Геномика и протеомика
(наименование дисциплины/практики)
Знания: основы биоинформатики; последние достижения и новые разработки в области биоинформатики; механизмы сохранения информации живыми системами и реализации программ, заложенных геномами;
Умения: получать и грамотно использовать информацию, накопленную в базах данных по структуре геномов, белков, и другой биологической информации; создавать специализированные и общедоступные биоинформационные сайты; выделять и исследовать различные биомолекулы;
Навыки: использование современных методов программирования, навыки работы с биоинформационными ресурсами; физико-химическими методы исследования макромолекул.
Генная инженерия
(наименование дисциплины/практики)
Знания: терминологии, используемой в генетической и клеточной инженерии; основных объектов клеточной и генетической инженерии, прежде всего измененных природных и искусственных организмов (от вирусов и одноклеточных до многоклеточных), а также биомакромолекул; основных методов получения рекомбинантных молекул ДНК, способы внедрения рекомбинантных молекул в исследуемые организмы и получение штаммов микроорганизмов и клеточных линий со стабильной экспрессией чужеродных генов; технологии культивирования изолированных клеток и тканей.
Умения: подбирать оптимальные практические пути использования рекомбинантных ДНК и культур клеток и тканей для решения типичных задач профессиональной области; интерпретировать и оценивать экспериментальную информацию по биологическим объектам (расшифрованных геномов, пространственных структур биомолекул, взаимодействия биологических объектов); оценивать степень риска работы с генно-инженерными объектами и проводить их мониторинг в объектах окружающей среды; использовать необходимое для проведения экспериментов лабораторное оборудование; проводить поиск научной литературы по изучаемой проблеме и ее анализировать, грамотно излагать теоретический материал и вести дискуссию;
Навыки: генно-инженерных методов получения рекомбинантных молекул in vitro; методов внедрения чужеродной рекомбинантной ДНК в клетки про- и эукариот; методов выделения рекомбинантных ДНК из клеток про- и эукариот и их анализа; методов мониторинга и контроля генно-инженерных организмов в продукции и объектах окружающей среды.
Биоинженерия
(наименование дисциплины/практики)
Знания: основные термины и понятия биоинженерии; объекты изучения, методы исследования, современные концепции, достижения и ограничения естественных наук: физики, химии, биологии; молекулярные основы процессов, протекающих в живой клетке: репликации, транскрипции, трансляции, рекомбинации, репарации, процессинга РНК и белков, белкового фолдинга и докинга; принципы современной генной и генетической инженерии.
Умения: использовать молекулярно-биологические знания для более глубокого понимания современных проблем биологии; связывать достижения в биоинженерии с успехами современной генетики, иммунологии, геномики, протеомики и медицины; использовать достижения молекулярной биологии и принципы генной инженерии в решении задач селекции, медицины, экологии и биотехнологии, а также применять полученные знания в дальнейшей практической деятельности.
Навыки: современными представлениями об основах биотехнологий и генной инженерии, нанобиотехнологии, молекулярного моделирования; навыками эксплуатации современной аппаратуры и оборудования для проведения научно-исследовательских и лабораторных работ; навыками по практическому применению рассматриваемых в курсе вопросов в генетической, белковой и клеточной инженерии, с использованием в биомедицинских исследованиях и в биотехнологических производствах; генно-инженерными методами и технологиями создания и использования генетически трансформированных (модифицированных) растений, животных, микроорганизмов в целях интенсификации производства и получения новых видов продуктов различного назначения; поиском информации в глобальной сети интернет.
3. Требования к результатам освоения дисциплины.
Изучение дисциплины направлено на формирование у обучающихся следующих общекультурных (ОК), общепрофессиональных (ОПК) и профессиональных (ПК) компетенций:
п/№
|
Код компетенции
|
Содержание компетенции (или ее части)
|
В результате изучения дисциплины обучающиеся должны:
|
Знать
|
Уметь
|
Владеть
|
Оценочные средства*
|
1
|
ОПК-4
|
способность порождать новые идеи, выявлять фундаментальные проблемы, формулировать задачи, связанные с реализацией профессиональных функций, использовать для их решения методы изученных наук;
|
Основные термины и понятия биоинформатики, современные концепции биоинформатики;
объекты изучения биоинформатики: последовательности аминокислот и нуклеиновых кислот;
методы исследования биологических последовательностей, их описания, предсказания структуры и функций;
|
Находить, анализировать, обобщать и систематизировать научные данные, полученные в ходе биологических, химических и физических экспериментов, для постановки целей исследования и выбора оптимальных путей и методов их достижения;
Подбирать необходимые и оптимальные условия проведения научного анализа в зависимости от специфики поставленной задачи с применением методов биоинформатики;
использовать стандартные и специализированные пакеты прикладных компьютерных программ для решения практических задач биоинформатики.
