Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 020200.62 «Биология», специализация - биохимия; форма обучения – очная

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«УТВЕРЖДАЮ»:

Проректор по учебной работе

__________ _____________ 2013г.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ: НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И БИОСИНТЕЗ БЕЛКА.

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов направления 020200.62 «Биология», специализация - биохимия; форма обучения – очная

«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:

Автор(ы) работы ________________________

«17 июня 2013г.

Рассмотрено на заседании кафедры анатомии и физиологии человека и животных (29 августа 2013г., протокол №1) Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.

«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:

Объем 11 стр.

Зав. кафедрой ___________________

«29»августа 2013 г.

Рассмотрено на заседании УМК ИНБИО, (прот. №2 от 01.01.2001)

Соответствует ГОС ВПО и учебному плану образовательной программы.

«СОГЛАСОВАНО»:

Председатель УМК __________________

«31 октября 2013 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. библиотекой биологической литературы ИНБИО_____________

«4 ноября 2013 г.

«СОГЛАСОВАНО»:

Зав. методическим отделом УМУ _________________

«4»ноября 2013 г.

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт Биологии

Кафедра анатомии и физиологии человека и животных

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ: НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ И БИОСИНТЕЗ БЕЛКА.

Учебно-методический комплекс. Рабочая программа

для студентов 020200.62 направление «Биология», специализация - биохимия;

форма обучения – очная

Тюменский государственный университет

2013

Молекулярная биология: нуклеиновые кислоты и биосинтез белка. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов 020200.62 направления «Биология», форма обучения - очная. Тюмень, 2013, 12 стр.

Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями подготовки.

Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Молекулярная биология: нуклеиновые кислоты и биосинтез белка. [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. umk. *****., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой анатомии и физиологии человека и животных.

Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: д. м.н., профессор

© Тюменский государственный университет, 2013.

© , 2013.

1.  Пояснительная записка.

1.1.  Цели и задачи дисциплины

Целью курса является освещение основных вопросов о структуре генетического материала и биосинтезе белка в клетках прокариотических и эукариотических организмов.

Задачи: изучить молекулярного устройства различных типов нуклеиновых кислот, а также изучение молекулярных механизмов репликации, транскрипции и трансляции у прокариот и эукариот.

1.2 .Содержание дисциплины: структура ДНК, биологическая роль; Репликация; Транскрипция; Генетический код и его свойства; Биосинтез белка; Экспрессия и репрессия генов; Строение хромосом эукариот и экспрессия генов эукариот.

.

Содержание данной дисциплины необходимо для освоения следующих дисциплин – цитологии, генетики, теории эволюции, ботаники, зоологии, основ общей экологии, биофизики, дисциплин специализации.

В качестве предпосылочных знаний для освоения данной дисциплины необходимы: основы органической и неорганической химии, основы общей физики в особенности термодинамика, аналитическая химия, основы ботаники, зоологии, анатомии и физиологии человека и животных, микробиологии.

2. Структура и трудоемкость дисциплины.

Семестр 7. Форма промежуточной аттестации - зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 58 часов.

Таблица 1
Тематический план
№	Тема	Недели сем.	Виды учебной работы и самостоятельная работа, в час.	Итого часов по теме	Итого количество баллов
Лекции	Самост. Работа
1	2	3	4	7	8	9
Модуль 1
1.1	Структура ДНК, биологическая роль	1,2,3	6	4	10	0-	20
1.2	Репликация.	4,5	4	2	6	0-	11
1.3	Транскрипция.	6,7	4	2	6	0-	15
1.4	Генетический код и его свойства.	8,9	4	4	8	0-	15
Всего		18	12	30	0-	61
Модуль 2
2.1	Биосинтез белка.	10,11,12	6	4	10	0-	20
2.2	Экспрессия и репрессия генов.	13,14	4	2	6	0-	6
2.3	Строение хромосом эукариот и экспрессия генов эукариот.	15,16,17,18	8	4	12	0-	13
Всего		18	10	28	0-	39
Итого (часов, баллов)		36	22	58	0-	100

