Магистерская программа «Зоология позвоночных» Место зоологии позвоночных среди современных биологических наук. Система
| Вид материала | Программа |
- Рабочая программа дисциплины «зоология позвоночных» Направление 020200 «Биология», 165.24kb.
- Александр васильевич тихонов, доктор биологических наук, старший научный сотрудник, 29.82kb.
- Темы рефератов утверждены на заседании кафедры зоологии позвоночных и экологии, 8.68kb.
- Лекция для студентов 3 курса каф зоологии позвоночных биофака мгу спецкурс «Введение, 209.14kb.
- Млекопитающие, 2385.2kb.
- Тематическое планирование для 7 класс, 26.14kb.
- Курс «Зоология» в блоке предметной подготовки занимает одно из центральных мест среди, 395.02kb.
- Различительная хемочувствительность: зоопсихологический подход, 426.6kb.
- Доклад по теме: Земноводные и их особенности, 284.48kb.
- Д. В. Сеименов современная система земноводных Впрошлом году на страницах нашей газеты, 137.4kb.
Генетика развития
Онтогенз как реализация наследственно детерминированной программы развития. Стабильность генома и дифференциальная активность генов в ходе индивидуального развития. Первичная дифференцировка цитоплазмы, действие генов в раннем эмбриогенезе, амплификация генов. Роль гомейозисных генов в онтогенезе. Опыты по трансплантации ядер. Методы клонирования генетически идентичных организмов.
Тканеспецифическая активность генов. Функциональные изменения хромосом в онтогенезе (пуффы, "ламповые щетки"); роль гормонов, эмбриональных индукторов.
Факторы, определяющие становление признаков в онтогенезе: плейотропное действие генов, взаимодействие генов и клеток, детерминация. Компенсация дозы генов. Взаимоотношения клеток в морфогенезе.
Генетика соматических клеток. Гетерокарионы. Применение метода соматической гибридизации для изучения процессов дифференцировки и для генетического картирования. Химерные (аллофенные) животные. Совместимость и несовместимость тканей. Генетика иммунитета. Онкогены, онкобелки. Генетический контроль дифференцировки пола. Роль генов Y-хромосомы в определении мужского пола у млекопитающих. Мутации, переопределяющие пол в ходе онтогенеза. Гормональное переопределение пола.
^
Основы генетической инженерии
Задачи и методология генетической инженерии. Методы выделения и синтеза генов. Понятие о векторах. Векторы на основе плазмид и ДНК фагов. Геномные библиотеки. Способы получения рекомбинантных молекул ДНК, методы клонирования генов. Проблема экспрессии гетерологических генов. Получение с помощью генетической инженерии трансгенных организмов.
Векторы эукариот. Дрожжи как объекты генетической инженерии. Основы генетической инженерии растений и животных: трансформация клеток высших организмов, введение генов в зародышевые и соматические клетки животных. Проблемы генотерапии. Значение генетической инженерии для решения задач биотехнологии, сельского хозяйства, медицины и различных отраслей народного хозяйства. Использование методов генетической инженерии для изучения фундаментальных проблем генетики и других биологических наук. Социальные аспекты генетической инженерии.
^
Популяционная и эволюционная генетика
Понятие о виде и популяции. Популяция как естественно-историческая структура. Понятие о частотах генов и генотипов. Математические модели в популяционной генетике. Закон Харди-Вайнберга, возможности его применения. С.С. Четвериков - основоположник экспериментальной популяционной генетики.
Генетическая гетерогенность популяций. Методы изучения природных популяций. Факторы динамики генетического состава популяции (дрейф генов), мутационный процесс, межпопуляционные миграции, действие отбора. Взаимодействие факторов динамики генетической структуры в природных популяциях. Понятие о внутрипопуляционном генетическом полиморфизме и генетическом грузе. Естественный отбор как направляющий фактор эволюции популяций. Понятие о приспособленности и коэффициенте отбора. Формы отбора: движущий, стабилизирующий, дизруптивный. Роль генетических факторов в эволюции.
Молекулярно-генетические основы эволюции. Задачи геносистематики. Значение генетики популяций для медицинской генетики, селекции, решения проблем сохранения генофонда и биологического разнообразия.
^
Генетические основы селекции
Предмет и методология селекции. Генетика как теоретическая основа селекции. Учение об исходном материале. Центры происхождения культурных растений по Н.И. Вавилову. Понятие о породе, сорте, штамме. Сохранение генофонда ценных культурных и диких форм растений и животных.
Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (Н.И. Вавилов). Значение наследственной изменчивости организмов для селекционного процесса и эволюции.