|
Основными методами, способами и средствами получения, хранения, анализа и систематизации информации применительно к биологическим объектам;
Правилами расчетов оптимальных параметров проведения анализа, систематизации и интерпретации данных биологических объектов, и их корректирования;
|
Собеседование;
Тестирование
|
2
|
ОПК-5
|
способность применять методы … биоинформатики для получения новых знаний и для получения биологических объектов с целенаправленно измененными свойствами, применять современные методы исследований, определять актуальность целей и задач и практическую значимость исследования, проводить анализ результатов и методического опыта исследования применительно к общей фундаментальной проблеме в избранной области;
|
Основные термины и понятия биоинформатики, современные концепции биоинформатики;
объекты изучения биоинформатики: последовательности аминокислот и нуклеиновых кислот;
методы исследования биологических последовательностей, их описания, предсказания структуры и функций;
технические и программные средства реализации информационных технологий;
особенности, возможности и ограничения специализированных баз данных и специфику работы с ними;
|
Ориентироваться в глобальных и локальных сетях, работать со специализированными серверами и различными базами данных;
находить, анализировать, обобщать и систематизировать научные данные, полученные в ходе биологических, химических и физических экспериментов, для постановки целей исследования и выбора оптимальных путей и методов их достижения;
подбирать необходимые и оптимальные условия проведения научного анализа в зависимости от специфики поставленной задачи с применением методов биоинформатики;
использовать стандартные и специализированные пакеты прикладных компьютерных программ для решения практических задач биоинформатики.
|
Навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, использования ресурсов Интернета применительно к биологическим объектам;
основными методами, способами и средствами получения, хранения, анализа и систематизации информации применительно к биологическим объектам;
правилами расчетов оптимальных параметров проведения анализа, систематизации и интерпретации данных биологических объектов, и их корректирования;
методами проведения необходимых этапов статистического и сравнительного анализа, компьютерной обработки, диагностики, моделирования биологических последовательностей.
|
Собеседование;
Тестирование
|
3
|
ОПК-6
|
способность использовать специализированные знания фундаментальных разделов математики, физики, химии и биологии для проведения исследований в области … биоинформатики и смежных дисциплин;
|
Основные термины и понятия биоинформатики, современные концепции биоинформатики;
объекты изучения биоинформатики: последовательности аминокислот и нуклеиновых кислот;
методы исследования биологических последовательностей, их описания, предсказания структуры и функций;
типовые численные методы решения математических задач и алгоритмы их реализации.
|
находить, анализировать, обобщать и систематизировать научные данные, полученные в ходе биологических, химических и физических экспериментов, для постановки целей исследования и выбора оптимальных путей и методов их достижения;
подбирать необходимые и оптимальные условия проведения научного анализа в зависимости от специфики поставленной задачи с применением методов биоинформатики;
Использовать стандартные и специализированные пакеты прикладных компьютерных программ для решения практических задач биоинформатики.
|
Основными методами, способами и средствами получения, хранения, анализа и систематизации информации применительно к биологическим объектам;
правилами расчетов оптимальных параметров проведения анализа, систематизации и интерпретации данных биологических объектов, и их корректирования;
методами проведения необходимых этапов статистического и сравнительного анализа, компьютерной обработки, диагностики, моделирования биологических последовательностей.
|
Собеседование;
Тестирование
|
4
|
ОПК-8
|
способность находить и использовать информацию, накопленную в базах данных по структуре геномов, белков и другой биологической информации, владением основными биоинформатическими средствами анализа геномной, структурной и иной биологической информации;
|
Основные термины и понятия биоинформатики, современные концепции биоинформатики;
объекты изучения биоинформатики: последовательности аминокислот и нуклеиновых кислот;
методы исследования биологических последовательностей, их описания, предсказания структуры и функций;
основы работы в локальных и глобальных сетях;
особенности, возможности и ограничения специализированных баз данных и специфику работы с ними;
|
Ориентироваться в глобальных и локальных сетях, работать со специализированными серверами и различными базами данных;
находить, анализировать, обобщать и систематизировать научные данные, полученные в ходе биологических, химических и физических экспериментов, для постановки целей исследования и выбора оптимальных путей и методов их достижения;
подбирать необходимые и оптимальные условия проведения научного анализа в зависимости от специфики поставленной задачи с применением методов биоинформатики;
использовать стандартные и специализированные пакеты прикладных компьютерных программ для решения практических задач биоинформатики.
