Рабочая программа и календарно-тематический план по дисциплине «Молекулярная биология клетки»

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РФ

КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЦИТОЛОГИИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА И КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

ПО ДИСЦИПЛИНЕ «МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ»

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ФАКУЛЬТЕТОВ:

АГРОНОМИЧЕСКОГО

АГРОХИМИЧЕСКОГО

ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

ЭКОЛОГИЧЕСКОГО

ПРОГРАММА КУРСА «МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ»

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ

Молекулярная биология - это наука о молекулярных механизмах важнейших общебиологических явлений. Она представляет собой биологию молекулярного уровня организации живой материи. Процессы, протекающие на этом уровне, лежат в основе реализации генетической информации, заключенной в ДНК клетки. Молекулярная биология выступает связующим звеном между генетикой и цитологией, между закладывающимися в потенции и реально происходящими процессами, определяющими структуру клеток и организмов, особенности их функционирования, роста и развития, она объясняет возможные пути генетического выражения в зависимости от событий, происходящих в клетке на молекулярном уровне.

Цель преподавания молекулярной биологии клетки для студентов факультета агрохимии и почвоведения - дать представление о молекулярном уровне организации и функционирования живой материи и тем самым способствовать системному подходу к усвоению учебного материала на основе понимания глубокой связи естественных наук и формированию современной естественнонаучной картины мира.

Задачей курса является приобретение студентами следующих знаний:

1.  изучить задачи молекулярной биологии как науки, основные методы исследований;

2.  рассмотреть строение и свойства нуклеиновых кислот: изучить механизмы репликации ДНК;

3.  знать общую характеристику процессов транскрипции ДНК;

4.  изучить процесс синтеза белка;

5.  изучить механизмы регуляции синтеза белка;

6.  изучить механизмы перестройки генов;

7.  получить представление о генной инженерии.

Дисциплина «Молекулярная биология клетки» тесно связана с другими дисциплинами учебного плана: физиологией и биохимией растений, биотехнологией.

ВВЕДЕНИЕ

Понятие молекулярной биологии, история ее возникновения. Цели и задачи дисциплины, ее содержание, порядок изучения, связь со смежными дисциплинами.

1. КЛЕТКА КАК ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЕДИНИЦА ЖИВОЙ МАТЕРИИ (ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР, ПРОИСХОЖДЕНИЕ КЛЕТКИ)

Эволюция клетки. От молекулы к первой клетке. От прокариот к эукариотам. Характеристика прокариотической клетки. Метаболические реакции. Цианобактерии. Клетки эукариот.

2. МЕТОДЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ КЛЕТКИ. БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ И ПРИНЦИП КОМПАРТМЕНТАЛИ3АЦИИ

Биохимические и собственные методы молекулярной биологии клетки. Понятие об универсальной мембране. Функции мембран. Компартментализация клетки.

З. ПОТОК ИНФОРМАЦИИ В КЛЕТКЕ. СТРОЕНИЕ МАТРИЧНОЙ, РИБОСОМНОЙ

И ТРАНСПОРТНОЙ РНК. ПЕРВИЧНАЯ, ВТОРИЧНАЯ И ТРЕТИЧНАЯ СТРУКТУРА ДНК

Роль нуклеиновых кислот. Строение нуклеотидов. Пуриновые и примидиновые азотистые основания. Правила Чаргаффа. Полинуклеотиды. Гетерогенность РНК. Структура и функции транспортной РНК. Особенности строения и роль матричной РНК. Структура и функции рибосомной РНК и рибосом. Первичная, вторичная и третичная структура ДНК. Три уровня организации хроматина. Физико-химические свойства ДНК.

4. ГЕНЫ. ГЕНОМ

Центральный постулат молекулярной биологии. Генетическая роль ДНК. Генетический код и его расшифровка. Свойства генетического кода. Геном.

5. ПЕРЕСТРОЙКА ГЕНОВ

Мутации и их роль в эволюционном процессе. Мутагены и злокачественный рост. Репарация мутаций. Роль дупликаций, нехваток, инверсий и транслокаций в эволюции генома.

6. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ: РЕПЛИКАЦИЯ, ТРАНСКРИПЦИЯ, ТРАНСЛЯЦИЯ У ПРОКАРИОТИЧЕСКИХ И ЭУКАРИОТИЧЕСКИХ

ОРГАНИ3МОВ

Ферменты и белки репликации. Особенности механизма репликации у прокариот и эукариот. Исправление ошибок при репликации. Три стадии транскрипции. Особенности транскрипции у эукариот. Ингибиторы транскрипции. Три стадии синтеза белка: инициация, элонгация, терминация. Транспорт белка в клетке. Ингибиторы синтеза белка.

7. РАЗЛИЧНЫЕ ТИПЫ РЕКОМБИНАЦИЙ И ИХ РОЛЬ. РЕГУЛЯЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КЛЕТКИ

Механизмы рекомбинации. Рекомбинация плазм ид. Общая генетическая рекомбинация. Регуляция синтеза белка в клетке.

8. ОБЩЕЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ О ГЕННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ГЕНЕТИКЕ

Понятие генной инженерии. Цели, задачи, методы. Молекулярная генетика как современная естественнонаучная область знания. Роль генной инженерии и молекулярной генетики в развитии биотехнологии.

ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА

ЛАБОРАТОРНО - ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

ЗАНЯТИЕ 1-2. Нуклеиновые кислоты. Первичная, вторичная и третичная структура ДНК. Физико-химические свойства ДНК. Строение матричной, транспортной и рибосом ной РНК. Генетическая роль ДНК. Генетический код. Свойства генетического кода.

ЗАНЯТИЕ 3. Коллоквиум 1. Нуклеиновые кислоты и их модификации

ЗАНЯТИЕ 4. Репликация ДНК. Ферменты и механизм репликации. Особенности репликации прокариот, эукариот, вирусов.

ЗАНЯТИЕ 5. Транскрипция у прокариот, эукариот, вирусов. Ингибиторы транскрипции.

ЗАНЯТИЕ 6. Синтез белка: инициация, элонгация, терминация. Транспорт белка в клетке. Регуляция синтеза белка.

ЗАНЯТИЕ 7. Коллоквиум 2. Этапы реализации генетической информации. Генетический контроль.

ПРИМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПО РАЗДЕЛАМ

Наименование раздела	Время, часы	Время, %
ауди-торные	самостоятельные
1. Введение. Молекулярная биология как наука. Место среди других наук.	4	2	10
2. Структура и роль белков и нуклеиновых кислот.	13	8	35
3. Этапы реализации генетической информации в клетке и их контроль.	10	12	37
4. Модификации и рекомбинации генетического материала.	5	6	18

КАЛЕНДАРНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ План ДИСЦИПЛИНЫ

«МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ2

1.  План ЛЕКЦИЙ

Неделя семестра	Тема лекции и количество часов на ее раскрытие	N литературного источника
1	Клетка как элементарная единица живой материи (исторический обзор, происхождение клетки) – 2 часа.	3,4,5
1	Методы молекулярной биологии клетки. Биологические мембраны и принцип компартментализации – 2 часа.	1,2,3,4,5,6
3-5	Поток информации в клетке. Строение матричной, рибосомной и транспортной РНК. Первичная, вторичная и третичная структура ДНК – 4 часа.	1,2,3,4,5,6
7	Гены. Геном – 2 часа.	2,3,4,5,6,8,9
9	Перестройка генов – 2 часа.	2,3,4,5,6,8,9
11	Основные этапы реализации генетической информации: репликация, транскрипция, трансляция у прокариотических и эукариотических организмов – 2 часа.	1,2,3,4,5,7,8
13	Различные типы рекомбинаций и их роль. Регуляция генетической активности клетки – 2 часа.	1,2,3,4,5,8
15	Общее представление о генной инженерии и молекулярной генетике – 2 часа. ИТОГО: 18 ЧАСОВ	2,9,10

2.  План ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Неделя семестра	Темы лабораторно-практических занятий	Кол-во часов	N литературного источника
1	2	3	4
2-4	Белки. Четыре уровня структуры белков. Нуклеиновые кислоты. Первичная, вторичная и третичная структура ДНК. Физико-химические свойства ДНК. Строение матричной, транспортной и рибосом ной РНК. Генетическая роль ДНК. Генетический код. Свойства генетического кода.	4	1,2,3,4,5,6
6	Коллоквиум 1. Нуклеиновые кислоты и их модификации	2	1,2,3,4,5,6,8
8	Репликация ДНК. Ферменты и механизм репликации. Особенности репликации прокариот, эукариот, вирусов.	2	1,2,3,4,5,6,8
1	2	3	4
10	Транскрипция у прокариот, эукариот, вирусов. Ингибиторы транскрипции.	2	1,2,3,4,5,6,8
12	Синтез белка: инициация, элонгация, терминация. Транспорт белка в клетке. Регуляция синтеза белка.	2	1,2,3,4,5,6,8
14	Коллоквиум 2. Этапы реализации генетической информации. Генетический контроль.	2	1,2,3,4,5,6,8,9,10
	ИТОГО	14

