Наименование дисциплины: Экологическая генетика
Направление подготовки: 022000 Экология и природопользование
Профиль подготовки: Экология
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Авторы: к. б.н., доцент, доцент кафедры морфологии , к. б.н., доцент,
доцент кафедры морфологии .
1. Целями освоения дисциплины «Экологическая генетика» являются:
обеспечение приобретения знаний и умений по генетическим аспектам охраны биосферы; формирование представлений о воздействии загрязнителей окружающей среды на генетические структуры и процессы;
изучение методов выявления и оценки мутагенов в природных средах (вода, почва, воздух), а также в среде обитания человека;
изучение генетически обоснованных требований к среде обитания человека и условиям сохранения здоровой наследственности человека, ознакомление с методами предотвращения негативных последствий загрязнения биосферы генотоксикантами.
2. Дисциплина «Экологическая генетика» является курсом по выбору в вариативной части профессионального цикла. «Экологическая генетика» готовит студентов к конкретной работе в области охраны окружающей среды. Вместе с тем она предполагает знание общебиологических дисциплин, полученных при изучении ботаники, зоологии, генетики, микробиологии, биохимии, цитологии, биологии индивидуального развития.
3. В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- роль биологического разнообразия как фактора устойчивости живых систем и биосферы в целом;
- роль генетики в охране биосферы;
- механизмы возникновения наследственных изменений, типы генетических нарушений;
- генетические последствия антропогенного воздействия на биосферу;
- негативные последствия воздействия генотоксикантов на здоровье человека;
- как прогнозируются генетические последствия при введении новых или увеличения уже существующих в окружающей среде факторов на человека и другие организмы;
- методы защиты организма от генотоксикантов на уровне клетки, организма, популяции
- методы оценки действия мутагенов на разных ступенях тестирования;
- последствия действия загрязнителей на популяции микроорганизмов, растений, животных и человека, пути выхода популяций из генетического кризиса;
- меры по сохранению здоровой наследственности человека.
Уметь:
- выбрать адекватный метод для выявления генетического действия химического, физического или биологического фактора среды;
- дать оценку этого действия с использованием методов I, II и III ступеней тестирования;
- сделать заключение о генетической опасности фактора по результатам трехступенчатого тестирования;
- владеть методами оценки мутагенных загрязнителей, необходимых при работе по охране природы;
- разрабатывать системы мониторинга для контроля генотоксической ситуации в различных экосистемах;
- разрабатывать мероприятия по предупреждению антропогенных воздействий на биосферу в целом или на конкретные локальные участки (на примере водоемов, городского атмосферного воздуха, почвы).
Владеть:
- информацией о факторах окружающей среды, способных нарушать генетические структуры и процессы, механизмах их действия на живые организмы, в т. ч. и на человека;
- навыками использования токсикогенетических знаний при разработке стратегии и тактики в области любых направлений государственной деятельности (экономическом, политическом, юридическом и мн. др.);
- основных подходах в экологическом прогнозе деятельности человека с учетом данных генетической токсикологии.
4. Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов
5. Содержание дисциплины:
№ п/п | Раздел дисциплины |
1 | Введение в курс экологической генетики. 1.1. Предмет, задачи история развития ЭГ. 1.2. Современная экологическая ситуация. 1.3. Место и роль ЭГ в решении экологических проблем. |
2 | Тема 2. Мутагены окружающей среды. Физические, химические и биологические мутагены. |
3 | Тема 3. Изменчивость. 3.1. Классификация изменчивости. 3.2. Мутационная теория Де Фриза. 3.3. Новые положения теории мутаций. Закон . Его теоретическое и практическое значение. Множественные мутации, "горячие точки". |
4 | Тема 4. Геномные мутации, их классификация. 4.1. Гаплоидия, практическое использование. 4.2. Эуплоидия. Полиплоидные ряды у растений. Генетика автоплоидов. 4.3. Аллоплоидия, критерии аллоплоидов. Ресинтез видов. Работы Карпеченко по получению аллоплоидов. Генетика аллоплоидов. 4.4. Анеуплоидия, критерии анеуплоидии у растений, животных, человека. 4.5 Эволюция кариотипа. |