|
Навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, использования ресурсов Интернета применительно к биологическим объектам;
основными методами, способами и средствами получения, хранения, анализа и систематизации информации применительно к биологическим объектам;
правилами расчетов оптимальных параметров проведения анализа, систематизации и интерпретации данных биологических объектов, и их корректирования;
методами проведения необходимых этапов статистического и сравнительного анализа, компьютерной обработки, диагностики, моделирования биологических последовательностей.
|
Собеседование;
Тестирование
|
5
|
ОПК-9
|
способность создавать компьютерные программы, базы данных и иные программные продукты, используемые в … биоинформатике;
|
Основные термины и понятия биоинформатики, современные концепции биоинформатики;
технические и программные средства реализации информационных технологий;
основы работы в локальных и глобальных сетях;
особенности, возможности и ограничения специализированных баз данных и специфику работы с ними;
|
Ориентироваться в глобальных и локальных сетях, работать со специализированными серверами и различными базами данных;
использовать стандартные и специализированные пакеты прикладных компьютерных программ для решения практических задач биоинформатики.
|
Навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, использования ресурсов Интернета применительно к биологическим объектам;
основными методами, способами и средствами получения, хранения, анализа и систематизации информации применительно к биологическим объектам;
правилами расчетов оптимальных параметров проведения анализа, систематизации и интерпретации данных биологических объектов, и их корректирования;
методами проведения необходимых этапов статистического и сравнительного анализа, компьютерной обработки, диагностики, моделирования биологических последовательностей.
|
Собеседование;
Тестирование
|
6
|
ПК-1
|
способность самостоятельно проводить теоретическую и экспериментальную научно-исследовательскую работу в области … биоинформатики и смежных дисциплин, а также оформлять ее в письменной форме, излагать в устной форме и участвовать в различных формах дискуссий
|
Основные термины и понятия биоинформатики, современные концепции биоинформатики;
объекты изучения биоинформатики: последовательности аминокислот и нуклеиновых кислот;
методы исследования биологических последовательностей, их описания, предсказания структуры и функций;
технические и программные средства реализации информационных технологий;
основы работы в локальных и глобальных сетях;
особенности, возможности и ограничения специализированных баз данных и специфику работы с ними;
типовые численные методы решения математических задач и алгоритмы их реализации
|
Ориентироваться в глобальных и локальных сетях, работать со специализированными серверами и различными базами данных;
находить, анализировать, обобщать и систематизировать научные данные, полученные в ходе биологических, химических и физических экспериментов, для постановки целей исследования и выбора оптимальных путей и методов их достижения;
подбирать необходимые и оптимальные условия проведения научного анализа в зависимости от специфики поставленной задачи с применением методов биоинформатики;
использовать стандартные и специализированные пакеты прикладных компьютерных программ для решения практических задач биоинформатики.
|
Навыками использования программных средств и работы в компьютерных сетях, использования ресурсов Интернета применительно к биологическим объектам;
основными методами, способами и средствами получения, хранения, анализа и систематизации информации применительно к биологическим объектам;
правилами расчетов оптимальных параметров проведения анализа, систематизации и интерпретации данных биологических объектов, и их корректирования;
методами проведения необходимых этапов статистического и сравнительного анализа, компьютерной обработки, диагностики, моделирования биологических последовательностей.
|
Собеседование;
Тестирование
|
4. Разделы дисциплины и компетенции, которые формируются при их изучении:
п/№
|
Код компетенции
|
Наименование раздела дисциплины
|
Содержание раздела в дидактических единицах
|
|
ОПК-4
ОПК-5
ОПК-6
ОПК-8
ОПК-9
ПК-1
|
Введение в биоинформатику
|
Цели и задачи биоинформатики. Связь биоинформатики с другими естественными науками. Основные инструменты. Базы данных. Электронные библиотечные ресурсы. Биологическая классификация и номенклатура. Интернет. HTML. Поисковые системы.
|
|
ОПК-4
ОПК-5
ОПК-6
ОПК-8
ОПК-9
ПК-1
|
Статистический анализ. MS-Excel
|
Изучение возможностей Excel (ввод данных, вычисления, формулы) на примере первичной последовательности белков. Определение аминокислотного состава белков и предсказание их возможных свойств, функций, локализации.
|
|
ОПК-4
ОПК-5
ОПК-6
ОПК-8
ОПК-9
ПК-1
|
ChemSketch, редактор химических формул
|
Знакомство с редактором химических формул ChemSketch. Функциональные возможности, создание графических иллюстраций формул сложных органических соединений и химических реакций.
|
|
ОПК-4
ОПК-5
ОПК-6
ОПК-8
ОПК-9
ПК-1
|
Пространственная структура биополимеров
|
PDB. Структура записи PDB. Визуализация, анализ структурных особенностей, моделирование, описание вторичной и третичной структуры белков с помощью программы RasMol.
