• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
Бакалавриат 2019/2020

Клеточная биология: основы биопроцессов

Статус: Курс обязательный (Клеточная и молекулярная биотехнология)
Направление: 06.03.01. Биология
Когда читается: 1-й курс, 3, 4 модуль
Формат изучения: Full time
Язык: русский
Кредиты: 4

Программа дисциплины

Аннотация

Клеточная биология - раздел биологии, изучающий живые клетки, их органеллы, их строение, функционирование, процессы клеточного размножения, старения и смерти. Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает требования к образовательным результатам и результатам обучения студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности. Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Клеточная биология: основы биопроцессов», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 06.03.01 Биология, обучающихся по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Программа учебной дисциплины разработана в соответствии с: Образовательным стандартом НИУ ВШЭ по направлению 06.03.01 Биология; Образовательной программой «Клеточная и молекулярная биотехнология» и объединенным учебным планом по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Данная учебная дисциплина включена в раздел «Базовая профессиональная часть» Учебного плана 06.03.01 Биология и относится к базовой профильной части. Осваивается на 1 курсе в 3-4 модуле. Изучение данной дисциплины базируется на результатах освоения дисциплины «Общая и неорганическая химия», «Физика», «Зоология беспозвоночных». Основные положения дисциплины «Клеточная биология: основы биопроцессов» будут использоваться при прохождении дисциплин «Молекулярная биология», «Микробиология», «Биохимия», «Биофизика», «Генетика», «Клеточные технологии и инженерия», «Генная инженерия», «Основы молекулярной онкологии (онкоиммунология)» и практики на 1-4 курсах образовательной программы «Клеточная и молекулярная биотехнология».
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • приобретение базовых знаний в области клеточной биологии прокариотических и эукариотических организмов, и химических основ, происходящих на уровне клетки биологических процессов.
Результаты освоения дисциплины

