Программа "Молекулярная геномика"

Молекулярная геномика  - это раздел генетики (геномика), посвященный изучению целых геномов живых организмов и принципов кодирования белков и область молекулярной биологии, посвящённая идентификации и количественному анализу белков (иными словами, высокопроизводительному исследованию белков).

 

Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает требования к образовательным результатам и результатам обучения  и определяет содержание и виды учебных занятий. Данная учебная дисциплина включена в раздел «Биология».

 

Осваивается на 7 е классе. Изучение данной дисциплины базируется на результатах освоения дисциплины «Органической химии», «Биохимия», «Иммунология», «Генетика». Основные положения дисциплины «Геномика» будут использоваться при прохождении курса НТИ. 

Педагоги

Колыбалов Дмитрий Сергеевич. 

Образование: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет " г. Новосибирск, направление подготовки: Химия

Стаж работы: 1 год 6 месяцев

Сотрудник института неорганической химии им. Николаева, магистрант факультета естественных наук НГУ

Содержание программы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ  157,5 часов

МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ –18 часов

«НЕЛЕГАЛЬНАЯ БИОХИМИЯ»

Молекулярная биология как раздел науки, изучающий функционирование живых организмов сквозь призму химической структуры входящих в их состав молекул и атомов. Объекты молекулярной биологии. Подходы к изучению молекулярной биологии (морфологический, химический, экспериментальный). Методы молекулярной биологии (микроскопия, дифракция рентгеновских лучей на волокнах, рентгеновская кристаллография, фракционирование клеточного содержимого, хромотография, метод изотопного мечения, технология рекомбинантных ДНК).

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БИОПОЛИМЕРОВ - 30 часов

Строение белков. Эволюция белков. Серповидноклеточная анемия. Строение нуклеиновых кислот. Упаковка генетического материала. Сфероидальная намотка. Сверхспиральная ДНК. Узлы на однонитевой ДНК. Узлы на двойной спирали. Стабилизация компактных форм ДНК. Упаковка ДНК в клетках прокариот и эукариот. Организация генов. Структурный ген

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ БЕЛКОВ - 26 часов

Белки в роли ферментов. Принципы действия ферментов. Фермент. Субстрат. Активный центр фермента. Специфичность фермента. Аналогия «ключ-замок». Активированный комплекс. Ингибиторы: виды и значение. Регуляция ферментативной активности. Белки, участвующие в регуляции процессов репликации, транскрипции и трансляции.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ - 14 часов

Кризис молекулярной биологии. Основы репликации. Репарация ДНК. Транскрипция. Генетический код. Трансляция генетического кода.

СТРУКТУРА И ЭВОЛЮЦИЯ ГЕНОМА ВИРУСОВ И ФАГОВ - 10 часа

Характеристика вирусов, происхождение вирусов, биологическая роль вирусов.

Типы генетического материала вирусов, механизм репликации.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУР ГЕНОМОВ ПРОКАРИОТ И ЭУКАРИОТ - 28 часов

Хромосома прокариот (независимые гены, транскриптоны, опероны). Плазмиды. Структурные гены эукариотических клеток (независимые гены, повторяющиеся гены, кластеры генов), интроны. Хромосомные структурные белки. ДНК и рак, онкогены и антионкогены; геном человека, ДНК митохондрий и хлоропластов, заболеания, вязанные  с митохондриями. Регуляция транскрипции у прокариот, эукариот.

СИНТЕЗ И ПРОЦЕССИНГ РНК - 14 часов

Факторы транскрипции. РНК-полимеразы и их назначение. Предшественники информационной РНК. Сплайсинг РНК. Экспорт информационных РНК в цитоплазму. Синтез рибосомальных РНК.

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ: КЛОНИРОВАНИЕ КЛЕТОК – 17,5 часов

Опасна ли генная инженерия? Генная инженерия и фармакология. Клонирование генов. Синтез ДНК копий. Вектор. Рестриктазы. Лигирование (сшивание). Метод гомополимерных концов. Трансформация. Скрининг. Амплификация.

Цели программы

Цели обучения:

  • Расширение и углубление знаний о биологических системах на клеточном и молекулярном уровнях в области цитологии и генетики; задачами, методами и значением молекулярной биологии и молекулярной генетики в области изучения материальных основ наследственности, природы генов и механизмов передачи наследственных признаков.
  • овладение умениями обосновывать место и роль молекулярной биологии в практической деятельности людей, развитии современных технологий;
  • развитие познавательных умений (наблюдение, абстрагирование, систематизация, дедукция, установление связи между формами и функциями, решение проблем, умений практического характера (добывать информацию, овладевать языком науки и приемами обращения с живыми системами и техническими устройствами); интеллектуальных и творческих способностей в процессе изучения выдающихся достижений молекулярной биологии, вошедших в общечеловеческую культуру; воспитание убежденности в возможности познания живой природы, необходимости изучения и продолжения исследований в области проекта «Геном человека»; уважения к мнению оппонента при обсуждении биологических проблем;
  • использование приобретенных знаний и умений в повседневной жизни для оценки последствий введения методов генной инженерии, клонирования в повседневную жизнь.

