Молекулярная биология и генная инженерия

Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
Молекулярная биология и генная инженерия
Методические указания к семинарским занятиям
Красноярск
СФУ
2011
Составитель: Межевикин В.В.
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом
и программой по дисциплине «Молекулярная биология и генная инженерия».
Пособие содержит тематический план занятий, представлены источники
основной и дополнительной литературы в соответствии с темами занятий. В
пособие даны рекомендации для подготовки к семинарам, промежуточному и
итоговому контролю.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся
по направлению 011200.68 «Физика», магистерская программа «Биофизика».
В настоящее время, когда утверждается, что понято какое-либо
биологическое явление, - это означает, что мы разобрались с молекулярными
механизмами этого явления. Однако биологические молекулы имеют
огромные размеры, и их структуру и взаимодействие друг с другом
невозможно исследовать без использования физических законов и
принципов. Поэтому молекулярная биология, изучающая главным образом
большие биомолекулы и их роль в функционировании живой клетке, прежде
всего в ее размножении, является одной из основных наук, знание которой
необходимо в биологических и биофизических исследованиях. Многие
биологические исследования, а также молекулярная биотехнология в
настоящее время немыслимы без методов генной инженерии, теснейшим
образом связанной с молекулярной биологией. Главная цель данного курса
заключается в ознакомлении студентов с основными фактами, законами и
принципами строения и функционирования живых клеток, накопленными и
обнаруженными молекулярной биологией, а также в ознакомлении с
методами и принципами генной инженерии, тесно связанной с молекулярной
биологией.
Задачи дисциплины вытекают из необходимости получения студентами
знаний об основных законах и принципах молекулярной биологии.
Основное внимание в курсе уделяется рассмотрению структуры и
функции белков и нуклеиновых кислот. В курсе рассмотрены также
принципы и методы генной инженерии и ее использование в молекулярной
биотехнологии и медицине. Обсуждаются нерешенные биологические
проблемы с точки зрения молекулярной биологии.
Изучение дисциплины направлено на подготовку выпускника в области
биологии,
получение
высшего
профессионального
образования,
позволяющего выпускнику успешно работать в избранной сфере
деятельности.
Задачей изучения дисциплины является формирование следующих
компетенций:
–
способностью демонстрировать углубленные знания в
области математики и естественных наук (ОК-1);
–
способностью
к
коммуникации
в
научной,
производственной и социально-общественной сферах деятельности,
свободное владение русским и иностранным языками как средством
делового общения (ОК-8);
–
способностью использовать знания современных проблем
физики, новейших достижений физики в своей научноисследовательской деятельности (ПК-2);
–
способностью свободно владеть профессиональными
знаниями для анализа и синтеза физической информации (в
соответствии с профилем подготовки) (ПК-7).
1 Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия:
лекции
практические занятия (ПЗ)
Самостоятельная работа:
изучение теоретического курса (ТО)
Вид промежуточного контроля (зачет,
экзамен)
Всего
зачетных
единиц
(часов)
2 (72)
0,78 (28)
0,39 (14)
0,39 (14)
1,2 (44)
1,2 (44)
зачет
Семестр
10
2 (72)
0,78 (28)
0,39 (14)
0,39 (14)
1,2 (44)
1,2 (44)
зачет
2 Содержание дисциплины
2.1 Разделы дисциплины
№
п/п
Модули и разделы дисциплины
1 Модуль 1. Введение
2 Модуль 2. Структура белков, нуклеиновых кислот и общая схема о
генетической системы
3 Модуль 3. Реализация генетической информации
4 Модуль 4. Хромосомы
5 Модуль 5. Передача, изменение и защита генетической информации в
ряду поколений
6 Модуль 6. Системы развития и поддержания целостности
многоклеточных организмов
7 Модуль 7. Методы генной инженерии
8 Модуль 8. Задачи молекулярной биологии в XXI веке
2.2 Практические занятия
Практические занятия по дисциплине «Молекулярная биология и
генная инженерия» будут способствовать умению студентов работать с
различными видами информации с помощью компьютера и других средств
информационных и коммуникационных технологий как в ходе
образовательного процесса, так в научных исследованиях.
№
п/п
1
2
3
4
5
6
№ раздела
дисциплины
Модуль
1.
1
Введение
Модуль
2.
1
Структура
белков,
3
нуклеиновых
кислот и общая
схема о
генетической
системы
Модуль
3.
1
Реализация
генетической
информации
Модуль 4.
Хромосомы
Модуль 5.
Передача,
изменение и
защита
генетической
информации в
ряду поколений
Модуль 6. Систем
ы развития и
поддержания
целостности
многоклеточных
организмов
Наименование практических занятий
Раздел 1.3. Генетика и генетическая информация.
Раздел
2.2. Молекулярные
механизмы обеспечения
(аудиторные
часы – 0,027 (1ч))
функционирования белков
Раздел 2.4. Общая схема реализации генетической
информации
Раздел 3.1. Механизмы реализации генетической
информации
Раздел 3.2. Особенности механизмов трансляции у
прокапиот и эукариот
Раздел 4.1. Хромосомы: строение и
функционирование.
Раздел
5.1. Переработка,
(аудиторные
часы – 0,042передача
(1,5ч)) и изменение
генетической информации в ряду поколений
(аудиторные
часы – 0,042
(1,5ч)) генетической
Раздел 5.2. Сохранение
и защита
информации.
Раздел 6.1. Развитие многоклеточного организма
Раздел 6.3. Иммунитет. Некоторые отклонения в
работе иммунной системы.
Раздел 6.4. Основы онкогенетики
7
Модуль 7.
Методы генной
инженерии
Раздел 7.1. Основы технологии рекомбинантных
ДНК
Раздел 7. 3. Получение животных и растительных
трансгенных организмов.