	Таблица 2
	Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
№	Темы	Устные работы	Письменные работы	Итого количество баллов
Ответ на семинаре	Посещение лекций	Контрольная работа	Тест	Реферат
		0-5	0-1	0-5	0-4	0-5
Модуль 1
1.1	Структура ДНК, биологическая роль	0-	5	0-	1	0-	5	0-	4	0-	5	0-	20
1.2	Репликация.	0-	5	0-	1					0-	5	0-	11
1.3	Транскрипция.	0-	5	0-	1			0-	4	0-	5	0-	15
1.4	Генетический код и его свойства.	0-	5	0-	1	0-	5	0-	4			0-	15
Всего	0-	20	0-	4	0-	10	0-	12	0-	15	0-	61
Модуль 2
2.1	Биосинтез белка.	0-	5	0-	1	0-	5	0-	4	0-	5	0-	20
2.2	Экспрессия и репрессия генов.			0-	1					0-	5	0-	6
2.3	Строение хромосом эукариот и экспрессия генов эукариот.	0-	5	0-	1			0-	2	0-	5	0-	13
Всего	0-	10	0-	3	0-	5	0-	6	0-	15	0-	39
Итого	0-	30	0-	7	0-	15	0-	18	0-	30	0-	100

Таблица 3
Планирование самостоятельной работы студентов
№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя сем.	Объем часов	Кол-во баллов
Обязательные	Дополнительные
Модуль 1
1.1	Структура ДНК, биологическая роль	Подготовка к промежуточному тестированию по теме, подготовка к зачету по структурным формулам, подготовка к семинару по теме	Углубление и систематизация полученных с знаний с использованием основной литературы, подготовка электронных презентаций	1	4	0-	20
1.2	Репликация.	Подготовка реферата по теме, подготовка к семинару по теме	Углубление и систематизация полученных с знаний с использованием основной литературы, подготовка электронных презентаций	1	2	0-	11
1.3	Транскрипция.	Подготовка к промежуточному тестированию по теме, подготовка к семинару по теме	Углубление и систематизация полученных с знаний с использованием основной литературы, подготовка электронных презентаций	2	2	0-	15
1.4	Генетический код и его свойства.	Подготовка к промежуточному тестированию по теме, подготовка к зачету по структурным формулам, подготовка к семинару по теме	Углубление и систематизация полученных с знаний с использованием основной литературы, подготовка электронных презентаций	3	4	0-	15
	Всего по модулю 1	12	0-	61
Модуль 2
2.1	Биосинтез белка.	Подготовка к промежуточному тестированию по теме, подготовка к зачету по структурным формулам, подготовка к семинару по теме	Углубление и систематизация полученных с знаний с использованием основной литературы, подготовка электронных презентаций	5	4	0-	20
2.2	Экспрессия и репрессия генов.	Подготовка реферата по теме	Углубление и систематизация полученных с знаний с использованием основной литературы	6	2	0-	6
2.3	Строение хромосом эукариот и экспрессия генов эукариот.	Подготовка к семинару по теме	Углубление и систематизация полученных с знаний с использованием основной литературы, подготовка электронных слайдов для семинара	6	4	0-	13
Всего по модулю 2	10	0-	39
ИТОГО	22	0-	100

Таблица 4
Осуществляемые студентами виды самостоятельных работ при изучении дисциплины и контроль за их выполнением
№ п/п	Вид самостоятельной работы	Деятельность студентов в ходе выполнения данного вида самостоятельной работы	Способ оценки	Максимальное количество баллов
1	Подготовка к промежуточному тестированию по теме.	По основным темам дисциплины предполагается проводить промежуточное тестирование, к которому студенты готовятся самостоятельно с использованием основной и дополнительной литературы а также конспектов лекций. Примеры тестовых заданий приведены далее в рабочей программе	тест	0-	4
2	Углубление и систематизация полученных с знаний с использованием основной литературы	Предполагается что по мере освоения материала студенты дополнительно самостоятельно прорабатывают конспекты лекций, а также рекомендованные разделы основной и дополнительной литературы.	Тест, ответ на семинаре	0-	9
3	Подготовка к зачету по структурным формулам	В ходе лекций студентам даются структурные формулы различных классов биомолекул являющихся основой для построения более сложных макромолекул. Студенты с использованием конспекта лекций, а также основной литературы самостоятельно изучают структуру и основные свойства данных соединений. Предполагается знание структурных формул наизусть.	Контрольная работа	0-	5
6	Подготовка электронных слайдов для семинара	Студенты самостоятельно в ходе подготовки к семинару готовят при помощи соответствующего программного обеспечения слайды для более полного освещения вопросов семинара.	ответ на семинаре	оценка является частью балла за ответ на семин.
7	Подготовка реферата по теме	По темам 1.2, 2.2 (см. раздел тематическое планирование) дисциплины издано больщое количество литературы материалы которой не могут быть полностью освещены в ходе лекционых занятий. В связи с этим студентам в ходе изучения данных тем предлагается подготовить и защитить устные доклады в форме рефератов.	Реферат	0-	5

