Б1.В. ОД.6 «МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ»
Цель дисциплины: изучение молекулярных механизмов экспрессии генетической информации, необходимой для индивидуального развития организма, которое заключается в дифференциальной активности генов, обуславливающей дискретный тип и тканеспецифические молекулярно - биохимические свойства клеток, и составляет целевую основу курса. Изучение механизмов генетического контроля программы развития прокариот и эукариот в норме и при адаптации внутриклеточных межмолекулярных систем, обеспечивающих направленное программирование метаболических процессов при транскрипции и посттранскрипционных событиях, являющихся сутью морфогенеза, представляется фундаментальной научной базой данного курса.
Задачи:
· Изучить регуляцию механизма специфического распознавания друг друга нуклеиновыми кислотами на уровне соответствующих контактов ДНК и РНК, РНК и РНК (сенсовых и антисенсовых), ДНК и ДНК, РНК-ДНК-РНК для изучения воспроизведения генетической информации и её передачи от нуклеиновых кислот к нуклеиновым кислотам или белкам.
· Исследовать молекулярные и генетические особенности белково-нуклеинового взаимодействия, характеризующие регуляцию экспрессии генов при упорядоченном и адаптивном метаболизме нуклеиновых кислот (рекомбинации, репарации) и проведение сравнительного анализа регуляции экспрессии генов у прокариот и эукариот на примере растений.
· Изучить белок-белковые и другие взаимодействия при самосборке молекулярных и надмолекулярных комплексов, обеспечивающих направленное протекание метаболических процессов при морфогенезе растений (например, при эмбриогенезе, регуляции контроля клеточных циклов и апоптозе).
· Изучить особенности регуляции экспрессии генов при генетической гомологичной рекомбинации в процессе синтеза антител.
· Рассмотреть существующие системы экспрессии гомологичных и гетерологичных генов в применении к биотехнологии промышленных штаммов, клеткам – продуцентов, донорным организмам и генотерапии.
· Получить представление об эпигенетике и эпигенетических процессах на примере дифференциации и дедифференциации растительных тканей и органов.
Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование профессиональной компетенции ПК-1:
ПК-1: способность творчески использовать в научной и производственно-технологический деятельности знания фундаментальных и прикладных разделов дисциплин, определяющих направленность (профиль) программы магистратуры.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: механизмы контроля генетической экспрессии с помощью факторов транскрипции, способы регуляции при детерминации, специфические изменения в метаболизме нуклеиновых кислот при трансляции, а также в процессах посттрансляционной модификации при нормальных и адаптивных условиях развития. Студент должен иметь представление об эпигенетике и эпигенетических способах регуляции биохимических процессов при дифференциации и дедифференциации растительных тканей и органов и получить знания о способах репарации нуклеиновых кислот у прокариот и эукариот и о событиях генетической гомологической рекомбинации и иллегитивной рекомбинации у растений и животных.
Уметь: оперировать понятиями, терминами и категориями молекулярной биологии, иметь представление о методологии анализа нуклеиновых кислот и особенностях процессов экспрессии нуклеиновых кислот и белков у прокариот и эукариот,
Владеть: навыками решения задач, контрольных работ и тестовых заданий по каждой из тем для определения уровня полученных знаний.
Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
| Всего часов / зачетных единиц | Семестры | ||
3 | ||||
Аудиторные занятия (всего) | 35/0,97 | 35/0,97 | ||
В том числе: | ||||
Лекции | ||||
Практические занятия (ПЗ) | 32/0,89 | 32/0,89 | ||
Семинары (С) | ||||
Лабораторные работы (ЛР) | ||||
КСР | 3/0,08 | 3/0,08 | ||
Самостоятельная работа (всего) | 28/0,78 | 28/0,78 | ||
В том числе: | - | - | ||
Курсовой проект (работа) | ||||
Расчетно-графические работы | ||||
Реферат (при наличии) | ||||
Другие виды самостоятельной работы | 28/0,78 | 28/0,78 | ||
Подготовка вопросов для самостоятельного изучения | 28/0,78 | 28/0,78 | ||
Вид промежуточной аттестации (экзамен) | 45/1,25 | 45/1,25 | ||
Контактная работа | 38/1,06 | 38/1,06 | ||
Общая трудоемкость часы зачетные единицы | 108 3 | 108 3 |
Краткая характеристика содержания учебной дисциплины
Cтруктура функционально-активных генов у прокариот и у высших организмов. Современная концепция гена как транскрипционной единицы. Регуляторные элементы. Регуляторные комплексы, создаваемые факторами транскрипции. Петельно-доменная структура организации генома. Особенности регуляции экспрессии генов у прокариот и эукариот. Эпигенетика как обратимое, но наследуемое изменение в генных функциях. Эпигенетические механизмы регуляции генной экспрессии. Типы метилирования. Действие факторов окружающей среды, изменяющих характер метилирования. Cценарий «Мир РНК», по которому РНК является первым геном и первым катализатором. Разнообразие РНК и ее участие в регуляции экспрессии генов. РНК – интерференция. Репарация ДНК и защита генетической информации у прокариот и эукариот. Механизмы репарации ДНК. Гомологическая генетическая рекомбинация. Генетические модели гомологичной рекомбинации. Гомологическая рекомбинация в методологии генетической трансформации. Участие рекомбиназы в генотерапии. Генетическая гомологическая рекомбинация при синтезе антител. Регуляция клеточного цикла и апоптоз. Факторы развития апоптоза. Роль белка р53 как фактора транскрипции в апоптозе и контроле клеточного цикла. Прокариотические и эукариотические системы экспрессии генов. Эффективность использования и особенности разных систем экспрессии генов. Генотерапия: выбор системы доставки и экспрессии трансгенов
Форма промежуточной аттестации: экзамен.
Разработчики: д. б.н., проф. , к. б.н. доц.
