Инновационный евразийский университет (стр. 1 из 3)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ИННОВАЦИОННЫЙ ЕВРАЗИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Научно-образовательный комплекс

по специальности 050701 «Биотехнология»

Рабочая УЧЕБНАЯ программа

по дисциплине

«Генетическая инженерия»

для студентов 3 курса

специальности 050701 «Биотехнология»

ПАВЛОДАР 2009 год

УТВЕРЖДЕНО

Директор Инженерной Академии

д.вет.н., профессор____________ Е.Б. Никитин

“___” _______________ 2009г.

Автор: д.вет.н. профессор Е.Б. Никитин

к.вет.н. доцент Т.И. Урюмцева

Кафедра «Прикладная биотехнология»

РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине

«Генетическая инженерия»

для студентов специальности 050701 «Биотехнология»

для очной формы обучения

на базе общего среднего образования

Курс	3
Семестр	6
Лекции	15 ч.
Лабораторные занятия	30 ч.
СРСП	30 ч.
СРС	15 ч.
Курсовая работа	-
Форма контроля	экзамен

Разработана на основании Каталога элективных дисциплин специальности 050701 «Биотехнология».

Рассмотрена на заседании кафедры «Прикладная биотехнология»

Протокол № ___ от ________ 2009 г.

Зав. кафедрой «Прикладная биотехнология»

к.т.н., профессор _____________ М.С. Омаров

Утверждена на заседании научно-методического совета Инженерной Академии и рекомендована к изданию

Протокол №___ от ________2009 г.

Председатель НМС ИА

к.т.н., профессор._____________ Е.К. Ордабаев

Согласовано:

Начальник ИМО

к.п.н., профессор.___________ Н.М..Ушакова

Сдано в медиатеку ИнЕУ __________________

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Цель курса «Генетическая инженерия» состоит в формировании у будущего специалиста-биотехнолога общего представления о получении клеток, обладающих высокой генеративной и биосинтетической способностями (в основном бактериальных), которые в промышленном масштабе могут продуцировать необходимые человеку вещества. Развитие генной инженерии создало принципиально новую основу для конструирования последовательности ДНК, необходимой в практической деятельности человека.

Задачи настоящего курса заключаются в том, чтобы вооружить будущих специалистов всесторонними и глубокими знаниями в области методов генетической инженерии.

По окончании изучения дисциплины «Генетическая инженерия» студент должен:

- знать общие положения и подходы генной инженерии, основные принципы получения рекомбинантных ДНК, практические аспекты генной инженерии

- уметь составлять схемы конструирования организмов на основе воссоединения фрагментов ДНК in vitro, определять конкретный ген, отвечающий за синтез того или иного белка в получении мутации.

- владеть методами генетического конструирования, к которым относятся мутагенез, гибридизация, конъюгация, трансдукция, трансформация и слияние протопластов.

Пререквизиты: органическая и биоорганическая химия, биохимия, общая и молекулярная генетика, микробиология и вирусология.

Постреквизиты: медицинская и ветеринарная биотехнология, экологическая биотехнология.