Роль частной генетики отдельных видов организмов в селекции. Использование индуцированных мутаций и комбинативной изменчивости в селекции растений, животных и микроорганизмов. Роль полиплоидии в повышении продуктивности растений.
Системы скрещиваний в селекции растений и животных. Аутбридинг. Инбридинг. Коэффициент инбридинга - показатель степени гомозиготности организмов. Линейная селекция. Отдаленная гибридизация. Особенности межвидовой и межродовой гибридизации; скрещиваемость, фертильность и особенности расщепления у гибридов. Пути преодоления нескрещиваемости. Работы отечественных ученых: И.В. Мичурина, Г.Д. Карпеченко и др.
Явление гетерозиса и его генетические механизмы. Использование простых и двойных межлинейных гибридов в растениеводстве и животноводстве. Производство гибридных семян на основе цитоплазматической мужской стерильности. Коэффициенты наследуемости и повторяемости и их использование в селекционном процессе. Методы отбора: индивидуальный и массовый отбор. Отбор по фенотипу и генотипу (оценка по родословной и качеству потомства). Сибселекция. Влияние условий внешней среды на эффективность отбора. Перспективы методов генетической и клеточной инженерии в селекции и биотехнологии.
^
Генетика человека
Особенности человека как объекта генетических исследований. Методы изучения генетики человека: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический, онтогенетический, популяционный. Использование метода гибридизации соматических клеток для генетического картирования. Изучение структуры и активности генома человека с помощью методов молекулярной генетики. Программа "Геном человека".
Проблемы медицинской генетики. Врожденные и наследственные болезни, их распространение в человеческих популяциях. Хромосомные и генные болезни. Болезни с наследственной предрасположенностью. Скрининг генных дефектов. Использование биохимических методов для выявления гегерозиготных носителей и диагностики наследственных заболеваний. Причины возникновения наследственных и врожденных заболеваний. Генетическая опасность радиации и химических веществ. Генотоксикология. Перспективы лечения наследственных болезней. Задачи медико-генетических консультаций.
Роль генетических и социальных факторов в эволюции человека.
Малый практикум (Практические и семинарские занятия). Практические задачи проводятся на модельных генетических объектах: горохе посевном (Pisum Sativum L.) и плодовой мушке Drosophita melanogaster) и позволяют выявить характер независимого и сцепленного наследования признаков, типы взаимодействия аллельных и неаллельных генов, сцепление генов и кроссинговер.
Семинарские занятия посвящены следующим темам:
1. Менделизм и взаимодействие генов.
2. Генетика пола, наследование признаков, сцепленных с полом.
3. Сцепленное наследование и кроссинговер. Хромосомная теория
наследственности.
4. Рекомбинация и генетический анализ у бактерий и бактериофагов.
5. Теория гена.
6. Изменчивость и мутационный процесс.
7. Генетика популяций.
8. Генетика человека.
ЛИТЕРАТУРА
основная:
- Айала Ф, Кайгер Дж. Современная генетика: В 3-х т. М.: Мир, 1987-1988.
- Алиханян С.И., Акифьев А.П., Чернин Л.С. Общая генетика: М.: Высш. школа,1985.
- Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции: М.: Высш. школа, 1989.
дополнительная:
- Бочков Н.П. Клиническая генетика М.: Медицина, 1997.
- Кайданов Л.З. Генетика популяций. М.: Высш. школа, 1996.
- Орлова Н.Н., Глазер В.М., Ким А.И., Кокшарова Т.А., Алтухов Ю.П. Сборник задач по общей генетике. М.: МГУ, 2001.
- Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. Изд. СпбГУ, 1999.
- Смирнов В.Г. Цитогенетика. М.: Высш. школа, 1991.
- Lewin В. Genes VII. Oxford University Press Inc. 2000.
Составители: проф. Шестаков С.В., проф. Асланян М.М.
Магистерская программа «Микробиология и биотехнология»
Программа раскрывает основные разделы общей микробиологии, изучая которые студенты знакомятся с обширным и разнообразным миром микроорганизмов, особенностями строения микробных клеток, их физиологией, современным состоянием систематики прокариот, их распространением на Земле, участии в глобальных природных процессах, ролью в жизни и хозяйственной деятельности человека.
Основное внимание в курсе уделено прокариотическим организмам – археям и бактериям, на их примерах описаны уникальные, свойственные только прокариотам процессы: аноксигенный бактериальный фотосинтез, метаногенез, азотфиксация, денитрификация.