Результаты освоения дисциплины

  • Знание разницы строения прокариот и эукариот, организация их генетического материала. Понятие о клеточных органеллах.
  • Базовые навыки работы с клеточными культурами и микроскопии.
  • Знание клеточного строения бактерий и эукариот. Базовые знания о биосинтезе белка и бактериальной биоэнергетике. Базовые знания о клеточных органеллах. Умения применять полученные знания при анализе микроскопических данных.
  • Понимание строения клеточных мембран. Базовые знания о трансмембранном транспорте. Понимание роли белков плазмолеммы различных типов.
  • Базовые знания об организации хромосом и структуре хроматина. Базовые знания о репликации ДНК эукариот и клеточном цикле. Способность применять эти знание для анализа действия антиметаболитов.
  • Базовые знания о строении и функциях митохондрий.
  • Базовые знание роли низкомолекулярных соединений, в том числе металлов, сахаров, жирных кислот, биогенных аминов в клеточных процессах. Способность применять эти знание для анализа действия антиметаболитов.
  • Базовые знание путей трансформации ксенобиотиков.
  • Понимание клеточных компонентов и биомолекул как потенциальных мишеней для адресного воздействия на клетку. Умение работать с базами данных биохимических, клеточных и молекулярно-биологических тестов (PubChem, ChEMBL).
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Тема 1. Базовые понятия клеточной биологии.
    Клетка как элементарная единица живого. Клетка как система сопряжённых функциональных подсистем. Гомологичность клеток. Прокариотические клетки (бактерии и синезелёные водоросли), их внутренняя организация. Организация генетического материала прокариот. Репликон и модель организации бактериальной “хромосомы”. Особенности транскрипции и трансляции, их анализ как мишеней для антибиотикотерапии. Эукариотические клетки и их внутренняя организация. Ядро эукариотической клетки, его обобщённое строение.
  • Тема 2. Введение в методы клеточной биологии.
    Световая микроскопия (Фазовоконтрастная, интерференционная, поляризационная микроскопия). Флуоресцентная микроскопия. Методы фиксации и окраски клеток. Проточная цитометрия. Методы разделения клеточных компонентов. Методы культивирования клеток. Бактерии. Дрожжи. Клетки млекопитающих.
  • Тема 3. Особенности строения бактериальных и эукариотических клеток. Мембранные органеллы.
    Строение бактерий. Структура бактериальной стенки. Периплазма. Цитоплазма бактериальной клетки. Цитоплазматические включения. Деление бактерий. Биосинтез белка у бактерий. Окислительное фосфорилирование у бактерий. Элементы бактериального метаболизма как терапевтические мишени. Особенности строения животных клеток и растительных клеток. Специализация клеток в многоклеточном организме. Стволовые клетки. Дифференцировка и дедифференцировка клеток. Эпителиально-мезенхимальный переход. Мембранные клеточные органеллы, их биологические функции и участие в биохимических процессах. Вакуолярная система клетки. Гранулярный эндоплазматический ретикулум и гладкий ретикулум. Элементы биосинтеза белка эукариот. Комплекс Гольджи. Строение и функции. Лизосомы. Строение, состав, функции. Пероксисомы. Строение, химический состав, функции. Митохондрии (определение). Немембранные "органеллы". Рибосомы. Цитоскелет. Основные компоненты цитоскелета: микротрубочки, микрофиламенты, тонофиламенты.
  • Тема 4. Клеточные мембраны.
    Строение клеточных мембран. Клеточная стенка. Ядерная оболочка. Ядерная ламина и ядерные поры. Трансмембранный транспорт. Мембранный транспорт натрия и калия, его ингибиторы. Буферные системы организма, в том числе плазмы крови и внутриклеточные. Везикулярный перенос. Жирные кислоты и их производные в биологии клеточных мембран и клеточной регуляции. Рецепторная роль плазмалеммы. Клеточная адгезия. Кадгерины, селектины и интегрины. Главный комплекс гистосовместимости. Межклеточные контакты. Рецепторные белки мембраны. Серпентины.
  • Тема 5. Клеточный цикл и строение ядра.
    Клеточный цикл. Морфология митотических хромосом. Хромосомные наборы и понятие кариотипа. Соматические и половые хромосомы. Дифференциальная окраска и классификация хромосом. Расположение хромосом в интерфазном ядре, хромосомные территории. Структура и химические особенности хроматина. Репликация эукариотической ДНК. Основные белки хроматина - гистоны. Нуклеосомы, их строение и структурная роль. Уровни компактизации хроматина. Ядерный белковый матрикс. Базовые понятия репликации ДНК. ДНК как мишень для геномодификации в биотехнологии и терапии при патологии. Ядрышко, его функция и особенности строения. Ядрышковые организаторы хромосом. Общая схема работы ядрышек.
  • Тема 6. Митохондрии и биоэнергетика.
    Митохондрии: строение и функции. Авторепродукция митохондрий. Геном митохондрий. Элементы биоэнергетики эукариот. Окислительное фосфорилирование, элементы цикла Кребса. Потребление сахаров, его регуляция у человека.
  • Тема 7. Биомолекулы.
    Вода, ионы металлов и их комплексы, кислород, оксиды азота и углерода. Железо, его биологическая роль как комплексообразователя и участника окислительно-восстановительных реакций. Кальций, его биологические роли. Кальций как вторичный мессенджер, и как элемент костной структуры. Кальмодулин и участок связывания кальция в нем. Иные металлы. Сахара, их биологическая роль. O,N,S-гликозиды. Образование и гидролиз О-гликозидов. Примеры природных N-гликозидов. Гликопротеины и протеогликаны. Участие производных сахаров в рецепторном узнавании. GalNAc, ManNAc, GluNAc. Полисахариды. Гепарин. Гиалуроновая кислота. Насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты. Их биосинтез и окисление. Фосфолипиды, сфинголипиды, плазмалогены. Биохимический синтез фосфолипидов и липидов. Ферментативный гидролиз простых триглицеридов. Ферментативнеый гидролиз фосфолипидов. Фактор активации тромбоцитов. Простагландины. Биосинтез простагландинов. Биогенные амины. Холин, ацетилхолин, фосфатидилхолин. Гамма-аминомасляная кислота, ее биосинтез. Нейромедиаторы. Гидролиз ацетилхолина ацетилхолинэстеразой и ее ингибиторы. Аминокислоты как биогенные амины - нейромедиа-торы. Гистамин, действие и биосинтез. Антигистаминные препараты. Индоламины: триптофан, серотонин, мелатонин. Их синтез и механизмы действия. Ингибиторы метаболизма нейромедиаторов. Антагонисты и миметики нейромедиаторов. Катехоламины. Адреналин, его функции и химический синтез. Его миметики и антагонисты.
  • Тема 8. Биотрансформация ксенобиотиков.
    Метаболизм ксенобиотиков: инактивация, активация, экскреция. Возможность трансформации в токсичные метаболиты. Первая фаза метаболизма. Монооксигеназы (цитохромы P450). строение и механизм действия. Независимые от монооксигеназ начальные этапы превращения ксенобиотиков. Действие алкогольдегидрогеназ и альдегиддегидрогеназ. Вторая фаза метаболизма: коньюгирование.
  • Тема 9. Синтетическая регуляция биопроцессов.
    Клеточные мишени: мембраны, нуклеиновые кислоты, белковые комплексы. Адресная доставка терапевтических молекул. Поверхностные мембранные рецепторы как мишени. Фармакофоры. Хемоинформатика. Базы данных. Фармакофорные группы. Компьютерное представление молекул.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • Устный опрос дискуссия (неблокирующий)
  • Контрольная работа (неблокирующий)
  • Экзамен (неблокирующий)
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (4 модуль)
    0.25 * Контрольная работа + 0.25 * Устный опрос дискуссия + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Основы клеточной биологии: учебное пособие / Н.Г. Палеев, И.И. Бессчетнов.- Ростов-на-Дону: Издательство ЮФУ, 2011. - 246 с. ISBN 978-5-9275-0821-1 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/550792

Рекомендуемая дополнительная литература

  • - Свищев Г.М. — Конфокальная микроскопия и ультрамикроскопия живой клетки - Издательство "Физматлит" - 2011 - ISBN: 978-5-9221-1320-5 - Текст электронный // ЭБС Лань - URL: https://e.lanbook.com/book/5292