Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФМФ

В.К. Иванов

«_» _ _ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Молекулярные механизмы репарации Кафедра-разработчик Биофизика Направление (специальность) подготовки 011200 Физика Наименование ООП Квалификация (степень) выпускника Магистр Образовательный стандарт Федеральный ГОС Форма обучения очная Соответствует ФГОС ВПО.

Утверждена протоколом заседания кафедры Биофизика № 2 от 17.05. Программу в соответствии с ФГОС ВПО разработали:

д.б.н. В.Г. Королев 1. Цели и результаты изучения дисциплины 1.1. Цели изучения дисциплины Дисциплина "Молекулярные механизмы репарации" представляет собой подраздел молекулярной биологии, являющейся одной из базисных дисциплин для специалистов в области биологии и медицины. Цель курса состоит в формировании у студентов современных представлений о структуре, функционировании и механизмах безошибочного воспроизведения генома и поддержания его стабильности в клетках про- и эукариот. Это предполагает ознакомление как с процессом синтеза ДНК, так и процессами репарации генетического материала. Особое внимание уделено ферментативным системам, обеспечивающим протекание этих процессов, и их взаимосвязи. Часть курса посвящена экспериментальным подходам и молекулярным методам исследования, что должно способствовать более глубокому пониманию предмета слушателями и их подготовке к самостоятельной научной деятельности.

1.2. Результаты обучения (компетенции) выпускника, в формирование которых вносит вклад освоение дисциплины Код Результат обучения (компетенция) выпускника ООП ОК- способностью демонстрировать углубленные знания в области математики и естественных наук ОК- способностью порождать новые идеи (креативность) ПК- способностью использовать свободное владение профессиональнопрофилированными знаниями в области информационных технологий, современных компьютерных сетей, программных продуктов и ресурсов Интернет для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами профильной подготовки 1.3. Планируемые результаты освоения дисциплины -способность самостоятельно выполнять биофизические исследования при решении научно-исследовательских задач по теме магистерской программы;

-способность планировать, организовывать и проводить научно-исследовательские работы по теме магистерской программы с применением современной аппаратуры, оборудования и компьютерных технологий;

-способность самостоятельно с применением современных компьютерных технологий анализировать, обобщать и систематизировать результаты биофизических работ;

-умение использовать знания и методы молекулярной биологии для решения исследовательских и инновационных задач в профессиональной области;

-способность использовать современные методы обработки и интерпретации биофизической информации при проведении научных исследований.

2. Место дисциплины в ООП Согласно ФГОС ВПО направления 011200 «Физика» (квалификация «магистр») дисциплина «Молекулярные механизмы репарации» относится к дисциплинам по выбору профессионального цикла М.2.

Дисциплину «Молекулярные механизмы репарации» студенты изучают в 9-м семестре (пятый год обучения).

Изучение дисциплины «Молекулярные механизмы репарации» опирается на знания в области общей биологии, молекулярной биологии клетки, молекулярной генетики, освоенные студентами на предшествующих этапах обучения.

Результаты изучения дисциплины «Молекулярные механизмы репарации»

используются при изучении дисциплин профессионального цикла М.3, при выполнении НИРС и при подготовке магистерской диссертации.

Курс состоит из лекционного материала.

3. Распределение трудоёмкости освоения дисциплины по видам учебной работы 3.1. Виды учебной работы в том числе творческая проблемно-ориентированная самостоятельная – работа Общая трудоемкость освоения дисциплины в академических часах: 3.2. Формы контроля 4. Содержание и результаты обучения 4.1. Разделы дисциплины и виды учебной работы 4.2. Содержание разделов и результаты изучения дисциплины 1. Введение.

1.1. Повреждения ДНК и пути их возникновения Понятие о повреждениях ДНК. Спонтанные повреждения генетического материала. Физические и химические факторы, повреждающие ДНК.

2. Репарация повреждений ДНК.

2.1. Прямая репарация повреждений ДНК Фотореактивация. Фотолиазы – ферменты осуществляющие расщепление димеров репарации повреждений ДНК.

