Рабочая программа элективного курса по биологии Основы молекулярной генетики 10 класс

Пояснительная записка

Настоящая рабочая программа составлена на основе авторской программы «Основы молекулярной генетики» М. К. Нурбеков. Биология. 10-11 классы. Профильное обучение. Программы элективных курсов. Сборник 4. Авторы: В.Сивоглазов, И.Морзунова, М.: ДРОФА, 2009г.,224 стр.

Общая характеристика учебного предмета.

Молекулярная генетика, являясь разделом ге­нетики, изучающим механизмы наследственнос­ти и изменчивости на молекулярном уровне, пред­ставляет собой в настоящее время комплексную науку, пронизывающую многие разделы биоло­гии. Она берется на вооружение все большим кру­гом исследователей - биологов и экологов - и часто служит методологической основой многих разделов современной биологии. Молекулярная генетика, позволяя раскрывать тончайшие моле­кулярные механизмы процессов жизнедеятель­ности различных организмов, направлена на ре­шение важнейших научно-исследовательских, сельскохозяйственных, продовольственных и ме­дицинских проблем.

Именно развитие генетики, подкрепленное молекулярно-генетическими методами исследова­ния наследственной основы живых организмов, и последние достижения в области генетики челове­ка и ряда хозяйственно ценных животных и расте­ний позволяют назвать XXI век «веком биологии».

Данный курс - пер­вый в предлагаемой серии «Генетика», поэтому он должен заложить основы понимания закономер­ностей наследственности и механизма работы ге­нетического аппарата. Последние данные генети­ческой науки все больше свидетельствуют о нали­чии генного контроля большинства важнейших биологических процессов, обеспечивающих жиз­недеятельность клетки и организма. Все чаще в биологических исследованиях как прикладного, так и фундаментального характера применяются методы молекулярной генетики. Следовательно, данный элективный курс может быть положен в основу понимания всей биологии. Он, несомнен­но, вызовет у учащихся интерес, желание и стрем­ление изучать биологию в старших классах, а мо­жет, и в вузе.

Отбор содержания курса «Основы молекуляр­ной генетики» осуществлялся на основе ряда фак­тов, стимулирующих развитие у школьников познавательных интересов. Занятия носят про­блемный характер благодаря постановке дискус­сионных вопросов, на которые до сих пор нет од­нозначных ответов. Формирование современного естественнонаучного экологического мировоззре­ния, активный деятельностный подход к изучае­мым проблемам диктуют максимально возможное практическое освоение методологий современной генетики и основных ее методик. Причем послед­нее эффективнее всего осуществлять в ходе реше­ния тех или иных исследовательских задач раз­личного уровня.

В содержание курса был включен ряд вопросов, которые исследуются в современной науке и ши­роко освещаются в средствах массовой информа­ции, например, проблемы клонирования, получе­ния трансгенных продуктов питания, профилак­тика СПИДа, решение экологических проблем методами генетической инженерии и др.

Курс «Основы молекулярной генетики» имеет большую практическую направленность. Реше­ние задач происходит и на самых первых этапах изучения гена (основные методы получения и ха­рактеристики качества образцов ДНК, пригодных для молекулярно-генетического анализа).

Курс молекулярной генетики, расширяя и до­полняя знания учащихся о базовых молекуляр­ных механизмах функционирования генетическо­го аппарата, будет способствовать углубленному пониманию всех других разделов генетики, вклю­чая ее современные аспекты.

Знание основ молекулярной генетики является важной предпосылкой понимания всей биологии. Оно позволит учащимся лучше ориентироваться в океане информации и определиться с выбором бу­дущей профессии.

Планируется проводить групповую работу учеников по получению знаний, что развивает у них коммуникативные способности. На занятиях большое внимание будет уделяться активному участию в обсуждениях, познанию предмета через осуществление экспериментальной деятельности. Учащимся по каждой из изучаемых тем предлага­ется список литературы и сайтов в Интернете. Необходимо также отметить, что по всем раз­делам курса в программе предусмотрены темы докладов и рефератов, выполняемых ученика­ми с целью более глубокого изучения матери­ала.

