Горячие точки молекулярной биологии

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГАОУ ВО «Новосибирский национальный
исследовательский государственный университет»
Факультет естественных наук
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФЕН НГУ, профессор
_____________ Резников В. А.
«____»______________ 2014 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Горячие точки молекулярной биологии
Курс 3-й, 5 семестр
Новосибирск 2014
Рабочая программа дисциплины «Горячие точки
молекулярной биологии» предназначена для студентов 3 курса
факультета естественных наук, ООП по направлению
подготовки 06.03.01 Биология (академический бакалавр). В
состав разработки включены программа курса лекций и
структура курса.
Составитель
Власов В. В., проф.
© Новосибирский государственный
университет, 2014
2
Содержание:
Аннотация рабочей программы
4
1. Цели освоения дисциплины
5
2. Место дисциплины в структуре ООП
5
3. Структура и содержание дисциплины
7
Рабочий план
10
Программа курса лекций
11
4. Образовательные технологии
12
5. Учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов.
Оценочные средства для текущего контроля
успеваемости, промежуточной аттестации
по итогам освоения дисциплины
12
Примеры вопросов и заданий для самостоятельной работы
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины
15
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
16
3
Аннотация рабочей программы
Дисциплина «Горячие точки молекулярной биологии»
относится к вариативной части дисциплин по выбору блока Б1
ООП по направлению подготовки «06.03.01 БИОЛОГИЯ»
(квалификация (степень) академический бакалавр). Дисциплина
реализуется на факультете естественных наук федерального
государственного автономного образовательного учреждения
высшего
образования
«Новосибирский
национальный
исследовательский государственный университет» (НГУ)
кафедрой молекулярной биологии.
Содержание
дисциплины
охватывает
аспекты
биоорганической химии, биохимии, молекулярной биологии,
фармакологической химии, клеточной биологии и т. п.,
имеющие отношение к современному состоянию наиболее
важных проблем этих наук.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие
формы организации учебного процесса: лекции, консультации,
самостоятельная работа студента, включая выполнение
домашних заданий.
Результатом прохождения дисциплины является итоговая
оценка по пятибалльной шкале (дифференцированный зачет).
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды
контроля:
Текущий контроль. Формой текущего контроля при
прохождении дисциплины «Горячие точки молекулярной
биологии» является контроль посещаемости занятий.
Для того чтобы быть допущенным к зачету, студент должен в
ходе обучения посетить не менее 80% лекционных занятий и
выполнить домашние задания.
Итоговый контроль. Итоговую оценку за семестр студент
может получить на дифференцированном зачете в конце
семестра
в
виде
любой
положительной
или
неудовлетворительной оценки.
Общая
трудоемкость
дисциплины
составляет
72
академических часа. Программой дисциплины предусмотрены
30 часов лекционных занятий, 24 часа на самостоятельную
работу студентов (включая подготовку к дифференцированному
4
зачету), 18 часов – КСРС.
1. Цели освоения дисциплины
Дисциплина «Горячие точки молекулярной биологии» имеет
своей целью ознакомление студентов с рядом разделов
фармакологии, биохимии, молекулярной и клеточной биологии
для создания представления об их основных проблемах в
настоящее время. Курс призван существенно расширить
познания студентов в области молекулярных основ нормальной
и патологической биологии, а также ознакомить студентов с
влиянием природных и синтетических физиологически
активных веществ на процессы в клетке. Комплекс знаний,
предлагаемых курсом, синтезирует современные представления
из целого ряда дисциплин на стыке химии и биологии:
биоорганической химии, биохимии, молекулярной биологии,
фармакологической химии, молекулярной физиологии и пр.
В рамках курса даются базовые представления о том, где
находятся горячие точки в молекулярной биологии и
биотехнологии; о новых болезнях в свете теорий
инфекционного процесса; о механизмах полиреактивности
иммуноглобулинов; о ключевых точках канцерогенеза; о
дендритных клетках как противоопухолевых вакцинах; о
проблеме антибиотикорезистентности и т.д.
Основной целью освоения дисциплины является понимание
студентами основных проблем, связанных с современным
состоянием общей фармакологии и фармакологии отдельных
систем организма, принципов применения знаний о
молекулярных механизмах нормальных и патологических
процессов для терапии и охраны здоровья человека,
формирование умения применения полученных знаний для
научно-исследовательской
работы
и
в
сфере
внепрофессиональной деятельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Горячие точки молекулярной биологии»
относится к вариативной части дисциплин по выбору блока Б1
5
ООП по направлению подготовки «06.03.01 БИОЛОГИЯ»
(квалификация (степень) академический бакалавр).
