Документ 2344998

1. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ
Цель освоения дисциплины усвоить основные понятия: конститутивные и регулируемые
гены; транскрипционная активность конститутивных генов; транскрипционная активность
регулируемых генов; факторы, влияющие на транскрипционную активность.
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ПРОГРАММЫ АСПИРАНТУРЫ
Данная дисциплина включена в раздел программы 06.06.01 Биологические науки,
относится к дисциплинам по выбору. Осваивается на 2 курсе, 4 семестр.
Направленность (профиль) 03.02.07 – Генетика.
При освоении данной дисциплины требуются знания основ физики, химии, цитологии,
генетики,
молекулярной
биологии,
приобретенные в
результате освоения
предшествующих дисциплин.
3. КОМПЕТЕНЦИИ ОБУЧАЮЩЕГОСЯ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ
ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) В СООТВЕТСТВИИ С ФГОС ВО
ПРОГРАММ ПОДГОТОВКИ НАУЧНО-ПЕДАГОГИЧЕСКИХ КАДРОВ В
АСПИРАНТУРЕ
Обучающийся, завершивший изучение дисциплины, должен
Знать:
- основную догму молекулярной биологии;
- молекулярные механизмы транскрипции генов ;
- современные представления о способах регуляции действия генов;
Уметь:
- ориентироваться в вопросах, связанных со способами регуляции активности генов
Владеть:
- обладать теоретическими знаниями о способах регуляции активности генов;
- обладать навыками анализа работ по конструированию векторов и рекомбинантных
молекул ДНК с регулируемыми генами
Демонстрировать способность и готовность:
- применять на практике знания, касающиеся вопросов использования регуляции
активности генов в биотехнологии и микробиологической промышленности
В результате освоения дисциплины формируются компетенции:
Шифр компетенции
Расшифровка приобретаемой компетенции
способность
самостоятельно
осуществлять
научноисследовательскую
деятельность
в
соответствующей
ОПК-1
профессиональной области с использованием современных
методов исследования и информационно-коммуникационных
технологий
понимать, излагать и критически анализировать получаемую
ПК-1
информацию и представлять результаты экспериментальных
биологических исследований
Демонстрировать знание принципов клеточной организации
ПК-2
биологических объектов, биохимических и молекулярных
механизмов жизнедеятельности
Демонстрировать базовые представления об основных
ПК-3
закономерностях и современных достижениях генетики,
геномики, молекулярных механизмах регуляции генов
способность к критическому анализу и оценке современных
научных достижений, генерированию новых идей при
УК-1
решении исследовательских и практических задач, в том
числе в междисциплинарных областях
Способностью проектировать и осуществлять комплексные
исследования, в том числе междисциплинарные, на основе
УК-2
целостного
системного
научного
мировоззрения
с
использованием знаний в области истории и философии
науки
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
4.1. Распределение трудоёмкости дисциплины (в часах) по видам нагрузки
обучающегося и по разделам дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
Тематический план дисциплины/модуля
N
1.
2.
3.
4.
Раздел
Практич
Неделя
Дисциплины/
Семестр
Лекции
еские
семестра
Модуля
занятия
Тема1.
4
1
4
4
Транскрипция
Тема 2 Регуляция
4
2
4
4
транскрипции
генов прокариот
Тема 3. Регуляция
4
3
4
4
транскрипции
генов у эукариот
Тема 4.
Регуляция
4
4
6
6
транскрипции
клонированных
генов
Итого
18
18
Самостояте
Форма
льная
промежуточной
работа
аттестации
12
Коллоквиум
20
Коллоквиум
20
Коллоквиум
20
Контрольная
работа
72
Зачет
4.2 Содержание дисциплины
Тема 1. Транскрипция
Основная догма молекулярной биологии. Открытие матричной РНК. Синтез РНК и РНКполимеразы. Сравнение РНК- и ДНК-полимераз. РНК-полимеразы E.coli. Понятие
«минимального» и «холофермента». σ-фактор. Инициирующие и терминирующие
сигналы транскрипции. Различные типы РНК-полимераз в клетках эукариот. Синтез ими
различных типов РНК. Посттранскрипционная модификация м-РНК эукариот:
кэпирование, полиаденирование и сплайсинг.
