kv-mirovye_geneticheskie_resursy-bib

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Биологический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе
___________________ Е.Г. Елина
"_____" _______________ 2012 г.
Рабочая программа дисциплины
Курс по выбору: Мировые генетические ресурсы
Специальность
020501 - Биоинженерия и биоинформатика
Квалификация выпускника
Специалист
Форма обучения
очная
Саратов,
2012
1. Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Мировые генетические ресурсы» является
ознакомление студентов с генетическим богатством живого мира и возможностями его
практического использования. Задачи дисциплины: изучение генетического разнообразия
вирусов, бактерий, растений, животных и человека, теоретических основ применения
мировых генетических ресурсов в разных областях знаний и сферах деятельности
(экологии, промышленности, сельском хозяйстве, медицине), формирование у студентов
природоохранного мировоззрения и ответственности за благополучие последующих
поколений.
2. Место дисциплины в структуре ООП специалитета
Цикл С.3, вариативная часть, курс по выбору, дисциплина изучается в 6 семестре.
Данная дисциплина связана с дисциплинами «Клеточная биология»,
«Молекулярная биология», «Генетика». Освоение дисциплины «Мировые генетические
ресурсы» необходимо для дальнейшего изучения дисциплин «Теория эволюции»,
«Промышленная биотехнология», «Экологическая биотехнология», «Экология», «Генная
инженерия», «Клеточные технологии».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.
В процессе освоения дисциплины формируются следующие компетенции: ПК-1, 8, 13, 1722.
- способностью грамотно и самостоятельно проводить теоретическую и
экспериментальную научно-исследовательскую работу в области биоинженерии,
биоинформатики и смежных дисциплин, а также оформлять ее в письменной форме,
излагать в устной форме и участвовать в различных формах дискуссий (ПК-1);
- способностью на научной основе организовать свой труд, владением методами
сбора, хранения систематизации и обработки информации, в том числе статистическими и
компьютерными методами, применяемыми в сфере его профессиональной деятельности
(ПК-8);
- способностью использовать основные биологические базы данных, в том числе
содержащие геномную, структурную и другую информацию, в научно-исследовательской
работе (ПК-13);
- способностью применять методы биоинженерии и биоинформатики для
получения новых знаний и для получения биологических объектов с целенаправленно
измененными свойствами, применять современные методы исследований; определять
актуальность целей и задач и практическую значимость исследования; проводить анализ
результатов и методического опыта исследования применительно к общей
фундаментальной проблеме в избранной области (ПК-17);
- способностью ориентироваться в основных проблемах и задачах биологии,
физико-химической биологии, биоинженерии и биоинформатики и использовать эти
знания в экспериментальной и теоретической деятельности (ПК-18);
- способностью получать и грамотно использовать информацию, накопленную в
базах данных по структуре геномов, белков и другой биологической информации (ПК-19);
- способностью проводить наблюдения, описания, идентификации, классификации,
культивирования биологических объектов, выделять и исследовать субмикроскопические
структуры, использовать методические приемы для целенаправленного изменения
природных генов и геномов (ПК-20);
- способностью владеть приемами экспериментальной работы с клетками и
культурами клеток, физико-химическими методами исследования макромолекул,
методами исследования и анализа живых систем, математическими методами обработки
результатов биологических исследований, опытом лабораторных работ, основами
биоинженерии, необходимыми для создания биоинженерных объектов (ПК-21);
2
- способностью проводить наблюдения, описания, идентификацию и
классификацию биологических объектов с целью формирования представлений о
многообразии животного и растительного мира ценностной ориентации на охрану жизни
и природы (ПК-22);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- особенности организации наследственной информации у разных групп живых
организмов, многообразие их наследственных свойств;
- возможности прикладного использования генетических ресурсов в разных областях
знаний и сферах деятельности;
- значимость сохранения мировых генетических ресурсов для благополучия будущих
поколений.
Уметь:
- применять знания о мировых генетических ресурсах при решении практических задач в
области экологии, промышленности, селекции, сельского хозяйства, биотехнологии,
генетической инженерии, медицины.
Владеть:
- полученными знаниями о мировых генетических ресурсах для оценки и
прогнозирования возможных последствий различных видов деятельности человека.
4. Структура и содержание дисциплины «Мировые генетические ресурсы»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц 108 часов.
4.1. Структура дисциплины.
2
3
4
5
6
7
8
1
2
2
2
Устный
опрос
6
6
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
4
Генетическое разнообразие
бактерий
Генофонд растений и современная
стратегия селекции
Генофонд животных и современные селекционные достижения
Генетическое разнообразие
человечества. Проблемы
медицинской генетики
Клеточная и генная инженерия.