Дисциплина «Горячие точки молекулярной биологии»
опирается на следующие дисциплины данной ООП:
 Физическая
химия
(строение
молекул,
природа
химической
связи,
электрохимия,
химическая
термодинамика, химическая кинетика);
 Органическая химия (классификация и номенклатура
соединений, строение молекул);
 Молекулярная биология;
 Биохимия;
 Клеточная биология;
 Физиология;
 Физиологическая химия;
 Иммунология;
 Микробиология.
Результаты
освоения
дисциплины
«Горячие
точки
молекулярной биологии» используются в следующих
дисциплинах данной ООП:

Молекулярная вирусология;

Генетическая инженерия;


Молекулярные механизмы токсических процессов;
Мутагенез и репарация;

Молекулярные основы фармакологии.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины «Горячие точки молекулярной
биологии»:
 общепрофессиональные компетенции:
 способностью применять знание принципов
клеточной организации биологических объектов,
биофизических и биохимических основ, мембранных
процессов
и
молекулярных
механизмов
жизнедеятельности (ОПК-5);
6
 владением базовыми представлениями об основных
закономерностях и современных достижениях генетики
и селекции, о геномике, протеомике (ОПК-7);
 способностью и готовностью вести дискуссию по
социально-значимым проблемам биологии и экологии
(ОПК-14).
В результате освоения дисциплины «Горячие точки
молекулярной биологии» обучающийся должен:
 знать основные классы макромолекул — мишеней
фармакологических агентов;
 знать
молекулярные
механизмы
синтеза
селенопротеинов;
 знать, что могут бактериофаги?
 знать механизмы действия основных лекарственных
средств, используемых в терапии заболеваний,
вызванных патологией различных систем организма;
 знать о новых материалах для тканевой инженерии;
 знать механизмы развития лекарственной устойчивости;
 знать основные принципы индивидуализированного
подхода к фармакологическому лечению заболеваний;
 знать об использовании дендритных клеток в качестве
противоопухолевых вакцин
 знать о каталитически активных и терапевтических
антителах.
3. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины «Горячие точки
молекулярной биологии» составляет 72 академических часа (30
часов лекционных занятий, 24 часа на самостоятельную работу
студентов, включая подготовку к дифференцированному зачету
и 18 часов – контроль СРС).
7
1
2
3
Сравнительная
геномика,
генотоксический
стресс и
7 1-2 4
митохондрии.
Репарация
mtDNA.
Персонализированная медицина.
Новые болезни в
свете теорий
7 3-5 6
инфекционного
процесса.
Антибиотикорезистентность.
Молекулярные
основы процесса
7 6-8 6
трансляции у
высших эукариот
8
Самост. Работа,
КСРС
Лекции
Неделя семестра
Раздел
дисциплины
Семестр
№
п/
п
Виды учебной
работы, включая
самостоятельную
работу студентов и
трудоемкость (в
часах)
Формы
текущего
контроля
успеваемос
ти (по
неделям
семестра)
Форма
промежуто
чной
аттестации
2
2
4
4
2
2
Сдача
домашних
заданий
4
Генотипирование
возбудителей
97
6
острых кишечных
11
инфекций.
2
2
5
Ключевые точки
канцерогенеза
124
13
4
4
7 14 2
2
2
7 15 2
2
2
6
7
Археологическая
ДНК
Современные
методы
протеомики и
метаболомики
7
Сдача
домашних
заданий
6
Итого
30
9
18
24
Дифференц
ированный
зачет
72
Рабочий план
Неделя
Темы занятий
Сентябрь Лекция 1. Молекулярные механизмы синтеза
1-я неделя селенопротеинов.
2-я неделя Лекция 2. Сравнительная геномика.
3-я неделя Лекция 3. Генотоксический стресс и
митохондрии. Репарация mtDNA
4-я неделя Лекция 4. Персонализированная медицина.
ОКТЯБРЬ Лекция 5. Что могут бактериофаги?
1-я неделя
2-я неделя Лекция 6. Новые болезни в свете теорий
инфекционного процесса. Проблема
антибиотикорезистентности: миф или реальность?
3-я неделя Лекция 7. Механизмы полиреактивности
иммуноглобулинов.
4-я неделя Лекция 8. Цитотоксические противоопухолевые
вакцины: современные подходы к лечению рака
Разработка и исследование новых материалов для
тканевой инженерии.
НОЯБРЬ Лекция 9. Ключевые точки канцерогенеза: есть ли
1-я неделя здесь место гликозилированию?
2-я неделя Лекция 10. Объявлены в розыск: вирусы
патогенные. Особые приметы.
3-я неделя Лекция 11. Роль убиквитина в белковом обмене
4-я неделя Лекция 12. Апуриновые /апиримидиновые сайты;
уникальное повреждение ДНК.
ДЕКАБРЬ Лекция 13. Дендритные клетки как
1-я неделя противоопухолевые вакцины.