Тема 2. Регуляция транскрипции генов прокариот
Конститутивные и регулируемые гены. Оперон: стоп-кодон, стартовый кодон, строение
промоторов оперонов. Сайт-связывание РНК-полимеразы: тато-бокс (-10), область -35
прокариотических промоторов, операторная область (-10 - +1), ген-регулятор и его
продукт, белок-регулятор, эффектор, влияние эффектора на конформацию белкарегулятора, деградация эффектора клеточными ферментами, влияние концентрации
эффектора на транскрипционную активность. Негативная регуляция активности генов:
значение репрессора в негативной регуляции активности генов, регуляция активности
лактозного и арабинозного оперона, влияние концентрации глюкозы в питательной среде
на регуляцию активности лактозного и арабинозного оперона, ц-АМФ и белок,
активирующий катаболизм. Положительная регуляция транскрипции генов прокариот:
понятие белка-активатора, влияние эффектора на конформацию белка-активатора,
влияние концентрации эффектора на регуляцию активности генов, аттенуация
транскрипционной активности генов. Изучение механизмов регуляции транскрипционной
активности генов: анализ мутаций, которые влияют на регуляцию активности генов,
исследование in vitro для определения участков связывания регуляторных белков с
промоторами.
Тема 3. Регуляция транскрипции генов у эукариот
Гены «домашнего хозяйства» и специфические гены, отвечающие за уникальность тканей
и органов. Строение промотора генов эукариот: тато-бокс (Хогнесса) (-25), САТ-бокс –
регион -75, GC-бокс – регион
-90. Отличие инициации транскрипции прокариот от
эукариот. Транскрипционные факторы: модульная организация транскрипционных
факторов (TFIID, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH, TFII7). Изучение области связывания этих
факторов с участком ДНК с помощью мутаций.
Увеличение скорости транскрипции с помощью определенных участков ДНК, энхансеры.
Роль пространственной организации хромосом эукариот в регуляции активности генов.
Гормональная регуляция, белки-репрессоры.
Тема 4. Регуляция транскрипции клонированных генов
Экспрессия генов при участии сильных регулируемых промоторов. Регулируемые
промоторы: Lac-промотор, T7-промотор, pL-промотор. Регуляция этих промоторов с
помощью физических и химических факторов. Регуляция активности промоторов с
помощью изменения состава питательной среды (САР-белок и ц-АМФ). Регуляция
активности генов бактериофага λ. Стадия развития бактериофага λ: лизогенный и
литический путь развития. Регуляторные гены и регуляция с помощью их активности
генома бактериофага λ.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
По каждой теме лекций подготовлена презентация с использованием современных
информационных технологий. На семинарах проводится устный опрос и обсуждение
материала по теме выступления аспирантов.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
АСПИРАНТОВ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА АСПИРАНТОВ (СРА) включает
следующие виды работ:
Подготовка к коллоквиумам по темам:
Тема №1. Транскрипция.
1.Основная догма молекулярной биологии.
2.Синтез РНК и РНК-полимеразы.
3.Сравнение РНК- и ДНК-полимераз.
4.РНК-полимеразы E.coli.
5.Различные типы РНК-полимераз в клетках эукариот.
Тема №2. Регуляция транскрипции генов прокариот.
1.Конститутивные и регулируемые гены.
2.Негативная регуляция активности генов.
3.Позитивная регуляция транскрипции генов прокариот.
4.Аттенуация транскрипционной активности генов.
Тема №3. Регуляция транскрипции генов у эукариот.
1.Гены «домашнего хозяйства» и специфические гены, отвечающие за
уникальность тканей и органов.
2.Отличие инициации транскрипции прокариот от эукариот.
3.Транскрипционные
факторы:
модульная
организация
транскрипционных факторов (TFIID, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH, TFII7).
Контрольная работа по теме №4 . Регуляция транскрипции
клонированных генов.
1.Экспрессия генов при участии сильных регулируемых промоторов.
2.Регулируемые промоторы: Lac-промотор, T7-промотор, pL-промотор.
3.Регуляция промоторов с помощью физических и химических факторов.
4.Регуляция активности промоторов с помощью изменения состава
питательной среды (САР-белок и ц-АМФ).