Содержание программы

Кол-во модулей	№	Название темы	Вид занятия	Содержание занятия	Кол-во ча- сов
Модуль 1	1	Предмет и задачи генетической инженерии	лекция	Предмет и задачи курса, связь с другими науками. Основные направления и перспективы развития современной науки. Краткий исторический обзор развития науки. Генная инженерия, как составная часть биотехнологии. Объекты генной инженерии. Состояние, проблемы, перспективы, практическое значение. Современный опыт трансгенных объектов для пищевой технологии.	2
	2	ДНК, РНК и синтез белка	практи- ческое занятие	Принцип комплементарности ДНК. Структура ДНК. Характеристика структурных генов. Функция ДНК-полимеразы при репликации. Расшифровка генетической информации: РНК и белок.	2
	3	Разделы генетической инженерии и этапы их становления	СРСП	Генетическая роль ДНК. работы Жакоба в предыстории генетической инженерии. Этапы становления генетической инженерии. Разделы генетической инженерии.	2
	4	Разделы генетической инженерии	СРС	Содержание, этапы, «инструментарий», методы переноса генов в генной инженерии. Содержание, объекты и методы конструирования в геномной инженерии.	2
	5	Основные понятия генетики микроорганизмов. Мутагенез.	пркти- ческое занятие	Генетическая организация прокариот и эукариот. Характеристика Escherichia coli и Bacillus subtilis как наиболее широко используемые объекты изучения генетики микроорганизмов. Мутации как ценный инструмент в генетических и биохимических исследованиях. Спонтанные и индуцированные мутации. Правила при работе с мутагенами. Экспрессия мутаций.	2
	6	Ядерный аппарат	СРСП	Характеристика структур клетки, относящихся к ядерному аппарату. Характеристика хромосом. Центральный постулат молекулярной генетики, сформулированный Ф.Криком.	2
	7	Практические аспекты генной инженерии	лекция	Современные проблемы и основы практического использования достижений генной инженерии. Получение и опыт применения растительных генмодифицированных объектов. Свойства, влияние на качество пищевых систем и продуктов питания.	2
	8	Отбор мутантов	практи- ческое занятие	Сущность метода прямого отбора мутантов. Метод непрямого отбора мутантов. Отбор мутантов с использованием индикаторных сред. Характеристика индикаторных сред. Отбор мутантов и использованием метода отпечатков. Пенициллиновый метод обогащения мутантов.	2
	9	Ядерный аппарат (продолжение)	СРСП	Регуляция генетической экспрессии. Ответы микроорганизмов на регуляторные сигналы. Характеристика репрессоров и индукторов. Изменчивость микроорганизмов.	2
	10	Генетически модифицирован- ные продукты	СРС	Генмодифицированные микроорганизмы и клетки. Получения, свойства, применения. Характеристика и перспективы генмодифицированных клеток животного происхождения.	2
	11	Летальное и мутагенное действие ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli (1)	пркти- ческое занятие	Изучение летального и мутагенного действия ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli и определение зависимости выживаемости клеток и частоты мутаций по каждому гену от дозы облучения	2
	12	Особенности генома эукариот и прокариот	СРСП	Нехромосомные генетические элементы бактерий. Специфические эукариотические белки (гистоны, актин, тубулин, пептидные гормоны) и эукариотические органеллы (ядерную мембрану, митохондрии, 80S рибосомы, эндоплазматические мембраны, аппарат Гольджи, лизосомы).	2
	13	Ферменты, используемые в генной инженерии	лекция	Характеристика ферментов, применяемых при конструировании рекомбинантных ДНК: ферменты, с помощью которых получают фрагменты ДНК; ферменты, синтезирующие ДНК на матрице ДНК или РНК; ферменты, соединяющие фрагменты ДНК; ферменты, позволяющие осуществить изменение структуры концов фрагментов ДНК.	2
	14	Летальное и мутагенное действие ультрафиолетовых лучей на клетки Escherichia coli (2)	практи- ческое занятие	Методика определения количества жизнеспособных облученных клеток. Методика определения концентрации обратных мутантов. Построение кривых выживаемости в арифметической и логарифмической шкалах в зависимости от дозы облучения. Определение выживаемости и мутабильности для различных доз ультрафиолетовых лучей.	2
