WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 ПРИКАЗ ВЫСШЕЙ АТТЕСТАЦИОННОЙ КОМИССИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 7 июня 2016 г. № 156 О программах-минимум кандидатских ...»

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

ПРИКАЗ ВЫСШЕЙ АТТЕСТАЦИОННОЙ КОМИССИИ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

7 июня 2016 г. № 156

О программах-минимум кандидатских экзаменов

по специальным дисциплинам

В соответствии с пунктом 3 статьи 227 Кодекса Республики Беларусь об

образовании ПРИКАЗЫВАЮ:

1. Утвердить прилагаемые программы-минимум кандидатских экзаменов по

специальным дисциплинам:

03.01.06 – биотехнология (в том числе бионанотехнологии) (биологические науки);

03.01.07 – молекулярная генетика (биологические науки);

03.02.07 – генетика (биологические науки);

05.25.05 – информационные системы и процессы (технические науки).

2. Настоящий приказ вступает в силу через пятнадцать рабочих дней после его подписания.

Председатель Г.В.Пальчик

УТВЕРЖДЕНО

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь 07.06.2016 № 156

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности 03.01.06 – биотехнология (в том числе бионанотехнологии) (биологические науки) Минск 2016

ЦЕЛЬ ПРОГРАММЫ-МИНИМУМ

Целью настоящей программы-минимум является овладение соискателем ученой степени кандидата наук теоретическими основами биотехнологии и смежных наук, необходимыми для успешного проведения научно-исследовательской работы в рамках специальности 03.01.06 – «биотехнология» – биологические науки.



ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ЗНАНИЙ ЭКЗАМЕНУЕМОГО

Экзаменуемый соискатель должен:

иметь представление

– об истории возникновения биотехнологии и ее месте среди других наук, предмете, основных достижениях и перспективах развития;

– об основных биологических объектах, используемых в биотехнологии и бионанотехнологии: вирусах, бактериях, грибах, водорослях, клетках высших растений, клетках животных и человека, наночастицах;

– об изменчивости организмов, ее значении в биотехнологии и о современных подходах к созданию и усовершенствованию промышленных биотехнологических объектов:

– о методах культивирования микроорганизмов, клеток растений, животных и человека;

– о генно-инженерных методах создания продуцентов биологически активных соединений, трансгенных растений, трансгенных животных;

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

– о методах выделения и очистки продуктов ферментации;

– о возможностях применения биохимических, биофизических, генетических методов в биотехнологии;

– о биокаталитическом потенциале микроорганизмов и его использовании для получения различных биологически активных соединений;

– об экологических аспектах биотехнологии, малоотходных и безотходных технологиях, роли биотехнологии в защите окружающей среды и сохранении генетического разнообразия;

знать

– структурно-функциональные особенности объектов биотехнологии и бионанотехнологии;

– основные характеристики генетического аппарата у вирусов, про- и эукариот;

– основные этапы генно-инженерных работ (выделение генов, включение генов в состав вектора, перенос генов в клетки-реципиенты, амплификация и экспрессия клонируемых гомологичных и гетерологичных генов);





– принципы и методы ДНК-технологий для сельского хозяйства, здравоохранения, спорта, охраны окружающей среды;

– основные практически значимые метаболиты микроорганизмов;

– основные этапы технологии получения этилового спирта, пива, вина, молочной кислоты, уксуса и других продуктов;

– использование молочнокислых бактерий в процессах силосования кормов, квашения овощей, сыроварении;

– основные этапы технологии получения ферментных препаратов, основные методы иммобилизации ферментов и полиферментных систем;

– базовые принципы и методические основы культивирования органов, тканей, клеток и протопластов растений in vitro;

– направления использования культуры органов, тканей, клеток и протопластов растений для производства химических соединений, клонального размножения растений in vitro, сохранения генетических коллекций in vitro, для повышения эффективности селекции растений;

– основы генетической инженерии растений и направления практического использования трансгенных растений;

– принципы безопасности генно-инженерной деятельности;

– современные способы обезвреживания отходов биотехнологических производств, схемы биологической очистки сточных вод, утилизации отходов биотехнологических производств;

уметь

– использовать полученные знания для анализа экспериментальных данных, касающихся всех сторон подбора, характеристики и совершенствования объектов биотехнологии и бионанотехнологии;

– давать оценку существующим биотехнологическим производственным процессам и предложения по их усовершенствованию.

