Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

УТВЕРЖДАЮ

Декан ФМФ

Иванов В.К.

«_» _ _ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

НИРС молекулярная биология Кафедра-разработчик Биофизика Направление (специальность) подготовки 011200 Физика Наименование ООП Квалификация (степень) выпускника Бакалавр Образовательный стандарт Федеральный ГОС Форма обучения очная Соответствует ФГОС ВПО.

Утверждена кафедрой Биофизика (протокол № 2 от 17.05.2011) Зав. кафедрой Биофизика Орлов Ю.Н.

Программу в соответствии с ФГОС ВПО разработали: доцент, кбн Савельев А.Н.

1. Цели и результаты изучения дисциплины 1.1. Цели изучения дисциплины Целью дисциплины «НИРС (молекулярная биология)» является выработка у студентов навыков практической работы в условиях научно-исследовательской лаборатории. В ходе выполнения лабораторных работ с элементами НИР студенты обучаются использованию приборов и другого лабораторного оборудования, применяемого в современных научно-исследовательских лабораториях соответствующего образовательной программе профиля. Происходит дальнейшее усвоение знаний, полученных при теоретическом изучении обще-профессиональных и специальных дисциплин. Формируется умение постановки, проведения и анализа результатов эксперимента.

1.2. Результаты обучения (компетенции) выпускника, в формирование которых вносит вклад освоение дисциплины Код Результат обучения (компетенция) выпускника ООП ОК- способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук ОК- способностью работать самостоятельно и в коллективе, руководить людьми и подчиняться ПК- способностью использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач ПК- способностью применять на практике базовые профессиональные навыки ПК- способностью эксплуатировать современную физическую аппаратуру и оборудование ПК- способностью использовать специализированные знания в области физики для освоения профильных физических дисциплин (в соответствии с профилем подготовки) ПК- способностью применять на практике базовые общепрофессиональные знания теории и методов физических исследований (в соответствии с профилем подготовки) ПК- способностью пользоваться современными методами обработки, анализа и синтеза физической информации (в соответствии с профилем подготовки) ПК- способностью понимать и использовать на практике теоретические основы организации и планирования физических исследований ПК- способностью понимать и излагать получаемую информацию и представлять результаты физических исследований 1.3. Планируемые результаты освоения дисциплины – знание основных, методов, навыков и примов биофизического эксперимента в области молекулярной биологии;

– умение применять на практике теоретические знания, пользоваться справочной литературой, оформлять научно-технические отчеты, владеть практическими навыками в организации биофизических исследований – умение применять на практике методы статистической обработки результатов с использованием стандартного программного обеспечения;

– умение интерпретировать и оценить необходимую информацию работать с справочниками;

– умение представить экспериментальную информацию в виде отчетов;

– учебные умения, позволяющие с высокой степенью самостоятельности осваивать новые биофизические методы, используемые в профессиональной области.

2. Место дисциплины в ООП Согласно ФГОС ВПО направления 011200 «Физика» (квалификация «бакалавр») дисциплина «НИРС молекулярная биология» относится к дисциплинам по выбору вариативной части профессионального цикла Б.3.

Дисциплину «НИРС молекулярная биология» студенты осваивают в 5-м, 6-м, 7-м и 8-м семестреах (третий и четвертый год обучения).

Изучение дисциплины «НИРС молекулярная биология» опирается на знания в области математики, химии, физики, физической биохимии, молекулярной генетики, экспериментальных методов биофизики и др. дисциплин, освоенные студентами на предшествующих этапах обучения.

Результаты освоения дисциплины «НИРС молекулярная биология» используются в ходе практики (раздел Б.4 ФГОС) и при подготовке выпускной квалификационной работы (раздел Б.4 ФГОС).

