1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Изучение разнообразия основных групп высших сосудистых растений Алтайского краяи Республики Алтай,получение навыков идентификации представителей основных семейстфлоры Алтая, освоение знаний по молекулярной генетики растений, получение практических навыков применения молекулярно-генетических методов в исследовании растений и интерпритации полученных результатов. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.01.01 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-2 | Способен осуществлять научно-исследовательскую деятельность по решению фундаментальных и прикладных задач биологической направленности |
| ПК-2.1 | Знает теоретические основы планирования, организации и проведения научных исследований биологической направленности |
| ПК-2.2 | Умеет формулировать цель и задачи научного исследования; осуществлять обработку и анализ научной информации |
| ПК-2.3 | Владеет навыками выполнения научных исследований; оформления и представления результатов |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | Знает теоретические основы планирования, организации и проведения научных исследований биологической направленности. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | Умеет формулировать цель и задачи научного исследования; осуществлять обработку и анализ научной информации. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | Владеет навыками выполнения научных исследований; оформления и представления результатов. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Современные методы систематики и изучения голосеменных растений | ||||||
| 1.1. | Голосеменные, их диагностические признаки. | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| Раздел 2. Ботанико-географические и молекулярно-генетические методы изучения покрытосеменных | ||||||
| 2.1. | Ботанико-географические особенности и морфо-физиологические методы изучения видов семейств подклассов Магнолииды, Ранункулиды | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 2.2. | Магнолииды, Ранункулиды, диагностические признаки, происхождение. | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 2.3. | Голосеменные. Филогения. | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3, Л1.2 |
| Раздел 3. Современные методы систематики и изучения Гамамелид, Кариофиллид | ||||||
| 3.1. | Филогения основных представителей семейств подклассов Гамамелиды, Кариофиллиды. Морфозиологические особенности | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 3.2. | Изучение семейств подклассов Дилленииды, Розиды, диагностические признаки, происхождение. | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 3.3. | Изучение семейств подклассов Гамамелиды и Кариофиллиды,диагностические признаки, происхождение. | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| Раздел 4. Ботанико-географические и морфофизиологические особенности видов семейств подклассов Дилленииды, Розиды, Ламииды, Астериды. | ||||||
| 4.1. | Морфофизиологические и биохимические особенности семейств подклассов Дилленииды, Розиды. | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 4.2. | Характерные особенности семейств подклассов Дилленииды, Розиды. | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| Раздел 5. Ботанико-географические особенности, морфофизиологические и биохимические особенности однодольных растений. | ||||||
| 5.1. | Основные представители подкласса Лилииды. Семейства Злаковые, Осоковые, Ситниковые, Рогозовые, Орхидные, Лилейные, Луковые. | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 5.2. | Филогения семейств Злаковые, Осоковые, Ситниковые, Рогозовые, Орхидные, Лилейные, Луковые. Методы систематики. | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| Раздел 6. Современные методы изучения гидрофитов и их происхождение. | ||||||
| 6.1. | Ботанико-географические, морфофизиологические особенности и биохимия растений гидрофитов. | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 6.2. | Алисматиды. Филогения | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 6.3. | Водные представители семейств двудольных растений. | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| 6.4. | Кувшинковые. Систематика. Филогения. | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л1.1, Л2.2, Л1.3 |
| Раздел 7. Молекулярно-генетические методы в исследовании растений. | ||||||
| 7.1. | Злектрофорез белков различными методами | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 7.2. | Обзор принципов метода электрофореза | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| Раздел 8. Выделение ДНК, амплификация, секвенирование. Выравнивание генетических последовательностей | ||||||