В основу настоящей программы положены сведения из ряда отраслей наук, описывающих функционирование и перспективы развития современных отраслей биотехнологии. При сдаче кандидатского экзамена следует ориентироваться на те разделы программы, которые соответствуют выбранному в диссертации направлению.

1. История, предмет, объект, цели и задачи биотехнологии Ключевые слова: биотехнологии, биотехнологические объекты, направления биотехнологии.

Биотехнология как научная дисциплина. Предмет, цели и задачи биотехнологии.

Основные биологические объекты, используемые в биотехнологии: вирусы, бактерии, Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 грибы, водоросли, клетки высших растений, клетки животных, культура тканей и клеток высших растений, культуры клеток животных и человека, биомолекулы. Основные этапы развития биотехнологии. Роль Луи Пастера в становлении и развитии общей, промышленной, медицинской, химической и санитарной микробиологии. Работы Коха, Заболотного, Стенли, Клюйвера и Перкина, Виноградского, Моно, Берга, Уотсона и Крика, Костычева, Мечникова, Гамалеи, Шапошникова, Буткевича. Основные достижения и перспективы развития биотехнологии. Современные направления биотехнологии.

Возникновение и становление биотехнологической науки и промышленности в Беларуси.

2. Предмет, объект, цели и задачи бионанотехнологии Ключевые слова: бионанотехнология.

Формирование бионанотехнологии как научной дисциплины. Предмет, объект, цели и задачи бионанотехнологии. «Цветовая» классификация биотехнологии.

3. Микробиотехнология Ключевые слова: промышленные штаммы, питательные среды, иммобилизованные клетки, асептика, культивирование микроорганизмов, процесс ферментации, экзо- и эндометаболиты, микробиотехнологические процессы.

3.1. Микроорганизмы, используемые в биотехнологии Требования, предъявляемые к промышленным штаммам микроорганизмов и другим биотехнологическим объектам. Современные методы создания и усовершенствования промышленных штаммов микроорганизмов.

3.2. Сырье и питательные среды Основные компоненты питательных сред. Источники углерода: углеводы, целлюлоза и гидролизаты полисахаридов, побочные продукты производств, органические кислоты, спирты, углеводороды. Источники минерального питания, минеральный азот, минеральные соли. Ростовые факторы. Кислород и вода. Рецептуры питательных сред для культивирования микроорганизмов.

3.3. Иммобилизованные клетки микроорганизмов Способы иммобилизации клеток микроорганизмов. Приемы использования иммобилизованных клеток микроорганизмов, преимущества перед другими биокатализаторами.

3.4. Значение асептики в биотехнологических процессах Методы стерилизации жидких и твердых питательных сред. Термическая стерилизация. Химическая стерилизация. Стерилизация фильтрованием. Стерилизация ионизирующим излучением.

3.5. Общая характеристика микробной биотехнологии Принципы культивирования микроорганизмов. Твердофазное, поверхностное и глубинное культивирование. Периодическая культура. Непрерывная культура. Отъёмнодоливной метод. Дробное дозирование субстрата. Высокоплотностное культивирование микроорганизмов. Характеристика периодического культивирования с подпиткой (fedbatch cultivation).

Способы получения посевного материала для поверхностного и глубинного культивирования.

Влияние условий культивирования на рост микроорганизмов. Хемостат и турбидистат. Получение посевного материала. Требования, предъявляемые к посевному материалу. Предферментация.

3.6. Технические средства для реализации процессов ферментации Основы асептики в биотехнологических производствах. Системы подготовки стерильного сжатого воздуха и очистки отработанного воздуха.

Основные типы ферментационной аппаратуры для поверхностного и глубинного культивирования. Устройство типичного ферментёра. Пенообразование и пеногашение.

Системы контроля и управления процессом ферментации.

3.7. Выделение конечных продуктов ферментации Экзо- и эндометаболиты как целевые продукты биотехнологии. Дезинтеграция.

Сепарация. Осаждение. Флотация. Упаривание. Современные методы выделения Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 метаболитов из растворов: мембранные процессы (ультрафильтрация и обратный осмос), ионный обмен, гельпроникающая и аффинная хроматография, экстракция, кристаллизация, вымораживание, сорбция, микрофильтрация и т.д. Аппаратурное оформление процессов выделения и очистки продуктов ферментации.

3.8. Оценка процесса ферментации Оценка продуктивности по биомассе для периодического и непрерывного процессов.

Определение продуктивности по целевому продукту. Расчет удельной скорости роста, удельной скорости образования целевого продукта и скорости потребления субстрата.