3. Содержание программы курса по темам

Тема 1. Структура ДНК, биологическая роль, репликация. Ковалентная структура и номенклатура ДНК. Эксперименты, подтверждающие то, что ДНК является носителем генетической информации. РНК как носитель генетической информации. Двойная спираль ДНК Уотсона и Крика. ДНК как матрица. Репликация возможные механизмы. Эксперименты, подтверждающие полуконсервативный механизм репликации ДНК. Одноцепочечные ДНК вирусов. Размеры молекул ДНК и способы их измерения. Кольцевые ДНК. Суперспирализация ДНК.

Тема 2. Репликация. ДНК-полимераза, факторы необходимые для проявления ее ферментативной активности. Формы ДНК-полимераз и их биологическое значение. ДНК-лигаза и ее функции. Репликационная вилка, факторы способствующие ее образованию и подержанию. Инициация процесса репликации. Синтез запаздывающей цепи ДНК. Затравка для ДНК-полимеразы. Энергетика репликации. Надежность репликационного аппарата клеток. Репаративный синтез ДНК. Возможные причины присутствия тимина в структуре ДНК. Ферменты используемы для изучения структуры ДНК. Способы анализа последовательности нуклеотидов ДНК.

Тема 3.Транскрипция. Структура РНК. Виды РНК. Эксперименты, подтверждающие существование информационных РНК. Коплементарность информационной РНК матрице ДНК. Образование рибосомных и матричных РНК. РНК-полимераза, факторы необходимые для проявления ее ферментативной активности. Субъединичная структура РНК-полимеразы. Инициация транскрипции, промоторные участки в структуре ДНК. Роль σ-субъединицы в инициации транскрипции. Элонгация, направление синтеза цепи РНК. Терминация транскрипции, стоп-последовательности ДНК, белковые факторы терминации. Посттранскрипционные модификации мРНК. Антибиотики ингибиторы транскрипции. Методы анализа последовательностей нуклеотидов РНК.

Тема 4. Генетический код и его свойства. Структура тРНК. Адаптерная роль тРНК. Кодоны и их считывание. Способы определения состава кодонов аминокислот. Взаимодействие рибосом и тРНК, роль кодонов. Свойства генетического кода. Сигналы инициации и терминации. Универсальность генетического кода. Коллинеарность генов и полипептидов. Один ген – одна полипептидная цепь. Структура генов эукариот. Мутации. Специфичность действия химических мутагенов.

Тема 5. Биосинтез белка. Активация аминокислот. Ферменты активации. Специфичность ферментов активации. Пространственная структура тРНК. Взаимодействие кодона и антикодона. Причины узнавания антикодоном более одного кодона мРНК. Структура рибосом. Сборка рибосом. Направление биосинтеза полипептидной цепи. Направление трансляции мРНК. Полисомы. Инициирующая аминокислота. Инициирующий участок мРНК. Образование и структура 70S-синтезирующего комплекса. Факторы элонгации их роль в биосинтезе белка. Транслокация. Терминация синтеза. Посттрансляционные преобразования белковых молекул. Антибиотики нарушающие трансляцию. Нерибосомный синтез пептидов.

Тема 6. Экспрессия и репрессия генов. Индуцибельные ферменты. Оперон как единица координированной репрессии. Структура lac-репрессора. Структура lac-оператора. цАМФ-зависимая индукция. Регуляция транскрипции арабинозного оперона. Регуляция транскрипции триптофанового оперона. Аттенюаторы и лидерные мРНК. Аттенюаторная регуляция гистидинового оперона. Роль репрессоров и активаторов в развитии фагов.

Тема 7. Строение хромосом эукариот и экспрессия генов эукариот. Молекулы ДНК хромосом эукариот. Роль гистонов в формировании нуклеосом. Структура нуклеосомы. Нуклеосомы и конденсация ДНК. Репликация генетического материала эукариот. ДНК митохондрий и хлоропластов. Повторяющиеся последовательности оснований ДНК эукариот. Сателитная ДНК. Повторяющиеся и уникальные последовательности. Продукты уникальных генов. Виды эукариотических РНК-полимераз и их функции. Ингибиторы РНК-полимераз. Синтез рибосомных РНК эукариот. Синтез информационных РНК, гетероядерная РНК. Процессинг и сплайсинг. Альтернативный Процессинг и сплайсинг в клетках нервной системы. Структура эукариотических рибосом. Регуляция трансляции. Синтез секреторных и мембранных белков. Сигнальные последовательности секреторных белков. Присоединений углеводной части гликопротеинов. Модификация и сортировка белков в аппарате Гольджи. Геном нервных клеток. Особенности организации хроматина нейронов.