3. Распределение трудоёмкости освоения дисциплины по видам учебной работы 3.1. Виды учебной работы Виды учебной ач/нед ач/сем ач/нед ач/сем ач/нед ач/сем ач/нед ач/сем занятия занятия, семинары аудиторные занятия в интерактивной форме работа творческая проблемноориентированная самостоятельная работа (подготовка во время сессии, сдача) Общая трудоемкость освоения дисциплины в академических часах: 3.2. Формы контроля 4. Содержание и результаты обучения 4.1. Разделы дисциплины и виды учебной работы Лабораторные работы с элементами НИР на 3 курсе Лабораторный практикум по органической и физической химии Лабораторный практикум по микробиологии Лабораторный практикум по генетической инженерии Лабораторные работы с элементами НИР на 4 курсе Лабораторный практикум по хроматографии Лабораторный практикум по ферментативной кинетике Лабораторный практикум по спектроскопии биополимеров 4.2. Содержание разделов и результаты изучения дисциплины 1. Лабораторные работы с элементами НИР на 3 курсе 1.1. Лабораторный практикум по органической и физической химии 1. Техника перегонки. 2. Методы кристаллизации. 3. рН-метрия. Снятие кривой для ультрафильтрации и другого титрования. Буферные растворы. 4.

Ультрафильтрация. Ядерные фильтры. 5.

Адсорбция. Изотерма адсорбции Ленгмюра. 6. планирования эксперимента и оценки Основы спектрофотометрии. Снятие и анализ экспериментальных данных. Оформление спектров поглощения альбумина и гемоглобина.

1.2. Лабораторный практикум по микробиологии 1. Методы стерилизации. Приготовление сред. устройств для стерилизации сред и другого Стерилизация посуды и сред автоклавированием. 2. Методы работы с бактериальными культурами. Определение концентрации бактериальных клеток в суспензии. 3. Определение концентрации свободных бактериофагов в суспензии лизогенных клеток. 4. Снятие кривых выживаемости бактерий после облучения ультрафиолетовым светом. 5. Определение уровня репарации облученных ультрафиолетовым светом бактериофагов в зависимости от времени облучения бактериальных клеток – хозяев. 6. Отбор условно-летальных мутантов бактериофага 1.3. Лабораторный практикум по генетической инженерии 1. Приготовление буферных растворов для щелочного выделения плазмидной ДНК. 2.

Электрофорез в агарозном геле 3. Выделение эксперимента и оценки плазмидной ДНК щелочным методом. 4. А.

Обработка ДНК эндонуклеазами рестрикции. полученных результатов в виде отчетов о Б. Приготовление реперов. 5. Трансформация проделанной работе.

бактериальных клеток плазмидной ДНК. 6.

Конструирование рекомбинантных плазмид.

2. Лабораторные работы с элементами НИР на 4 курсе 2.1. Лабораторный практикум по 1. Гель-хроматография. Подготовка колонки детектором, коллектором фракций, для проведения гель-хроматографии.

Измерение параметров хроматографической градиентным смесителем. Приобретение колонки в модельном эксперименте. 2.

Применение метода гель-хроматографии для оценки экспериментальных данных.

обессоливания раствора фермента глюкоамилазы 3. Ионообменная хроматография. Подготовка колонки для проведения ионообменной хроматографии. 4.

Ионообменная хроматография. Очистка фермента глюкоамилазы с помощью ионообменной хпрооматографии.

2.2. Лабораторный практикум по ферментативной кинетике 1. Изучение ферментативной кинетики, катализируемой глюкоамилазой.

Приготовление буферных растворов. Снятие кинетических параметров ферментативной калибровочной зависимости. Выбор рабочей реакции. Приобретение навыков концентрации фермента глюкоамилазы. 2.

Измерение констант ферментативной реакции, Км и Vmax, катализируемой глюкоамилазой. 3. Ферментативная кинетика проделанной работе.

в присутствии ингибитора. Определение вида ингибирования и определение константы ингибирования. 4. Измерение стандартной энтальпии активации ферментативной реакции с участием глюкоамилазы.

2.3. Лабораторный практикум по спектроскопии биополимеров 1. Знакомство с устройством и принципами работы спектрофотометра. Измерение поглощение растворов триптофана в воде.

Определение концентрации триптофановых навыков планирования эксперимента и остатков в растворах. Измерение спектра поглощение одной из проб. 2. Знакомство с устройством флуориметрической установки. виде отчетов о проделанной работе.

Измерение спектров флуоресценции растворов триптофановых остатков в воде при двух длинах волн возбуждения. Измерение спектров флуоресценции белка в нативном и денатурированном состоянии при двух длинах волн возбуждения. 3. Порядок работы при измерении поляризации флуоресценции.

Измерение степени поляризации флуоресценции для раствора триптофана в воде при двух длинах волн возбуждения.

