Протеомика растений с практикумом по протеомному анализу
Разработчики:
Падкина М.В., д.б.н., старший научный сотрудник, профессор
Фролов А.А., к.б.н., доцент
Целью курса является знакомство с основными разделами науки XXI века – протеомики, изучающей качественный и количественный состав белков клетки, их локализацию и взаимодействие, а также с возможностями, которые дает протеомика для решения фундаментальных и прикладных проблем биологии.
В курсе лекций рассматриваются предпосылки возникновения протеомики, основанные на достижениях геномики, секвенированиигеномов модельных объектов, возникновении и развитии высокотехнологичных методов изучения белков, анализа вторичной и третичной структуры белков и их взаимодействия, развитиибиоинформатики, компьютерного моделирования.
Приводятся сведения об уровнях организации белковой молекулы, даются представления о различных методах фракционирования белков – хроматографии, электрофорезе, изоэлектрофокусировании – и об их модификациях применительно к протеомному анализу. Рассматривается принцип и применение масс-спектрометрии (ЭСИ и МАЛДИ) и тандемной масс-спектрометрии в протеомике. Приводятся сведения об особенностях и возможностях количественнойпротеомики. Обсуждаются возможности протеомики для изучения посттрансляционных модификаций белков и их взаимодействия. Рассматриваются данные протемного анализа модельных объектов, субклеточной протеомики и обсуждаются перспективы использованияпротеомики для решения задач современной молекулярной биологии и агробиотехнологии растений.
|
|
|
В ходе практикума предлагается освоение интернет ресурсов, содержащих информацию о последовательностях и доменной структуре белков растений,протеоме модельных объектов, о данных 2D-электрофореграмм, а также проведение экспериментальной работы, включающей освоение методов по подготовке растительного материала, выделению белков и освоению разных стратегий протеомного анализа: 1) разделение гидролизата белков с помощью электрофореза в полиакриламидном геле с последующей твердофазной экстракцией и проведением жидкостной хроматографии, сопряженной с масс-спектральным анализом; 2) фракционирование белков при помощи дифференциального двумерного электрофореза (DIGE), идентификация интересующих белков при помощи иммунохимических методов; 3) фракционирование белков при помощи дифференциального двумерного электрофореза DIGE, гидролиз в геле интересующих белков, фракционирование полученных пептидов при помощи жидкостной хроматографии и идентификация белков масс-спектральным анализом.
Семестр 02
Клеточная биология растений с практикумом по визуализации клеточных процессов
|
|
|
Разработчик:
Шишова Мария Федоровна, д.б.н., mshishova@mail.ru
Пожванов Григорий Александрович, к.б.н., gregory@pozhvanov.com
Цель курса: сформировать у студентов целостное представление о строении и функционировании растительной клетки
Структура растительной клетки. Эволюционное происхождение. Пластидная система (разнообразие пластид клетки высшего растения, пластом, организация фотосинтетических мембран). Клеточная стенка (принципы организации, ультраструктура, основные ферментные системы синтеза, изменение клеточной стенки в онтогенезе и эволюции). Плазмалемма (методы изучения, строение, основные структурные компоненты, многообразие функций).
Вакуолярная система (депонирование растворимых и нерастворимых соединений, механизмы деградации, транспортные системы тонопласта). Аппарат Гольджи (локализация, функциональная роль). Эндоплазматический ретикулум (строение, функции, строение и роль плазмодесм). Микротела (Глиоксисомы, пероксисомы и их значение в метаболизме растительного организма). Митохондрии. Деление органоидов. Биохимическое и физиологическое взаимодействие органелл.
Онтогенез и функциональная активность растительной клетки. Деление растительных клеток. Рост растяжением в эволюции и онтогенезе. Принципы восприятия экстраклеточных сигналов. Принципы раздражимости, применимые для растительной клетки. Старение клеток (изменение интенсивности метаболизма, обратимость старения, роль фитогормонов). Смерть клетки (морфо-физиологические особенности процесса старения, механизмы деградации). Физиологическое значение программируемой клеточной смерти (формирование аэренхимы, возникновение некрозов при патогенной атаке).
|
|
|
Практическая часть по визуализации клеточных процессов включает освоение методов исследования растительных клеток и тканей с помощью лазерного сканирующего конфокального микроскопа. На примере трансгенных линий арабидопсиса, созданных для изучения цитоскелета, будут сформированы навыки: 1) визуализации органических и генетически кодируемых флуоресцентных зондов; 2) детектирования автофлуоресценции в мультиканальном режиме; 3) применения программного обеспечения для обработки и анализа многомерных изображений, полученных в результате работы конфокального микроскопа. Примеры использования методов визуализации для изучения динамических процессов в клетке и анализа спектральных свойств растительных объектов.