2-я неделя Лекция 14. Археологическая ДНК.
3-я неделя Лекция 15. Молекулярные основы процесса
трансляции у высших эукариот.
4-я неделя Дифференцированный зачет
10
Программа курса лекций
Селенопротеины. Синтез селенопротеинов. Молекулярные
механизмы процессов синтеза.
Сравнительная
геномика.
Генотоксический
стресс.
Митохондрии. Репарация митохондриальной ДНК.
Острые кишечные инфекции (ОКИ). Генотипирование
возбудителей ОКИ.
Персонализированная медицина. Использование белков в
качестве лекарств. Настоящее и будущее этих лекарственных
средств.
Бактериофаги.
Возможности
их
использования
в
фармакологии.
Горячие точки в современной молекулярной биологии и
биотехнологии.
Т-клеточных эпитопы. Современные методы предсказания Тклеточных эпитопов. Рациональный дизайн полиэпитопных Тклеточных антигенов.
Иммуноглобулины. Каталитически активные антитела.
Терапевтические антитела. Механизмы полиреактивности
иммуноглобулинов. Использование их в фармакологии.
Теории инфекционного процесса. Новые болезни и
резистентность к антибиотикам.
Цитотоксические противоопухолевые вакцины. Современные
подходы к лечению рака с использованием цитотоксических
противоопухолевых вакцин.
Ключевые точки канцерогенеза и гликозилирование.
Противоопухолевые вакцины. Дендритные клетки в качестве
противоопухолевых вакцин.
Патогенные вирусы. Их свойства и обнаружение.
Убиквитин. Роль убиквитина в белковом обмене.
Повреждения ДНК, связанные с гидролизом N-гликозидных
связей. Апуринизация и отщепление пиримидиновых
гетероциклов. Апуриновые /апиримидиновые сайты. Их роль в
процессах мутагенеза.
Рибосомы прокариот и эукариот. Их сходство и различие.
Молекулярные основы процесса трансляции у высших эукариот.
Современные методы протеомики и метаболомики.
11
4. Образовательные технологии
Виды/формы образовательных технологий
Преподавание курса ведется в виде лекций. В ходе
некоторых лекций студентам могут также предлагаться для
разбора задачи по соответствующим разделам курса.
В качестве домашнего задания студентам предлагается
написание реферата по темам, освещенным в курсе. Задание для
реферата включает в себя вопросы и задачи, на которые
необходимо ответить, продемонстрировав усвоение материала
курса и умение самостоятельно работать с информационными
источниками, в т. ч. в сети Интернет.
Обратная связь с аудиторией обеспечивается тем, что лектор
может оперативно влиять на ход лекции, отвечая на вопросы
или помогая в разрешении затруднений или исправлении
ошибок, возникших при решении задач.
В случае возникновения у студента трудностей с усвоением
лекционного материала или решением задач предусмотрены
также индивидуальные занятия во время, отведенное для
самостоятельной работы студентов..
Преподаватели, читающие курс, являются действующими
специалистами в области молекулярной фармакологии,
молекулярной биологии и биохимии и заинтересованы в
освоении студентами основ этих дисциплин. В связи с этим
студентам часто предлагается решать задачи, построенные на
основе современных исследовательских данных, полученных
научными сотрудниками.
5. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной
работы студентов. Оценочные средства для текущего
контроля успеваемости, промежуточной аттестации по
итогам освоения дисциплины
Формой текущего контроля при прохождении дисциплины
«Горячие точки молекулярной биологии» является контроль
посещаемости занятий и сдача домашних заданий.
Для того, чтобы быть допущенным к экзамену, студент
должен выполнить следующее:
12
 в ходе обучения посетить не менее 80% лекционных
занятий;
 написать на положительную оценку домашнее задание.
Учебно-методическое
обеспечение
дисциплины:
при
подготовке к лекциям и экзаменам студенты могут использовать
рекомендованные преподавателем литературные источники и
Интернет-ресурсы, а также любую доступную справочную
литературу, программное обеспечение и базы данных.
Список основной рекомендуемой литературы
1. Аляутдин Р. Н. Фармакология, 4-е изд. – М.: ГЭОТАРМедиа, 2013.
2. Катцунг Б. Г. Базисная и клиническая фармакология. В
2-х т. – СПб.: Диалект; М.: Бином, 2008.
3. Боргер М., Штрауб М. Э. Клиническая фармакология по
Гудману и Гилману (под ред. Гилмана А. Г.). В 4-х т. –
М.: Практика, 2006.
4. Харкевич Д. А. Фармакология, 11-е изд., испр. и доп. –
М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013.