Раздел 7.5. Геномика и генная терапия.
8
Модуль 8. Задачи Раздел 8. 1. Молекулярная биология и
молекулярной
возникновение жизни.
биологии в XXIРаздел 8.2. Молекулярная биология и
ом веке
происхождение человека.
Методические замечания к проведению семинарских занятий
Семинарские занятия направлены на расширение и углубление понимания
теоретических знаний и их практическое применение по курсу «Молекулярная
биология и генная инженерия». Особое внимание обращается на развитие у
студентов умений и навыков самостоятельного и критического мышления,
дискурсивных практик.
Важными задачами семинарского занятия являются:
- развитие способности к анализу и синтезу и формирование навыков
контекстной обработки информации;
- проблематизация и актуализация изучаемого материала, а также умение
обобщать на основе законспектированных научных текстов.
К интерактивным формам и приемам работы на семинаре можно отнести
творческие минидискуссии, активный обмен мнениями по поставленным
вопросам, обсуждение выступлений студентов, подготовку и демонстрацию
презентаций с последующим их коллективным обсуждением. Участие в работе
семинарского занятия позволяет обсудить в группе обозначенные заранее
вопросы или самим участникам поставить перед аудиторией возникающие
вопросы на обсуждение, оценить уровень и качество усвоения пройденной темы.
3 Учебно-методические материалы по дисциплине
Основная литература:
1. И.Ф.Жимулёв. Общая и молекулярная генетика. Сибирское
университетское издательство, Новосибирск, 2007 (30 экз.)
2. Джаксон, М. Молекулярная и клеточная биофизика = Molecular and
Cellular Biophysics : пер. с англ. / М. Б. Джаксон. - М. : Мир : БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2009. - 551 с. (5 экз.)
3. Льюин, Б. Гены = Genes IX / Б. Льюин ; пер. с англ. И. А. Кофиади [и
др.] ; ред. Д. В. Ребриков. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 896 с. (21 экз.)
4. Леск, Артур.
Введение в биоинформатику = Introduction to
bioinformatics : учеб. пособие: пер. с англ. / А. Леск ; ред.: А. А.
Миронов, В. К. Швядас. - М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. 318 с. (23 экз.)
5. Клетки = Cells : [учебник] / ред. Б. Льюин [и др.] ; пер. с англ. И. В.
Филиппович ; ред. пер. с англ. Ю. С. Ченцов. - М. : БИНОМ. Лаб.
знаний, 2011. - 951 с. (31 экз.)
Дополнительная литература:
1. Д.Е.Коряков, И.Ф.Жимулёв. Хромосомы. Структура и функция.
Издательство СО РАН, Новосибирск, 2009, 258с.
2. С.Н.Щелкунов. Генетическая инженерия. Сибирское университетское
издательство, Новосибирск, 2008, 514с.
3. Richard J. Reece. Analysis of Genes and Genomes. John Wiley and Sons,
Ltd, 2004, 469p.
4. Р.Бохински. Современные воззрения в биохимии. «Мир», Москва,
1987, 544с. (Robert C.Bohinski. Modern concepts in biochemistry. Fourth
edition. Allan and Bacon, Inc, Boston, 1983.)
5. Геномика – медицине. Под ред. В.И.Иванова и Л.Л.Киселева. ИКЦ
«Академкнига», 2005, 392с.
6. Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина. Биологическая химия. «Высшая школа»,
Москва, 2000, 479с.
7. Б.Льюин. Гены. «Мир», Москва, 1987, 544с. (Benjamin Lewin. Genes.
John Willey and sons, New York, 1983.)
8. Л.И.Патрушев. Искусственные генетические системы. Том 1. Генная и
белковая инженерия. Наука, Москва, 2004, 526с.
9. А.С.Спирин. Молекулярная биология. Структура рибосомы и
биосинтез белка. «Высшая школа», Москва, 1986, 303с.
10.А.В.Финкельштейн, О.Б.Птицын. Физика белка. Курс лекций с
цветными и стереоскопическими иллюстрациями. 2-е издание.
Книжный дом «Университет», Москва, 2002, 376с.
11.Ю.С.Ченцов. Введение в клеточную биологию. ИКЦ «Академкнига»,
Москва, 2004, 495с.
12. Г.Е.Шульц, Р.Х.Ширмер. Принципы структурной организации белков.
«Мир», Москва, 1982,
(G.E.Schulz, R.H.Schirmer. Principles of protein
structure. Springer-Verlag, New York-Heidelberg-Berlin, 1979)
Электронные, информационные ресурсы
1. Тимофеев-Ресовский Н. В. Генетика, эволюция, значение методологии
в естествознании. [Электронный ресурс]. Токмас-Пресс, 2009. 240 c.
Режим доступа: http://lib2.sfu-kras.ru/elib/b28/0234127.pdf
2. Bionanotechnology: Global Prospects. Editor: D. E. Reisner, CRC Press,
2009, 345 pp. Режим доступа: http://lib2.sfu-kras.ru/elib/b28/0234104.pdf
3. Современные проблемы и методы биотехнологии [Электронный
ресурс] : электрон. учеб. пособие / Н. А. Войнов [и др.] ; Сиб. федерал.
ун-т. - Версия 1.0. - Электронные данные (PDF ; 10 976 Кб). Красноярск : ИПК СФУ, 2009. - 418 on-line. - (Современные проблемы
и методы биотехнологии : УМКД № 1323-2008 / рук. творч.
коллектива Т.Г. Волова) (Электронная библиотека СФУ. Учебнометодические комплексы дисциплин). Режим доступа:
http://files.lib.sfu-kras.ru/ebibl/umkd/1323/u_manual.pdf