4. Темы рефератов.

1.  Структура ДНК, биологическая роль, репликация.

2.  Репликация.

3.  Транскрипция.

4.  Генетический код и его свойства.

5.  Биосинтез белка.

6.  Экспрессия и репрессия генов.

7.  Строение хромосом эукариот и экспрессия генов эукариот.

8.  Нетипичные азотистые основания и нуклеотиды, химическое строение биологическая роль.

Вирусы, бактериофаги строение применение в области исследования биосистем. Особенности генома. Виды ДНК-полимераз эукариот и прокариот общее устройство биологическая роль особенности функционирования. Методы исследования генома: меченные атомы, радиоавтографы, рентгеноструктурный анализ, дифференциальное центрифугирование, гибридизация краткая характеристика примеры. 5. Репарация ДНК механизм и биологическое значение. Химические мутагены виды, механизмы мутаций. Посттранскрипционные преобразования мРНК у прокариот и эукариот. Расшифровка полинуклеотидных последовательностей методы основные этапы. Мутации их виды. Механизм биологическое значение, последствия. Антибиотики влияющие на функционирование генома. Хим. Структура, механизм действия.

5. Контрольные вопросы к зачету.

1.  Ковалентная структура и номенклатура ДНК.

2.  Эксперименты, подтверждающие то, что ДНК является носителем генетической информации.

3.  РНК как носитель генетической информации.

4.  Двойная спираль ДНК Уотсона и Крика. ДНК как матрица.

5.  Репликация возможные механизмы. Эксперименты, подтверждающие полуконсервативный механизм репликации ДНК.

6.  Одноцепочечные ДНК вирусов. Размеры молекул ДНК и способы их измерения.

7.  Кольцевые ДНК. Суперспирализация ДНК.

8.  ДНК-полимераза, факторы необходимые для проявления ее ферментативной активности.

9.  Формы ДНК-полимераз прокариот и их биологическое значение.

10.  ДНК-лигаза и ее функции.

11.  Репликационная вилка, ее структура. Факторы, способствующие ее образованию и подержанию.

12.  Инициация процесса репликации у бактеирий.

13.  Синтез запаздывающей цепи ДНК. Затравка для ДНК-полимеразы.

14.  Энергетика репликации.

15.  Репаративный синтез ДНК.

16.  Ферменты используемы для изучения структуры ДНК.

17.  Способы анализа последовательности нуклеотидов ДНК.

18.  Структура РНК. Виды РНК.

19.  Эксперименты, подтверждающие существование информационных РНК.

20.  Образование рибосомных и транспортных РНК.

21.  РНК-полимераза, факторы необходимые для проявления ее ферментативной активности. Субъединичная структура РНК-полимеразы.

22.  Инициация транскрипции, промоторные участки в структуре ДНК. Роль σ-субъединицы в инициации транскрипции.

23.  Элонгация, направление синтеза цепи РНК.

24.  Терминация транскрипции, стоп-последовательности ДНК, белковые факторы терминации.

25.  Посттранскрипционные модификации мРНК. Антибиотики ингибиторы транскрипции.

26.  Методы анализа последовательностей нуклеотидов РНК.

27.  Структура тРНК. Адаптерная роль тРНК.

28.  Взаимодействие рибосом и тРНК, роль кодонов.

29.  Свойства генетического кода.

30.  Коллинеарность генов и полипептидов. Один ген – одна полипептидная цепь.

31.  Структура генов эукариот.

32.  Мутации. Специфичность действия химических мутагенов.

33.  Активация аминокислот. Ферменты активации. Специфичность ферментов активации.

34.  Пространственная структура тРНК. Взаимодействие кодона и антикодона. Причины узнавания антикодоном более одного кодона мРНК.

35.  Структура рибосом. Сборка рибосом.

36.  Направление биосинтеза полипептидной цепи. Направление трансляции мРНК.

37.  Инициирующая аминокислота. Инициирующий участок мРНК. Образование и структура 70S-синтезирующего комплекса.

38.  Факторы элонгации их роль в биосинтезе белка. Транслокация.