Предсказание параметров спирали ДНК. Предсказание и представление вторичной структуры РНК. Минимизация энергии вторичной структуры (динамическое программирование).
|
|
ОПК-4
ОПК-5
ОПК-6
ОПК-8
ОПК-9
ПК-1
|
Базы данных
|
Основы структур баз данных (записи, поля, объекты). Классификация баз по способу заполнения (автоматические, архивные, курируемые). Основные базы данных: GenBank, EMBL, SwissProt, TrEMBL, PIR, PDB. Базы, содержащие результаты глобальных экспериментов по анализу экспрессии, протеомике, и т.п. Банки белковых семейств (SCOP, Prosite, ProDom, PFAM, InterPro). Метаболические базы данных. Генетические банки (физические карты, OMIM). Специализированные банки данных.
|
|
ОПК-4
ОПК-5
ОПК-6
ОПК-8
ОПК-9
ПК-1
|
Поиск гомологичных последовательностей
|
Понятие о выравнивании. Выравнивание белковых и нуклеотидных последовательностей. Работа в командной строке Linux (пакет EMBOSS).
Знакомство с семейством программ, служащих для поиска гомологов белков и нуклеиновых кислот по имеющейся первичной последовательности. Изучение функциональных особенностей основных групп программ: нуклеотидные (megablast, dmegablast, blastn), белковые (blastp, cdart, rpsblast, psi-blast, phi-blast), транслирующие (blastx, tblastn, tblastx), геномные и специальные (bl2seq, VecScreen).
|
|
ОПК-4
ОПК-5
ОПК-6
ОПК-8
ОПК-9
ПК-1
|
Метаболические пути
|
Знакомство с базой знаний по систематическому анализу функций генов. Ознакомление с основными базами данных: метаболических путей (PATHWAY), генов (GENES), лигандов (LIGAND), экспериментальных данных по экспрессии генов (EXPRESSION и BRITE) и белков (SSDB). Сравнение метаболических путей различных организмов и их изменения в ходе эволюции.
|
5. Распределение трудоемкости дисциплины.
5.1. Распределение трудоемкости дисциплины и видов учебной работы по семестрам:
Вид учебной работы
|
Трудоемкость
|
Трудоемкость семестра (АЧ)
|
объем в зачетных единицах (ЗЕ)
|
объем в академических часах (АЧ)
|
5
|
6
|
7
|
Аудиторная работа, в том числе
|
|
|
|
|
|
Лекции (Л)
|
|
64
|
24
|
24
|
16
|
Лабораторные практикумы (ЛП)
|
|
|
|
|
|
Практические занятия (ПЗ)
|
|
96
|
36
|
36
|
24
|
Клинические практические занятия (КПЗ)
|
|
|
|
|
|
Семинары (С)
|
|
|
|
|
|
Самостоятельная работа студента (СРС)
|
|
158
|
48
|
48
|
62
|
Промежуточная аттестация
|
|
|
|
|
|
экзамен
|
|
6
|
|
|
6
|
ИТОГО
|
9
|
324
|
108
|
108
|
108
|
5.2. Разделы дисциплины, виды учебной работы и формы текущего контроля:
п/№
|
№ семестра
|
Наименование раздела дисциплины
|
Виды учебной работы (в АЧ)
|
Оценочные средства
|
|
|
|
Л
|
ЛП
|
ПЗ
|
КПЗ
|
С
|
СРС
|
всего
|
|
1
|
5
|
Введение в биоинформатику
|
4
|
|
4
|
|
|
8
|
16
|
Собеседование, тестирование
|
2
|
5
|
Статистический анализ. MS-Excel
|
4
|
|
6
|
|
|
12
|
22
|
Собеседование, тестирование
|
3
|
5
|
ChemSketch, редактор химических формул
|
4
|
|
6
|
|
|
12
|
22
|
Собеседование, тестирование
|
4
|
5
|
Пространственная структура биополимеров
|
12
|
|
20
|
|
|
16
|
48
|
Собеседование, тестирование
|
5
|
6
|
Пространственная структура биополимеров
|
12
|
|
4
|
|
|
16
|
32
|
Собеседование, тестирование
|
6
|
6
|
Базы данных
|
12
|
|
32
|
|
|
32
|
76
|
Собеседование, тестирование
|
7
|
7
|
Поиск гомологичных последовательностей
|
12
|
|
16
|
|
|
31
|
59
|
Собеседование, тестирование
|
8
|
7
|
Метаболические пути
|
4
|
|
8
|
|
|
31
|
43
|
Собеседование, тестирование
|
|
|
экзамен
|
|
|
|
|
|
|
6
|
|
|
|
ИТОГО
|
64
|
|
96
|
|
|
158
|
324
|
|
5.3. Распределение лекций по семестрам:
п/№
|
Наименование тем лекций
|
Объем в АЧ
|
|
|
Семестр
|
5
|
6
|
7
|
|
Цели и задачи биоинформатики. Связь биоинформатики с другими естественными науками. Основные инструменты.
