Домой

Учебная программа для высших учебных заведений по направлению 1-31 01 01-03 «Биотехнология» специальности 1-31 01 01 «Биология»




Скачать 79.98 Kb.
НазваниеУчебная программа для высших учебных заведений по направлению 1-31 01 01-03 «Биотехнология» специальности 1-31 01 01 «Биология»
Дата26.04.2013
Размер79.98 Kb.
ТипПрограмма
Содержание
Картель Н.А.
Рекомендована к утверждению в качестве типовой
Ответственный за редакцию
Принципы транскрипционной регуляции
Контроль инициации транскрипции: простые регуляторные системы
Контроль терминации транскрипции.
Регуляция стабильности мРНК.
Участие нетранслируемых молекул РНК в регуляции
Посттрансляционная регуляция
Межклеточные коммуникации
Сенсорные системы
Двухкомпонентные сенсорные системы.
Хемотаксис у бактерий
Сенсорные процессы и внутриклеточная регуляция у эукариот.
Особенности сенсорных процессов у растений.
Механизмы адаптации клетки к стрессовым условиям
Температурный шок.
Утилизация азота
Контроль клеточного цикла
Деление бактериальной клетки и его регуляция.
...
Полное содержание
Подобные работы:

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ



УТВЕРЖДАЮ

Председатель

Учебно-методического объединения

вузов Республики Беларусь

по естественнонаучному образованию

____________________В.В. Самохвал

12 декабря 2006

Регистрационный № ТД-G.116/тип.


РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА КЛЕТКИ


Учебная программа

для высших учебных заведений

по направлению 1-31 01 01-03 – «Биотехнология»

специальности 1-31 01 01 – «Биология»

СОГЛАСОВАНО

Председатель научно-методического совета по специальности Биология УМО по естественнонаучному образованию

______________В.В. Лысак

10 ноября 2006


Первый проректор

Государственного учреждения

образования «Республиканский институт высшей школы»

_____________ В.И. Дынич

12 декабря 2006


Эксперт-нормоконтролер

______________ С.М. Артемьева

12 декабря 2006


Минск

2006


Составитель:


Николайчик Е.А. – доцент кафедры молекулярной биологии Белорусского государственного университета, кандидат биологических наук, доцент


Рецензенты:


Кафедра биотехнологии и биоэкологии Учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет»;

^ Картель Н.А. – заведующий лабораторией молекулярной генетики Института генетики и цитологии Национальной Академии наук Беларуси, доктор биологических наук, профессор, академик НАН Беларуси


^ Рекомендована к утверждению в качестве типовой:


Кафедрой молекулярной биологии Белорусского государственного университета (протокол № 7 от 19 октября 2006 г.);

Ученым советом биологического факультета Белорусского государственного университета (протокол № 3 от 25 октября 2006 г.);

Научно-методическим советом Белорусского государственного университета (протокол № 1 от 26 октября 2006 г.)


^ Ответственный за редакцию: Николайчик Евгений Артурович 


Ответственный за выпуск: Николайчик Евгений Артурович


ПРЕДИСЛОВИЕ

На молекулярном уровне изложены основные принципы регуляции метаболизма, общие для клеток прокариот и эукариот. Рассматривается молекулярная организация и закономерности функционирования сенсорных и регуляторных процессов. Особое внимание в курсе уделяется взаимосвязи регуляторных процессов между собой и последствиям нарушения работы регуляторных систем, что особенно важно в биотехнологии. Рассматриваются также некоторые общие вопросы молекулярной биологии, не затронутые ранее в других изучаемых студентами-биотехнологами курсах. Курс рассчитан на 40 аудиторных часов (26 лекционных часов и 14 часов лабораторных занятий).


Введение

Необходимость регуляции клеточного метаболизма. Значение контроля метаболизма клеток продуцентов в биотехнологических процессах. Уровни регуляции метаболизма. Дополнительные уровни регуляции метаболизма у эукариот. Общая характеристика регуляторных механизмов.


^ Принципы транскрипционной регуляции

Понятие о единице транскрипции. Опероны у про- и эукариот. Инициация и терминация транскрипции как процессы, в наибольшей степени подверженные контролю.

