МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
ФГАОУ ВО "Новосибирский национальный
исследовательский государственный университет"
Факультет естественных наук
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФЕН НГУ, профессор
_____________ Резников В.А.
«29» августа 2014 г.
Рабочая программа дисциплины
Симбиогенетика
Направление подготовки
06.03.01 Биология
Профиль подготовки
«Генетика», «Биология клетки»
Квалификация (степень) выпускника
Академический бакалавр
Форма обучения
Очная
Новосибирск 2014
Аннотация рабочей программы
Дисциплина «Симбиогенетика» является вариативной
частью ООП по
направлению подготовки 06.03.01 «Биология», дисциплина по выбору (Б1.В.ДВ.3).
Дисциплина реализуется на Факультете естественных
наук Федерального
государственного автономного образовательного учреждения высшего образования
"Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (НГУ)
кафедрой цитологии и генетики в 5 семестре 3 курса.
Содержание дисциплины охватывает широкий круг вопросов, связанных с ранней
эволюцией, и включает в себя рассмотрение теории симбиогенеза, терминологии и
классификаций явлений симбиоза, регуляции совместного сожительства организмов на
генетическом, клеточном и организменном уровне.
Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций ОПК-3,
ОПК-5, ОПК-7, ОПК-8.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации
учебного процесса: 30 ч. лекции, 24 ч. – самостоятельная работа студента, 18 ч. контроля.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
промежуточный контроль в форме докладов и коллоквиума и рубежный контроль в форме
дифференциального зачета.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 72
академических часа.
1. Цели освоения дисциплины
Основной целью освоения дисциплины является формирование представлений
студента о явлениях симбиоза, коэволюции организмов, входящих в состав
симбиотической ассоциации, и механизмов взаимного влияния партнеров.
Для достижения поставленной цели выделяются задачи курса:
дать представление студентам о разнообразии, регуляции и эволюции
симбиотических систем
Курс сочетает изучение классических работ, посвященных симбиозу, инфекционным
заболеваниям растений и животных, развитию идеи симбиогенеза, с представлением
современного состояния и проблем в области ассоциаций живых организмов и их
эволюции, а также молекулярных, генетических и других механизмов регуляции
совместного сожительства.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Симбиогенетика» входит вариативную часть профессионального цикла
ООП по направлению подготовки «Биология» , дисциплина по выбору.
Дисциплина читается в 5 семестре и опирается на следующие дисциплины данной
ООП:
 Ботаника;
 Зоология;
 Биохимия;
 Молекулярная биология;
 Клеточная биология;
 Генетика;
 Гистология,
 Эмбриология.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
«Симбиогенетика».
Общепрофессиональные компетенции:

владение базовыми представлениями о разнообразии биологических объектов,
способностью использовать методы наблюдения, описания, идентификации,
классификации (часть ОПК-3);

способность применять знание принципов клеточной организации
биологических объектов, биофизических и биохимических основ, мембранных процессов
и молекулярных механизмов жизнедеятельности (ОПК-5)

владением базовыми представлениями об основных закономерностях и
современных достижениях генетики и селекции, о геномике, протеомике (ОПК-7)

способностью обосновать роль эволюционной идеи в биологическом
мировоззрении; владением современными представлениями об основах эволюционной
теории, о микро- и макроэволюции (ОПК-8)

способностью использовать базовые представления о закономерностях
воспроизведения и индивидуального развития биологических объектов (часть ОПК-9)
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
 иметь современные представление о разнообразии симбиотических ассоциаций;
 знать современное состояние концепции симбиогенеза;
 уметь применять эти принципы для решения проблем, с которыми он столкнется
при обучении и в своей профессиональной деятельности: клеточной и
молекулярной биологии, генетике, физиологии, медицине, экологии;
 уметь аргументировано представлять научную биологическую информацию,
отстаивать свою точку зрения и критически ее оценивать.
4. Структура и содержание дисциплины
Структура дисциплины традиционна: лекции, семинары и самостоятельная работа
студента. Текущий контроль — коллоквиум, подготовка доклада. Рубежный контрольдифференцированный зачет. Общая трудоемкость – 2 зачетные единицы, 72 часа.
№
п/п
Раздел дисциплины
Виды учебной работы,
включая самостоятельную
работу студентов и
Формы текущего контроля
трудоемкость
Неде (в часах)
успеваемости
Се
ля
(по неделям семестра)
мес
семес
Форма промежуточной
тр
Само Конт
тра
аттестации
Лекц Семи ст. р.
Зачет (по семестрам)
ия
нар Рабо работ
та
а

Терминология и классификации симбиоза.
5 1
2
3

Симбиозы растение-бактерии.
5 2
2
3


Симбиозы растение-грибы.
Лихенология.
5 3
2
5 4-5 4
3
3

Симбиозы беспозвоночные-бактерии и
одноклеточные эукариоты
. Симбиозы одноклеточных эукариот
Ранняя эволюция эукариот.
5 6-7 4
3
5 8-9 4
5 10- 4
11
5 12- 2
13
16 30
3
3




