Основы мутагенеза и генетической токсикологии

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

Проректор по учебной работе

_______________________ //

__________ _____________ 2011г.

ОСНОВЫ МУТАГЕНЕЗА И ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ТОКСИКОЛОГИИ

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 020400.68 - Биология, магистерская программы «Экологическая генетика»,

очной формы обучения

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Автор (ы) работы _____________________________//

«______»___________2011г.

Рассмотрено на заседании кафедры экологии и генетики (25.03.2011 протокол ) Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем 11 стр.

Зав. кафедрой ______________________________//

«______»___________ 2011 г.

Рассмотрено на заседании УМК биологического факультета (28.03.2011 протокол )

Соответствует ФГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК ________________________//

«______»_____________2011г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ_____________//

«______»_____________2011 г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Биологический факультет

Кафедра экологии и генетики

ТУПИЦЫНА Л. С.

ОСНОВЫ МУТАГЕНЕЗА И ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ТОКСИКОЛОГИИ

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 020400.68- Биология, магистерская программа «Экологическая генетика», очной формы обучения.

Тюменский государственный университет

2013

Тупицына мутагенеза и генетической токсикологии. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 020400.68 - Биология, магистерская программа «Экологическая генетика», очной формы обучения. Тюмень, 2013, _11__ стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Основы мутагенеза и генетической токсикологии [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой экологии и генетики. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой экологии и генетики, д. б.н.

© Тюменский государственный университет, 2013.

© , 2013.

1. Пояснительная записка.

1.1.  Цели и задачи дисциплины.

Целью дисциплины «Основы мутагенеза и генетической токсикологии» является раскрытие теоретических основ действия генотоксикантов на организм, формирование представлений о генетических процессах, индуцируемых и модифируемых генетически активными факторами окружающей среды, ознакомление с современными проблемами токсикогенетики. В процессе изучения дисциплины магистры получают знания о генотоксикантах разной природы, естественного и искусственного происхождения, социальных последствиях ухудшения эколого-генетической ситуации, об основных подходах для обеспечения генетической безопасности, убеждаются в необходимости учета отдаленных последствий воздействия среды в практике экологического аудита,

Учебно-методический комплекс «Основы мутагенеза и генетической токсикологии» соответствует требованиям федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

1.2.  Место дисциплины в структуре магистратуры

Дисциплина «Основы мутагенеза и генетической токсикологии» изучается в рамках магистерской программы «Экологическая генетика» и относится к циклу М3. Профессиональный цикл: вариативная часть. Она логически и содержательно-методически взаимосвязана с дисциплинами М.1, общенаучного цикла и М.2, математического и естественнонаучного цикла, а также другими дисциплинами профессионального цикла (базовой и вариативной частей). Для успешного освоения дисциплины необходимы базовые знания, полученные при подготовке по программе бакалавриата по общей генетике, биологии размножения и развития, физиологии, биохимии, экологии, умение к биометрической обработке материала, владение компьютерными статистическими программами. Для успешного освоения данной дисциплины необходимо также предшествующее изучение таких дисциплин магистратуры как: «Биоразнообразие и проблемы сохранения генофондов», «Методы тестирования генетической активности среды», «Современные проблемы биологии и экологии», «История и методология биологии», «Учение о биосфере и глобальные экологические проблемы».

1.3. Компетенции выпускника магистратуры, формируемые в результате освоения дисциплины.

В результате освоения дисциплины профессионально цикла магистерской программы выпускник должен обладать следующими компетенциями:

- понимает пути развития и перспективы сохранения цивилизации, связь геополитических и биосферных процессов, проявляет активную жизненную позицию, использует профессиональные знания (ОК-4);

- знает и использует основные теории, концепции и принципы в избранной области деятельности, способен к системному мышлению (ПК-2);

- планирует и проводит мероприятия по оценке состояния и охране природной среды в соответствии со специализацией (ПК-14).

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

·  Знать: основы действия генотоксикантов на организм.

·  Уметь: демонстрировать базовые представления о фенотипических последствиях воздействия факторов окружающей среды на организмы.

·  Владеть: основными методами осуществления генетического мониторинга и скрининга.

