МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Иркутский государственный университет»
(ФГБОУ ВПО «ИГУ»)
«Утверждаю»
_____________________
Первый проректор,
проректор по учебной работе,
проф.
«____»_____________20____г.
Биолого-почвенный факультет
Кафедра физико-химической биологии
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «ОСНОВЫ РЕГУЛЯЦИИ МЕТАБОЛИЗМА МИКРООРГАНИЗМОВ»
Код дисциплины по учебному плану ДС. Ф.9
Для студентов специальности 020209.65 «Микробиология»
г. Иркутск
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Цель курса
Изучить молекулярные механизмы регуляции метаболических процессов, отражающие контролируемое протекание биохимических реакций в процессе адаптации микроорганизмов к окружающим условиям.
Задачи курса
- Рассмотреть общие принципы регуляции экспрессии генов; Изучить регуляторные механизмы фосфотрансферазной системы; Рассмотреть роль альтернативных сигма-факторов РНК-полимеразы; Изучить механизмы регуляции стабильности мРНК; Рассмотреть различные виды сенсорных систем; Изучить основные принципы регуляции хемотаксиса; Рассмотреть механизмы кислородного стресса и редокс-контроля; Изучить общие принципы теплового шока, регуляции фолдинга и деградации белков.
Место курса в процессе подготовки специалиста
Настоящий курс является обязательным для подготовки студентов по специальности 012«Микробиология» специализации «Техническая микробиология».
Курс тесно связан с рядом специальных дисциплин и его изучению предшествуют курсы: «биохимия», «микробиология», «физиология», которые создают необходимую теоретическую базу и формируют достаточные практические навыки для понимания и осмысления информации, излагаемой в данном курсе.
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО ТЕМАМ И ВИДАМ РАБОТ
для студентов очного отделения
№ | Темы, разделы | Всего часов | Виды подготовки | Самост. Работа | ||
Лекции | Практические, семинарские, лабораторные занятия | Самост. работа студентов | КСР | |||
1 | Тема 1. Введение. Механизмы регуляции экспрессии генов. | 5 | 1 | - | 3 | - |
2 | Тема 2. Фосфотрансферазная система. | 5 | 1 | - | 3 | - |
3 | Тема 3. Альтернативные сигма-факторы РНК-полимеразы. | 5 | 1 | - | 3 | - |
4 | Тема 4. Регуляция стабильности мРНК. | 5 | 1 | - | 3 | 1 |
5 | Тема 5. Сенсорные системы. | 5 | 2 | - | 3 | - |
6 | Тема 6. Регуляция хемотаксиса. | 5 | 2 | - | 3 | - |
7 | Тема 7. Кислородный стресс и редокс контроль. | 5 | 2 | - | 4 | - |
8 | Тема 8. Тепловой шок, фолдинг и деградация белков. | 5 | 2 | - | 4 | 1 |
ВСЕГО часов | 40 | 12 | - | 26 | 2 |
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
3.1 Общее содержание (по всем темам)
Тема 1. Введение. Механизмы регуляции экспрессии генов.
Основные принципы регуляции биохимических процессов. Оперонная организация бактериальных генов. Принципы связывания регуляторных белков с ДНК. Взаимодействие регуляторных белков с РНК-полимеразой. Арабинозный оперон. Триптофановый оперон Регуляция на стадии терминации. Антитерминация
Тема 2. Фосфотрансферазная система.
Группы белков фосфотрансферазной системы. Принципы работы Bgl оперона. Механизмы катаболитной репрессии. Антитерминация.
Тема 3. Альтернативные сигма-факторы РНК-полимеразы.
Значение σ-факторов в процессе экспрессии генов. Виды σ-факторлов. σ-факторы E. сoli. σ-факторы бактериофагов.
Тема 4. Регуляция стабильности мРНК.
Значение регуляции стабильности мРНК. Факторы стабильности мРНК. Бактериальные РНКазы. Мультибелковые комплексы деградации РНК.
Тема 5. Сенсорные системы.