Промышленная и сельскохозяйственная биотехнология
Биоразнообразие. Охрана
мировых генетических ресурсов
Промежуточная аттестация
ИТОГО:
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Устный
опрос
Устный
опрос
Устный
опрос
Устный
опрос
Устный
опрос
12
13
14
15
16
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
6
Устный
опрос
6
32
32
Устный
опрос
Зачет
108 ч.
6
6
6
6
6
6
6
Самосто
ятельная
работа
6
Практич
. занятия
Введение. Мировые генетические
ресурсы как объект изучения и
охраны
Генофонд и разнообразие вирусов
Раздел дисциплины
Лекции
Неделя семестра
1
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям семестра)
Формы
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
Семестр
№
п/п
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)
6
6
4
6
4
44
3
4.2. Содержание дисциплины.
Раздел 1. Введение. Мировые генетические ресурсы как объект изучения и
охраны.
Мировые генетические ресурсы, их богатство и разнообразие. Понятие о
генофонде. Основные механизмы формирования генофонда. Генофонды популяций,
видов, их общие черты и особенности. Охрана мировых генетических ресурсов. Значение
мировых генетических ресурсов для человека.
Раздел 2. Генофонд и разнообразие вирусов.
Разнообразие генетического аппарата вирусов и способов его воспроизводства.
Изучение генофонда вирусов как необходимое условия борьбы с вирусными инфекциями.
Вирусы как объект генной инженерии.
Раздел 3. Генетическое разнообразие бактерий.
Роль бактерий в биосфере и значение в жизни человека. Особенности структуры и
генетического аппарата бактериальной клетки. Биохимическое и физиологическое
разнообразие бактерий как следствие богатства их генофонда. Основные направления
исследований генофонда бактерий.
Раздел 4. Генофонд растений и современная стратегия селекции.
Роль растений в биосфере и жизни человека. Учение Н.И.Вавилова о центрах
происхождения и разнообразия культурных растений. Понятие о первичных и вторичных
генцентрах. Генофонд растений – кладовая селекции. Традиционные и современные
методы селекции растений.
Раздел 5. Генофонд животных и современные селекционные достижения.
Географическая изменчивость видового генофонда животных. Особенности
географической изменчивости видов дрозофилы. Достижения в области животноводства.
Методы селекции животных. Клонирование животных.
Раздел 6. Генетическое разнообразие человечества. Проблемы медицинской
генетики.
Генофонд ныне существующих первобытных популяций. Генетические различия
между группами современных людей. Расовая изменчивость у человека и проблема
смешения рас. Международный проект «Геном человека». Палеогеномика и
этногеномика. Геногеография. Окружающая среда и генетический груз в популяциях
человека. Генная терапия. Евгеника.
Раздел 7.
Клеточная и
генная инженерия. Промышленная и
сельскохозяйственная биотехнология.
Соматическая гибридизация и ее практическое применение. Получение
рекомбинантных молекул. Методы получения изолированных генов. Способы
трансформации. Современные достижения генной инженерии. Технологические основы
биотехнологических производств. Решение различных практических задач на основе
методов генной инженерии. Генетически модифицированные организмы и проблема их
безопасности.
Раздел 8. Биоразнообразие. Охрана мировых генетических ресурсов.
Биологическое и генетическое разнообразие. Редкие и исчезающие виды живых
организмов. Генетические и биологические методы сохранения генофонда редкие и
исчезающие видов. Рациональное использование мировых генетических ресурсов.
Концепция устойчивого развития. Генетический мониторинг.
5. Образовательные технологии
В образовательном процессе используются основные формы работы в виде лекций
и семинарских занятий. На лекциях применяются мультимедийные презентации. Текущий
контроль знаний организован в виде устных опросов. Для более полного усвоения
материала применяется дискуссии, обсуждение проблемных ситуаций.
4
Самостоятельная работа студентов подкреплена учебно-методическим и
информационным обеспечением, включающим учебники, учебно-методические пособия,
конспекты лекций, Интернет-ресурсы. Удельный вес активных и интерактивных форм
обучения составляет 20% аудиторных занятий, лекции составляют 50% аудиторных занятий.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины.
Самостоятельная работа студентов включает подготовку к семинарским занятиям,
работу с литературой и Интернет-ресурсами. Текущий контроль организован в форме
устных опросов.
6.1. Вопросы для текущего контроля
Раздел 1. Введение. Мировые генетические ресурсы как объект изучения и охраны.
Литература – основная: 1-2, дополнительная: 1-10.
1.Мировые генетические ресурсы, их богатство и разнообразие.