Измерение спектров поляризации белка по возбуждению и излучению. 4. Знакомство с устройством и принципами работы спектрополяриметра Jasco-810. Выбор параметров измерения спектров кругового дихроизма. Измерение спектров КД в ближней и дальней УФ-областях спектра белка. 5. Знакомство с устройством и принципом работы установки для измерения кривых затухания флуоресценции.

Газоразрядная лампа, устройство и принцип работы. Линии задержки. Блоки временных привязок и преобразователя времяамплитуды. Накопление сигнала. Обработка результатов. Алгоритм программы для расчета времен жизни флуоресценции в мультиэкспоненциальном приближении.

Измерение кривых затухания флуоресценции белков. Расчет времени жизни возбужденного состояния.

5. Образовательные технологии При преподавании дисциплины "НИРС молекулярная биология" используются традиционные образовательные технологии - лабораторные работы с элементами НИР.

Дисциплина "НИРС молекулярная биология", реализуемая на 3-м и 4-м курсах, направлена на освоение и закрепление теоретического материала курсов "Биоорганическая химия", "Физическая биохимия", "Генетическая инженерия", "Метаболическая биохимия" и "Экспериментальные методы биофизики", читаемых на 3-м и 4-м курсах обучения. Большая часть занятий проходит в интерактивной форме, при этом предполагается, что преподаватель занимается с группой студентов, численностью человека.

Занятия в активной и интерактивной формах 6. Лабораторный практикум Вся дисциплина "НИРС молекулярная биология" представляет собой лабораторный практикум в рамках таких дисциплин как "Биоорганическая химия", "Физическая биохимия", "Генетическая инженерия", "Метаболическая биохимия" и "Экспериментальные методы биофизики", читаемых на 3-м и 4-м курсах обучения.

7. Практические занятия Не предусмотрены 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 «НИРС молекулярная биология» включает следующие виды самостоятельной работы:

- работу с лекционным материалом и с рекомендованной учебной литературой;

- подготовку к практической научно-исследовательской работе и зачету;

Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа в рамках дисциплины «Физическая биохимия» включает в себя:

- анализ результатов НИР и составление отчетов.

Примерное распределение времени самостоятельной работы студентов подготовка к лабораторным работам, к практическим и семинарским занятиям исследовательская работа, участие в конференциях, семинарах, олимпиадах 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 Год К-во Место Иван Федоров, 2. Физическая химия : Учеб. пособие для вузов по хим. спец. / Библиотека А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко — Москва : Высшая школа, Дополнительная литература 1. Основы физической биохимии : учеб. пособие / А. Н. Савельев — СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 9.3. Технические средства обеспечения дисциплины http://univertv.ru/, раздел Биология;

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 Учебные лаборатории по физической химии, биохимии, генетической инженерии и молекулярной биологии для освоения инструментальной базы и основных методов биофизического и биохимического экспериментов, оснащенные стандартным оборудованием (электрофорез, изофокусировка, изотопный анализ, центрифугирование, хроматография низкого и высокого давления, спектрофотометрия, флуорометрия, ультрафильтрация и др.) и располагающие необходимыми химическими реактивами. Компьютерный класс с доступом в Интернет. Для проведения лабораторий с элементами НИР также используются ресурсы и оборудование институтов российской АН и РАМН – организована базовые кафедры и лаборатории в Институте цитологии и Институте гриппа, проводятся работы в рамках центра «Биофизика», организованного при участии 11. Критерии оценивания и оценочные средства 11.1. Критерии оценивания Критерием при выставлении отчета в каждом из 4-х семестров является индивидуальное выполнение всех практических работ и предоставление отчетов (один отчет на группу из 3-4 студентов) по каждой проведенной работе.

11.2. Оценочные средства Перед каждым практическим занятием преподавателем проводится устный опрос студентов по теме предстоящей работы. Преподаватель оценивает качество представления экспериментальных данных в отчете по каждой практической работе и на основании этого выставляет зачет по итогам каждого семестра.

12. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины Текущий контроль выполнения заданий осуществлять в виде проверки отчетов по каждой выполненной практической работе и контроля усвоения материала перед очередным занятием в форме устного собеседования с преподавателем. Общий контроль усвоения материала осуществляется на зачете, включающем в себя собеседование по всему циклу работ, входящих в каждый раздел дисциплины.