Молекулярная биология - Саратовский государственный

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Биологический факультет
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе
_________________ Е.Г. Елина
"____" ______________ 2011 г.
Рабочая программа дисциплины
Молекулярная биология
Направление и профиль подготовки
020400 Биология
Квалификация выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Саратов
2011
1. Цели освоения дисциплины
Цели освоения дисциплины: cформировать у студентов понимание основных
закономерностей хранения, передачи и реализации наследственной информации на молекулярном
уровне в клетке и природе в целом, передать знания о принципах устройства и работы
биологических “молекулярных машин” как основы функционирования генома и протеома. Дать
детальные представления о структуре и функциях биомакромолекул – нуклеиновых кислот, белков,
углеводов, липидов и др., а также их сложных надмолекулярных комплексов. Осветить
фундаментальные принципы регуляции процессов репликации, транскрипции и трансляции,
молекулярные основы регуляции клеточного цикла, дифференцировки, развития, старения и
программируемой смерти клеток.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата:
Цикл Б.3, базовая часть, дисциплина изучается в 7 семестре.
Для успешного освоения курса необходимы знания биохимии, биофизики, цитологии и
генетики. Молекулярная биология опирается на основные логические построения генетики,
поскольку изучает коренное отличие живого от неживого – способность к размножению
(самокопированию) и наследованию признаков, которое в свою очередь напрямую связано
нуклеиновыми кислотами. Нуклеиновые кислоты как нерегулярные биополимеры клетки уже
более сотни лет являются объектами изучения биологической химии. Знание цитологии
необходимо для логического перехода от изучения органоидов клетки на микроскопическом
уровне к молекулярному и атомному уровню, т.е. к основам физики, и биофизики, в частности.
Знания и умения, приобретенные при изучении указанных дисциплин, должны полностью
подготовить студента к восприятию курса молекулярной биологии.
Знания о биологической форме движения материи на молекулярном уровне является
хорошим предшественником для дисциплин «Теория эволюции», «Биотехнология».
3 Требования к результатам освоения дисциплины:
В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции ОК-1, ОК-3,
ОК-4, ОК-6, ОК-16, ОК-18, ПК-3, ПК-4, ПК-5, ПК-6, ПК-7, ПК-11, ПК-15.
следует этическим и правовым нормам в отношении других людей и в отношении природы
(принципы биоэтики), имеет четкую ценностную ориентацию на сохранение природы и охрану
прав и здоровья человека (ОК-1);
приобретает новые знания и формирует суждения по научным, социальным и другим
проблемам, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);
выстраивает и реализует перспективные линии интеллектуального, культурного,
нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования (ОК-4);
использует в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области
математики и естественных наук, применяет методы математического анализа и моделирования,
теоретического и экспериментального исследования (ОК-6);
заботится о качестве выполняемой работы (ОК-16);
умеет работать самостоятельно и в команде (ОК-18);
2
демонстрирует знание принципов структурной и функциональной организации
биологических объектов и механизмов гомеостатической регуляции; применяет основные
физиологические методы анализа и оценки состояния живых систем (ПК-3);
демонстрирует знание принципов клеточной организации биологических объектов,
биофизических и биохимических основ, мембранных процессов и молекулярных механизмов
жизнедеятельности (ПК-4);
применяет современные экспериментальные методы работы с биологическими объектами в
полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современной аппаратурой (ПК-5);
демонстрирует базовые представления об основных закономерностях и современных
достижениях генетики, о геномике, протеомике (ПК-6);
понимает роли эволюционной идеи в биологическом мировоззрении; имеет современные
представления об основах эволюционной теории, о микро- и макроэволюции (ПК-7);
демонстрирует современные представления об основах биотехнологии и генной инженерии,
нанобиотехнологии, молекулярного моделирования (ПК-11);
способен эксплуатировать современную аппаратуру и оборудование для выполнения
научно-исследовательских полевых и лабораторных биологических работ (ПК-15);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- структуру и функции биополимеров, их компонентов и комплексов, механизмы хранения,
передачи и реализации генетической информации на молекулярном уровне;
- детальную характеристику основных процессов, протекающих в живой клетке:
репликации, транскрипции, трансляции, рекомбинации, репарации, процессинга РНК и
белков, белкового фолдинга и докинга;
- основные способы межмолекулярных взаимодействий и взаимную регуляцию процессов
функционирования живой клетки в составе многоклеточного организма.