Результат программы

Планируемые результаты освоения курса

Планируемые личностные результаты освоения курса

1.Постепенно выстраивать собственное целостное мировоззрение:

  • осознавать современное многообразие типов мировоззрения, общественных, религиозных, атеистических, культурных традиций, которые определяют разные объяснения происходящего в мире;
  • с учетом этого многообразия постепенно вырабатывать свои собственные ответы на основные жизненные вопросы, которые ставит личный жизненный опыт;
  • учиться признавать противоречивость и незавершенность своих взглядов на мир, возможность их изменения.  

2.Учиться использовать свои взгляды на мир для объяснения различных ситуаций, решения возникающих проблем и извлечения жизненных уроков.

3.Осознавать свои интересы, находить и изучать в учебниках по разным предметам материал (из максимума), имеющий отношение к своим интересам.

4.Использовать свои интересы для выбора индивидуальной образовательной траектории, потенциальной будущей профессии и соответствующего профильного образования.

5.Приобретать опыт участия в делах, приносящих пользу людям.

6.Использовать экологическое мышление для выбора стратегии собственного поведения в качестве одной из ценностных установок.

Планируемые метапредметные результаты освоения курса

Регулятивные УУД:

1.Самостоятельно обнаруживать и формулировать проблему в классной и индивидуальной учебной деятельности.

2.Выдвигать версии решения проблемы, осознавать конечный результат, выбирать из предложенных и искать самостоятельно  средства достижения цели.

3.Составлять (индивидуально или в группе) план решения проблемы (выполнения проекта).

4.Подбирать к каждой проблеме (задаче) адекватную ей теоретическую модель.

5.Работая по предложенному и самостоятельно составленному плану, использовать наряду с основными и  дополнительные средства (справочная литература, сложные приборы, компьютер).

Познавательные УУД:

1.Анализировать, сравнивать, классифицировать и обобщать понятия:

  • давать определение понятиям на основе изученного на различных предметах учебного материала;
  • осуществлять логическую операцию установления родо-видовых отношений;
  • обобщать понятия – осуществлять логическую операцию перехода от понятия с меньшим объемом к понятию с большим объемом.

2.Строить логическое рассуждение, включающее установление причинно-следственных связей.

3.Создавать модели с выделением существенных характеристик объекта, преобразовывать модели с целью выявления общих законов, определяющих данную предметную область.

4.Представлять  информацию в виде  конспектов, таблиц, схем, графиков.

5.Преобразовывать информацию  из одного вида в другой и выбирать удобную для себя форму фиксации и представления информации. Представлять информацию в оптимальной форме в зависимости от адресата.  

6.Понимая позицию другого, различать в его речи: мнение (точку зрения), доказательство (аргументы), факты;  гипотезы, аксиомы, теории. Для этого самостоятельно использовать различные виды чтения (изучающее, просмотровое, ознакомительное, поисковое), приемы слушания.

Коммуникативные УУД:

1.Отстаивая свою точку зрения, приводить аргументы, подтверждая их фактами.

2.В дискуссии уметь выдвинуть контраргументы, перефразировать свою мысль (владение механизмом эквивалентных замен).

3.Учиться критично относиться к своему мнению, с достоинством признавать ошибочность своего мнения (если оно таково) и корректировать его.

4.Понимая позицию другого, различать в его речи: мнение (точку зрения), доказательство (аргументы), факты;  гипотезы, аксиомы, теории.

5.Уметь взглянуть на ситуацию с иной позиции и договариваться с людьми иных позиций.

Особые условия проведения

Использование микроскопов с высоким разрешением на лабораторных работах

Материально-техническая база

Занятия проводятся в специализированной аудитории: в молекулярно-биологической лаборатории. В лаборатории имеется все необходимое учебно-лабораторное оборудование для проведения практических работ по данной дисциплине:

Микроскоп цифровой Bresser National Geographic 40–1024x;
Микроскоп цифровой Levenhuk D80L LCD, монокулярный;
камеры для электрофореза;
центрифуга;
термостат для микропробирок и необходимая посуда;
стерильные расходные материалы;
химические реактивы.

Видео

[ "" ]