История развития и современные положения
теории симбиогенеза.
Итого по курсу
9
9
Коллоквиум
Подготовка доклада
18
Дифзачет
3
24
4.2. Содержание разделов
Тема 1. Терминология и классификация симбиоза.
Термин симбиоз sensu stricto и sensu lato. Генрих Антуан де Бари. Мутауализм,
комменсализм, нейтрализм, аменсализм, паразитизм, паразитоид, инквилинизм,
конкуренция, коэволюция, аутоценоз, демоценоз, биоценоз. Классификация симбиоза по
специфичности, локализации, постоянству, зависимости, симбиотическим продуктам.
Границы симбиоза: органелла клетки и «хищник» который не убивает.
Тема 2.
Симбиозы растения-бактерии.
Роль симбиотический бактерий: минеральное питание, защита от фитопатогенов,
фитофагов, адаптация к стрессам, регуляция развития. Азотфиксирующие
микроорганизмы.
Нитрогеназная
ферментативная
машина,
эволюция
и
распространенность среди современных бактерий. Особенности организации генного
кластера. Клубеньковые бактерии. Развитие детерминированного и недетерменированного
клубенька. Мутации растений и бактерий затрагивающие процесс азотфиксации.
Тема 3.
Симбиозы растение-грибы.
Микориза. История исследования. Аскомицеты, базидиомицеты, зигомицеты,
дейтеромицеты. Безмикоризные растения. Эктомикориза, арбускулярная микориза,
эндомикориза орхидных. Роль симбиоза для растения и гриба. Датировки возникновения
микоризы в эволюции и причины. Гломусовые грибы, генетическое разнообразие,
особенности биологии, развитие арбускул у растений. Генетический контроль симбиоза.
Тема 4.
Лихенология.
Биология лишайников, специфичность и генетика партнеров, таксономия мико- и
фотобионтов, размножение лишайников.
Тема 5. Симбиозы беспозвоночные-бактерии.
Патогены и симбионты. Некультивируемые микроорганизмы. Метагеномика. Первичные
и вторичные эндосимбионты. Эволюция, распространение и биологическая роль родов
бактерий Buchnera, Arsenophunus, Cardinium, Blattabacterium, Wolbachia, Carsonella,
Ishikawella, Sodalis, Wigglesworthia. Особенности эволюции геномов эндосимбионтов.
Генетика взаимодействия партнеров.
Тема 6. Симбиозы одноклеточных эукариот.
Патогены и симбионты. Роль одноклеточных эукариот. Изменение характера
взаимоотношений симбионтов. Симбионты ЖКТ, кровепаразиты. Mixotricha paradoxa.
Генетика одноклеточных эукариот.
Тема 7. Ранняя эволюция эукариот.
Трехдоменная система живого. Гены эукариот это гены прокариот. Происхождение
митохондрий и хлоропластов. Где искать корень эукариот? Гипотезы происхождения
ядра. Вторичный симбиогенез. Археапластида: линия красных и зеленых водорослей,
гляукофиты. Хромисты, Альвеоляты, Ризарии, Экскаваты. Нуклеоморф криптомонад и
хлорарахниофит. Cabozoa гипотеза. Ранние этапы симбиогенеза: Paulinea chromotophora,
Hatena arenicola, «фотосинтезирующие» морские слизни.
Тема 8. История развития и современные положения теории симбиогенеза.
Эксперимент А. Фаминцына и О. Баранецкого. А. Шимплер, саморепликация
хлоропластов. К. Мережковский, гипотеза происхождения хлоропластов и идея
симбиогенеза. Б. Козо-Полянский, митохондрии имеют самостоятельное происхождение.
Дискредитация идеи симбиогенеза 1920-1960гг. Л. Маргулис теория симбиогенеза с
чистого листа. Мегасистематика и теория симбиогенеза. Вертикальная и горизонтальная
эволюция.

Образовательные технологии
Используется традиционная система лекций с текущим контролем в виде коллоквиума.
Каждый студент готовит доклад на предложенные темы или собственные в рамках
программы курса.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные
средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины
6.1. Темы докладов:
 Зооксантеллы в симбиозе
 Взаимодействие партнеров в системе лишайника
 Разнообразие симбиозов в морях
 Микроспоридии
 Бактериальные симбионты тли
 Грибные заболевания растений
 Микозы животных
 Симбиозы орхидных


Бактериальные маты
Нитрогеназная молекулярная машина
6.2. Темы коллоквиумов
Коллоквиум № 1.