Большое внимание обращено на процессы, проводимые микроорганизмами в природе: формирование биосферы и атмосферы, участие в круговороте основных химических элементов – углерода, кислорода, азота, серы, а также роли микроорганизмов в утилизации вредных органических веществ антропогенного происхождения (ксенобиотиков). Рассмотрены различные аспекты взаимоотношений между микроорганизмами и макро- и микроорганизмами, даны представления о симбиозах и паразитизме, описаны примеры микробных сообществ. Рассмотрены отдельные аспекты санитарной микробиологии и принципы способов обнаружения санитарно-показательных микроорганизмов. Особое место уделено истории микробиологии и великим микробиологическим открытиям.
Значительный раздел курса посвящен взаимодействию микроорганизмов и человека. Рассмотрены вопросы микробного патогенеза, микроорганизмов-симбионтов человека и животных, роли прокариот в защите человека от патогенов, дается представление о пре-, про- и синбиотиках, их роли в восстановлении нормального функционирования кишечника.
Введение.
Микробиология как наука, основные разделы микробиологии, роль микроорганизмов в развитии патогенных процессов у растений, животных и человека, связь с другими науками. Объекты микробиологии, открытия в микробиологии, роль в природе. Важнейшие вехи в истории микробиологии. Значение работ А.Левенгука, Л.Пастера, Р.Коха, С.Н.Виноградского, Д.И.Ивановского, М.Бейеринка, А.Клюйвера, А.Флеминга. Описание и принципы работы микроскопов Левенгука, лабораторных опытов Пастера, спор о «самозарождении», «аппертизация», открытие спор. Роль микроорганизмов в возникновении эпидемий, значение работ Листера и Пастера в развитии иммунологии, выделение чистых культур патогенов и доказательства микробной этиологии оспы, чумы, туберкулеза. Работы И.И.Мечникова и теория фагоцитоза. Нобелевские премии в области микробиологии.
^ Мир микроорганизмов.
Классификация микроорганизмов. Прокариоты (археи и бактерии) и эукариоты (грибы, водоросли и простейшие). Филогенетическая классификация живых существ и принципы построения филогенетического дерева родства организмов на основе сравнения последовательностей нуклеиновых кислот, «молекулярные хронометры». Значение молекулярных методов в классификации микроорганизмов. Доказательства древнего происхождения микроорганизмов. Возникновение и развитие жизни на Земле, роль микроорганизмов в формировании биосферы и современной атмосферы. Перенос спор микроорганизмов на Землю из космоса.
^ Раздел 1. Формы клеток и движение микроорганизмов.
Морфология и организация клеток эу- и прокариот. Размеры и формы клеток прокариот, различия архей и бактерий. Основные структуры прокариотической клетки: нуклеоид, цитозоль, ЦПМ, клеточная стенка, включения (сера, волютин, газовые вакуоли), капсулы и слизи, чехлы. Различия грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, микроорганизмов без клеточных стенок и с «неправильной» клеточной стенкой (археи). Устройство генетического аппарата прокариот, плазмиды, обмен генетической информацией (конъюгация, трансформация и трансдукция). Деление клеток. Способы движения клеток, устройство жгутиков. Формирование покоящихся форм и эндоспор бактерий. Устойчивость спор.
^ Раздел 2. Физиология и метаболизм микроорганизмов.
Рост и развитие микроорганизмов. Отношение микроорганизмов к кислороду (аэробы и анаэробы), кислотности и температуре, солености, свету, давлению и другим физико-химическим факторам. Устойчивость к неблагоприятным условиям. Экстремальные микроорганизмы (температура, давление, соленость, кислотность, щелочность).
Энергетический метаболизм, различные способы получения энергии микроорганизмами (хемо-, фото-, органо-, лито-, гетеро- и автотрофия). Развитие способов получения энергии – от брожения, через анаэробное дыхание - к аэробному дыханию и фотосинтезу. Бродильный тип метаболизма, основные группы бродильщиков и осуществляемые ими процессы: спиртовое, молочнокислое, пропионовое, маслянокислое и др. брожения. Использование бродильщиков на практике. Анаэробные дыхания: сульфатное, нитратное, карбонатные, серное, железное. Микроорганизмы их вызывающие, роль в природных процессах и в хозяйственной деятельности человека.
Хемолитотрофы – нитрификаторы, тионовые, водородные, карбоксидобактерии, железобактерии. Открытие хемолитоавтотрофии С.Н.Виноградским. Роль в природных процессах. Окисление микроорганизмами метана, понятие о бактериальном газовом фильтре. Окисление метанола и других одноуглеродных соединений.
