Код: 317334

Назва:

Генетика мікроорганізмів

Анотація: Курс "Генетика мікроорганізмів" охоплює історичний розвиток генетики мікроорганізмів, а також сучасні досягнення у вивченні питань будови, організації та стратегії функціонування геному різних груп мікроорганізмів: вірусів, бактерій, грибів і найпростіших. У курсі розглядаються сучасні уявлення стосовно особливостей структурної організації геному про- та еукаріотичних мікроорганізмів, його реплікації та експресії, збереження, захисту та передачі спадкової інформації у різних груп мікроорганізмів, шляхів обміну генетичною інформацією, їхнє значення в еволюції і практичному застосуванні у низці біотехнологічних процесів.

Тип дисципліни: нормативна

Рік навчання: І

Семестр: осінній

Кількість кредитів: 6

Форма контролю: екзамен

Викладач(і): Фуртат І.М., кандидат біологічних наук, доцент

Результати навчання: у результаті вивчення дисципліни студент повинен:
- знати базові поняття, терміни та методи, що застосовуються у генетиці мікроорганізмів,
- володіти сучасною інформацією стосовно структури геномів прокаріотичних та еукаріотичних мікроорганізмів, особливості функціонування геномів окремих представників про- та еукаріотичних мікроорганізмів,
- мати уявлення про основні молекулярно-генетичні механізми реплікації, транскрипції, трансляцїі, рестрикції та модифікації, рекомбінації та репарації генетичного матеріалу окремих груп мікроорганізмів,
- мати уявлення про основні положення процесу експресії генів у мікроорганізмів,
- мати уявлення про розмаїття генетичних мобільних елементів та особливості їхнього практичного застосування у селекції мікроорганізмів та генній інженерії,
- вміти розрізняти молекулярні механізми функціонування геному різни груп мікроорганізмів,
- вміти виявляти різницю у протіканні процесу обміну генетичною інформацією у різних груп прокаріотичних організмів,
- здійснювати пошук та використовувати довідникову літературу і бази даних, що стосуються розшифрування геномів представників різних груп мікроорганізмів,
- здійснювати пошук та співвідносити дані літератури з інформацією баз даних, що стосуються основних методів досліджень у генетиці мікроорганізмів і молекулярній біології,
- здійснювати теоретичне та експериментальне оцінювання основних методів генетики мікроорганізмів та генної інженерії,
- застосовувати базові знання з генетики мікроорганізмів під час вивчення інших дисциплін професійно-фахової підготовки,
- ефективно формувати комунікаційну стратегію у професійній діяльності,
- нести відповідальність за вибір і тактику способу комунікації,
- застосовувати знання у професійній діяльності з урахуванням новітніх досягнень, у т.ч. для дослідницької роботи,
- приймати рішення з важливих проблем у галузі генетики мікроорганізмів і на межі предметних галузей на основі розуміння сучасних наукових фактів, концепцій, теорій, принципів і методів.


Спосіб навчання: аудиторний, дистанційний

Необхідні обовязкові попередні й супутні модулі: Ботаніка", "Зоологія безхребетних", "Цитологія і гістологія", "Біохімія", "Механізми клітинного сигналювання", "Генетика", "Молекулярна біологія", "Імунологія", "Біоінформатика", "Біологічні основи інфекційних процесів", "Вірусологія".

Зміст дисципліни: Визначення, предмет та основні завдання генетики мікроорганізмів. Загальна характеристика та особливості вірусів, бактерій, мікроскопічних грибів та найпростіших як об єктів молекулярно-генетичних досліджень. Особливості структурної організації та функціонування геномів бактеріофагів (РНК- і ДНК-вмісних). Бактеріофаги як важливий інструмент молекулярно-генетичних досліджень та генних технологій. Відмінні особливості структурної організації геному бактерій. Молекулярно-біологічні аспекти організації бактеріальної хромосоми. Особливості будови геному архебактерій. Лінійна організація хромосом та плазмід бактерій. Багатохромосомальні бактерії. Структурна організація та особливості функціонування геномів мікроскопічних одноклітинних та міцеліальних Особливості будови та функціонування геному найпростіших на прикладі окремих представників. Плазміди бактерій: поширення, групи несумісності, ознаки, що кодуються бактеріальними плазмідами. Роль природного добору у закріпленні ознак, що кодують плазміди. Різноманіття мобільних генетичних елементів прокаріотів. Класифікація і структура, будова, особливості транспозиції та класифікація окремих типів мобільних елементів. Походження та їхнє розповсюдження. Регуляторна роль та еволюційна значимість плазмід та мобільних генетичних елементів. Реплікація геному прокаріотів та її регуляція. Загальна характеристика реплікації. Білки, що беруть участь у реплікації ДНК. Ініціація та контроль реплікації хромосомної та плазмідної ДНК та її регуляція. Основні принципи регуляції експресії генетичної інформації на рівні транскрипції. ДНК-залежні-РНК-полімерази. Регуляція експресії генів: оперони і регулони як транскрипційні одиниці. Загальна характеристика та функції ДНК-залежних-РНК-полімераз Етапи транскрипції та структура елонгаційного комплексу. Способи блокування елонгації РНК. Основні принципи регуляції експресії генетичної інформації на рівні трансляції. РНК-інтерференція, біологічні функції явища РНК-інтерференції, роль у контролі активності генів та функціонування. CRISPR-Cas системи прокаріотів. Захист генетичної інформації. Репараційні системи ДНК та механізми репарації ДНК. Мутації та спрямований мутагенез. Системи рестрикції-модифікації та їхня роль у захисті клітини від чужорідної генетичної інформації. Молекулярно-генетичні механізми регуляції метаболізму мікроорганізмів. Причини та механізми формування їхньої стійкості до ксенобіотиків та антимікробних препаратів. Обмін генетичною інформацією у мікроорганізмів. Генетичні рекомбінації прокаріотів. Молекулярно-генетичні механізми функціонування системи "Quorum sensing". Молекулярно-генетичні механізми, що забезпечують формування мікроорганізми біоплівок.