В процессе обучения планируются интерактив­ные занятия, применение компьютерных техно­логий, семинары, лабораторные и практические работы. Возможно проведение дискуссий, где бу­дут обсуждены различные точки зрения по изу­чаемым вопросам. Подобный подход к занятиям обеспечивает надежность знаний, индивидуаль­ное развитие учащихся. Ученики получают воз­можность самостоятельно найти ответы на свои вопросы. Программа может быть использована учащимися для самостоятельной работы по таким разделам общего курса биологии, как «Молеку­лярная биология», «Экология» и «Генетика».

Про­грамма включает в себя основные разделы и воп­росы по генетике, необходимые для сдачи вступи­тельного экзамена в ведущие вузы медицинского и биологического профиля. Кроме того, освоение теоретического мате­риала планируется совмещать с лабораторными и практическими работами, экскурсиями и учеб­ными практиками.

Цель: Формирование системы знаний о том, что все основные физиологи­ческие проявления клетки и организма имеют в своей основе молекулярные процессы на уровне генетического аппарата.

Задачи:

Обучающие

Получить базовые знания в области генетики и молекулярной генетики.

Познакомиться с ключевыми открытиями и достижениями в области структуры и функции ДНК, заложившими фундамент для последующих открытий и создания новых биотехнологий.

Понять значение созданных в предшествую­щий период базовых генетических теорий для по­следующего развития генетики и всей биологии в целом.

Получить знания об основах структуры и меха­низме функционирования генетического аппара­та, осознать его центральную роль в управлении всеми основными функциями клетки и организма.

Воспитательные

Через глубокое понимание универсальных за­кономерностей, хранения и реализации наследст­венной информации осознать неисчерпаемые воз­можности, которые дает человеку созданная на базе достижений молекулярной генетики совре­менная биотехнология.

Способствовать формированию ответственного отношения обучающихся к объектам живой при­роды.

Развивающие

Через знание сущности молекулярно-генетических процессов, их универсального характера воспринять концепцию единства живой природы, тесную взаимозависимость различных форм жиз­ни, осознать всю мощь современных технологий и их возможную опасность.

Сформировать активный исследовательский подход к проблемам современной генетики и эко­логии, освоить основные навыки для применения усвоенных знаний и полученных умений в само­стоятельной научно-исследовательской работе в лабораториях.

Место и роль предмета в базисном учебном плане.

Программа рассчитана на 34 часа в 9 классе (1 час в неделю). Рабочая программа предназначена для учащихся 10 б класса, выбравших изучение биологии на профильном уровне. Результаты психологической диагностики уровня интеллектуального развития показывают, что в классе присутствуют обучающиеся с высоким и средним уровнем интеллектуального развития, с низкой и высокой мотивацией к обучению.

Основные требования к знаниям и умениям:

Учащиеся должны:

• четко представлять сущность логических пе­реходов от чисто абстрактного понятия гена как некоего дискретного фактора наследственности к гену как участку хромосомы (схема аллельных ге­нов) и, наконец, к пониманию структуры гена (схема строения гена);

• уметь концентрировать усваиваемый матери­ал вокруг определенной генетической теории, которая становится единицей содержания (на­пример, хромосомной теории наследственности; менделевской теории наследственности; теории гена как единицы наследственности и изменчи­вости);

• владеть основными навыками работы с лабо­раторным оборудованием, применяемым в про­стейших базовых методиках молекулярной гене­тики;

• понимать молекулярные механизмы реализа­ции наследственной информации и уметь свобод­но оперировать основными понятиями молекуляр­ной генетики и ее современных направлений - геномики, метагеномики, протеомики;

• знать, что применение современных техноло­гий молекулярной генетики позволяет успешно решать такие злободневные проблемы, как охрана окружающей среды, сохранение биоразнообра­зия, контроль и восстановление экосистем.

Формы организации обучения:

• Лекции.

• Практические занятия.

• Семинары.

• Самостоятельная работа с рекомендуемой ли­тературой и интернет-сайтами.

• Конференции, заслушивание и обсуждение докладов.

Формы контроля:

1. Входной контроль проводится в виде крат­кого собеседования на первом занятии по предла­гаемой программе. В ходе его выясняются интере­сы учащихся, принимаются их предложения по проведению интересных форм работы.

2. Текущий контроль - теоретические зачеты. Проводятся самостоятельные работы и тестирова­ние по отдельным темам курса с целью выявления степени освоения учащимися материала. Преду­смотрены как устные опросы, так и письменные задания.