2.Понятие о генофонде. Вклад отечественных и зарубежных ученых в разработку понятия
«генофонд» и изучение его особенностей.
3.Основные механизмы формирования генофонда.
4.Генофонды популяций, видов, их общие черты и особенности.
5. Охрана мировых генетических ресурсов. Значение мировых генетических ресурсов для человека.
Раздел 2. Генофонд и разнообразие вирусов.
Литература – основная: 1-2, дополнительная: 1,2,5-7.
1.Генетический аппарат вирусов и способы его воспроизводства.
2.Изучение генофонда вирусов как необходимое условия борьбы с вирусными инфекциями.
3.Вирусы как объект генной инженерии.
Раздел 3. Генетическое разнообразие бактерий.
Литература – основная: 1-2, дополнительная: 1,2,5-7.
1.Роль бактерий в биосфере и значение в жизни человека.
2.Особенности структуры и генетического аппарата бактериальной клетки.
3.Биохимическое и физиологическое разнообразие бактерий как следствие богатства их
генофонда.
4.Основные направления исследований генофонда бактерий.
Раздел 4. Генофонд растений и современная стратегия селекции.
Литература – основная: 1-2, дополнительная: 1,2,5-7.
1.Роль растений в биосфере и жизни человека.
2.Учение Н.И.Вавилова о центрах происхождения и разнообразия культурных растений.
3.Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости и его применение в селекции.
4.Традиционные и современные методы селекции растений.
Раздел 5. Генофонд животных и современные селекционные достижения.
Литература – основная: 1-2, дополнительная: 1,2,5-7.
1.Основная тенденция в эволюции животных (на примере насекомых).
2.Географическая изменчивость видового генофонда животных.
3.Особенности географической изменчивости видов дрозофилы.
4.Методы селекции животных. Достижения в области животноводства.
5.Клонирование животных.
Раздел 6. Генетическое разнообразие человечества. Проблемы медицинской генетики.
Литература – основная: 1-2, дополнительная: 1-10, справочная 1-4.
1.Генофонд ныне существующих первобытных популяций.
2.Генетические различия между группами современных людей. Расовая изменчивость у
человека и проблема смешения рас.
5
3.Международный проект «Геном человека».
4.Палеогеномика и этногеномика.
5.Геногеография.
6.Окружающая среда и генетический груз в популяциях человека.
7.Генная терапия.
8.Евгеника.
Раздел 7. Клеточная и генная инженерия. Промышленная и сельскохозяйственная
биотехнология.
Литература – основная: 1-2, дополнительная: 1,2,5-10.
1.Соматическая гибридизация и ее практическое применение.
2.Получение рекомбинантных молекул. Методы получения изолированных генов.
Способы трансформации.
3.Современные достижения генной инженерии.
4.Технологические основы биотехнологических производств.
5.Решение различных практических задач на основе методов генной инженерии.
6.Генетически модифицированные организмы и проблема их безопасности.
Раздел 8. Биоразнообразие. Охрана мировых генетических ресурсов.
Литература – основная: 1-2, дополнительная: 1-10.
1. Биологическое и генетическое разнообразие.
2. Редкие и исчезающие виды живых организмов. Генетические и биологические методы
сохранения генофонда редкие и исчезающие видов.
3. Рациональное использование мировых генетических ресурсов. Концепция устойчивого
развития. Генетический мониторинг.
6.2. Вопросы для промежуточной аттестации
1. Мировые генетические ресурсы, их богатство и разнообразие.
2. Понятие «генофонд». Вклад отечественных и зарубежных ученых в разработку понятия
«генофонд» и изучение его особенностей (А.С.Серебровский, С.С.Четвериков,
Ф.Г.Добржанский, Н.В.Тимофеев-Ресовский, Н.П.Дубинин, А.Стертевант, Э.Майр и др.).
Мировой генофонд, его богатство и разнообразие.
3. Генофонд популяции и генофонд вида. Основные механизмы формирования генофонда.
4. Охрана генофонда. Генофонд – кладовая селекции растений, животных и
микроорганизмов. Генетический мониторинг. Современные подходы к сохранению
биоразнообразия.
5. Общая характеристика генетического аппарата вирусов.
6. Особенности структуры и воспроизведения генетического аппарата в разных группах
вирусов. Лизисный и лизогенный пути развития вирусов в клетке.
7. Практические аспекты изучения генофонда вирусов.
8. Вирусы – возбудители опасных заболеваний человека и животных (филовирусы,
вирусы оспы, атипичной пневмонии, птичьего гриппа и др.).
9. Биоразнообразие бактерий (бихимическое и физиологическое). Особенности
генетического аппарата бактерий. Пути переноса генетической информации у бактерий.