Фотосинтез микроорганизмов: основные группы фотосинтетиков (пурпурные, зеленые, цианобактерии, галоархеи, водоросли). Особенности аноксигенного фотосинтеза, общая формула фотосинтеза. Пути фиксации углерода фототрофами. Роль бактериального фотосинтеза в природе.
Азотфиксация – микроорганизмы, способные к этому процессу и их роль в глобальном цикле азота. Азотфиксация, не чувствительная к кислороду. Использование различных форм азота для конструктивных процессов.
Углеродный метаболизм микроорганизмов – использование микроорганизмами различных соединений углерода, органических и неорганических. Роль микроорганизмов в минерализации и детоксикации ксенобиотиков.
^ Раздел 3. Микроорганизмы в природе и геологических процессах
Распространение микроорганизмов в различных местообитаниях на Земле (скальные породы, осадки, поверхность снега, вечная мерзлота, горячие серные источники, пустыни). Роль микроорганизмов в образовании и выветривании горных пород, в образовании парниковых газов.
Участие микроорганизмов в глобальных циклах N, C, O, S, P и Ca. Микробиологические процессы в осадках морей и рек, в водной толще озер, в почве.
Роль микроорганизмов в минерализации растительных остатков в аэробной и анаэробной зонах. Трофическая цепь, формируемая в анаэробном превращении полиуглеродных веществ. Аэробное и анаэробное разложение целлюлозы, крахмала, пектина, белков, нуклеиновых кислот.
Симбиозы микроорганизмов и макроорганизмов, примеры. Цианобактериальный мат как пример симбиотического и реликтового микробного сообщества. Симбиоз рубца жвачных, процессы, проходящие в рубце при разложении целлюлозы. Анаэробные симбиозы микроорганизмов и термитов, тараканов, «грибные сады», симбиозы фотобактерий и кальмаров, образование первичного органического вещества в местах «черных курильщиков» и газовых «сипов». Симбиотическая азотфиксация (бобовые, ольха). Молекулярные методы в экологии микроорганизмов: T-RFLP, FISH, DGGE, флуоресцентные белки и красители.
^ Раздел 4. Микроорганизмы, растения, животные и человек.
Болезнетворные микроорганизмы, вызывающие заболевания растений, животных и человека. Пути проникновения инфекций, их возбудители, способы борьбы с ними. Возникновение эпидемий. Снижение заболеваемости с появлением антибиотиков, новые поколения антибиотиков. Проблема возникновения устойчивых к антибиотикам форм.
Санитарно-эпидемиологический анализ воздуха, воды, почвы, помещений, продуктов питания. Санитарно-показательные микроорганизмы. Проблемы живых некультивируемых форм бактерий.
Микроорганизмы, поддерживающие устойчивый гомеостаз человека, микроорганизмы кожи, желудочно-кишечного тракта, пре-, про- и синбиотики, создание новых поколений пробиотиков и преодоление желудочного барьера.
^ Раздел 5. Традиционные и современные биотехнологии с использованием микроорганизмов.
Использованием микроорганизмов в хлебопечении, виноделии, сыроделии, пиво- и квасоварении. Молочнокислые производства и квашения. Получение с помощью микроорганизмов антибиотиков, ферментов, витаминов, гормонов растений, средств защиты растений, аминокислот, белка. Роль микроорганизмов в развитии биогеотехнологий, очистке сточных вод (аэробные и анаэробные процессы), получении горючих газов и биотоплив, в биореставрации загрязненных территорий. Биокоррозионные процессы, вызываемые микроорганизмами, пути преодоления нежелательных процессов.
Применение микроорганизмов в сельском хозяйстве: удобрения, средства защиты растений, животных, пробиотики, вакцины, повышение плодородия почв (гормоны растений, азотфиксаторы).
Генно-инженерные методы получения сверхпродуцентов гетерологичных белков, аминокислот, антибиотиков, спиртов, ферментов.
Литература
- Нетрусов А.И. и Котова И.Б., 2007. Микробиология, 2-е изд., учебник для вузов, грифованный. М., Академия, 340 с.
- Древс Г. и др. (ред.). Современная микробиология. Пер. с англ. под ред. А.И.Нетрусова. М., Мир, 2005 г., тт. 1-2.
- Нетрусов А.И. (ред.). Практикум по микробиологии. Уч. пособие для вузов. М., Академия, 2005, 610 с.
- Нетрусов А.И. (ред.). Экология микроорганизмов. Учебник для вузов. М., Академия, 2004 г., 272 с.
^