Составители: О.-Я.Л. Бекиш, заведующий кафедрой медицинской биологии и общей генетики Учреждения образования «Витебский государственный медицинский университет» доктор биологических наук, член-корреспондент Национальной Академии наук Республики Беларусь, профессор В. Я. Бекиш, профессор кафедры медицинской биологии и общей генетики Учреждения образования «Витебский государственный медицинский университет», доктор медицинских наук, профессор Рецензенты: Кафедра паразитологии Учреждения образования «Витебская государственная академия ветеринарной медицины» А.М.Дорофеев, заведующий кафедрой экологии и охраны природы Учреждения образования «Витебский государственный университет им. П.М.Машерова», кандидат биологических наук, профессорРекомендована к утверждению в качестве типовой: Кафедрой медицинской биологии и общей генетики Учреждения образования «Витебский государственный медицинский университет» (протокол № 7 от 9 февраля 2008 г.) Центральным учебно-методическим советом Учреждения образования «Витебский государственный медицинский университет» (протокол № 3 от 30 апреля 2008 г.) Секцией по специальности 1-79 01 08 Фармация Учебно-методического объединения вузов Республики Беларусь по медицинскому образованию (протокол № 2 от 22 мая 2008 г.)^ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКАОсновной задачей программы является изучение человека как биосоциального существа с акцентом на его биологические особенности, представляющие интерес при формировании фундаментальных знаний у студентов для изучения медико-биологических и фармацевтических дисциплин, а также для практической фармации. Программа изложена в соответствии с уровнями организации живого по разделам. Раздел I «Молекулярно-генетический уровень организации живого» направлен на изучение нуклеиновых кислот, процессов их синтеза, кодирования наследственной информации и характеристики генетического материала у неклеточных форм жизни, прокариот и эукариот. Раздел II «Клеточный уровень организации живого» посвящен изучению клетки как открытой системы с потоками энергии, информации и вещества. Рассматриваются морфо-функциональные особенности клетки, пролиферация клеток и возможности ее коррекции лекарственными препаратами. Раздел III «Онтогенетический уровень организации живого» освещает особенности размножения организмов. Рассматриваются закономерности наследственности и изменчивости человека. Изучение биологии развития направлено на познание закономерностей эмбрионального и постэмбрионального развития человека. Освещаются проблемы клинической и биологической смерти, эвтаназии. Раздел IV «Популяционно-видовой уровень организации живого» посвящен характеристике популяционной структуры человечества, влиянию элементарных эволюционных факторов на популяции человека. Раздел V «Биосферно-биогеоценотический уровень организации живого» направлен на изучение антропоэкологии, экологических аспектов паразитизма, ядовитых грибов, растений и животных. В результате изучения дисциплины студент должензнать: основные свойства и уровни организации живой материи; влияние фармацевтических препаратов на геном человека; о взаимодействии организма и среды, сообществе организмов, экосистемах; о влиянии фармацевтической деятельности на биосферу; новейшие открытия в естествознании, перспективах их использования для создания лекарственных средств;уметь: работать с микроскопом. При изучении дисциплины предусмотрены лекции, лабораторные занятия, коллоквиумы, компьютерное тестирование, экзамен. Специальность Семестр Всего часов Аудиторные Форма контроля лекций лабораторных занятий Фармация 1 100 18 36 экзамен ^ Примерный тематический план Наименование раздела (темы) Количество аудиторных часов лекций лабораторных занятий 1. Введение. Молекулярно-генетический уровень организации живого 2 4 1.1. Биология как естественная наука о жизни, закономерностях и механизмах жизнедеятельности и развития организмов 2 2 1.2. Нуклеиновые кислоты – хранители наследственной информации 2 ^ 2. Клеточный уровень организации живого 4 6 2.1. Клетка – элементарная генетическая и структурно-функциональная биологическая единица 2 4 2.2. Жизненный цикл клетки 2 2 ^ 3. Онтогенетический уровень организации живого 8 16 3.1 Размножение – универсальное свойство живого, обеспечивающее материальную непрерывность в ряду поколений 2 2 3.2. Генетика, ее предмет, задачи и методы 2 6 3.3. Изменчивость, ее виды 2 4 