Регуляторные белки (транскрипционные факторы): cтруктура, связывание с ДНК, взаимодействие с РНК-полимеразой и между собой, механизм репрессии и активации транскрипции. Значение ди- и олигомеризации регуляторных белков. Основные белковые домены, узнающие специфические последовательности ДНК (спираль-поворот-спираль, спираль-петля-спираль, гомеодомен, "лейциновая застежка", "цинковые пальцы"). Модули последовательностей ДНК, узнаваемые регуляторными белками (промоторы и энхансеры, операторы). Промоторы эукариот: размеры, положение, структура и механизм распознавания различными РНК-полимеразами. Промоторные элементы, контролирующие точку инициации и интенсивность транскрипции.


^ Контроль инициации транскрипции: простые регуляторные системы

Стадии инициации транскрипции. Различия механизмов инициации у про- и эукариот.

Опероны бактерий. Понятие об индуцибельных и репрессибельных оперонах. Негативная и позитивная регуляция оперонов бактерий на примере лактозного, арабинозного и триптофанового оперона. Понятие о регулоне. Регуляторная роль бактериальной фосфотрансферазной системы. Механизмы катаболитной репрессии.

Контроль утилизации галактозы у дрожжей. Модульная организация регуляторных белков. Дрожжевые двухгибридные системы.

^ Контроль терминации транскрипции. Антитерминация. N и O белки фага . nut-сайты и Nus-белки. bgl-оперон.


РНК как объект регуляции и как регулятор

Контроль процессинга пре-мРНК (транс-сплайсинг, альтернативный сплайсинг, альтернативное полиаденилирование).

^ Регуляция стабильности мРНК. Факторы, влияющие на стабильность мРНК. РНКазы, участвующие в деградации мРНК (РНКаза Е, РНКаза III, полинуклеотидфосфорилаза, РНКаза II). Мультибелковые комплексы деградации РНК. РНК-хеликазы в деградации РНК. Действие полиаденилирования на стабильность бактериальных и эукариотических мРНК.

^ Участие нетранслируемых молекул РНК в регуляции: контроль инициации репликации ДНК, процессинга РНК и ее трансляции. Антисмысловая РНК. МикроРНК как регулятор. РНК-интерференция.


^ Посттрансляционная регуляция

Фолдинг и деградация белков как компоненты регуляторных систем. Формирование нативной трехмерной структуры белков. Молекулярные шапероны семейств Hsp60 и Hsp70 у про- и эукариот. Рабочий цикл шаперонных комплексов GroELS и DnaKJ-GrpE. Участие молекулярных шаперонов в регуляторных процессах.

Деградация белков: АТФ-зависимые протеазы прокариот и 26S-протеасома эукариот. Механизм распознавания аномальных белков. Система убиквитинирования белков эукариот. Роль контролируемого протеолиза в регуляции метаболизма у про- и эукариот.


^ Межклеточные коммуникации

Автоиндукторы бактерий и их синтез. Роль АГСЛ-сигналов в экологии бактериальных популяций. Контроль биолюминесценции у Vibrio fischeri. Регуляция синтеза экзоферментов и антибиотиков у Erwinia.

Рецепторы стероидных гормонов животных.


^ Сенсорные системы

Общие принципы сенсорной регуляции. Передача информации через клеточную мембрану. Белковые каналы, транспортеры и рецепторы. Рецепторная функция воротных каналов. Роль киназ и G-белков в регуляции.

^ Двухкомпонентные сенсорные системы. Структура сенсоров и регуляторов и их функционирование. Архитектура регуляторных систем. Фосфотрансляционные системы. Работа двухкомпонентной системы EnvZ/OmpR при осморегуляции. Распространение двухкомпонентных сенсорных систем у различных представителей про- и эукариот.

^ Хемотаксис у бактерий

Устройство и принцип действия двигательного аппарата бактерий. Регуляция синтеза жгутикового аппарата. Белковый аппарат хемотаксиса. Рецепторы хемотаксиса. Цитоплазматические сигнальные белки и регуляторный механизм хемотаксиса. Метилазы хемотаксиса и сенсорная адаптация.

^ Сенсорные процессы и внутриклеточная регуляция у эукариот.

Сенсорные механизмы эукариот. Компоненты сигнальных путей (рецепторы, G-белки, адапторы, эффекторы, вторичные мессенджеры). Киназы как компоненты сигнальных путей. Типы протеинкиназ. Способы передачи сигнала через клеточную мембрану. Типы трансмембранных рецепторов и механизмы их активации. Тримерные и мономерные G-белки: структура и принцип действия. Способы передачи сигнала в ядро. Контроль специфичности сигнализации. Сигнальные пути cAMP-PKA, TGF-Smad, JAK-STAT и Ras-MAPK.