3. Текущий контроль - лабораторные работы. По отдельным разделам курса при наличии соот­ветствующего оборудования предусмотрены лабо­раторные работы. В ходе их проведения обучаю­щиеся индивидуально общаются с педагогом, от­вечают на поставленные в ходе эксперимента вопросы.

4. Итоговый контроль. Предполагается при­влекать учеников к участию в городских олимпи­адах по экологии и биологии, в юношеских кон­ференциях (по итогам выполненных на практи­ке самостоятельных исследовательских работ). В конце двухгодичного курса предусмотрено про­ведение пробного экзамена для того, чтобы школьники, готовящиеся к сдаче вступительного экзамена по биологии в вузы, могли оценить свои знания.

Учебно-тематический план

№

п/п

Тема раздела

Количество часов

теоретические

контроль

1

Предмет генетики. Истоки генетики. Основные разделы генетики, их взаимосвязь

2

2

Основные генетические теории и их роль в становлении и развитии генетики.

8

1 (тест)

письменный опрос

3

Молекулярные основы наследственности.

4

4

Молекулярная организация генетического материала. Структура и функционирование хромосом

4

5

Структура гена регуляции генной активности. Сущность и механизм реализации генетического кода

2

6

Молекулярные механизмы реализации наследственной информации и обеспечение ее сохранности.

3

1 (тест)

письменный опрос

7

Базовые механизмы реализации генетической информации

2

8

Молекулярные механизмы обеспечения изменчивости геномов, их роль в эволюции

4

9

Молекулярная генетика вирусов как особой формы жизни.

2

1

письменный опрос (тест)

Итого: 34 часов

31 час

3 часа

Содержание курса

Общее количество часов - 34

раздел 1. предмет генетики.истоки генетики. основные разделы генетики и их взаимосвязь 2 часа

Понятия: ген, генотип, фенотип, мутации. Мес­то генетики среди биологических наук. Истоки ге­нетики. Роль отечественных ученых в развитии генетики и селекции (Н. И. Вавилов, А. С. Серебровский, Н. К. Кольцов, Ю. А. Филипченко, С. С. Четвериков и др.). Место генетики среди био­логических наук. Значение генетики для решения задач селекции, медицины, биотехнологии, эко­логии.

Дискуссия на темы: «Генетика в нашей жиз­ни», «Какие предметы нашего быта получены с помощью генетики».

раздел 2. основные генетические теории

и их роль в становлении и развитии генетики - 9 часов

Основные понятия генетики. Сущность наслед­ственности и изменчивости. Ген как единица на­следственности. Хромосомы - носители наследст­венности. Аллели как формы существования ге­нов. Гомологичные хромосомы и их распределение при делении клетки. Клеточный цикл. Механизм митоза и мейоза как материальной основы комби­наторной изменчивости. Генетика полового раз­множения. Формы взаимоотношений аллелей.

Методы генетики. Гибридологический анализ. Принципы наследования и наследственности по Г. Менделю. Законы Г. Менделя: единообразия гибридов, расщепления, независимого наследова­ния. Правило «чистоты» гамет. Цитологическое обоснование правила.

Роль в эволюции комбинаторной изменчивости. Отклонения от менделевского наследования. На­следование при взаимодействии генов. Типы взаи­модействия генов и их проявления. Генетика чело­века. Генеалогический и близнецовый методы. Анализ родословных. Критика евгеники. Примеры наследования по Менделю признаков человека.

Хромосомная теория наследственности Т. Мор­гана. Генетика пола и сцепленное с полом насле­дование. Типы определения пола. Основные поло­жения хромосомной теории наследственности по Т. Моргану. Сущность и механизм конъюгации хромосом в мейозе. Генетическая сущность мейоза. Кроссинговер, его механизм и биологическая роль. Построение генетических карт животных и растений. Цитоплазматическая наследственность, роль митохондрий.

Генетика микроорганизмов. Прототрофность и ауксотрофность. Биохимические мутации микро­организмов. Вирусы и бактериофаги как объекты генетики. Конъюгация. Половые факторы. Гене­тический контроль и механизмы конъюгации.

раздел 3. молекулярные основы

наследственности - 4 часа

Теория гена (генетический аспект). Определе­ние, сущность, тонкая структура гена. Доказа­тельства делимости гена. Взаимосвязь гена и на­следуемого признака: доказательства концепции «ген - фермент», работы Дж. Бидла и Э. Татума с хлебной плесенью. Комплементационный ана­лиз. Цистранс-тест. Изучение тонкой структуры гена в работах С. Бензера.