3.  План САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Тема	Вопросы	Кол-во часов	N литературного источника	Форма контроля
1	2	3	4	5
Введение в молекулярную биологию	Молекулярная биология как наука. Цели и задачи молекулярной биологии. История. Методы молекулярной биологии.	2	2,3,4,5,6,8	Коллоквиум 1, опрос
Белки	Строение и свойства аминокислот. Классификация. Первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура белков. Функции белков. Классификация белков. Свойства белковых молекул.	4	1,2,3,4,5	Коллоквиум 1, опрос
Нуклеиновые кислоты	Строение мономеров нуклеиновых кислот – нуклеотидов. Первичная, вторичная, третичная структура ДНК. Три уровня организации хроматина. Структура и функции матричной, транспортной и рибосомальной РНК. Генетический код и его свойства.	4	1,2,3,4,5	Коллоквиум 1, опрос
Репликация	Определение репликации. Белки и ферменты репликации. Основной фермент репликации и его свойства. Последовательность событий репликации. Отличие репликации у прокариот и эукариот. Два механизма репликации. Исправление ошибок при репликации.	4	1,2,3,4,5,8	Коллоквиум 2, опрос
Транскрипция	Определение транскрипции. Сходство и отличия транскрипции и репликации. Основной фермент транскрипции и его свойства. Этапы транскрипции: связывание РНКП с ДНК; инициация; элонгация; два типа терминации транскрипции.	4	1,2,3,4,5,8	Коллоквиум 2, опрос
1	2	3	4	5
Синтез белка	Основные этапы синтеза белка: активация аминокислот; инициация; элонгация; терминация. Ферменты трансляции.	4	1,2,3,4,5,8	Коллоквиум 2, опрос
Мутации	Определение мутаций. Классификация. Основные группы мутагенов. Репарация мутаций.	6	1,2,3,4,5,8	Коллоквиум 2, опрос

4. ВИДЫ И СРОКИ ОТЧЕТНОСТИ СТУДЕНТОВ

Неделя семестра	Тема задания	Вид отчетности
6	Подготовить материал лекций № 1-5 и лабораторно-практических занятий № 1-3	Коллоквиум № 1
14	Подготовить материал лекций № 6-8 и лабораторно-практических занятий № 5-7	Коллоквиум № 2
15	Лабораторно-практические работы	Допуск к зачету
15	Лекционный материал и материал лабораторно-практических занятий	Зачет

5. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ПО РАЗДЕЛАМ

Наименование разделов	Время в соответствии с рабочей программой, %	Время в соответствии с календарно-тематическим планом, %
1. Введение. Молекулярная биология как наука. Место среди других наук.	10	10
2. Структура и роль белков и нуклеиновых кислот.	35	35
3. Этапы реализации генетической информации в клетке и их контроль.	37	37
4. Модификации и рекомбинации генетического материала.	18	18
ВСЕГО:	100	100

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Основной.

1.  Молекулярная биология. В 3-х томах. Под ред. Спирина. М.: ВШ, 1990. Учебник.

2.  Жимулев и молекулярная генетика. Изд-во Новосиб. ун-та, 2002.

3.  Молекулярная биология клетки. Пер. с англ. В трех томах. М.: Мир, 1994.

Дополнительный.

4.  Молекулярная биология. М.: Мир, 1985.

5.  Молекулярная биология клетки в пяти томах. М.: Мир, 1986.

6.  Молекулярная биология. Проблемы и перспективы. М.: Науки, 1964.

7.  Ратнер генетика: принципы и механизмы. Новосибирск, 1983.

8.  Молекулярные механизмы генетических процессов: молекулярная генетика, эволюция и молекулярно-генетические основы селекции. М.: Наука, 1985.

9.  Инге-Вечтомов в молекулярную генетику. М.: ВШ., 1983.

10.  Генетическая инженерия: реальность, перспективы. М.: «Знание», 1978.