Рекомендована література: Рекомендована література:
1. Скроцька О.І. Генетика (Частина 2): Конспект лекцій до вивч. дисципліни для студ. напряму 6.051401 "Біотехнологія" ден. та заоч. форм навчання. - К.: НУХТ, 2010. - 98 с.
2. Сиволоб А.В. Молекулярна біологія: підручник/А.В. Сиволоб. - К.: Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет", 2008. - 384 с.
3. Lodish H. et al. Molecular Cell Biology: W. H. Freeman and Company, 2000.
4. Applied Mycology / Edited by Rai M. & Bridge P.D. - CAB International, 2009. - 333 p. ISBN 978-1-84593-534-4
5. Birge E. A. Bacterial and Bacteriophage Genetics Fifth Edition. - NY.: Springer, 2006. - 577 pp.
6. Bougdour A., Braun L. Chromatin modifications: implications in the regulation of gene expression in Toxoplasma gondii // Cell Microbiol. - 2010. - Vol. 12, №4. - P. 413 - 423.
7. Caputo A., Fournier PE, Raoult D. Genome and pan-genome analysis to classify emerging bacteria. Biol Direct. - 2019. - Vol. 14, №1. - P. 5. doi: 10.1186/s13062-019-0234-0.
8. Clokie M.R., Kropinski A., Lavigne R. Bacteriophages (Eds.), Methods and Protocols, Volume IV. - 2019. - 369 pp.
9. Daniels J-P., Gull K., Wickstead B. Cell biology of trypanosome genome // Microbiology and Molecular Biology Rreviews. - 2010. - Vol. 74, № 4. - P. 552 - 569.
10. Encyclopedia of Microbiology, Third edition / Ed. Schaechter M. - Elsevier, 2009. - 3944 p.
11. Fungi: Biology and Applications // / Ed. Kavanagh K. - John Wiley & Sons Ltd, 2005. - 293 p.
12. Gene cloning and DNA analysis : an introduction / Brown T.A. - 6th ed. - Wiley-Blackwell, 2010. - 338 p.
13. Gerday C., Glansdorff N. Physiology and biochemistry of extremophiles. - ASM Press, 2007. - Science. - 429 p.
14. Gogarten P., Senejani A., Zaxybayeva O. et al. Inteins: structure, function, and еvolution // Annu. Rev. Microbiol. - 2002. - № 56. - P. 263 - 287.
15. Khawar S. S., Torsten T. Protein adaptation in extremophiles. - Nova Publishers, 2008. - Science. - 250 p.
16. Krupovic M, Prangishvili D, Hendrix RW, Bamford DH. Genomics of bacterial and archaeal viruses: dynamics within the prokaryotic virosphere // Microbiol Mol Biol Rev. - 2011. - Vol.75, № 4. - P. 610 - 635. doi: 10.1128/MMBR.00011-11.
17. Marcello L, Barry JD. Analysis of the VSG gene silent archive in Trypanosoma brucei reveals that mosaic gene expression is prominent in antigenic variation and is favored by archive substructure // Genome Res. - 2007. - Vol. 17. - №9. - Р.1344 - 1352.
18. Mazel D. Integrons: agents of bacterial evolution // Nature. - 2006. - Vol.4, № 4. - P. 608 - 620
19. Modern Microbial Genetic, Second edition / Edited by Streips U.N., Yasbin R.E. - Wiley-Liss Inc., 2002. - 655 p.
20. Principles of Gene Manipulation / Edited by Primrose S.B., Twyman R.M. & Old R.W. - 6th ed. - Blackwell Science Ltd., 2001. - 323 p.
21. Sandip P., Sumit K.B., Das S., Harvill E.T., Dutta C. Molecular signature of hypersaline adaptation: insights from genome and proteome composition of halophilic prokaryotes // Genome Biology. - 2008. - Vol. 9. - P. 1 - 19.
22. Van Wolferen M., Ajon M., Driessen A.J.M., Albers S.V. How hyperthermophiles adapt to change their lives: DNA exchange in extreme conditions // Extremophiles. - 2013. - Vol.17. - P. 545-563 DOI 10.1007/s00792-013-0552-6



Форми та методи навчання: лекції (32 год.), семінарські заняття (28 год.), самостійна робота (120 год.).

Методи й критерії оцінювання: рейтингове оцінювання за 100-бальною системою: поточний контроль - 70 балів (опитування, виступи на семінарах, тестування на лабораторних заняттях, індивідуальне практичні та письмові завдання на лабораторних заняттях); підсумковий контроль - 30 балів (екзамен)

Мова навчання: українська