Теория гена (биохимический аспект). Молеку­лярные основы наследственности. Доказательство генетической роли нуклеиновых кислот. Опыты Ф. Гриффита. Эксперимент А. Херши и М. Чейз. Правило Чаргаффа. Рентгеноструктурный ана­лиз ДНК. Двойная спираль Уотсона - Крика. Центральная догма молекулярной генетики. Ос­новные классы биомолекул, обеспечивающих ре­ализацию генетической информации.

раздел 4. молекулярная организация генетического материала.структура и функционирование хромосом - 2 часа

Первичная структура нуклеиновых кислот. Связь особенностей структуры ДНК и РНК с их биологическими функциями. Альтернативные двуспиральные структуры ДНК и их биологиче­ская роль. Влияние суперспирализации на струк­туру двойной спирали. Особенности организации наследственного материала про- и эукариотиче-ских организмов. Сущность теории об РНК-мире, ее эволюционное и биологическое значение.

Структура и функционирование хромосом. Два уровня организации упаковки ДНК в живой при­роде: «свободная» (вирусы, бактерии) и нуклео-протеидная (высшие организмы) формы. Структу­ра хроматина. Структурная организация генети­ческого материала в эукариотических клетках. Метафазные хромосомы. Регуляторные белки хроматина. Структура активного хроматина. Центромерные и теломерные участки хромосом и их биологическая роль. Практические последст­вия открытия ДНК.

раздел 5. структура гена и уровни

регуляции генной активности.сущность и механизм реализации генетического кода. основы эпигенетики - 4 часа

Структура гена при эффекте положения. Рас­пространение инактивации. Типы мозаичности. Уровни инактивации гена. Модификаторы эффек­та положения. Упаковка ДНК в хромосомах. Нуклеосомы. Степени укладки ДНК. Хромомерная организация хромосом. Гигантские хромосомы: структура и функции. Хромосомы типа «лампо­вых щеток». Политенные хромосомы: структура, свойства, значение. Синапсис и асинапсис гомоло­гов. Ядрышки. Механизм функционирования ги­гантских политенных хромосом слюнных желез дрозофилы. Молекулярные механизмы кодирова­ния генетической информации, сущность генети­ческого кода. Механизм обеспечения точности ге­нетического кода: роль адапторных РНК и аминоацил-тРНК-синтетаз.

раздел 6. молекулярные механизмы реализации наследственной информации и обеспечения ее сохранности.гены-мутаторы. молекулярная репарация днк и ее роль в эволюции -4 часа

Молекулярные механизмы реализации наслед­ственной информации. Белковые олигомерные комплексы, обеспечивающие процессы хранения, умножения и реализации наследственной инфор­мации. Первые исследования репликации ДНК и раскрытие ее механизма; вклад А. Корнберга. По­луконсервативный механизм репликации ДНК (опыт Мезельсона и Сталя). Понятие репликона. Репликативная «вилка». Репликация у про- и эукариотических организмов. Ферменты репли­кации ДНК - ДНК-полимеразы. Виды ДНК-поли-мераз и их характеристика. Основные этапы репли­кации ДНК и их характеристика. Фрагменты Оказаки. Различия механизмов репликации различ­ных цепей ДНК. Практическое значение открытия ДНК-полимераз, области их использования.

Молекулярные механизмы мутаций и репара­ции (ремонта) мутировавших цепей ДНК. Сущ­ность мутаций и их роль в эволюции. Классифика­ция мутаций. Мутации, возникающие в процессе репликации ДНК. Гены-мутаторы. Индуцирован­ный мутагенез. Механизмы репарации ДНК. Ре­парационные системы. Световая репарация. Эксцизионная репарация. Репарация неспаренных оснований. Пострепликативная репарация. SOS-репарация. Ферменты репарации. Обнаружение новых ДНК-полимераз, участвующих в репараци­онном процессе (ДНК-полимеразы IV и V), моле­кулярный процесс их функционирования, связь с мутационным процессом. Роль процессов репара­ции в эволюции жизни на Земле.

раздел 7. базовые механизмы реализации

генетической информации.биосинтез рнк и регуляция активности гена.