5. Регуляция активности генов бактериофага λ.
7. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ
7.1. Регламент дисциплины
Суммарно по дисциплине можно получить максимум 100 баллов, из них
текущий контроль в течение семестра оценивается в 50 баллов, зачёт - в 50
баллов.
Баллы за работу в течение семестра распределяются следующим
образом:
10 баллов – коллоквиум № 1.
10 баллов – коллоквиум № 2.
10 баллов – коллоквиум № 3.
20 баллов – контрольная работа
Итого:
10+10+10+20=50 баллов.
7.2. Оценочные средства текущего контроля:
Тема №1. Транскрипция.
1.Основная догма молекулярной биологии.
2.Синтез РНК и РНК-полимеразы.
3.Сравнение РНК- и ДНК-полимераз.
4.РНК-полимеразы E.coli.
5.Различные типы РНК-полимераз в клетках эукариот.
Тема №2. Регуляция транскрипции генов прокариот.
1.Конститутивные и регулируемые гены.
2.Негативная регуляция активности генов.
3.Позитивная регуляция транскрипции генов прокариот.
4.Аттенуация транскрипционной активности генов.
Тема №3. Регуляция транскрипции генов у эукариот.
1.Гены «домашнего хозяйства» и специфические гены, отвечающие за
уникальность тканей и органов.
2.Отличие инициации транскрипции прокариот от эукариот.
3.Транскрипционные
факторы:
модульная
организация
транскрипционных факторов (TFIID, TFIIB, TFIIF, TFIIE, TFIIH, TFII7).
Контрольная работа по теме №4 . Регуляция транскрипции
клонированных генов.
1.Экспрессия генов при участии сильных регулируемых промоторов.
2.Регулируемые промоторы: Lac-промотор, T7-промотор, pL-промотор.
3.Регуляция промоторов с помощью физических и химических факторов.
4.Регуляция активности промоторов с помощью изменения состава
питательной среды (САР-белок и ц-АМФ).
5. Регуляция активности генов бактериофага λ.
7.3 Вопросы к зачету:
1. Различные типы РНК-полимераз в клетках эукариот.
2.Синтез различных типов РНК РНК-плимеразами.
3.Посттранскрипционная модификация м-РНК эукариот: кэпирование,
полиаденирование и сплайсинг.
4. Негативная регуляция активности генов: значение репрессора в
негативной регуляции активности генов.
5.Регуляция активности лактозного и арабинозного оперона.
6. Влияние концентрации глюкозы в питательной среде на регуляцию
активности лактозного и арабинозного оперона, ц-АМФ и белок,
активирующий катаболизм.
7. Положительная регуляция транскрипции генов прокариот.
8. Понятие белка-активатора, влияние эффектора на конформацию белкаактиватора, влияние концентрации эффектора на регуляцию активности
генов.
9. Аттенуация транскрипционной активности генов.
10.Увеличение скорости транскрипции с помощью определенных
участков ДНК, энхансеры.
11.Роль пространственной организации хромосом эукариот в регуляции
активности генов.
12.Гормональная регуляция, белки-репрессоры.
13.Регуляция активности промоторов с помощью изменения состава
питательной среды (САР-белок и ц-АМФ).
14.Регуляция активности генов бактериофага λ.
15.Стадия развития бактериофага λ: лизогенный и литический путь
развития.
16.Регуляторные гены и регуляция с помощью их активности генома
бактериофага λ.
7.4. Таблица соответствия компетенций, критериев оценки их освоения и оценочных
средств
Индекс
компете
нции
ОПК-1
ПК-1
ПК-2
Расшифровка компетенции Показатель
формирования
компетенции для данной
дисциплины
способность
Знать:
самостоятельно
-современные
осуществлять
научнопредставления в области
исследовательскую
клеточной и молекулярной
деятельность
в
биологии
методы
соответствующей
организации работы с
профессиональной
современными
области с использованием
образовательными
и
современных
методов
информационными
исследования
и
технологиями и уметь
информационноприменять их на практике.