| 8.1. | Приемущества метода ПЦР, практическое применение и развитие метода. | Лабораторные | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 8.2. | Выделение ДНК из растительных объектов | Лабораторные | 8 | 1 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 8.3. | Электрофорез нуклеиновых кислот | Лабораторные | 8 | 1 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 8.4. | Методы секвенирования и выравнивание | Сам. работа | 8 | 6 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| Раздел 9. Генетические дистанции и эволюционные модели | ||||||
| 9.1. | Обзор эволюционных моделей и дистанции между нуклеотидными последовательностями | Лабораторные | 8 | 1 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 9.2. | Эволюционные модели и дистанции между нуклеотидными последовательностями | Сам. работа | 8 | 4 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 9.3. | Синонимичные и несиноминичные дистанции и их отношение. Учет делеции и отсутствующей информации (интерпритация результатов) | Лабораторные | 8 | 1 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 9.4. | Выявление синонимачных, несинонимачных замен, делеций и вставок. | Сам. работа | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| Раздел 10. Филогенетический анализ | ||||||
| 10.1. | Филогенетические деревья, дистанционные методы их построения | Лабораторные | 8 | 1 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.2. | Филогенетические деревья, дистанционные методы их построения (на примере своего исследования) | Сам. работа | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.3. | Методы анализа дискретных признаков | Лабораторные | 8 | 1 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.4. | Методы анализа дискретных признаков (применительно к обектам собственного анализа) | Сам. работа | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.5. | Статистическая оценка дерева бутстрэп-анализ | Лабораторные | 8 | 1 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.6. | Статистическая оценка дерева бутстрэп-анализ | Сам. работа | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.7. | Методы филогенетического анализа в таксономии, фенетика и кладистика | Лабораторные | 8 | 1 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.8. | Филогенетический анализ в таксономии фенетика и кладистика | Сам. работа | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.9. | Методы датирования филогенетических событий. | Лабораторные | 8 | 4 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.10. | Теория и эволюционная основа метода молекулярных часов | Сам. работа | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.11. | Работа с базами данных по молекулярной генетике. | Лабораторные | 8 | 4 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
| 10.12. | Компьютерные программы для эволюционного анализа данных, базы данных | Сам. работа | 8 | 2 | ПК-2.1, ПК-2.2, ПК-2.3 | Л2.1, Л1.2 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| 1. Общая характеристика голосеменных 2. Общая характеристика подкласса Магнолииды. 3. Общая характеристика подкласса Ранункулиды. 4. Общая характеристика подкласса Гамамелидиды. 5. Общая характеристика подкласса Дилленииды 6. Общая характеристика подкласса Розиды. 7. Общая характеристика подкласса Ламииды. 8. Общая характеристика подкласса Астериды 9. Общая характеристика подкласса Лилииды. 10. Общая характеристика подкласса Алисматиды. 11. Общая характеристика подкласса Арециды. 12. Определить представителя подкласса Магнолииды. 13. Определить представителя подкласса Ранункулиды. 14. Определить представителя подкласса Кариофиллиды. 15. Определить представителя подкласса Гамамелидиды. 16. Определить представителя подкласса Дилленииды. 17. Определить представителя подкласса Розиды. 18. Определить представителя подкласса Ламииды. 19. Определить представителя подкласса Астериды. 20. Определить представителя подкласса Лилииды. 21. Определить представителя подкласса Алисматиды. 22. Определить представителя подкласса Арециды. 23. Молекулярная генетика. Модельные объекты и геномы. 24. Трансформация растений. 25. Методы исследования и создания растений-ГМО 26. Функционирование апикальных меристем и молекулярная генетика 27. Геном растений 28. Хлоропластная и митохондреальня ДНК растений 29. Методы экстракции ДНК 30. Молекулярные маркеры. ПЦР. 31. Методы фрагментного анализа ДНК растений 32. Секвенирование 33. Протоколы выделения ДНК растений. Примеры. 34. Области применения молекулярных методов на различных таксономических уровнях 35. Молекулярная филогения. Преобразование информации. 36. Методы выравнивания сиквенсов 37. Методы построения филогенетических деревьев |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| 1.Особенности изучения голосеменных растений. 