3.4. Онтогенез, его типы и виды 2 4 ^ 4. Популяционно-видовой уровень организации живого 2 2 5. Биосферно-биогеоценотический уровень организации живого 2 8 5.1. Экология как наука об отношениях организмов с окружающей средой 2 2 5.2. Биологические и социальные аспекты адаптации населения к условиям жизнедеятельности 2 5.3. Паразитизм как форма экологических связей в природе 2 5.4. Ядовитость – универсальное и распространенное явление в живой природе 2 Всего 18 36 ^ СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ1. Введение. Молекулярно-генетический уровень организации живого1.1. Биология как естественная наука о жизни, закономерностях и механизмах жизнедеятельности и развития организмов Сущность жизни. Свойство живого. Эволюционно-обусловленные уровни организации живого: молекулярно-генетический, клеточный, онтогенетический (организменный), популяционно-видовой, биосферно-биогеоценотический. Место и задачи биологии в подготовке фармацевта. 1.2. ^ Нуклеиновые кислоты – хранители наследственной информации Особенности строения ДНК. Правила Чаргаффа, постулаты Уотсона и Крика. Видовая специфичность ДНК. Авторепродукция ДНК, ее виды. Строение РНК, ее виды. Синтез РНК, его этапы (первичный транскрипт, процессинг, сплайсинг). Организация генетического материала у неклеточных форм жизни, прокариот и эукариот. Молекулярная структура хромосом эукариот. Значение гистонов, негистоновых белков, ионов металлов. Уровни упаковки ДНК (фибрилла, хромонемма, хроматида). Эухроматин. Гетерохроматин (факультативный, конституционный). Ген – фрагмент геномной нуклеиновой кислоты. Кодирование генетической информации. Генетический код, его свойства.^ 2. Клеточный уровень организации живого2.1. Клетка – элементарная генетическая и структурно-функциональная биологическая единица Клеточная теория, этапы ее развития (М. Шлейден, Т.Шванн, Р. Вирхов). Современная клеточная теория. Биология клетки. Наследственный аппарат клетки. Морфо-функциональная характеристика хромосом. Типы и правила хромосом. Кариотип человека, его характеристика. Клетка как открытая система. Поток энергии в клетке в процессах фотосинтеза, хемосинтеза, брожения и дыхания. Поток внешней и внутренней информации в клетке. Поток вещества в клетке. Биосинтез белка. Кодовая система белка. Фотосинтез. Хемосинтез. Мембранный транспорт веществ. Аквапорины, их роль в транспорте воды через мембрану клетки. Эндоцитоз, экзоцитоз. 2.2. ^ Жизненный цикл клетки Цитогенетическая характеристика ядра в периодах интерфазы. Деление клетки, его типы. Митоз, его виды (собственно митоз, мейоз, политения, эндомитоз). Амитоз, его виды и формы. Проблемы клеточной пролиферации в медицине. Регуляторы клеточного цикла (гены, ответственные за регуляцию синтеза белков-циклинов и циклинзависимых киназ) и их значение для фармации.^ 3. Онтогенетический уровень организации живого3.1. Размножение – универсальное свойство живого, обеспечивающее материальную непрерывность в ряду поколений Эволюция способов размножения. Бесполое размножение, его виды и биологическое значение. Полиэмбриония как вид бесполого размножения организмов, размножающихся половым путем. Половое размножение, его виды. Гаметогенез. Мейоз как специфический процесс формирования половых клеток. Закономерности оогенеза и сперматогенеза у млекопитающих. Морфологические и функциональные особенности гамет млекопитающих. Осеменение. Ферментативные процессы при осеменении. Искусственное осеменение у млекопитающих. Оплодотворение, его фазы и биологическая сущность. Моноспермия и полиспермия. Формирование полового диморфизма и раздельнополости в процессе эволюции. 3.2. ^ Генетика, ее предмет, задачи и методы Этапы развития генетики. Вклад белорусских ученых в развитие генетики. Основные генетические понятия: ген, аллельные гены, гомозигота, гетерозигота, гемизигота, доминантные и рецессивные гены, генотип, гаплотип, фенотип, генофонд. Наследственность – свойство организмов передавать при размножении свои признаки и особенности развития потомству. Структурно-функциональные уровни организации наследственного материала у прокариот и эукариот: генный, хромосомный, геномный. Генный уровень организации наследственного материала. Строение гена у прокариот. Мозаичное строение гена у эукариот, феномен сплайсинга. Гипотеза Дж. Бидла и Э. Татума «один ген – один фермент», ее современная трактовка. Классификация генов: гены структурные, синтеза