коммуникационных
технологий
понимать, излагать и
Знать:
критически
основную
догму
анализировать
молекулярной биологии;
получаемую информацию
-молекулярные
и
представлять
механизмы транскрипции
результаты
генов ;
экспериментальных
современные
биологических
представления о способах
исследований
регуляции действия генов;
Демонстрировать знание
Уметь:
принципов
клеточной
ориентироваться
в
организации
вопросах, связанных со
биологических
способами
регуляции
объектов,биохимичес-ких
активности генов
и
молекулярных
механизмов
жизнедеятельности
Оценочное
средство
Ответы
на
коллоквиумах
.
Умение
вести
дискуссию,
применять
новые
молекулярнобиологически
е данные в
научноисследователь
ской работе.
Владение
знаниями по
методам
работы
на
современной
биологическо
й аппаратуре.
Ответы
на
практических
занятия
х.
Коллоквиумы
ПК-3
Демонстрировать базовые
представления
об
основных
закономерностях
и
современных
достижениях
генетики,
геномики, молекулярных
механизмах
регуляции
генов
УК-1
способность
к
критическому анализу и
оценке
современных
научных
достижений,
генерированию
новых
идей
при
решении
исследовательских
и
практических задач, в том
числе
в
междисциплинарных
областях
УК-2
Способностью
проектировать
и
осуществлять
комплексные
исследования, в том числе
междисциплинарные, на
основе
целостного
системного
научного
мировоззрения
с
использованием знаний в
области
истории
и
философии науки
Знать:
применять на практике
знания,
касающиеся
вопросов
использования
регуляции
активности
генов в биотехнологии и
микробиологической
промышленности
Ответы
на
практических
занятиях.
Коллоквиумы.
Знать :
современные
научные
достижения в области
молекулярной генетики.
Уметь:
Анализировать
и
критически оценивать их и
использовать при решении
как
научных
так
и
практических задач.
Ответы
на
практических
занятиях.
Коллоквиумы.
Владеть:
обладать
теоретическими знаниями о
способах
регуляции
активности генов;
- обладать навыками
анализа
работ
по
конструированию векторов
и рекомбинантных молекул
ДНК с регулируемыми
генами
- методами работы с
современными
образовательными
информационными
технологиями
- навыками работы с
учебной
и
научной
литературой.
. Ответы на
практических
занятиях.
Коллоквиумы
8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПРИ ОСВОЕНИИ
ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Можно выделить несколько видов самостоятельной работы обучающихся при изучении
дисциплины.
Разбор и усвоение лекционного материала.
После каждой лекции обучающемуся следует внимательно прочитать и разобрать
конспект, при этом:
 Понять и запомнить все новые определения.
 Понять все определения и лежащие в их основе молекулярно-генетические законы;
воспроизвести все выкладки самостоятельно, не глядя в конспект.
 Выполнить или доделать выкладки, которые лектор предписал сделать самостоятельно
(если таковые имеются).
 Если лектор предписал разобрать часть материла более подробно самостоятельно по
доступным письменным или электронным источникам, то необходимо своевременно это
сделать.
 При возникновении каких-либо трудностей с пониманием материла рекомендуется
попросить помощи у своих сокурсников. Также можно обратиться за помощью к лектору.
Для этого можно лично подойти к преподавателю, либо написать ему электронное
письмо, сформулировав в нём возникающие вопросы. К письму можно прикрепить какиелибо электронные материалы, связанные с возникшими вопросами, например,
отсканированные или сфотографированные листочки с рукописными комментариями,
пометками, выкладками и т.п.
Самостоятельное изучение части материла.
Если часть учебного материала отведена на самостоятельное изучение, то необходимо
приступить к этому незамедлительно после указания преподавателя и освоить материл в
отведенные им сроки. Материал следует изучить по доступным письменным и
электронным источникам, о которых сообщит преподаватель.
Подготовка домашнего задания.
В домашней работе обучающихся можно выделить две составляющие:
1) разбор тем аудиторных занятий,
2) самостоятельная подготовка семинарских заданий.
Таким образом, придя домой после каждого аудиторного занятия, обучающийся должен
разобрать тему, которая была представлена преподавателем во время занятия. При
возникновении трудностей рекомендуется попросить помощи у своих сокурсников.
Приветствуется совместный поиск решений. Также можно обратиться за помощью к
преподавателю. Для этого можно лично подойти к преподавателю, либо написать ему
электронное письмо, сформулировав в нём возникающие вопросы. Пропустив какое-либо
занятие, обучающемуся следует скопировать представленные материалы по
рассмотренным темам из тетради своего сокурсника, разобрать их.