Основные принципы организации сенсорных систем. Трансмембранные рецепторы. Двухкомпонентные системы. Гистидиновые протеинкиназы. Регуляторы ответа.
Тема 6. Регуляция хемотаксиса.
Значение хемотаксиса для жизнедеятельности микроорганизмов. Устройство бактериального жгутика. Рецепторы хемотаксиса. Механизмы трансляции внеклеточного сигнала. Цитоплазматические сигнальные белки. Метилазы хемотаксиса и сенсорная адаптация.
Тема 7. Кислородный стресс и редокс контроль.
Сущность оксидативного стресса. Свободно-радикальные процессы. Система защиты от оксидативного стресса. SoxRS регулон. OxyR регулон. Механизмы адаптации к анаэробиозу.
Тема 8. Тепловой шок, фолдинг и деградация белков.
Сущность теплового шока. Процессы фолдинга. Шапероны и шаперонины. Системы протеолиза аномальных белков. Регуляция синтеза белков теплового шока.
3.2 Темы семинарских занятий
Семинарские занятия учебным планом не предусмотрены.
3.3 Тематика заданий для самостоятельной работы
Углубление знаний по курсу осуществляется за счет организации самостоятельной работы студентов по разделам, установленных программой дисциплины.
Арабинозный оперон. Триптофановый оперон Принципы работы Bgl оперона. σ-факторы E. сoli.5. σ-факторы бактериофагов.
6. Значение хемотаксиса для жизнедеятельности микроорганизмов.
7. Устройство бактериального жгутика.
8. SoxRS регулон.
9. OxyR регулон.
10. Процессы фолдинга.
11. Холодовой шок.
12. Утилизация азота.
13. Деление бактериальной клетки и его регуляция.
14. Межклеточные коммуникации.
15. Секреция белков.
16. SOS-ответ.
17. Регуляция споруляции.
18. Программированная клеточная гибель микроорганизмов.
19. Сравнительные особенности регуляции экспрессии генов у про - и эукариот.
20. Регуляция метаболизма микроорганизмов в биотехнологии.
21. Метаболическая инженерия микроорганизмов.
22. Связь собственных научных интересов студента с процессами регуляции биологических систем.
3.4 Примерный список вопросов к зачету
1. Цели, задачи и предмет курса. Место дисциплины в системе биологических наук.
2. Основные принципы регуляции биохимических процессов.
3. Оперонная организация бактериальных генов.
4. Принципы связывания регуляторных белков с ДНК.
5. Взаимодействие регуляторных белков с РНК-полимеразой.
6. Регуляция на стадии терминации.
7. Антитерминация
8. Группы белков фосфотрансферазной системы.
9. Механизмы катаболитной репрессии.
10. Антитерминация.
11. Значение σ-факторов в процессе экспрессии генов.
12. Виды σ-факторов.
13. Значение регуляции стабильности мРНК.
14. Факторы стабильности мРНК.
15. Бактериальные РНКазы.
16. Мультибелковые комплексы деградации РНК.
17. Основные принципы организации сенсорных систем.
18. Трансмембранные рецепторы.
19. Двухкомпонентные системы.
20. Гистидиновые протеинкиназы.
21. Регуляторы ответа.
22. Рецепторы хемотаксиса.
23. Механизмы трансляции внеклеточного сигнала.
24. Цитоплазматические сигнальные белки.
25. Метилазы хемотаксиса и сенсорная адаптация.
26. Сущность оксидативного стресса.
27. Свободно-радикальные процессы.
28. Система защиты от оксидативного стресса.
29. Механизмы адаптации к анаэробиозу.
30. Сущность теплового шока.
31. Шапероны и шаперонины.
32. Системы протеолиза аномальных белков.
33. Регуляция синтеза белков теплового шока.
4. ФОРМЫ ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ:
Цель контроля: определение уровня подготовки студентов по дисциплине.
Виды контроля: текущий, промежуточный и итоговый.
В ходе текущего контроля оценивается качество освоения студентами содержания конкретных разделов дисциплины. Для этого используются следующие формы текущей аттестации: устный опрос и реферативные работы. Текущий контроль осуществляется на семинарских занятиях.