модификация и «созревание»

информационнойрнк. эволюционное значение этих процессов - 2 часа

Молекулярные механизмы реализации наслед­ственной информации. Транскрипция и биосинтез РНК. Стадии транскрипции. Структура и функ­ция бактериальной РНК-полимеразы. Сайты ини­циации транскрипции у бактерий. Структура промоторов. Механизмы узнавания промотора РНК-полимеразой. Терминация транскрипции. Механизмы антитерминации.

Транскрипция у эукариотических организмов. Особенности транскрипции уэукариот, регуля­ция транскрипции. Процессинг первичных транс-криптов. Процессинг у прокариот. Процессинг у эукариот. Интроны и экзоны. Сплайсинг. Процес-синг предшественников тРНК у про- и эукариот. Рибозимы. Процессинг РНК, синтезируемой с по­мощью РНК-полимеразы у эукариот. Модифи­кация 5С-конца РНК и сплайсинг. Кэп-сайт. Процессинг 3С-конца транскрипта. Полиаденилирование. Альтернативный сплайсинг. Роль сплайсинга в обеспечении биологического разнообразия и эволюции.

раздел 8. молекулярные механизмы обеспечения изменчивости геномов, их контроль и роль в эволюции.

основы генетики развития и поведения - 4 часа

Нестабильность генома. Мобильные генетиче­ские элементы микроорганизмов. IS-элементы и транспозоныбактерий.Инфекционныеинтроны в генах бактериофагов. Молекулярные механизмы транспозиции. Репликативная и нерепликативная транспозиция. Регуляция процесса транс­позиции. Изменения генома микроорганизмов, вы­зываемые транспозируемыми элементами. Меха­низмы регуляции частоты транспозиции на приме­рах транспозоновТпАиТп10. Горизонтальный перенос генов и его роль в эволюции прокариот.

Генетика развития. Роль клеточного ядра в разви­тии. Тотипотентность генома. Детерминация. Ран­нее эмбриональное развитие дрозофилы. Гомология генов, контролирующих раннее развитие. Апоптоз (генетически запрограммированная смерть клетки).

Генетика поведения. Генетика поведения дро­зофилы. Гены зрительной системы. Функция обо­няния. Гены, контролирующие способность к обу­чению. Брачное поведение. Гены, влияющие на биоритмы.

раздел 9. молекулярная генетика вирусов как особой формы жизни.

строение, основы функционирования, классификация вирусов и их роль в эволюции.области практического применения достижений молекулярной генетики - 3 часа

Вирусы. Становление вирусологии как науки. История открытия вирусов. Теории происхожде­ния вирусов. Общие принципы строения вирусов. Вирусный нуклеопротеид как форма сохранения инфекционного начала - молекулы нуклеиновой кислоты. Химический состав вирусов и вирусных нуклеопротеидов. ДНК- и РНК-содержащие виру­сы. Основы классификации вирусов. Основные закономерности взаимодействия вируса и инфи­цируемой клетки. Типы вирусных нуклеиновых кислот.

Структура вирусов как следствие функции ви­русного белка. Принцип самосборки и его значение.

Основные семейства и виды вирусов. Вирусы гепатита, гриппа и их значение. Вирус СПИДа: строение, биология, пути проникновения, меха­низм развития, перспективы распространения, меры профилактики и способы лечения.

Заключение. Использование результатов молекулярно-генетических исследований в решении проблем геносистематики, экологии и биотехно­логии микроорганизмов (включая задачи меди­цинской микробиологии).

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. Молеку­лярная биология клетки. Т. 1-3. - М.: Мир, 1994.

2. Асланян М. М. Удивительная история овечки Долли // Биология в школе. - 1998. - № 1.

3. Богданов А. А., Медников В. М. Власть над геном. - М.: Просвещение, 1989.

4. Боринская С. А. Гены в нашей жизни // Биология в школе. - 2001. - № 2.

5. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология. Т. 1-3. -

М.: Мир, 2001.

6. Дебабов В. Г. Биотехнология: вклад в решение
глобальных проблем // Биология в школе. - 1997. -

№ 1.

7. Кайданов Л. З. Генетика популяций. - М.: Выс­шая школа, 1996.

8. Ланцов В. А. Репарация ДНК и канцерогенез: универсальные механизмы репарации у про- и эукари-от и последствия их повреждения у человека // Моле­кулярная биология. - 1998. - Т. 32. - С.753-765.

