирования, темы докладов и рефератов представлены
в тексте рабочей программы.