5 | Тема 5. Хромосомные мутации, типы внутри - и межхромосомных перестроек. 5.1. Делеции, типы, фенотипическое проявление. Методы выявления делеций. 5.2. Дупликации, механизмы возникновения, фенотипическое проявление. Эффект положения гена. 5.3. Инверсии, типы, их выявление, фенотипическое проявление. 5.4. Транслокации, типы обменов. Фенотипическое проявление и выявление мутаций. 5.5. Структура хромосомных мутаций в популяции человека. |
6 | Тема 6. Генные мутации. 6.1. Понятие «генные мутации». Классификация мутаций на уровне изменения ДНК: замены пар нуклеотидов, инверсии, мутации типа сдвига рамки считывания (фрейм-шифт мутации). Мутагенотипирование. 6.2. Классификация мутаций по типу изменения белка: гипоморфы, гиперморфы, неоморфы, аморфы, антиморфы. Обратные, супрессорные, полярные мутации. 6.3. Механизмы мутаций. Мобильные генетическая элементы как одна из причин мутаций. |
7 | Тема 7. Уровни защиты организма от мутагенов. 7.1. Антимутагенез, типы антимутагенов, механизмы их действия. Комутагены и десмутагены. Супермутагены. 7. 2. Генетическая репарация, типы. Световая и темновая репарации, SOS-репарация. |
8 | Тема 8. Действие мутагенов на уровне популяции. 8.1.Мутабильность как характеристика вида. Мутационное давление. "Нормальный уровень" генетического груза популяции. 8.2. Изменение генофонда популяции как элементарное эволюционное явление. Эффективность отбора. Прогнозы эволюции человека. |
9 | 1. Тест-системы для оценки мутагенов, требования к тест-системам. Ступенчатый метод тестирования мутагенов. |
10 | 2. Salmonella как тест-объект для выявления и оценки мутагенов. Мутагены и промутагены, метаболическая активация. Определение типа действия мутагенов |
11 | 3. Оценка и выявление мутагенов окружающей среды с использованием хлореллы в качестве тест-системы. Качественный и количественный анализ мутаций. |
12 | 4. Оценка генотоксического действия химических соединений с использованием многоклеточных растительных организмов в качестве тест-системы. 4.1. Ана-телофазный анализ хромосомных аберраций в меристеме многоклеточных растительных организмов при воздействии факторов среды. 4.2. Оценка митотоксического и митозмодифицирующего действия факторов среды. |
13 | 5. Учет хромосомных аберраций в клетках животных человека. 5.1. Методы учета ХА у человека и животных в интерфазу (микроядерный тест) и различные фазы митоза. 5.2. Кариотип человека. Метафазный анализ хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови. Экспресс-метод выявления нарушений в системе половых хромосом. Половой хроматин. |
14 | 6. Дрозофила как объект токсикогенетики. 6.1. Особенности дрозофилы как объекта гентоксикологии. Метод рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций (РСПЛМ). Метод доминантных летальных мутаций (ДЛМ) Метод учета соматического мозаицизма у Dr. melanogaster. |
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1.Шевченко, человека : учебник для вузов / , , . - 2-е изд., испр. и доп. - М.: ВЛАДОС, 2004.-239с.
2.Прохорова, И. М. и др. Генетическая токсикология : лабораторный практикум / , , . - Ярославль.: ЯрГУ, 2005.-131с.
3.Жимулев и молекулярная генетика: учебное пособие для вузов - 2-е изд., испр. и доп. - Новосибирск.: Сиб. унив. изд-во, 2003.-479с.
4., , Фомичева митотоксического и мутагенного действия факторов окружающей среды: методич. указания. - Ярославль.: ЯрГУ, 2003.-32с.
5.Прохорова, И. М., Ковалева, тестов для оценки генотоксической активности факторов среды : метод. указания / , . - Ярославль.: ЯрГУ, 2001.-23с.
б) дополнительная литература:
1.Бочков, человека и мутагены внешней среды / , . - М.: Медицина, 1989.-272с.
2. Проблемы мутагенеза. М.; Мир, 19с.
3.Методические указания по экспериментальной оценке суммарной мутагенной активности загрязнений воздуха и воды / Сост. , , ЮА. Рахманин. М., 1990. 25с.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
Используется современное программное обеспечение проприентарное (ОС семейства Windows и MS Office) и бесплатное (Open Office.org), кроме того используются генеалогические программы для построения генеалогических деревьев, доступ к которым предоставлен всем желающим на собственном сайте http://sites. /site/geneticayaroslavl/ , где студентам предоставляется доступ к календарю мероприятий кафедры, списку лекций и заданий на самостоятельное обучение и рекомендации по учёбе – бесплатно предоставлено Google App.