9. Ленин В. С., Сухих Г. Т. Медицинская клеточная биология. - М.: БЭБ, 1998.

10. Медицинская генетика / под ред. Н. П. Бочко-ва. - М.: Мастерство, 2001.

11. Новикова Т. А. Генная инженерия бактерий // Биология в школе. - 2004. - № 1.

12. Общая биология / под ред. А. О. Рувинского. - М.: Просвещение, 1993.

13. Орлова Н. Н. Сборник задач по общей гене­тике. - М.: Издательство МГУ, 1982.

14. Петросова Р. А. Темы школьного курса. Основы генетики. - М.: Дрофа, 2004.

15. Стволинская Н. С. Истоки и перспективы меж­дународной программы «Геном человека» // Биология

в школе. - 2002. - № 2.

Календарно-тематическое планирование на учебный год: 2014/2015

Вариант: /Основы молекулярной генетики/10 класс/Основы молекулярной генетики

Общее количество часов: 34

№
урока,

Тема урока

Кол-во
часов

Содержание урока

Дата

План/факт

Раздел 1: ПРЕДМЕТ ГЕНЕТИКИ.ИСТОКИ ГЕНЕТИКИ. ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ ГЕНЕТИКИ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗЬ - 2 ч

1.

Место генетики среди биологических наук. Значение генетики для решения задач селекции, медицины, биотехнологии, экологии.

1

Дискуссия на темы: «Генетика в нашей жиз­ни», «Какие предметы нашего быта получены с помощью генетики». Место генетики среди био­логических наук. Значение генетики для решения задач селекции, медицины, биотехнологии, эко­логии

2.

Понятия: ген, генотип, фенотип, мутации

1

Понятия: ген, генотип, фенотип, мутации. Роль отечественных ученых в развитии генетики и селекции (Н. И. Вавилов, А. С. Серебровский, Н. К. Кольцов, Ю. А. Филипченко, С. С. Четвериков и др.).

Раздел 2: ОСНОВНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ТЕОРИИ И ИХ РОЛЬ В СТАНОВЛЕНИИ И РАЗВИТИИ ГЕНЕТИКИ - 9 ч

1.

Сущность наследственности и изменчивости. Ген как единица наследственности.

1

Сущность наслед­ственности и изменчивости. Ген как единица на­следственности. Хромосомы - носители наследст­венности. Аллели как формы существования ге­нов. Гомологичные хромосомы и их распределение при делении клетки.

2.

Клеточный цикл.

1

Клеточный цикл. Механизм митоза и мейоза как материальной основы комби­наторной изменчивости.

3.

Законы Г. Менделя: единообразия гибридов, расщепления, независимого наследования.

1

Методы генетики. Гибридологический анализ. Принципы наследования и наследственности по Г. Менделю. Законы Г. Менделя: единообразия гибридов, расщепления, независимого наследова­ния. Правило «чистоты» гамет. Цитологическое обоснование правила.

4.

Решение задач по генетике

1

Решение задач по генетике

5.

Роль в эволюции комбинаторной изменчивости.

1

Роль в эволюции комбинаторной изменчивости. Отклонения от менделевского наследования.

6.

Наследование при взаимодействии генов. Типы взаимодействия генов и их проявления

1

На­следование при взаимодействии генов. Типы взаи­модействия генов и их проявления.

7.

Примеры наследования по Менделю признаков человека.

1

Генетика чело­века. Генеалогический и близнецовый методы. Анализ родословных. Критика евгеники. Примеры наследования по Менделю признаков человека.

8.

Хромосомная теория наследственности Т. Моргана.

1

Хромосомная теория наследственности Т. Мор­гана. Генетика пола и сцепленное с полом насле­дование. Типы определения пола. Основные поло­жения хромосомной теории наследственности по Т. Моргану. Сущность и механизм конъюгации хромосом в мейозе. Генетическая сущность мейоза. Кроссинговер, его механизм и биологическая роль.

9.

Генетика микроорганизмов.

1

Генетика микроорганизмов. Прототрофность и ауксотрофность. Биохимические мутации микро­организмов. Вирусы и бактериофаги как объекты генетики. Конъюгация. Половые факторы. Гене­тический контроль и механизмы конъюгации.

Раздел 3: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ - 4 ч

1.

Теория гена (генетический аспект).