Карта компетенций дисциплины «Основы мутагенеза и генетической токсикологии»

Компетен - ция	Результаты обучения	Результат обучения по уровням освоения учебного материала	Вид занятия	Оценоч-ные средства
минимальный	базовый	повышенный
ПК-2	знает и использует основные теории, концепции и принципы в избранной области деятельности, способен к системному мышлению
	Знает:	Базовые понятия в области основ мутагенеза и генетической токсикологии	Основные результаты, полученные в области генотоксикологии	Группы методов, используемых для выявления закономерностей в генотоксикологии	Лекции, самостоятельная работа	Тесты
	Умеет:	Опираться на знания основных понятий в области основ мутагенеза и генетической токсикологии	Демонстрировать знание основных теорий, концепций и принципов в избранной области	Критически анализировать полученную информацию по генотоксикологии	Семинар-ские занятия	Конт-рольные работы
	Владеет:	Опытом формулирования правильных суждений об основных концепциях и принципах в избранной области	Навыками синтеза информации о действии генотоксикантов и их фенотипических последствиях	Способностью к системному мышлению в избранной области деятельности	Семинар-ские занятия	Конт-рольные работы, самостоятельные работы, презентации
ПК-1 4	планирует и проводит мероприятия по оценке состояния и охране природной среды в соответствии со специализацией (ПК-14).
	Знает:	Базовые понятия для планирования и проведения мероприятий по оценке состояния и охраны природной среды	Основные направления оценки природной среды в соответствии со специализацией	Группы методов, для планирования и проведения мероприятий по оценке состояния и охраны природной среды	Лекции, самостоятельная работа	Тесты
	Умеет:	Опираться на знания основных понятий для планирования и проведения мероприятий по оценке состояния среды и её охраны	Демонстрировать знание основных направления оценки природной среды в соответствии со специализацией знание	Критически анализировать информацию по оценке состояния природной среды в соответствии со специализацией	Семинар-ские занятия	Конт-рольные работы
	Владеет:	Опытом формулирования правильных суждений об оценке состояния природной среды	Навыками синтеза информации по разным направлениям оценки природной среды в соответствии со специализацией знание	Навыками самостоятельного поиска информации в области оценки природной среды в соответствии со специализацией	Семинар-ские занятия	Конт-рольные работы, самостоятельные работы, презентации

Компетен - ция	Результаты обучения	Результат обучения по уровням освоения учебного материала	Вид занятия	Оценоч-ные средства
минимальный	базовый	повышенный
ОК-4	понимает пути развития и перспективы сохранения цивилизации, связь геополитических и биосферных процессов, проявляет активную жизненную позицию, использует профессиональные знания
	Знает:	О путях развития цивилизации	О связи геополитических и биосферных процессов	О перспективах сохранения цивилизации	Лекции, самостоятельная работа	Тесты
	Умеет:	Использовать профессиональные знания	Повышать свой профессиональный уровень	Проявлять активную жизненную позицию	Семинар-ские занятия	Конт-рольные работы
	Владеет:	Базовыми понятиями о биосферных процессах	Знаниями, побуждающими проявлять активную жизненную позицию	Убежденностью в необходимости понимания путей развития цивилизации	Семинар-ские занятия	Конт-рольные работы, самостоятельные работы, презентации

Структура и трудоемкость дисциплины.

Семестр 2. Форма аттестации - экзамен. Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.

2.  Тематический план.

Таблица 1 .

№	Тема	недели семестра	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Итого часов по теме	Форма контроля
	Лекции*	Семинарские (практические) занятия*	Из них в интерактивной форме	Самостоятельная работа*
	1	2	3	4	5	6	7	8
1.	Введение. Предмет, методы, задачи науки.	1	2	1	1	9	12
2.	Классификация изменчивости и мутаций.	2	2	1	1	9	12	Тест, ответ, на семинаре
3.	Мутагенез.	3	2	1	1	9	12	Тест, ответ, на семинаре
4.	Современные представления о мутационном процессе.	4	2	1	1	9	12	Тест, ответ, на семинаре
5.	Тератогенез.	5	2	1		9	12	Тест, ответ, на семинаре
6.	Генетический скрининг.	6	2	1		9	12	Тест, ответ, на семинаре
7.	Генетический мониторинг.	7	2	1	2	9	12	Тест, ответ, на семинаре
8.	Физические генотоксиканты.	8	2	1	2	9	12	Тест, ответ, на семинаре
8.	Химические генотоксиканты.	9	2	1	1	9	12	Тест, ответ, на семинаре
9.	Биологические генотоксиканты.	10	2	1	1	9	12	Тест, ответ, на семинаре
10.	Канцерогенез.	11	2	1		9	12	Тест, ответ, на семинаре
11.	Антимутагенез.	12	2	1		9	12	Реферат
	Итого		24	12	10	108	144
	Из них в интерактивной форме				10

Таблица 2.