13
Примеры вопросов и заданий для самостоятельной работы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Как взаимодействие молекул лекарства и мишени
определяет эффективность и активность лекарственного
препарата? Какие свойства некоторых лекарств позволяют
принимать их без постоянного контроля их уровня в
плазме крови, в то время как другие лекарства требуют
такого контроля? Почему при низком терапевтическом
индексе лекарства его нужно применять с большой
осторожностью?
Почему у пациента, длительное время употреблявшего
лекарственный препарат в безопасной дозировке,
внезапно может проявиться его токсический эффект?
Как дегенерация особой группы нейронов приводит к
развитию симптомов, характерных для болезни
Паркинсона? Что используется для лечения болезни
Паркинсона? Как структура этих веществ соотносится со
структурой дофамина?
Для
каких
целей
используют
ингибиторы
моноаминоксидазы и как они действуют? Какие
взаимодействия существуют между этими препаратами и
диетическими факторами?
Что определяет скорость наступления наркоза и выхода из
него при общей анестезии? В чем преимущества
использования смеси двух анестетиков по сравнению с
одним?
Какие механизмы могут привести к сердечной
недостаточности? Почему для ее терапии используют
диуретики и ингибиторы ангиотензинпревращающего
фермента?
Каким образом высокий уровень холестерина повышает
риск развития заболеваний сердечно-сосудистой системы?
Каково фармакологическое действие статинов?
Какие особенности функционирования щитовидной
железы делают радиоактивный иод сравнительно
безопасным и специфичным средством при гипертиреозе?
14
9.
10.
11.
12.
Из-за чего возникает сахарный диабет? Чем сахарный
диабет типа I отличается от диабета типа II? Каков
молекулярный механизм действия инсулина?
Почему эффективность антиметаболитов в лечении
бактериальных инфекций за последние десятки лет сильно
уменьшилась? Почему их обычно применяют в
комбинации с другими антибактериальными средствами?
Какие этапы трансляции ингибируются различными
классами антибиотиков? Как у бактерий возникает
устойчивость к антибиотикам? Почему одни антибиотики
являются
бактериостатическими,
а
другие
—
бактерицидными?
Какие подходы используют для открытия новых
лекарственных средств? Каким образом информация о
структуре молекулы-мишени помогает разработке новых
лекарств?
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины
а) основная литература:
1. Аляутдин Р. Н. Фармакология, 4-е изд. – М.: ГЭОТАРМедиа, 2013.
2. Боргер М., Штрауб М. Э. Клиническая фармакология по
Гудману и Гилману (под ред. Гилмана А. Г.). В 4-х т. – М.:
Практика, 2006.
3. Катцунг Б. Г. Базисная и клиническая фармакология. В 2-х
т. – СПб.: Диалект; М.: Бином, 2008.
4. Харкевич Д. А. Фармакология, 11-е изд., испр. и доп. – М.:
ГЭОТАР-Медиа, 2013.
б) дополнительная литература:
5. Льюин Б. Гены. – М.: Бином, 2011.
6. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия
человека. В 2-х кн. – М.: Мир; Бином, 2009.
7. Машковский М. Д. Лекарственные средства, 16-е изд. –
М.: Новая волна, 2012.
8. Нельсон Д., Кокс М. Основы биохимии Ленинджера. В 3-х
т. – М.: Бином, 2013.
15
9. Новицкий В. В.,
Гольдберг Е. Д.,
Уразова О. И.
Патофизиология, 4-е изд. В 2-х т. – М.: ГЭОТАР-Медиа,
2013.
10. Регистр лекарственных средств России РЛС. Электронная
энциклопедия лекарств. Выпуск 19. – М.: РЛС-Патент,
2011. Издание на компакт-диске.
11. Ткаченко Б. И., Брин В. Б., Захаров Ю. М., Мазинг Ю. А.,
Недоспасов В. О., Пятин В. Ф. Нормальная физиология. –
М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012.
12. Тюкавкина Н. А.,
Бауков Ю. И.,
Зурабян С. Э.
Биоорганическая химия. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013.
13. Фаллер Дж. М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки.
– М.: Бином, 2011.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
 В качестве технического обеспечения лекционного
процесса
используется
ноутбук,
мультимедийный
проектор, экран и доска.
 Для
демонстрации
иллюстрационного
материала
используется программа Microsoft PowerPoint 2010.
 Проведение дифференцированного зачета обеспечивается
печатным раздаточным материалом.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС
ВПО и с ООП, принятой в ФГАОУ ВО Новосибирский
национальный
исследовательский
государственный
университет, с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по
направлению 06.03.01 (Биология)
Автор: Власов Валентин Викторович, академик РАН,
заведующий кафедрой молекулярной биологии ФЕН, директор
ИХБФМ СО РАН
________________
подпись
16
Программа одобрена на заседании кафедры молекулярной
биологии
«22» августа 2014 года
Секретарь кафедры к. х. н., доцент __________ Халимская Л. М.
17