2.Интегративный подход к изучению голосеменных растений. 3.Система PPG. 4.Отличия PPG I и PPG IV. 5.Фундаментальные проблемы систематики голосеменных растений 6.Способы оценки научных результатов при выполнении ботанических исследований. 7.Голосеменные. Общая характеристика. Практическое значение. Методы изучения. |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| 1. Предмет, цели и задачи молекулярной генетики. Предпосылки возникновения и этапы развития. 2. История молекулярной генетики. Этапы становления. 3. История открытия нуклеиновых кислот. Работы Ф. Мишера, Р. Альтмана, А. Косселя, Э.Фишера, Ф. Левена. 4. История открытия структуры ДНК. Работы Л. Полинга, Дж. Уотсона, Ф. Крика, М. Уилкинса, Р. Франклин. 5. Предмет, задачи и методы молекулярной генетики. 6. Структура нуклеотида. Основные компоненты, типы химических связей, номенклатура нуклеотидов. Значение нуклеотидов. 7. Структура и функции ДНК. Первичная и вторичная структура. Основные характеристики вторичной структуры ДНК 8. Формы двойной спирали. Основные особенности. 9. Третичная структура ДНК. Уровни компактизации. Значение компактизации. 10. Гистоны. Фракции. Особенности гистоновых генов. Функции гистонов. 11. Генетический код. Свойства генетического кода. 12. Особенности строения РНК. Минорные нуклеотиды. 13. Вторичная и третичная структура РНК. Общие принципы структурной организации. 14. Типы РНК, особенности структуры и функций. 15. Рибосомальная РНК. Структура, функции. Типы rРНК прокариот и эукариот. 16. Транспортная РНК. Структура, функции. Характеристика основных элементов вторичной структуры. 17. Матричная РНК. Структура, функции. Особенности структурных элементов mРНКу прокариот и эукариот. 18. Репликация ДНК. История открытия механизма. Основные принципы репликации. 19. Репликация ДНК прокариот. Характеристика этапов репликации и факторов, участвующих в процессе. 20. Репликация ДНК эукариот. Характеристика этапов репликации и факторов, участвующих в процессе. 21. ДНК-полимеразы. Структура. Виды активности. Особенности ДНК-полимераз прокариот и эукариот. 22. Репликон. Типы репликативных систем. Структура репликона прокариот и эукариот. 23. Транскрипция. Принципы транскрипции. Общая структура транскриптона. 24. Определение и основные задачи биоинформатики. Роль методов биоинформатики в генетике растений. 25. Банки данных биологических последовательностей. GenBank. 26. Геномные браузеры. 27. Сравнение нуклеотидных и белковых последовательностей. 28. BLAST. Primer-BLAST. 29. Специализированные базы данных по генетике растений. PLAZA. 30. Молекулярная филогения и эволюция. Ортологи и паралоги. 31. ДНК-маркеры – критерии подбора для селекционных программ. 32. Подходы к разработке внутригенных диагностических маркеров. 33. ДНК-маркеры – базовые методы анализа. 34. Улучшение сортов по признакам с моногенным контролем – возможные способы. 35. Филогенетические деревья и алгоритмы их построения и анализа. 36. Модели эволюции. Гипотеза молекулярных часов. Скорости замен и время дивергенции. 37. Протоколы выделения ДНК растений 38. Области применения молекулярных методов на различных таксономических уровнях 39. Методы выравнивания сиквенсов 40. Достижения маркер-ориентированной селекции картофеля. 41. Эффективные способы контроля опыления для применения гетерозиса у самоопыляемых растений. 42. Нокаут генов – негативных регуляторов с помощью системы CRISPR/Cas как способ получения улучшенных форм растений 43. Достижения в использовании методов геномного редактирования для улучшения плодовых растений. 44. Аналитический обзор информации в биологических базах данных по гену-кандидату; 45. Особенности применения методов беккроссной селекции с использованием ДНК-маркеров 46. Классификация ДНК-маркеров в зависимости от базового метода анализа полиморфизма ДНК 47. Современные методы селекции количественных признаков. 48. Использование механизма гомологической рекомбинации для внесения аминокислотных замен с целью изменения функций кодируемого белка целевого гена. 49. Исследование эволюции гена-кандидата у растений. |
| Приложения |
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Определитель растений Алтайского края : Определитель | Новосибирск: Наука, ГЕО, | 48 | |
| Л1.2 | Лутова Л.А. | Генетика развития растений: Учебное пособие | Н-Л, 2010 | 25 |
| Л1.3 | Терехина Т.А., Косачев П.А., Сперанская Н.Ю. | Высшие семенные растения: уч..пособие | Изд-во АлтГУ, 2013 | http://elibrary.asu.ru/xmlui/handle/asu/142 |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Жимулев И.Ф. | Общая и молекулярная генетика: | Новосибирск: НГУ , 2003 | 69 |
| Л2.2 | Флора Сибири. тт. 1-14. : Определитель | Новосибирск: "Наука",, 1988 - 1997 | 1005 | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Научная электронная библиотека elibrary | elibrary.ru | ||