Уметь:
- анализировать структуру и функции генов и геномов, проводить структурнофункциональный анализ отдельных белков и протеома в целом. В частности, выделять
нативную ДНК из биологического материала одним из известных методов, проводить
соответствующую пробоподготовку для молекулярно-биологических анализов.
- определять содержание ДНК и чистоту препарата ДНК спектрофотометрическим методом.
Выделить рекомбинантный белок из штамма-продуцента и очистить его, провести
электрофоретический анализ. Выполнить рестрикционный анализ ДНК;
- приготовить агарозный гель и провести электрофорез ДНК, грамотно оценить результаты.
Уметь рассчитать праймеры для проведения ПЦР, приготовить инкубационную смесь для
ПЦР и провести реакцию амплификации ДНК. Проводить поиск и анализ информации в
электронных банках данных.
Владеть:
- современными представлениями об основах биотехнологий и генной инженерии,
нанобиотехнологии, молекулярного моделирования;
- навыками эксплуатации современной аппаратуры и оборудования для проведения научноисследовательских и лабораторных работ;
- знаниями принципов составления научно-технических проектов и отчетов;
- навыками по практическому применению рассматриваемых в курсе вопросов в
генетической, белковой и клеточной инженерии, с использованием в биомедицинских
исследованиях и в биотехнологических производствах.
3
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы 72 часа.
4.1 Структура дисциплины
№
п/п
Раздел дисциплины
1 Структура и динамика
биополимеров клетки
1.1 Методы молекулярнобиологического анализа
1.2 Выделение и очистка
нуклеиновых кислот
1.3 Структура нуклеиновых
кислот
1.4 Выделение плазмидной и
фаговой ДНК
1.5 Структура, функции и
динамика белков.
Хроматографическая очистка
белков
1.6 Молекулярное клонирование
- технология рекомбинантной
ДНК
1.7 Электрофоретический анализ
нуклеиновых кислот
2 Структурно-функциональная организация
генома и протеома
Молекулярные механизмы
2.1 репликации, рекомбинации и
репарации
2.2 Рестрикционный анализ прои эукариотической ДНК
2.3 Транскрипция у про- и
эукариот
2.4 Биохимические основы
матричных синтезов клетки
2.5 Трансляция у про- и эукариот
2.6 Получение и очистка
рекомбинантных белков
2.8 Ферментативный синтез ДНК
in vitro
Итого (72 ч.)
Виды учебной работы, включая
самостоятельную работу студентов и
Формы текущего
трудоемкость (в часах)
контроля успеваемости (по
неделям семестра)
Лекци Семинар Практи- Самостоя- Формы промежуточной
тельная аттестации (по семестрам)
и
ы
ческие
работа
Сем
естр
Недел
я
семес
тра
7
1
2
-
-
2
Устный опрос
7
1
-
2
-
2
Письменный отчет
7
2
2
-
-
2
Устный опрос
7
2
-
2
-
2
Письменный отчет
7
3
2
2
-
4
Устный опрос,
письменный отчет
7
4
-
-
2
2
Устный опрос
7
5
-
2
-
2
Письменный отчет
7
4
2
-
-
2
Тестирование
7
6., 7
-
4
-
2
Письменный отчет
7
5
2
-
-
2
Устный опрос
7
8, 9
-
-
4
2
7
7
6
10, 11
2
-
-
2
2
7
12
-
2
2
2
Контрольная
работа
Устный опрос
Устный опрос
-
2
Устный опрос
12
18
6
36
зачет
4
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО №101 с учетом
рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению и профилю подготовки 020400 Биология.
Автор:
Доцент кафедры биохимии и биофизики,
к.б.н., доцент
_______________________ В.А. Великов
Программа одобрена на заседании кафедры биохимии и биофизики от 07.02.2011 г, протокол
№ 165.
Подписи:
Зав. кафедрой биохимии и биофизики,
д.б.н., профессор
_______________________ С.А. Коннова
Декан биологического факультета
д.б.н., профессор
_______________________ Г.В. Шляхтин
5