Молекулярная биология

Курс «Молекулярная биология» представляет собой фундаментальную дисциплину, обязательную для освоения студентами-биологами в 6 семестре бакалавриата, и включает в себя лекционные, семинарские и лабораторные занятия, в рамках которых последовательно раскрываются основные механизмы хранения, воспроизводства, передачи и реализации генетической информации. В ходе изучения курса особое внимание уделяется причинам и факторам, приводящим к повреждению ДНК и возникновению мутаций, а также функционированию систем, отвечающих за стабильность и репарацию генетического аппарата. Подробно рассматриваются особенности репликации ДНК и организации геномов у представителей различных доменов, а также детали процессов транскрипции и трансляции, через которые реализуется генетическая информация, хранящаяся в клетке. Кроме того, курс освещает механизмы регуляции экспрессии генов на транскрипционном, трансляционном и эпигенетическом уровнях, а также такие фундаментальные процессы как процессинг.

Цель учебной дисциплины «Молекулярная биология» состоит в формировании у студентов целостного представления о молекулярных основах функционирования живых систем, приобретении глубоких знаний о структуре и свойствах нуклеиновых кислот, механизмах хранения, воспроизводства, передачи и реализации генетической информации, а также в понимании принципов регуляции этих процессов и их роли в обеспечении стабильности генетического аппарата. Дисциплина направлена на подготовку студентов к успешному освоению последующих профессиональных дисциплин (молекулярная генетика, иммунология, вирусология и др.), формирование навыков постановки и решения научно-исследовательских задач, а также на повышение фундаментальной биологической эрудиции будущего специалиста.

Задачи дисциплины:

1.       Изучение структуры, свойств и функций нуклеиновых кислот и основных типов РНК, включая строение ДНК и РНК, типы спиралей, взаимодействия нуклеотидов, уровни организации РНК, а также исторические эксперименты, доказавшие генетическую роль нуклеиновых кислот.

2.       Изучение центральной догмы молекулярной биологии и свойств генетического кода: принципы однонаправленности переноса информации, свойства кода, его устойчивость к мутациям, механизмы формирования рамки считывания, а также современные представления о происхождении и эволюции генетического кода.

3.       Изучение механизмов репликации ДНК у прокариот и эукариот: фундаментальные свойства полуконсервативной репликации, структура и функционирование репликативных комплексов, функции ДНК-полимераз и вспомогательных белков, особенности инициации, элонгации и терминации, а также проблема репликации теломер.

4.       Изучение механизмов повреждения ДНК и систем репарации: классификация спонтанных и индуцированных повреждений, типы мутаций и хромосомных аберраций, а также молекулярные механизмы различных путей репарации, включая прямую и эксцизионную репарацию, репарацию неспаренных оснований, рекомбинационную репарацию и негомологичное соединение концов.

5.       Изучение структуры генов и принципов организации геномов: понятия гена, транскрипционной единицы, оперона, особенности строения генов прокариот и эукариот, их регуляторные элементы, а также типы геномов.

6.       Изучение механизмов транскрипции и ее регуляции: процессы транскрипции у прокариот и эукариот, структура и функции РНК-полимераз, роль транскрипционных факторов, этапы инициации, элонгации и терминации, а также модели регуляции транскрипции на примере классических оперонов и регуляторных элементов эукариот.

7.       Изучение процессинга РНК и механизмов трансляции: этапы созревания мРНК, структура и функционирование рибосом, механизмы инициации, элонгации и терминации трансляции, а также процессы аминоацилирования тРНК и роль аминоацил-тРНК-синтетаз.

8.       Изучение регуляции экспрессии генов на посттранскрипционном и эпигенетическом уровнях: механизмы регуляции на уровне мРНК, РНК-интерференция, а также эпигенетические механизмы, включая метилирование ДНК и модификации гистонов.

9.       Формирование представлений о взаимосвязи структуры и функции молекулярно-генетических систем, интеграции процессов репликации, репарации, рекомбинации, транскрипции и трансляции в обеспечении жизнедеятельности клетки.

10.   Освоение методологических подходов молекулярной биологии, развитие научного мышления и подготовка к профессиональной деятельности: знание основных методов исследования, умение анализировать научную литературу и формулировать экспериментальные задачи, формирование базы для дальнейшего изучения молекулярной генетики, иммунологии, вирусологии и биотехнологии.