|
4
|
|
|
|
Уровни структурной организации белков. Полипептидная цепь белка.
|
4
|
|
|
|
Элементы вторичной структуры белка: α-спирали и β-тяжи.
|
4
|
|
|
|
Доменная структура белков.
|
4
|
|
|
|
Глобулярная структура и взаимодействия, стабилизирующие ее.
|
4
|
|
|
|
ACD ChemSketch
|
4
|
|
|
|
Нуклеиновые кислоты. Химическая структура. Пространственная структура ДНК и РНК.
|
|
12
|
|
|
Банки данных. UniProt, EMBL, TrEMBL, PIR, PDB, PFAM, PubMed
|
|
12
|
|
|
Сравнительный анализ. Сравнение биологических текстов на примере аминокислотных последовательностей. Парные и множественные выравнивания. Локальные и глобальные выравнивания.
|
|
|
8
|
|
BLAST - инструмент для быстрого поиска последовательностей в банках данных по гомологии.
|
|
|
4
|
|
Эволюция. Функции. Метаболические пути. Энциклопедия KEGG.
|
|
|
4
|
|
ИТОГО (всего - 64 АЧ)
|
24
|
24
|
16
|
5.4. Распределение лабораторных практикумов по семестрам: не предусмотрено
5.5. Распределение тем практических занятий по семестрам:
п/№
|
Наименование тем практических занятий
|
Объем в АЧ
|
|
|
Семестр
|
5
|
6
|
7
|
1
|
Интернет. HTML. Поисковые системы
|
4
|
|
|
2
|
Первичная последовательность белков. Excel. Ввод данных, вычисления, формулы.
|
6
|
|
|
3
|
ChemSketch. Формулы, реакции.
|
6
|
|
|
4
|
RasMol. Исследование структуры гемоглобина.
|
6
|
|
|
5
|
RasMol. Вторичная и третичная структуры белков.
|
6
|
|
|
6
|
RasMol. Доменная структура белков.
|
8
|
|
|
7
|
Пространственная структура ДНК и РНК.
|
|
4
|
|
8
|
Банки данных белковых последовательностей. UniProt.
|
|
6
|
|
9
|
PIR.
|
|
6
|
|
10
|
EMBL, TrEMBL.
|
|
6
|
|
11
|
PDB.
|
|
6
|
|
12
|
PFAM.
|
|
4
|
|
13
|
PubMed.
|
|
4
|
|
14
|
Сравнительный анализ. Выравнивания.
|
|
|
4
|
15
|
Выравнивание белковых последовательностей.
|
|
|
4
|
16
|
Выравнивание нуклеотидных последовательностей.
|
|
|
4
|
17
|
Поиск последовательностей в банках данных по гомологии. BLAST.
|
|
|
4
|
18
|
Функции генов и их продуктов. Онтологии. Классификация.
|
|
|
4
|
19
|
Метаболические пути. KEGG.
|
|
|
4
|
|
ИТОГО (всего - 96 АЧ)
|
36
|
36
|
24
|
5.6. Распределение тем клинических практических занятий по семестрам: не предусмотрено
5.7. Распределение тем семинаров по семестрам: не предусмотрено
5.8. Распределение самостоятельной работы студента (СРС) по видам и семестрам:
п/№
|
Наименование вида СРС*
|
Объем в АЧ
|
|
|
Семестр
|
5
|
6
|
7
|
|
Работа с литературными источниками информации по изучаемому разделу
|
18
|
18
|
10
|
|
Подготовка к тематическим занятиям
|
18
|
18
|
10
|
|
Подготовка к входному контролю
|
12
|
12
|
12
|
|
Подготовка к экзамену
|
|
|
30
|
|
ИТОГО (всего - 158 АЧ)
|
48
|
48
|
62
|
6. Оценочные средства для контроля успеваемости и результатов освоения дисциплины.
Do'stlaringiz bilan baham: |