10. Значение бактерий для человека. Основные направления использования генофонда
бактерий.
11. Достижения последних лет в изучении бактериального генофонда.
12. Роль растений в эволюции биосферы и жизни человека. Влияние антропогенного
фактора на растительный мир. Охрана генофонда растений.
13. Учение Н.И.Вавилова о центрах происхождения и разнообразия культурных растений.
14. Значение работ Н.И.Вавилова для селекции.
15. Коллекции мировых сортов культурных растений как источник исходного материала
для селекции. Основная стратегия селекции на современном этапе.
6
16. Животные как важнейшая часть биосферы. Основная тенденция в эволюции животных
(на примере насекомых).
17. Причины исчезновения некоторых видов животных и способы сохранения
биоразнообразия животных.
18. Культура клеток и тканей животных. Методы селекции животных. Клонирование
животных.
19. Человек как объект генетических исследований. Методы изучения генетики человека.
20. Наследственные болезни и аномалии у человека.
21. Евгеника – улучшение наследственности человека. Программа «Геном человека».
22. Генотерапия. Этические проблемы, порожденные прогрессом геномных исследований.
23. Этногеномика и палеогеномика. Молекулярные методы исследования генетического
происхождения современных людей.
24. Разнообразие этнических групп по генетическим, биохимическим и морфологическим
параметрам.
25. Соматическая гибридизация и ее практическое применение.
26. Получение рекомбинантных молекул. Методы получения изолированных генов.
Способы трансформации.
27. Современные достижения генной инженерии.
28. Технологические основы биотехнологических производств.
29. Решение различных практических задач на основе методов генной инженерии.
30. Генетически модифицированные организмы и проблема их безопасности.
31. Биологическое и генетическое разнообразие.
32. Редкие и исчезающие виды живых организмов. Генетические и биологические методы
сохранения генофонда редкие и исчезающие видов.
33. Рациональное использование мировых генетических ресурсов. Концепция устойчивого
развития. Генетический мониторинг.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
а) основная литература:
1. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Изд-во НУ, 2002.
2. Генетика: учебник для вузов / Под ред. В.И. Иванова. М.: Академкнига, 2006.
б) дополнительная литература:
1. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. М.: Академкнига. 2003.
2. Генетика: учебник / А. В. Бакай, И. И. Кочиш, Г. Г. Скрипниченко; ред. Е. В.
Мухортова. М.: КолосС. 2006.
3. Клаг У., Каммингс М. Основы генетики. М.: Техносфера, 2007.
4. Льюин Б. Гены. М.: Мир. 1987.
5. Никольский В.И. Генетика. М.: Изд. Центр «Академия», 2010.
6. Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. 2-е изд., перераб. и доп.: Учебник для
вузов. СПб.: изд-во СПбГТУ. 2002.
7. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. в 2-х томах. М. Мир.1998.
8. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. М.: Мир. 1989.
9. Харченко П.Н., Глазко В.И. ДНК-технологии в развитии агробиологии. М:
«Воскресенье». 2006.
10. Щелкунов С.Н. Генетическая инженерия: Учеб.-справ. пособие. Новосибирск: Сиб.
унив. изд-во, 2004.
в) справочная литература:
1. Геном, клонирование, происхождение человека / Под ред. Чл.- корр. РАН Л.И.
Корочкина.– Фрязино: «Век 2», 2004.
7
2. Генофонд и геногеография народонаселения. Т.1: Генофонд населения России и
сопредельных стран. СПб.:Наука, 2000.
3. Генофонд и геногеография народонаселения. Т.2: Геногеографический атлас населения
России и сопредельных стран. СПб.: Наука, 2003.
4. Этногеномика и геногеография народов Восточной Европы / С. А. Лимборская, Э. К.
Хуснутдинова, Е. В. Балановская. М.: Наука, 2002.
г) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
Основные справочные и поисковые системы: LibNet, MedLine, PubMed, Google,
Yandex, Rambler и др.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины.
1. Мультимедийный проектор и ноутбук.
2. Коллекция слайдов.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО № 66 от
17.03.2011 г. с учетом рекомендаций и Примерной ООП ВПО по специальности 020501
Биоинженерия и биоинформатика.
Автор:
Доцент кафедры генетики, к.б.н.
___________________ Ю.А. Беляченко
Программа одобрена на заседании кафедры генетики от 29 марта 2012 года,
протокол № 8.
Подписи:
Зав. кафедрой генетики
д.б.н., профессор
____________________ В.С. Тырнов
Декан биологического факультета
д.б.н., профессор
_____________________ Г.В. Шляхтин
8