РНК, регуляторные. Экспрессия генов в процессе биосинтеза белка у прокариот. Регуляция экспрессии генов у эукариот, роль стероидных гормонов. Мультимерная организация белков как структурная основа межаллельных и межгенных взаимодействий (гемоглобины человека). Репарация молекулы ДНК. Генная инженерия, ее цели и задачи. Получение генетического материала. Введение генетического материала. Включение новых генов в генетический аппарат клетки. Биотехнология, ее значение для фармации. Хромосомный уровень организации наследственного материала . Хромосомная теория пола. Гипотеза М. Лайон о женском мозаицизме по половым хромосомам. Наследование признаков, контролируемых генами X- и Y-хромосом. Хромосомы как группы сцепления генов. Полное и неполное сцепление. Правило Т. Моргана. Группы сцепления у человека. Цитологические и генетические карты хромосом. Положения хромосомной теории наследственности. Геномный уровень организации наследственного материала у про- и эукариот. Программа «Геном человека», ее цели и задачи. Цитоплазматическая наследственность. Плазмогены и плазмон, их роль в наследственности человека. Генетическая система клетки. Наследование как процесс передачи наследственной информации от одного поколения к другому в процессе размножения. Гибридологический анализ как метод познания сущности законов наследования. Типы и варианты наследования. Моногибридное скрещивание. Закон единообразия гибридов первого поколения. Закон расщепления гибридов второго поколения. Закон «чистоты гамет» У. Бэтсона. Анализирующее скрещивание (прямое и возвратное). Ди- и полигибридное скрещивание. Закон независимого комбинирования неаллельных генов. Статистический характер менделевских закономерностей. Менделирующие признаки. Полигенное наследование менделирующих признаков, условия его проявления.Фенотип. Значение генетических факторов в формировании фенотипа. Взаимодействие аллельных (доминирование, рецессивность, неполное доминирование, сверхдоминирование, кодоминирование) и неаллельных (комплиментарность, эпистаз доминантный и рецессивный, гипостаз) генов. Множественные аллели (наследование групп крови по системам АВО, MN и др.). Плейотропное действие гена. Доза гена. Генокопии. Влияние факторов среды на реализацию генотипа в фенотип. Пенетрантность и экспрессивность гена. Фенокопии. 3.3. ^ Изменчивость, ее виды Фенотипическая изменчивость: модификационная и онтогенетическая. Норма реакции генетически детерминированных признаков. Статистические методы изучения модификационной изменчивости. Генотипическая изменчивость: комбинативная и мутационная. Значение комбинативной изменчивости в обеспечении генотипического разнообразия людей. Система браков. Мутационная изменчивость. Теория Гуго де Фриза. Классификация и характеристика мутаций по мутировавшим клеткам (генеративные и соматические), по характеру изменения генетического материала (генные, хромосомные, межхромосомные, геномные, цитоплазматические), по причине, вызвавшей мутацию (спонтанные, индуцированные) и по адаптивному значению (полезные, нейтральные, вредные). Физические, химические и биологические мутагенные факторы. Генетическая опасность загрязнения окружающей среды мутагенами. Генетические различия в активности репарирующих ферментов как одна из причин разной устойчивости человека к действию мутагенов. Человек как специфический объект генетического анализа. Методы изучения генетики человека: генеалогический, цитогенетический, экспрессметоды определения X- и Y-полового хроматина, популяционно-статистический, близнецовый, дерматоглифический, биохимический, иммунологический, онтогенетический, гибридизации соматических клеток, генетического моделирования. Значение антропогенетики для фармации. 3.4. ^ Онтогенез, его типы и виды Периодизация онтогенеза. Эмбриональное развитие, его характеристика: оплодотворение, дробление, гастуляция, гисто- и органогенез. Зародышевые оболочки. Взаимоотношения материнского организма и плода. Внутриутробное развитие человека. Критические периоды развития. Тератогенные факторы среды. Вклад белорусских ученых в развитие тератологии человека. Критические периоды в эмбриогенезе. Роль факторов среды в эмбриогенезе. Постэмбриональное развитие, его периоды. Рост и развитие организма. Влияние факторов внешней и внутренней среды на рост организма. Конституция человека и ее медицинские аспекты. Старение организма (физиологическое и преждевременное). Биологические аспекты старения. Теории старения. Геронтология, гериатрия. Клиническая и биологическая смерть. Проблема эвтаназии.