Терминология и классификация симбиоза.
Термин симбиоз sensu stricto и sensu lato. Генрих Антуан де Бари. Мутауализм,
комменсализм, нейтрализм, аменсализм, паразитизм, паразитоид, инквилинизм,
конкуренция, коэволюция, аутоценоз, демоценоз, биоценоз. Классификация
симбиоза по специфичности, локализации, постоянству, зависимости,
симбиотическим продуктам. Границы симбиоза: органелла клетки и «хищник»
который не убивает.
Симбиозы растения-бактерии.
Роль симбиотический бактерий: минеральное питание, защита от фитопатогенов,
фитофагов, адаптация к стрессам, регуляция развития. Азотфиксирующие
микроорганизмы. Нитрогеназная ферментативная машина, эволюция и
распространенность среди современных бактерий. Особенности организации
генного кластера. Клубеньковые бактерии. Развитие детерминированного и
недетерменированного клубенька. Мутации растений и бактерий затрагивающие
процесс азотфиксации.
Симбиозы растение-грибы.
Микориза. История исследования. Аскомицеты, базидиомицеты, зигомицеты,
дейтеромицеты. Безмикоризные растения. Эктомикориза, арбускулярная микориза,
эндомикориза орхидных. Роль симбиоза для растения и гриба. Датировки
возникновения микоризы в эволюции и причины. Гломусовые грибы, генетическое
разнообразие, особенности биологии, развитие арбускул у растений. Генетический
контроль симбиоза.
Лихенология.
Биология лишайников, специфичность и генетика партнеров, таксономия мико- и
фотобионтов, размножение лишайников.
Коллоквиум № 2.
 Симбиозы беспозвоночные-бактерии.
 Патогены и симбионты. Некультивируемые микроорганизмы. Метагеномика.
Первичные и вторичные эндосимбионты. Эволюция, распространение и
биологическая роль родов бактерий Buchnera, Arsenophunus, Cardinium,
Blattabacterium, Wolbachia, Carsonella, Ishikawella, Sodalis, Wigglesworthia.
Особенности эволюции геномов эндосимбионтов. Генетика взаимодействия
партнеров.
 Симбиозы одноклеточных эукариот.
 Патогены и симбионты. Роль одноклеточных эукариот. Изменение характера
взаимоотношений симбионтов. Симбионты ЖКТ, кровепаразиты. Mixotricha
paradoxa. Генетика одноклеточных эукариот.
Коллоквиум № 3.
 Ранняя эволюция эукариот.
 Трехдоменная система живого. Гены эукариот это гены прокариот. Происхождение
митохондрий и хлоропластов. Где искать корень эукариот? Гипотезы


происхождения ядра. Вторичный симбиогенез. Археапластида: линия красных и
зеленых водорослей, гляукофиты. Хромисты, Альвеоляты, Ризарии, Экскаваты.
Нуклеоморф криптомонад и хлорарахниофит. Cabozoa гипотеза. Ранние этапы
симбиогенеза: Paulinea chromotophora, Hatena arenicola, «фотосинтезирующие»
морские слизни.
История развития и современные положения теории симбиогенеза.
Эксперимент А. Фаминцына и О. Баранецкого. А. Шимплер, саморепликация
хлоропластов. К. Мережковский гипотеза происхождения хлоропластов и идея
симбиогенеза. Б. Козо-Полянский, митохондрии имеют самостоятельное
происхождение. Дискредитация идеи симбиогенеза 1920-1960гг. Л. Маргулис
теория симбиогенеза с чистого листа. Мегасистематика и теория симбиогенеза.
Вертикальная и горизонтальная эволюция.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
Маргулис Л. Роль симбиоза в эволюции клетки. М.: Мир. 1983.
Догель В. А. Общая паразитология. Л.: Лен.ун. 1962.
Кунин Е. В. Логика случая. М.: Центрполиграф, 2014.
Тихонович И. А., Проворов Н. А. Симбиозы растений и микроорганизмов. Спб. Изд. Спб.
унив. 2009.
Лиштва А.В. Лихенология: учеб.-метод. пособие. Иркутск: изд-во Иркут. гос. ун-та, 2007.
– 121с.
Дополнительная литература:
Hentschel U, Steinert M, Hacker J. 2000. Common molecular mechanisms of symbiosis and
pathogenesis. Trends Microbiol. 8:226–231.
Moran N. A., McCutcheon J. P., Nakabachi A. Genomics and evolution of heritable bacterial
symbionts //Annual review of genetics. – 2008. – Т. 42. – С. 165-190.
Hotopp J. C. D. et al. Widespread lateral gene transfer from intracellular bacteria to
multicellular eukaryotes //Science. – 2007. – Т. 317. – №. 5845. – С. 1753-1756.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
 Ноутбук, медиа-проектор, экран.
 Программное обеспечение для демонстрации слайд-презентаций.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению «Биология».
Илинский Юрий Юрьевич,
кандидат биол. наук, ассистент КЦГ
НГУ, н.с. ИЦиГ СО РАН
Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры цитологии и генетики ФЕН
НГУ
от « 29_» августа 2014 года, протокол № _4___
Секретарь кафедры к.б.н. ______________________ А.Д. Брошков