Промежуточный контроль (устный опрос) осуществляется в ходе двух аттестаций – в середине и конце семестра.
Итоговый контроль - зачет (8 семестр). К зачету допускаются студенты, выполнившие в полном объеме самостоятельную работу и успешно сдавшие две промежуточные аттестации.
Студенты, вовремя выполнившие все обязательные виды деятельности и набравшие в ходе тестирования не менее 60 % баллов, получают зачет автоматически. Студенты, имеющие задолженность, должны выполнить все обязательные виды деятельности, а затем сдают зачет по вопросам в виде собеседования.
Критерии оценки: ответ полный, раскрывающий историю рассматриваемой проблемы, основных акторов проблемы, теоретические положения проблемы, пути их решения.
Формально: оценивается достижение целей образовательного стандарта высшего профессионального образования и соответствия фактического уровня развития личности профессионала проектируемому.
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА
Интернет-источники
http://www. protein. bio. *****/biokhimiya/index. htm - Интернет версия международного журнала по биохимии и биохимическим аспектам молекулярной биологии, биоорганичемской химии, микробиологии, иммунологии, физиологии и биомедицинских иссследований. Статьи в pdf-формате. http://dmb. biophys. ***** - Информационная система «Динамические модели в биологии», рассчитаная на широкий круг пользователей, включает в себя гипертекстовые документы и реляционные базы данных и обеспечивает унифицированный доступ к разнообразной информации по данной предметной области. Справочный раздел содержит сведения о научных организациях и университетах России, в которых ведутся работы по математическому моделированию в биологии, персональную информацию о российских ученых, работающих в этой области и их трудах, аннотированный список международных и российских журналов, печатающих статьи по моделированию в биологии. Библиотека содержит библиографическую, аннотированную и полнотекстовую информацию по математическому моделированию биологических процессов, в том числе специально подготовленные электронные версии более 20 российских монографий и учебных пособий по математическим моделям в биологии. http://tusearch. - Поиск электронных книг, публикаций, законов, ГОСТов на сайтах научных электронных библиотек. В поисковике отобраны лучшие библиотеки, в большинстве которых можно скачать материалы в полном объеме без регистрации. В список включены библиотеки иностранных университетов и научных организаций. http://yanko. *****/books/biolog/nagl_biochem/index. htm - Наглядная биохимия. – М. Мир, 2000. – 496 с. http://*****/defaultx. asp - Научная электронная библиотека, крупнейший российский информационный портал в области науки, технологии, медицины и образования, содержащий рефераты и полные тексты более 12 млн научных статей и публикаций. http://*****/index. php - портал бесплатной медицинской информации, содержит большое количество книг, учебных пособий биохимической направленности.Оборудование
a) Для лекционных занятий используется мультимедийный проектор и ноутбук;
b) при выполнении заданий самостоятельной работы студенты могут пользоваться компьютерами компьютерного класса биолого-почвенного факультета.
Материалы
Презентации к лекциям: «Оксидативный стресс», «Свободно-радикальные процессы», «Тепловой шок», «Хемотаксис»
ЛИТЕРАТУРА
Основная
Коничев биология/ , . – М.: Академия,.- 400 с.2. Регуляторные системы организма человека: Учеб. пособие./ , , . - М.: Дрофа, 20с.
Дополнительная
Жимулев и молекуляная генетика / .- Новосибирск.: Изд-во Нов. Сиб. Универ. -2006. – 479с. Иммунология / А. Ройт, Дж. Бростофф, Д. Мейл. - М.: Мир, 2000. – 592с. Галактионов : Учебник для студентов вузов / .- М.: Академия, 2004. – 528 с.Кроме этого, студентам рекомендуется изучение периодических научных изданий: «Биологические мембраны», «Биохимия», «Биофизика», «Биотехнология», «Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии», «Известия РАН. Серия биологическая », «Микробиология», «Молекулярная биология», «Прикладная биохимия и микробиология».
ЛИСТ ОБНОВЛЕНИЯ
Дата | Внесенные обновления | Подпись автора | Подпись зав. кафедрой |