Подготовка к контрольным работам и коллоквиумам.
То, как обучающийся научился самостоятельно разбирать темы и теоретические вопросы
регуляции транскрипции генов, преподаватель проверяет посредством проведения
контрольных работ и коллоквиумов, на которых от обучающегося требуется представить
изложение одной из тем по регуляции активности генов, подготовленной самостоятельно.
Таким образом, для успешной подготовки к контрольным работам необходимо научиться
самостоятельно разбирать и готовить к изложению теоретические вопросы по регуляции
активности генов в соответствии с рекомендациями для подготовки домашнего задания,
приведенными выше. Для успешной подготовки к коллоквиумам необходимо научиться
самостоятельно использовать инструментарий поиска материалов на примере
разобранных на практических занятиях с преподавателем и обладать теоретическими
знаниями по данной дисциплине.
Подготовка к устному опросу.
Устный опрос проводится с целью проверить, как на данном этапе обучения усвоен
лекционный материал и/или материал, отведённый на самостоятельное изучение.
Рекомендации по изучению соответствующих материалов приведены выше. При
подготовке следует иметь в виду, что во время устного опроса:
 нужно уметь сформулировать биологические определения и понятия;
 нужно уметь использовать биологическую терминологию;
 по каждой теме или подтеме нужно уметь вкратце словами раскрыть суть того, что в
ней излагается;
 нужно уметь сформулировать словами, на чем основаны доказательства изученных
утверждений и обобщений.
9.УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
И
ИНФОРМАЦИОННОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
9.1. Основная литература
Никольский, В.И. Генетика [Текст] /В.И.Никольский. – М.:Академия, 2010. – 248 с.
Сазанов, А.А. Генетика [Электронный ресурс] / А.А. Сазанов. - СПб.: ЛГУ им. А.С.
Пушкина, 2011. -264 с. - Режим доступа: http://znanium.com/bookread.php?book:=445036
Пухальский В. А. Введение в генетику: Учебное пособие [Электронный ресурс] / В.А.
Пухальский. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 224 с. – Режим доступа:
http://znanium.com/bookread.php?book=419161
9.2. Дополнительная литература
Козлов Н.Н. — Математический анализ генетического кода. – М.:БИНОМ.Лаборатория
знаний. – 2012. – 215 с. http://e.lanbook.com/view/book/8792/page32/
Гладков Л.А., Генетические алгоритмы: Учебное пособие / Гладков Л.А., Курейчик В.В.,
Курейчик В.М. – М.: Физматлит, 2010. - 368 с.
http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=2163
Концепции современного естествознания : учебник для студентов вузов / В.Н.
Лавриненко, В.П. Ратников, В. П. Голубь ; Под ред. В. Н. Лавриненко, В.П. Ратникова .—
3-е изд., перераб. и доп. — М. : ЮНИТИ, 2004 .— 317 с.
9.3. Программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
- База знаний по биологии человека - http://humbio.ru/humbio/genetics.htm
- Биомолекула - http://biomolecula.ru/
- Инфанта - http://www.infanata.com/
- Олиго - http://olig.ru/
10.
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
(МОДУЛЯ)
Мультимедийный проектор с экраном.
Освоение дисциплины "Регуляция транскрипции генов" предполагает использование
следующего материально-технического обеспечения:
Учебно-методическая литература для данной дисциплины имеется в наличии в
электронно-библиотечной системе "БиблиоРоссика", доступ к которой предоставлен
студентам и аспирантам. В ЭБС "БиблиоРоссика" представлены коллекции актуальной
научной и учебной литературы по гуманитарным наукам, включающие в себя публикации
ведущих российских
издательств гуманитарной литературы, издания на английском языке ведущих
американских и европейских издательств, а также редкие и малотиражные издания
российских региональных вузов. ЭБС "БиблиоРоссика" обеспечивает широкий законный
доступ к необходимым для образовательного процесса изданиям с использованием
инновационных технологий и соответствует всем требованиям федеральных
государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования
(ФГОС ВПО) нового поколения. Учебно-методическая литература для данной