39.  Терминация синтеза белка.

40.  Посттрансляционные преобразования белковых молекул.

41.  Антибиотики нарушающие трансляцию. Нерибосомный синтез пептидов.

42.  Оперон как единица координированной репрессии. Структура lac-репрессора. Структура lac-оператора.

43.  цАМФ-зависимая индукция синтеза белков

44.  . Регуляция транскрипции арабинозного оперона.

45.  Регуляция транскрипции триптофанового оперона.

46.  Аттенюаторы и лидерные мРНК. Аттенюаторная регуляция гистидинового оперона.

47.  Роль репрессоров и активаторов в развитии фагов.

48.  Молекулы ДНК хромосом эукариот.

49.  Роль гистонов в формировании нуклеосом.

50.  Структура нуклеосомы. Нуклеосомы и конденсация ДНК.

51.  Репликация генетического материала эукариот.

52.  ДНК митохондрий и хлоропластов.

53.  Повторяющиеся последовательности оснований ДНК эукариот. Сателитная ДНК.

54.  Повторяющиеся и уникальные последовательности. Продукты уникальных генов.

55.  Виды эукариотических РНК-полимераз и их функции.

56.  Синтез информационных РНК эукариот, гетероядерная РНК.

57.  Процессинг и сплайсинг. Альтернативный Процессинг и сплайсинг в клетках нервной системы.

58.  Структура эукариотических рибосом.

59.  Синтез секреторных и мембранных белков. Сигнальные последовательности секреторных белков.

60.  Присоединений углеводной части гликопротеинов.

61.  Модификация и сортировка белков в аппарате Гольджи.

62.  Геном нервных клеток. Особенности организации хроматина нейронов.

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).

Основная:

1.  Биологическая химия: учеб. пособие для студентов вузов, обуч. по спец. 032400 "Биология"/ ред. . - 3-е изд., испр.. – М.: Академия, 20с. Гриф УМО.

2.  Клунова, . М.: Академия, 2010. – 256 с. Гриф УМО

3.  Общая и биорганическая химия./под ред. .- М.: Академкнига, 2011. – 368 с. Гриф УМО

4.  Спирин, биология: рибосомы и биосинтез белка : учеб. для студентов вузов, обуч. по напр. "Биология" и биолог. спец./ . – М.: Академия, 20с. Гриф УМО

5.  Никольский ./. – М.: Академия, 20с. Гриф УМО

Дополнительная:

1.  Беляцкий, основы жизни: лабораторный практикум : учеб. пособие/ . - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 20с. ИН

2.  Финкельштейн, белка: курс лекций с цветными стереоскопическими иллюстрациями и задачами : учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по биологическим специальностям/ , . - 4-е изд., испр. и доп.. – М.: КДУ, 20с.

3.  Кнорре, химия: учеб. для студентов хим., биолог. и мед. спец. вузов/ ; . - 3-е изд.. – М.: Высшая школа, 20с. Гриф МО

4.  Биохимические основы жизнедеятельности человека: учеб. пособие для студ. вузов/ , , и др.. – М.: Владос, 20с. Гриф МО

5.  Филиппович, белка и нуклеиновых кислот: учеб. пособие для пед. ин-тов по хим. и биол. спец.]/ . – М.: Просвещение, 19с.:

6.  Биохимия и молекулярная биология: учеб. пособие для вузов/ ред. . - Самара: Самарский университет, 20с.

7.  Коничев, биология: учеб. для студ. вузов, обуч. по спец. 032400 "Биология"/ , . - 2-е изд., испр.. – М.: Академия, 20с. Гриф УМО

8.  Биохимия человека. В 2-х Т.2. М.: Мир, 2004.– 414 с.

9.  Успехи биологической химии/ отв. ред. . – М.: ГЕОС Т. 1 с.

10.  Биохимия человека. В 2-х Т.2. М.: Мир, 2009. – 414 с.

11.  Жимулёв, и молекулярная генетика. Новосибирск, 2003. – 478 с. Гриф МО

12.  Фролова, биологической химии (структурная биохимия): [учеб. пособие]/ . - Тюмень: Изд-во ТюмГУ, 200с.

9.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:

1. www.

2. www. *****

7. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).

Учебный процесс по дисциплине «Молекулярная биология: нуклеиновые кислоты и биосинтез белка» проходит в 308 аудитории Института биологии Тюменского государственного университета. Аудитория оснащена мультимедийным комплексом позволяющим воспроизводить слайды, видеоролики и др.