| Э2 | СПС КонсультантПлюс | www.consultant.ru | ||
| Э3 | Электронная база данных «Scopus» | www.scopus.com | ||
| Э4 | Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета | elibrary.asu.ru | ||
| Э5 | ЭБС "Юрайт" | www.biblio-online.ru | ||
| Э6 | Определитель растений онлайн "Плантариум" | www.plantarium.ru | ||
| Э7 | Курс в системе Moodle | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| MS Office 2007; Word, Excel, PowerPoint u др. Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReader Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
| СПС КонсультантПлюс (http://www.consultant.ru/) Электронная база данных «Scopus» (http://www.scopus.com) Электронная библиотечная система Алтайского государственного университета (http://elibrary.asu.ru/) Научная электронная библиотека elibrary (http://elibrary.ru) ЭБС "Лань" (https://e.lanbook.com/) ЭБС "Юрайт"(http://www.biblio-online.ru/) Определитель растений онлайн "Плантариум" (http://www.plantarium.ru/) | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 214Л | лаборатория систематики высших растений; кабинет ботаники и физиологии растений - учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа; занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 16 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска меловая 1 шт.; стационарный экран: марка ScreenMedia Economy - 1 шт.; микроскоп МБС-10 - 12 шт.; микроскоп Микромед - 4 шт.; микроскоп монокулярный Микмед - 4 шт., микроскоп ЛОМО – 4 шт., шкаф для хранения оптики – 1 шт.; шкаф для хранения демонстрационных материалов - 5 шт. |
| 119Л | абонемент и читальный зал научной литературы фен – помещение для самостоятельной работы | Учебная мебель на 44 посадочных места; компьютер; ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
| 016Л | склад кафедры ботаники – помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Палатка Lair4 - 7 шт.; палатка Скаут Sahara-4 - 8 шт.; палатка Comfort 4 - 2 шт.; пенетромер почвенный (трость агронома) - 1 шт.; полный набор буров для отбора всех типов почв и донных осадков на глубину до 5 м - 1 шт.; почвенный цилиндрический бур 05.07 - 1 шт.; пробоотборник почвенный с подножкой - 1 шт.; мешок спальный - 9 шт.; мешок спальный Mountain зеленый - 20 шт.; спальный мешок - 20 шт. |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| Дисциплина «Большой пактикум по ботанике и молекулярной генетике» включает лабораторные занятия, самостоятельную работу. Лабораторные занятия проводятся с целью углубления и закрепления знаний, через формирование практических навыков работы с лабораторным оборудованием, предметами и материалами, с живыми объектами и фиксированными препаратами. Выполнение всех лабораторных работ является обязательным условием получения допуска к сдаче зачета. При подготовке к лабораторному занятию студенту необходимо повторить изучить теоретический материал, рекомендованный преподавателем, проработать соответствующие разделы практикума. Практикум является основным курсом, наряду с практикой, на котором магистранты знакомятся с флорой Алтайского края и Республики Алтай. После окончания курса студенты должны знать основные системы растительного царства, методы систематики и изучения важнейших семейств региона, а также их примерный объем. Студентам необходимо знать основные диагностические признаки важнейших семейств, родов и видов растений. Лабораторные занятия проводятся в лабораториях кафедры ботаники и БУП ЮСБС. При выполнении задания студенты осваивают навыки работы с определителями растений, современным лабораторным оборудованием (флюориметр, спектрофотометр, секвенатор, селективный ионометр, рН-метр и др.). Важным элементом обучения магистранта является самостоятельная работа. Задачами самостоятельной работы является приобретение навыков самостоятельной научно-исследовательской работы на основании анализа текстов литературных источников и применения различных методов исследования; выработка умения самостоятельно и критически подходить к изучаемому материалу. Работа с учебной и научной литературой является главной формой самостоятельной работы и необходима при подготовке к текущему контролю знаний или промежуточной аттестации. Она включает изучение рекомендованных источников и литературы по тематике занятий. В течение семестра проводится текущий контроль знаний и промежуточная аттестация магистрантов. Текущий контроль осуществляется на каждом лабораторном занятии в виде фронтального, выборочного, группового или индивидуального опроса в устной форме с целью проверки формирования компетенций, изложенных в ФОС. Промежуточная аттестация осуществляется по завершению изучения дисциплины в форме зачета. |