Планирование самостоятельной работы студентов

№	Темы	Виды обязательной СРС	Неделя семестра	Объем часов
1.	Введение. Предмет, методы, задачи науки.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	1	12
2.	Классификация изменчивости и мутаций.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	2	12
3.	Мутагенез.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	3	12
4.	Современные представления о мутационном процессе.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	4	12
5.	Тератогенез.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	5	12
6.	Генетический скрининг.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	6	12
7.	Генетический мониторинг.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	7	12
8.	Физические генотоксиканты.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	8	12
9.	Химические генотоксиканты.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	9	12
10.	Биологические генотоксиканты.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	10	12
11.	Канцерогенез.	Чтение обязательной литературы, подготовка к тестированию по теме, к семинару).	11	12
12.	Антимутагенез.	Подготовка реферата, презентации, доклада.	12	12
	ИТОГО			144

3.  Содержание дисциплины.

Содержание лекций

Тема 1. Введение. Предмет, методы, задачи науки.

Экологическая генетика. Генетически активные факторы среды. Генетические процессы. Отдаленные последствия.

Тема 2. Классификация изменчивости и мутаций.

Классификация изменчивости. Принципы классификации мутаций. Механизмы модификационной изменчивости. Гены теплового шока.

Тема 3. Мутагенез.

Развитие представлений о мутационном процессе. Основные этапы истории представлений о мутациях. Роль мутаций в эволюции.

Тема 4. Современные представления о мутационном процессе.

Основные системы репарации ДНК. Мобильные элементы генома и мутационный процесс. Факторы, модифицирующие мутагенез. Репарация ДНК.

Тема 5. Тератогенез.

Механизмы тератогенеза. Классификация тератогенов. Основные закономерности действия. Классификация врожденных пороков развития у человека.

Тема 6. Генетический скрининг.

Основные тест-системы и тест-объекты. Мутагенез и рекомбиногенез. Требования, предъявляемые к тест-системам.

Тема 7. Генетический мониторинг.

Место генетического мониторинга в системе экологических наблюдений. Направления генетического мониторинга. Основные подходы к осуществлению.

Тема 8. Физические генотоксиканты.

Ионизирующая радиация. Первичные повреждения ДНК. Основные закономерности действия. Радионуклиды. Ультрафиолетовые лучи. Электромагнитное загрязнение среды. Источники физических генотоксикантов в окружающей среде.

Тема 8. Химические генотоксиканты.

Ксенобиотики. Особенности химического мутагенеза. Токсикогенетическая активность нефти, как специфического загрязнителя в Тюменской области. Табакокурение и мутагенез. Детоксикация.

Тема 9. Биологические генотоксиканты.

Санитарно-эпидемиологическая обстановка в Тюменской области. Особенности вирусного мутагенеза. Основные группы биологических генотоксикантов. Стресс как фактор, модифицирующий мутационный процесс.

Тема 10. Канцерогенез.

Канцерогены. Онкогены. Механизмы канцерогенеза. Трансформация клеток в процессе опухолеобразования. Антионкогены. География онкозаболеваний.

Тема 12. Антимутагенез.

Антимутагены. Клоассификация. Требования, предъявляемые к антимутагенам. Механизм действия. Антиоксиданты. Свободные радикалы. Социальная значимость поиска антимутагенорв. Эндогенные соединения в восстановительных процессах.

5. Планы семинарских занятий.

Все темы семинарских занятий совпадают с темами лекций.

6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).

Темы рефератов:

1. Канцерогены.

2. Химические мутагены.

3. Генетическая опасность пестицидов.

4. Электромагнитное загрязнение и мутагенез.

5. Роль мобильных элементов генома в мутационном процессе.