^ Особенности сенсорных процессов у растений. Различия сенсорных процессов растений и животных. Молекулярные механизмы действия основных фитогормонов и света на метаболизм клеток растений (на уровне транскрипционного контроля). Особенности строения мембранных рецепторов растений. LRR-домен. Принцип детекции патогенов и активации защитных ответов растений. Молекулярный контроль пролиферации и дифференциации клеток меристемы.


^ Механизмы адаптации клетки к стрессовым условиям

Контроль стрессовых регулонов бактерий при помощи альтернативных -факторов РНК-полимеразы. Физиологические функции, находящиеся под контролем альтернативных сигма-факторов. Промоторы и регуляторные белки, участвующие во взаимодействии с альтернативными сигма-факторами.

Общий стресс: регулон RpoS.

Периплазматический стресс: регулон RpoE.

^ Температурный шок. Контроль регулона теплового шока у различных бактерий. Тепловой шок у дрожжей.

Холодовой шок.

Кислородный стресс и редокс контроль. Активные формы кислорода: их повреждающее действие и механизм инактивации. Причина кислородного стресса. Механизмы окислительных повреждений клетки. Защита от окислительного стресса. Регулоны SoxRS и OxyR. Адаптация к анаэробиозу. Белок FNR как сенсор кислорода.

^ Утилизация азота. Детекция внутриклеточной концентрации азота, компоненты регуляторной системы. Структура и особенности функционирования белков RpoN и NtrC.


^ Контроль клеточного цикла

Взаимосвязь инициации репликации и деления клетки. Контроль эукариотического клеточного цикла. Циклины и циклинзависимые киназы. Роль протеолиза в контроле клеточного цикла.

^ Деление бактериальной клетки и его регуляция. Особенности организации генов, участвующих в делении клеток и их функции. Регуляция клеточного цикла у Escherichia coli и Caulobacter crescentus. Споруляция у Bacillus subtilis: механизм принятия решения о начале споруляции и каскадная активация альтернативных сигма-факторов на разных стадиях споруляции.


^ Контроль локализации белков

Секреция белков. Сходство и различия секреторных аппаратов про- и эукариот. Сигналы секреции и внутриклеточной локализации: общие принципы. Секреция белков у прокариот: Sec-аппарат, системы секреции I-IV типов (организация, субстратспецифичность, регуляция).

Распределение белков по компартментам клетки эукариот. Котрансляционная транслокация белков в полость эндоплазматического ретикулума. SRP-частица и ее рецептор. Модификации белков в полости ЭР и их последующая сортировка. Транспорт белков в митохондрии и хлоропласты, контроль локализации белков внутри этих органелл. Транспорт белков через ядерные поры.


Литература


О с н о в н а я:

  1. Николайчик Е.А. Регуляция метаболизма клетки / Е.А. Николайчик. Мн.: Изд-во БГУ, 2006

  2. Патрушев Л. И. Экспрессия генов / Л. И. Патрушев. М.: Наука, 2000

  3. Пташне М. Переключение генов / М. Пташне. М.: Мир, 1988

  4. Льюин Б. Гены / Б. Льюин. М.: Мир, 1987.


Д о п о л н и т е л ь н а я:

    1. Lewin B. Genes VIII. / B. Lewin. Prentice Hall, 2004.

    2. Watson J. D. Molecular Biology of the Gene, Fifth Edition / J. D. Watson, T. A. Baker, S. P. Bell, A. Gann, M. Levine, R. Losick. CSH Laboratory Press, 2004.

    3. Lodish H. Molecular Cell Biology (5th Edition) / H. Lodish, A. Berk, P. Matsudaira, C. A. Kaiser, M. Krieger, M. P. Scott, L. Zipursky, J. Darnell. New York: W.H. Freeman & Company. 2004.

    4. Alberts B. Molecular Biology of the Cell, Fourth Edition / B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter. New York: Garland Publishing, 2002.

    5. Альбертс Б. Молекулярная биология клетки / Б. Альбертс, Д. Брей, Дж. Льюис, М. Рефф, К. Робертс, Дж. Уотсон. М.: Мир, 1994. Т. 1–3.

    6. Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот / под ред. А.С. Спирина. М.: Высшая школа. 1990.

Скачать 79.98 Kb.
Поиск по сайту:



База данных защищена авторским правом ©dogend.ru 2014
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Уроки, справочники, рефераты