^ 4. Популяционно-видовой уровень организации живогоПопуляция, ее экологическая и генетическая характеристика. Закон Харди-Вайнберга, его применение для расчета частоты гетерозиготного носительства аллелей в популяции людей. Популяционная структура человечества (демы, изоляты). Влияние мутационного процесса, миграции, изоляции, дрейфа генов на генофонд популяции людей. Специфическое действие естественного отбора в человеческих популяциях. Генетический полиморфизм, его классификация. Полиморфизм человека. Генетический груз, его сущность. ^ 5. Биосферно-биогеоценотический уровень организации живого5.1. Экология как наука об отношениях организмов с окружающей средой Основные биологические системы биосферно-биогеоценотического уровня организации живого: сообщество, биогеоценоз (экосистема), биосфера. Экология человека, ее задачи. Уровни экологических связей человека (индивидуальный, групповой и глобальный). 5.2. ^ Биологические и социальные аспекты адаптации населения к условиям жизнедеятельности Опосредованный характер адаптации людей. Здоровье и системы жизнеобеспечения как категории антропоэкологии. Проблема «предболезнь – болезнь-компенсация» как возможные состояния организма человека. Валеология – наука о здоровье человека. Основные факторы здоровья: рациональный образ жизни, ликвидация вредных привычек, движение, физиологически сбалансированное питание. 5.3. ^ Паразитизм как форма экологических связей в природе Медицинская паразитология как часть антропоэкологии человека, ее задачи. Паразиты, их классификация. Хозяин паразита, его виды. Пути проникновения паразитов в организм хозяина. Жизненные циклы паразитов. Понятие об интенсивности инвазии. Система «паразит-хозяин», морфо-физиологические адаптации, возникающие в процессе ее формирования. Общие представления о паразитарных болезнях (инфекционные, инвазионные, антропонозные, зоонозные, трансмиссивные, природно-очаговые). Учение Е.Н. Павловского о природной очаговости болезней. 5.4. ^ Ядовитость – универсальное и распространенное явление в живой природе Ядовитые грибы: микро- и макромицеты. Микотоксины, их характеристика, механизмы действия. Отравления микотоксинами, меры их профилактики. Ядовитые растения, их классификация. Ядовитые органы растений. Фитотоксины, их характеристика, механизмы действия. Отравления человека ядовитыми водорослями, плаунами, хвощами, папоротниками, голосеменными и цветковыми растениями. Профилактика отравления ядовитыми растениями. Ядовитые растения как источник лекарственного сырья и их охрана. Ядовитые животные, их классификация. Характеристика зоотоксинов. Отравления человека ядовитыми одноклеточными, кишечнополостными, моллюсками, членистоногими, рыбами, земноводными и пресмыкающимися. Меры профилактики отравления ядовитыми животными. Зоотоксины как источник лекарственного сырья. Охрана ядовитых животных.Информационная частьЛитератураОсновная:1. Бекиш О.-Я.Л. Биология. Витебск: изд-во ВГМУ, 2003. - 290 с.2. Бекиш О.-Я.Л., Бекиш В.Я. Практикум по биологии. Витебск: изд-во ВГМУ, 2003. - 180 с.3. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология (в трех томах). М.: Мир, 1990. - 368 с., 327 с., 374 с.Дополнительная:4. Алтухов Ю.П. Генетические процессы в популяциях. М.: Наука, 1989. – 328 с.5. Бекиш О.-Я.Л. Медицинская паразитология. Л., 1989. – 90 с. 6. Дубинин Н.П. Общая генетика. М.: Наука, 1986. – 559 с.7. Льюин Б. Гены. М.: Мир, 1987. – 644 с.8. Нобелевские премии по физиологии и медицине за 2001 год. Вопросы онкологии, 2002, 48, 3, с. 267 - 268.9. Орлов Б.Н., Гелашвили Д.Б. Зоотоксинология. Ядовитые животные и их яды. М.: Высшая школа, 1990. – 415 с. 10. Орлов Б.Н., Гелашвили Д.Б., Ибрагимов А.К. Ядовитые животные и растения СССР. М.: Высшая школа, 1990. – 415 с.11. Пигулевский С.В. Ядовитые животные (токсикология позвоночных). Л.: Медицина, 1966. – 386 с. 12. Пигулевский С.В. Ядовитые животные (токсикология беспозвоночных). Л.: Медицина, 1975. – 375 с.13. Рыбчин В.Н. Основы генетической инженерии. Мн.: Вышэйшая школа, 1986. – 186 с.14. Смирнов В.Г. Цитогенетика. Учебник для ВУЗов. М.: Высшая школа, 1991. – 247 с.15. Титовец Э.П. Аквапорины. Здравоохранение, 2002, 1, с. 30 - 33.16. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека (в 3-х томах). М.: Мир, 1989.–312, 378, 366 с.