	15	Изменение генетического материала прокариот	СРСП	Механизмы восстановления повреждений ДНК. Изменение генетического материала. Механизм и типы модификационных изменений бактерий.	2
	16	Ферменты в генетической инженерии	СРС	Получение фрагментов ДНК при помощи рестриктаз; синтез ДНК на матрице ДНК при помощи полимераз или РНК при помощи обратных транскриптаз	2
	17	Выделение и идентификация ауксотрофных мутантов Escherichia coli (1)	пркти- ческое занятие	Характеристика ауксотрофных мутантов. Частота спонтанных и индуцированных мутаций. Методы обогащения для повышения относительного количества ауксотрофных мутантов. Приготовление селективных сред. Схема опыта по получению ауксотрофных мутантов. Определение летального эффекта нитозоэтилмочевины и пенициллина.	2
	18	Внехромосомные ДНК	СРСП	Характеристика митохондриальной ДНК, ДНК хлоропластов в клетках аэробных эукариот, двухмикронной ДНК у некоторых дрожжевых организмов и плазмид бактерий.	2
	19	Методы конструирования гибридных молекул ДНК	лекция	Векторная трансформация. Основные этапы создания трансгенных организмов. Понятие о векторе. Типы векторов, их конструирование. Схема опыта по генетической инженерии.	2
	20	Выделение и идентификация ауксотрофных мутантов Escherichia coli (2)	практи- ческое занятие	Истощение эндогенных запасов питательных веществ при инкубации обработанной мутагеном культуры на минимальных средах. Пенициллиновое обогащение культур, обработанных мутагеном. Определение летального действия мутагена и пенициллина. Определение содержания ауксотрофных мутантов. Комбинация ростовых веществ для идентификации ауксотрофов.	2
	21	Коллоквиум №1	СРСП	Устный опрос. Выборочно: по темам практических занятий №№ 1-7; по темам лекций №№ 1-4; по темам СРСП №№ 1-6.	2
	22	Векторы, используемые в генетической инженерии	СРС	Этапы создания трансгенных организмов. Понятие о векторе. Типы векторов, их конструирование. Схема опыта по генетической инженерии.	2
Модуль 2	23	Постановка опытов конъюгации	пркти- ческое занятие	Механизмы, обуславливающие процесс конъюгации у бактерий. Постановка опыта конъюгации с целью передачи фрагмента хромосомы, содержащего ген leu, контролирующий синтез лейцина. Постановка опыта конъюгации с целью передачи R-плазмиды, контролирующей множественную устойчивость к антибиотикам.	2
	24	Геном вирусов	СРСП	Структурная организация генома вируса. Использование минихромосомы для изучения организации и репликации ДНК. Способы увеличения информационной емкости вирусного генома.	2
	25	Секвенирование ДНК и экспрессия трансгенов	лекция	Секвенирование (определение нуклеотидной последовательности) ДНК. Гибридизация как высокочувствительный метод выявления специфических последовательностей нуклеотидов. Методы клонирования ДНК. Полимеразная цепная реакция.	2
	26	Конъюгация у Escherichia coli. Картирование генома по градиенту передачи маркеров	практи- ческое занятие	Методы генетического анализа у бактерий основанные на конъюгации. Характеристики штаммов Escherichia coli К-12 различающихся по резистентности к стрептомицину и зависимости от ростовых факторов. Схема постановки опыта по конъюгации. Анализ конъюгационного скрещивания по градиенту передачи маркеров донора рекомбинантам.	2
	27	Основные процессы, контролирующие наследственность и изменчивость	СРСП	Основные процессы, контролирующие наследственность и изменчивость вирусов. Генетические и негенетические взаимодействия между вирусами. Рестриктазы и физические карты вирусов.	2
	28	Генетические и негенетические взаимодействия вирусов	СРС	Множественная реактивация, рекомбинация, пересортировка генов, перекрестная реактивация, комплементация. Рестриктазы и физические карты вирусов.	2
	29	Изучение индуцированного химического мутагенеза с применением теста Эймса (1)	пркти- ческое занятие	Сущность проверки химического соединения на его канцерогенность, использование для этих целей мутантных штаммов бактерий, чрезвычайно чувствительных к мутагенам. Характеристика мутантов Эймса. Пищевые потребности мутантов Эймса. Дифференцировка ревертантов, появившихся в популяции клеток, подвергнутых действию проверяемого потенциального мутагена, от спонтанно образуемых ревертантов. Практическая значимость теста Эймса.	2