пиримидинов. Деметилирование ДНК. ДНК метилтрансферазы бактерий и эукариот. Репарация однонитевых разрывов ДНК. Лигазы.

2.2. Нуклеотидная репарация ДНК Субстраты нуклеотидэксцизионной репарации (НЭР). Модель НЭР у бактерий. Системы, обеспечивающие поиск повреждений ДНК у бактерий. Системы инцизии и эксцизии поврежденного участка ДНК. Бактериальная НЭР, связанная с транскрипцией. Болезни человека, связанные с дефектом НЭР. Модель НЭР у эукариот.

Нуклеотид эксцизионные факторы: NEF1, NEF2, NEF3 и NEF4. Белковые факторы, обеспечивающие поиск и узнавание повреждений ДНК. Сборка репарационного комплекса. Механизм эксцизии поврежденного участка ДНК. Белки, участвующие в завершении репарационного процесса.

2.3. Репарация поврежденных оснований Механизм поиска поврежденных оснований ДНК у бактерий и эукариот. Системы опознавания поврежденных оснований. ДНК-гликозилазы.

Репарация апуриновых сайтов в ДНК. АПэндонуклеазы. Фосфодиэстеразы. ДНК-полимеразы, участвующие в репарации поврежденных оснований.

2.4. Репарация ошибочно спаренных оснований Роль репарации ошибочно спаренных оснований (РОСО) в поддержании стабильности генома. Связь связанные с дефектом РОСО РОСО с репликационными процессами. Механизм РОСО у бактерий. Наследственные болезни человека, связанные с дефектом РОСО. Белковые комплексы обеспечивающие РОСО у эукариот.

2.5. Рекомбинационная репарация Субстраты рекомбинационной репарации. RecA белок. RecBCD система бактерий. RecF путь рекомбинационной репарации бактерий.

Эукариотические системы рекомбинационной репарации. Гомологичная репарация двунитевых разрывов. Репарация разрывов по механизму отжига.

Репарация двунитевых разрывов через прямое воссоединение разорванных концов ДНК. Гены, кодирующие белки, принимающие участие в рекомбинационной репарации.

2.6. Пострепликативная репарация Субстрат для пострепликативной репарации (ПРР) ДНК. Ошибочная и безошибочная ветви ПРР. Новые систем пострепликативной высокоошибочные ДНК-полимеразы бактерий и репарации. Модели эукариот. Обход поврежденных участков ДНК рекомбинационного обхода репликативным комплексом и вспомогательными поврежденных участков ДНК.

ДНК-полимеразами. Модели рекомбинационного обхода поврежденных участков ДНК.

5. Образовательные технологии В преподавании дисциплины «Молекулярные механизмы репарации» используются преимущественно традиционные образовательные технологии - лекции.

Семинары по дисциплине «Молекулярные механизмы репарации»

осуществляются в рамках общей программы дисциплины «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» (9-й, 10-й и 11-й семестр).

Лабораторный практикум по дисциплине «Молекулярные механизмы репарации»

осуществляется в рамках общей программы дисциплины «Научно-исследовательская работа» на 5-м курсе обучения.

Объм лекционных занятий составляет 100% общего объма аудиторных занятий. Превышение предельного норматива, установленного ФГОС ВПО для ООП, компенсируется уменьшенной долей лекционных занятий по другим дисциплинам в рамках ООП и в целом по ООП норматив выполнен.

Занятия в активной и интерактивной формах 6. Лабораторный практикум Лабораторный практикум по дисциплине «Молекулярные механизмы репарации»

осуществляется в рамках общей программы дисциплины «Научно-исследовательская работа» на 5-м курсе обучения.

7. Практические занятия Семинары по дисциплине «Молекулярные механизмы репарации»

осуществляются в рамках общей программы дисциплины «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» (9-й, 10-й и 11-й семестр).

8. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Самостоятельная работа студентов направлена на закрепление и углубление освоения учебного материала, развитие практических умений. Самостоятельная работа студентов в рамках дисциплины «Молекулярные механизмы репарации» включает следующие виды самостоятельной работы:

- работу с лекционным материалом и с рекомендованной учебной литературой;

- подготовку к колоквиуму и экзамену;

- изучение подразделов дисциплины, вынесенных на самостоятельную работу.

Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа в рамках дисциплины «Молекулярные механизмы репарации» включает в себя:

- поиск, обработку и презентацию информации по печатным изданиям и электронным источникам информации по заданной проблеме в рамках общей программы дисциплины «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации» (10-й семестр);

- выступление на указанном выше семинаре;

Методы контроля самостоятельной работы студентов включают написание проверочных работ, проведение коллоквиума, выступление на семинаре. Учебные и методические пособия, рекомендуемые для использования при самостоятельной работе, указаны ниже в разделе 9.2.

Примерное распределение времени самостоятельной работы студентов работа с лекционным материалом, с учебной литературой подготовка к контрольным работам, коллоквиумам, зачтам 9. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 9.1. Адрес сайта курса РПД размещается по адресу http://biophysics.spbstu.ru/399_01w.html.

9.2. Рекомендуемая литература Основная литература Автор, название, место издания, издательство, год (годы) Год К-во Место 2. Введение в клеточную биологию. учеб. для ун-тов по 2005 23 Библиотека направл. 510600 "Биология" и биол. спец.. / Ю. С. Ченцов — М. Академкнига, для вузов по направл. 140400 "Техническая физика". / И. М.

Спивак — СПб. Изд-во Политехн. ун-та, Дополнительная литература 1. Введение в молекулярную биологию. От клеток к атомам. Пер. с англ.. / Э. Рис, М.

Стернберг — Москва Мир, 9.3. Технические средства обеспечения дисциплины http://www.humbio.ru/, база знаний по биологии человека;

http://www.bio.fizteh.ru/student/files/biology/biolections/ Интернет-портал «Легендарный Физтех».htm 10. Материально-техническое обеспечение дисциплины Аудиторный класс, наличие проектора для демонстрации наглядных пособий и экрана.

Компьютерный класс, лицензионное программное обеспечение, Internet.

Наличие лабораторной базы для проведения научно-исследовательской работы, включая химические реактивы, приборы (хроматографическое оборудование ультратермостаты, спектрофотометр, аналитические весы, центрифуги, рН-метр) и лабораторные принадлежности (химическую посуду, автоматические пипетки).

11. Критерии оценивания и оценочные средства 11.1. Критерии оценивания Качество освоения дисциплины "Молекулярные механизмы репарации" оценивается при проведении коллоквиума и экзамена (девятый семестр).

Итоговая отметка на экзамене выставляется по результатам коллоквиума, проводимого в ходе семестра и результатам устного ответа на вопросы экзаменационного билета (примеры экзаменационных билетов приведены в разделе 11.2). В отдельных случаях на экзамене студентам предлагается письменное тестирования по материалам всего курса дисциплины.

При выставлении итоговой отметки принимается во внимание активность студента на семинарских занятиях и на занятиях, проводимых в интерактивной форме, учитывается качество выполненной в рамках семинарских занятий курсовой работы и качество представления данных в виде доклада на семинаре.

11.2. Оценочные средства Примеры экзаменационных билетов по дисциплине "Молекулярные механизмы репарации" 1. Виды повреждений ДНК 2. Фотореактивация 3. Системы опознавания повреждений в НЭР системе прокариот 1. Физические факторы, повреждающие ДНК 2. Прямая репарация метилированной ДНК 3. Системы опознавания повреждений в НЭР системе эукариот 1. Модель НЭР у бактерий 2. ДНК-гликозилазы 3. Пути возникновения ошибочно спаренных оснований в ДНК 1. НЭР-эндонуклеазы у бактерий и эукариот 2. АП-эндонуклеазы 3. Системы узнавания ошибочно спаренных оснований у бактерий 1. Субстраты НЭР 2. ДНК-полимеразы в репарации поврежденных оснований 3. Роль MutL белка и его гомологов в РОСО 12. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины Дополнительных рекомендаций не приводится