1

Теория гена (генетический аспект). Определе­ние, сущность, тонкая структура гена. Доказа­тельства делимости гена.

2.

Взаимосвязь гена и наследуемого признака

1

Взаимосвязь гена и на­следуемого признака: доказательства концепции «ген - фермент», работы Дж. Бидла и Э. Татума с хлебной плесенью. Комплементационный ана­лиз. Цистранс-тест. Изучение тонкой структуры гена в работах С. Бензера.

3.

Теория гена (биохимический аспект).

1

Теория гена (биохимический аспект). Молеку­лярные основы наследственности. Доказательство генетической роли нуклеиновых кислот. Опыты Ф. Гриффита. Эксперимент А. Херши и М. Чейз. Правило Чаргаффа.

4.

Основные классы биомолекул, обеспечивающих реализацию генетической информации

1

Рентгеноструктурный ана­лиз ДНК. Двойная спираль Уотсона - Крика. Центральная догма молекулярной генетики. Ос­новные классы биомолекул, обеспечивающих ре­ализацию генетической информации.

Раздел 4: МОЛЕКУЛЯРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА. СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ХРОМОСОМ - 4 ч

1.

Связь особенностей структуры ДНК и РНК с их биологическими функциями.

1

Первичная структура нуклеиновых кислот. Связь особенностей структуры ДНК и РНК с их биологическими функциями. Альтернативные двуспиральные структуры ДНК и их биологиче­ская роль. Влияние суперспирализации на струк­туру двойной спирали. Особенности организации наследственного материала про- и эукариотиче-ских организмов. Сущность теории об РНК-мире, ее эволюционное и биологическое значение.

2.

Особенности организации наследственного материала про- и эукариотических организмов.

1

. Два уровня организации упаковки ДНК в живой при­роде: «свободная» (вирусы, бактерии) и нуклео-протеидная (высшие организмы) формы. Структу­ра хроматина. Структурная организация генети­ческого материала в эукариотических клетках.

3.

Структура и функционирование хромосом.

1

Метафазные хромосомы. Регуляторные белки хроматина. Структура активного хроматина. Центромерные и теломерные участки хромосом и их биологическая роль. Практические последст­вия открытия ДНК.

4.

Практические последствия открытия ДНК.

1

Практические последствия открытия ДНК.

Раздел 5: СТРУКТУРА ГЕНА И УРОВНИ РЕГУЛЯЦИИ ГЕННОЙ АКТИВНОСТИ.СУЩНОСТЬ И МЕХАНИЗМ РЕАЛИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА. ОСНОВЫ ЭПИГЕНЕТИКИ - 2 ч

1.

Структура гена

1

Структура гена при эффекте положения. Рас­пространение инактивации. Типы мозаичности. Уровни инактивации гена. Модификаторы эффек­та положения. Упаковка ДНК в хромосомах. Нуклеосомы. Степени укладки ДНК. Хромомерная организация хромосом. Гигантские хромосомы: структура и функции. Хромосомы типа «лампо­вых щеток». Политенные хромосомы: структура, свойства, значение. Синапсис и асинапсис гомоло­гов. Ядрышки. Механизм функционирования ги­гантских политенных хромосом слюнных желез дрозофилы.

2.

Молекулярные механизмы кодирования генетической информации, сущность генетического кода.

1

Молекулярные механизмы кодирова­ния генетической информации, сущность генети­ческого кода. Механизм обеспечения точности ге­нетического кода: роль адапторных РНК и аминоацил-тРНК-синтетаз.

Раздел 6: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕЕ СОХРАННОСТИ. - 4 ч

1.

Молекулярные механизмы реализации наследственной информации.

1

Молекулярные механизмы реализации наслед­ственной информации. Белковые олигомерные комплексы, обеспечивающие процессы хранения, умножения и реализации наследственной инфор­мации.

2.

Репликация у про- и эукариотических организмов.

1

Первые исследования репликации ДНК и раскрытие ее механизма; вклад А. Корнберга. Полуконсервативный механизм репликации ДНК (опыт Мезельсона и Сталя). Понятие репликона.

3.

Молекулярные механизмы мутаций и репарации (ремонта) мутировавших цепей ДНК

1

Молекулярные механизмы мутаций и репара­ции (ремонта) мутировавших цепей ДНК. Сущ­ность мутаций и их роль в эволюции. Классифика­ция мутаций. Мутации, возникающие в процессе репликации ДНК. Гены-мутаторы. Индуцирован­ный мутагенез. Механизмы репарации ДНК. Ре­парационные системы.