|
|
|
Транскрипция и мир РНК
Разработчики:
Самбук Е.В. , д.б.н., доцент, профессор
Румянцев А.М., к.б.н., младший научный сотрудник
Целью учебных занятий по дисциплине «Транскрипция и мир РНК» является освоение студентами знаний о роли РНК в жизни клетки и в эволюции. В задачи курса входит знакомство студентов с многообразием типов РНК и выполняемых ими функций, биогенезе РНК и механизмах внутриклеточного транспорта РНК, роли РНК в возникновении жизни на Земле. В ходе лекций и семинаров студенты знакомятся с типами РНК у прокариот и эукариот и их функциями. Изучают структурные особенности РНК, вторичную и третичную структуру РНК, связь структуры с функцией. В ходе семинаров обсуждаются транскрипция РНК полимеразами эукариот и рассматривается биогенез РНК полимераз, генетический контроль регуляции транскрипции РНК полимеразой I, РНК полимеразой II и РНК полимеразой III. На примере S. cerevisiae студенты знакомятся c особенностями регуляции метаболизма азота, углерода и фосфора. В курсе рассматривается пространственная организация процессов транскрипции в ядре. Отдельное внимание уделено методике определения уровня РНК, транскриптомике и принципам организации генных сетей. Особое внимание уделено РНК как регулятору клеточных функций. В курсе рассматриваются регуляторные РНК, антисмысловые РНК бактерий, другие типы регуляторных РНК. Транспортно-матричные РНК. Регуляция с помощью малых некодирующих РНК у эукариот. Явление косупрессии у растений. Обнаружение малых интерферирующих РНК у нематоды C. elegans. Явление посттранскрипционного сайленсинга генов (PTGS). Основные типы регуляторных РНК эукариот. Ми- и си-РНК, их биогенез и функции. Си-РНК и транскрипционный сайленсинг. Особенности PTGS у растений. Другие типы регуляторных РНК (piwi, tasi). Роль малых РНК в биогенезе других типов РНК. Малые ядрышковые (sno) РНК и биогенез рибосомной РНК. Функции малых РНК, локализующихся в тельце Кахаля. Генетический контроль стабильности и деградации РНК. Постранскрипционная модификация 5’ и 3’ концов мРНК. Пути деградации РНК. Деградация нормальных транскриптов. Экзосома, ее строение и функции. Деградация аберрантных транскриптов. Система NMD. Внутриклеточный транспорт РНК. Системы, обеспечивающие экспорт разных типов РНК (мРНК, рРНК, тРНК, малых ядерных РНК) из ядра в цитоплазму. РНК как фермент. Обнаружение каталитических свойств у интронной РНК. Концепция рибозима. Примеры других рибозимов. Классификация рибозимов, их функции и механизм действия. Рибосомная РНК как катализатор образования пептидной связи. Гипотеза РНКового мира. Факты, свидетельствующие в пользу РНК как молекул, сыгравших решающую роль в возникновении жизни на Земле. В ходе курса проводятся лекции и семинары, на которых студенты осваивают материал во взаимодействии с преподавателем и друг другом.
Фитогормоны
Разработчики:
профессор Медведев Сергей Семёнович
доцент Шарова Елена Игоревна
Система фитогормонов имеет первостепенное значение в регуляции процессов роста и развития растений. В спецкурсе рассмотрены метаболизм, молекулярные механизмы действия и функции важнейших фитогормонов. Особое внимание уделено использованию фитогормонов в агробиотехнологии.
Концепция фитогормона.
Ауксины. История открытия. Пути биосинтеза, конъюгации, окисления. Полярный транспорт. Рецепция и трансдукция ауксинового сигнала. Спектр биологического действия: корнеобразование, дифференцировка сосудов, рост растяжением клеток, апикальное доминирование, тропизмы.
Цитокинины. Биосинтез, конъюгация, окисление. Синтетические цитокинины. Молекулярный механизм действия. Роль в регуляции деления клеток и фотоморфогенезе. Аттрагирующий эффект. Замедление старения.
Гиббереллины. Биосинтез, регуляция превращения неактивных С20- в активные С19-гиббереллины. DELLA-белки – репрессоры гиббереллинового сигнала. Стимуляция прорастания семян. Роль в репродуктивном развитии и дифференциации пола.
Абсцизовая кислота. Метаболизм. Молекулярный механизм действия. Роль в формировании покоя почек и семян, опадении листьев и плодов, регуляции водного баланса.
Этилен. Биосинтез, рецепция и трансдукция сигнала, влияние на созревание плодов, старение и опадение листьев, участие в механизмах стресса.
Жасмонаты. Роль в защите от патогенов и фитофагов.
Брассиностероиды. Содержание в растениях, пути биосинтеза. Действие на экспрессию генов. Роль в регуляции роста и скотоморфогенеза.
Салициловая кислота: биосинтез, окисление, конъюгация. Участие в защите от патогенов.
Пептидные гормоны.
Гормональная регуляция развития растений: эмбриогенеза, созревания и прорастания семян, роста побегов, формирования листьев и корней, апикального доминирования, фотосинтеза и транспорта ассимилятов, минерального питания, цветения, формирования и созревания плодов. Участие фитогормонов в защитных реакциях, программированной клеточной смерти, старении.
Использование фитогормонов и их синтетических заменителей в агробиотехнологии. Культура клеток, тканей и органов растений. Микроразмножение. Укоренение черенков. Индукция цветения. Послеуборочное созревание плодов. Гербициды и ретарданты.
Основы почвоведения
На базе современных представлений о роли и функциях почвы в биосфере Земли рассматриваютсяосновы общего почвоведения, вопросы генезиса, экологии, эволюции и плодородия почв.
Курс дает базовые представления:
- об учении о факторах почвообразования;
- о строении, составе, свойствах и распространении главнейших типов и порядков почв мира;
- о принципах систематики и классификации почв;
- о роли почвенных организмов и органического вещества в формировании почвенного плодородия и экологической устойчивости почв;
- об изменениях почв под влиянием освоения и сельскохозяйственного использования почв;
- о биотехнологиях в земледелии;
- о методах мелиорации и рекультивации нарушенных и деградированных почв;
- о научных основах разработки технологий управления почвенными процессами и почвенным плодородием в целях обеспечения потребностей страны в биологической продукции.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 333; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!