	30	Генетический контроль биосинтеза белка	СРСП	Моделирование первичной структуры белков. Аминокислоты, входящие в состав белков, и их условные обозначения. Графическое моделирование роли И-РНК как матрицы для синтеза белка.	2
	31	Генная инженерия животных	лекция	Основные направления и достижения генной инженерии животных. Трансгенные животные- биореакторы («биологические фабрики»). Трансгенные животные с выключенными генами (генный нокаут). Трансгенные животные как генетические модели наследственных заболеваний человека.	2
	32	Изучение индуцированного химического мутагенеза с применением теста Эймса (2)	практи- ческое занятие	Техника безопасности при работе с потенциальными канцерогенами. Техника приготовления минимального агара Эймса и полужидкого агара верхнего слоя Эймса в чашках Петри с минимальным содержанием гистидина. Использование в качестве контроля триптозного соевого агара. Общая схема проведения теста Эймса. Интерпретация результатов эксперимента по постановке теста Эймса.	2
	33	Операции на ДНК	СРСП	Операции на ДНК in vitro. Подготовка фрагментов ДНК для клонирования. Объединение фрагментов ДНК. Использование линкеров и адаптеров. Коннекторный метод.	2
	34	Синтез олигонуклеоти- дов и генов	СРС	Синтез линкеров, адаптеров, праймеров, промоторов химическим методом. Синтез генов и их фрагментов химико-ферментативным методом.	2
	35	Постановка опыта трансформации и специфической трансдукции	пркти- ческое занятие	Деление микроорганизмов на группы в зависимости от развития у них состояния компетентности. Характеристика электропорации. Выделение плазмидной ДНК из клеток E. coli. Получение компетентных клеток E. coli. Трансформация компетентных клеток E. coli. Постановка опыта трансформации. Постановка опыта специфической трансдукции.	2
	36	Генетическая инженерия в медицине и ветеринарии	СРСП	Использование достижений генетической инженерии в медицинской и ветеринарной практике.	2
	37	Генная инженерия растений	лекция	Истоки генной инженерии растений. Корончатые галлы. Агробактерии и растения. Методология генетической инженерии растений. Векторы на основе хлоропластной и митохондриальной ДНК. Преимущества и трудности использования растений как объекта для генно-инженерных исследований. Достижения и перспективы генной инженерии растений.	3
	38	Определение колициногенных факторов и колицинотипа	практи- ческое занятие	Общие свойства бактериальных плазмид. Биологическая роль плазмид. Основные механизмы, обеспечивающие стабильность плазмид. Методика определения колициногенных факторов. Методика определения колицинотипа.	2
	39	Генетическая инженерия в животноводстве	СРСП	Использование достижений генетической инженерии в животноводстве.	2
	40	Использование генетической инженерии в сельском хозяйстве	СРС	Трансгенные животные как генетические модели наследственных заболеваний человека. Преимущества и трудности использования растений как объекта для генно-инженерных исследований.	3
	41	Полимеразная цепная реакция	пркти- ческое занятие	Практическое применение полимеразной цепной реакции. Оборудование необходимое для постановки полимеразной цепной реакции. Полимеразная цепная реакция, как циклический процесс включающий в себя ряд стадий: тепловая денатурация исследуемой ДНК, отжиг праймеров на комплементарные участки двух антипараллельных цепей ДНК, процесс элонгации праймера из внесенных в реационную смесь дезоксинуклеозидтрифосфатов при участии ДНК-полимеразы.	2
	42	Генетическая инженерия в растениводстве	СРСП	Использование достижений генетической инженерии в растениводстве.	2
	43	Заключительное занятие	практи- ческое занятие	Подведение итогов по темам практических занятий, обозначение значимости методов генетической инженерии в различных направлениях биотехнологии.	2
	44	Коллоквиум №2	СРСП	Устный опрос. Выборочно: по темам практических занятий №№ 8-15; по темам лекций №№ 5-7; по темам СРСП №№ 8-14.	2

Итого: лекций – 15 ч.