4.

Роль процессов репарации в эволюции жизни на Земле.

1

. Обнаружение новых ДНК-полимераз, участвующих в репараци­онном процессе (ДНК-полимеразы IV и V), моле­кулярный процесс их функционирования, связь с мутационным процессом. Роль процессов репара­ции в эволюции жизни на Земле.

Раздел 7: БАЗОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕАЛИЗАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ. - 2 ч

1.

Транскрипция и биосинтез РНК. Стадии транскрипции.

1

Молекулярные механизмы реализации наслед­ственной информации. Транскрипция и биосинтез РНК. Стадии транскрипции. Структура и функ­ция бактериальной РНК-полимеразы. Сайты ини­циации транскрипции у бактерий. Структура промоторов. Механизмы узнавания промотора РНК-полимеразой. Терминация транскрипции. Механизмы антитерминации.

2.

Трансляция

1

Транскрипция у эукариотических организмов. Особенности транскрипции уэукариот, регуля­ция транскрипции. Процессинг первичных транскриптов. Процессинг у прокариот. Процессинг у эукариот. Интроны и экзоны. Сплайсинг. Процессинг предшественников тРНК у про- и эукариот. Рибозимы.

Раздел 8: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИЗМЕНЧИВОСТИ ГЕНОМОВ, ИХ КОНТРОЛЬ И РОЛЬ В ЭВОЛЮЦИИ. - 4 ч

1.

Нестабильность генома.

1

Нестабильность генома. Мобильные генетиче­ские элементы микроорганизмов. IS-элементы и транспозоны бактерий. Инфекционныеинтроны в генах бактериофагов. Молекулярные механизмы транспозиции. Репликативная и нерепликативная транспозиция. Регуляция процесса транс­позиции. Изменения генома микроорганизмов, вы­зываемые транспозируемыми элементами. Меха­низмы регуляции частоты транспозиции на приме­рах транспозоновТпАи Тп10. Горизонтальный перенос генов и его роль в эволюции прокариот

2.

Генетика развития. Роль клеточного ядра в развитии

1

Генетика развития. Роль клеточного ядра в разви­тии. Тотипотентность генома. Детерминация. Ран­нее эмбриональное развитие дрозофилы. Гомология генов, контролирующих раннее развитие.

3.

Апоптоз.

1

Апоптоз (генетически запрограммированная смерть клетки).

4.

Генетика поведения.

1

Генетика поведения. Генетика поведения дро­зофилы. Гены зрительной системы. Функция обо­няния. Гены, контролирующие способность к обу­чению. Брачное поведение. Гены, влияющие на биоритмы.

Раздел 9: МОЛЕКУЛЯРНАЯ ГЕНЕТИКА ВИРУСОВ КАК ОСОБОЙ ФОРМЫ ЖИЗНИ. - 3 ч

1.

. Становление вирусологии как науки. История открытия вирусов. Теории происхождения вирусов. Общие принципы строения вирусов.

1

Вирусы. Становление вирусологии как науки. История открытия вирусов. Теории происхожде­ния вирусов. Общие принципы строения вирусов. Вирусный нуклеопротеид как форма сохранения инфекционного начала - молекулы нуклеиновой кислоты. Химический состав вирусов и вирусных нуклеопротеидов. ДНК- и РНК-содержащие виру­сы. Основы классификации вирусов.

2.

Основные закономерности взаимодействия вируса и инфицируемой клетки.

1

Основные закономерности взаимодействия вируса и инфи­цируемой клетки. Типы вирусных нуклеиновых кислот. Структура вирусов как следствие функции ви­русного белка. Принцип самосборки и его значение.

Основные семейства и виды вирусов. Вирусы гепатита, гриппа и их значение. Вирус СПИДа: строение, биология, пути проникновения, меха­низм развития, перспективы распространения, меры профилактики и способы лечения.

3.

Семинар. Использование результатов молекулярно генетических исследований в решении проблем геносистематики, экологии и биотехнологии микроорганизмов (включая задачи медицинской микробиологии).

1

Использование результатов молекулярно-генетических исследований в решении проблем геносистематики, экологии и биотехно­логии микроорганизмов (включая задачи меди­цинской микробиологии).