6. Ответ организма на воздействие окружающей среды и белки теплового шока.

7. Стресс и мутагенез.

8. Окислительный стресс.

9. Генотоксичность этилового спирта.

10.  Свободные радикалы и мутационный процесс.

11.  Роль антиоксидантов в формировании устойчивости организмов к действию генотоксикантов.

12.  Понятие риска. Канцерогенный риск.

13.  Фармакогенетика.

14.  Эндогенные соединения в восстановительных процессах.

15.  Детоксикационный потенциал растений.

16.  Апоптоз.

17.  Факторы окружающей среды и рекомбинация.

18.  Оценка роли генетических факторов в радиорезистентности людей.

19.  Оценка роли генетических факторов в устойчивости к химическим факторам окружающей среды.

20.  Генотоксиканты и геномный полиморфизм.

Контрольные вопросы для промежуточной и итоговой аттестации представлены в учебно-методическом комплексе «Токсикологическая генетика» (см. список литературы, автор ).

7. Образовательные технологии.

Мультимедийные средства обучения, проблемные, исследовательские методы, модульно-рейтинговые и интерактивные технологии (разбор конкретных ситуаций, групповые дискуссии).

8. Учебно-методическое обеспечение дисциплины (модуля).

8.1. Основная литература:

1. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование. Под ред. и . М.: «Академия», 2008, - 288 с. (Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации).

2. Биологический контроль окружающей среды: генетический мониторинг: учеб. пособие для студ. высш. проф. образования / под ред. и . –

М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 208 с. (Допущено Учебно-методическим объединением по классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Биология» и биологическим специальностям»).

9.2. Дополнительная литература:

1. Другов, -анализ экологических проб: практическое руководство. М.: «БИНОМ», 2010. – 424 с.

2.  Другов, Ю, С. Подготовка проб в экологическом анализе: практическое руководство. М.: «БИНОМ», 2011. – 855 с.

3.  Инге-Вечтомов с основами селекции: учебник для студентов высших учебных заведений (глава «Экологическая генетика») – 2 издание, перераб. и доп. СПб.: Изд-во Н-Л, 2010. С. 633-658.

4.  Тупицына -генетический мониторинг в Тюменской области: Монография. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета. 20с.

9.3. Рекомендуемая литература

1. Жимулев и молекулярная генетика: Учеб. пособие. 2-е изд., испр. и доп. (глава «Молекулярные механизмы мутагенеза, репарации ДНК, кроссинговера и генной конверсии» и глава «Основы онкогенетики»). Новосибирск: Сиб. Унив. изд-во. 2003. С. 207-235 и С. 400-412.

2.3айнуллин. Генетические эффекты хронического облучения в малых дозах излучения СПб: Наука. 19с.

3. Медицинская экология: Учеб. пособие для студентов высш. учеб. заведений / , М, В. Богданов, Ал. А. Королев и др. Под ред. . М.: Издательский центр «Академия». 20с.

4. Общая и медицинская генетика: Учеб пособие для студентов высш. мед. учеб. заведений / , . М.: Издательский центр «Академия». 20с.

5. Тупицына генетика. Учебно-методический комплекс для студентов биологического факультета специальностей 0011600 –«Биология» и 013500 – «Биоэкология». Изд-во Тюменского государственного университета. 20с.

6. Худолей : характеристики, закономерности, механизмы действия. СПб.: НИИХ СПбГУ. 19с.

7. Худолей : характеристики, закономерности, механизмы действия. СПб.: НИИХ СПбГУ. 19с

8. Ядерно-химическое производство и генетическое здоровье / , , Пузырев : Печатная мануфактура. 20с.

9. Экология и здоровье детей / Под ред. , . М.: Медицина. 19с.

9.4 Интернет-ресурсы htth: // www. *****

10. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины

Дисциплина обеспечена компьютерными презентациями, составленными автором, для демонстрации которых на кафедре имеется мультимедийное оборудование.

Основы мутагенеза и генетической токсикологии

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 020400.68 - Биология, магистерская программа «Экологическая генетика»,

очной формы обучения

Подписано в печать __________ г. Тираж _______экз.

Объем _______ п. л. Формат 60х84/16 Заказ № ________

Издательство Тюменского государственного университета

г. Тюмень, Семакова, 10