Расчет величин экономического коэффициента и выхода целевого продукта. Кинетика и термодинамика биотехнологических процессов.

3.9. Методы контроля микробиологических процессов Методы определения концентрации микроорганизмов. Методы и приборы для контроля технологических параметров процесса культивирования – температуры, рН, содержания растворенных газов. Применение методов планирования эксперимента при исследовании биотехнологических процессов. Использование компьютерной техники для управления биотехнологическими процессами. Проблема качества биотехнологической продукции. Системы GLP (Good Laboratory Practice; «хорошая лабораторная практика») и GMP (Good Manufacturing Practice; «хорошая производственная практика») в связи с качеством биотехнологических продуктов. Цель функционирования систем GLP и GMP, их распространение и основные требования.

3.10. Микробиотехнологические процессы Общая характеристика брожения. Характеристика процессов получения этилового спирта, пива, вина. Ацетоно-бутиловое брожение. Биотехнологические процессы получения органических кислот. Бродильные процессы получения молочной и пропионовой кислот. Использование молочнокислых бактерий в процессах силосования кормов, квашения овощей, сыроварении, приготовлении профилактических и лечебных препаратов. Окислительные процессы. Получение уксуса. Получение лимонной кислоты.

Роль бактерий в минеральном питании растений. Свободноживущие и симбиотические азотфиксирующие бактерии. Получение микробных препаратов – биоудобрений, стимуляторов и регуляторов роста растений. Технология получения препаратов для биологического метода борьбы с вредителями и болезнями растений.

Научные основы применения таких препаратов.

4. Биотехнология ферментов Ключевые слова: ферменты, иммобилизованные ферменты, ферментные препараты.

4.1. Структура, биосинтез и свойства ферментов Номенклатура и классификация ферментов. Структура и принцип действия ферментов. Источники ферментов. Особенности биосинтеза ферментов микроорганизмами. Механизмы регуляции синтеза ферментов: индукция и репрессия синтеза ферментов. Катаболитная репрессия, циклический 3', 5'-аденозинмонофосфат и белок-рецептор ц-АМФ. Регуляция активности ферментов. Аллостерия. Регуляция активности ферментов по принципу обратной связи.

Основные методы выделения и очистки ферментов. Способы определения и выражение активности ферментов. Стационарная кинетика ферментативных реакций, уравнение Михаэлиса-Ментен. Влияние температуры, рН, ингибиторов и активаторов на скорость ферментативных реакций.

4.2. Иммобилизованные ферменты Иммобилизованные ферменты. Органические и неорганические носители для иммобилизации ферментов. Иммобилизация ферментов путем адсорбции на нерастворимых носителях, путем включения в полимерные структуры.

Инкапсулированные и поперечно сшитые ферменты. Иммобилизация с использованием полупроницаемых мембран, двухфазных систем. Химические методы иммобилизации.

Преимущества и недостатки методов иммобилизации. Стабильность иммобилизованных ферментов. Ферментативный катализ в органических растворителях.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

4.3. Производство ферментных препаратов Схема получения технических и очищенных препаратов ферментов: ГХ, ПХ, Г2Х, П2Х, П3Х, Г3Х, Г10Х, П10Х, Г20х, П20Х. Товарные формы ферментных препаратов.

Применение ферментных препаратов.

5. Основы молекулярной биотехнологии Ключевые слова: нуклеиновые кислоты, генетический аппарат, ген, генная инженерия, генно-инженерные конструкции.

5.1. Нуклеиновые кислоты как носители наследственной информации Структура и свойства ДНК и РНК. Основные методы работы с нуклеиновыми кислотами (гибридизация ДНК и РНК, клонирование генов, секвенирование ДНК, ПЦР анализ).

5.2. Генная инженерия in vivo Основные характеристики генетического аппарата у вирусов, прокариот и эукариот.

Структура гена. Понятие о генной, геномной и хромосомной инженерии. Плазмиды и коньюгация. Трансформация. Бактериофаги и трансдукция (генерализованная и специализированная). Применение транспозонов.

5.3. Генная инженерия in vitro (технология рекомбинантных ДНК) Ферменты генной инженерии. Основные этапы генно-инженерных работ (получение генов, основные компоненты генетической конструкции (целевой ген, регуляторные последовательности, селективный и/или репортерный ген), включение генов в состав вектора, методы переноса генов в клетки-реципиенты, амплификация и экспрессия клонируемых гомологичных и гетерологичных генов, идентификация трансгенов).

Транзиентная экспрессия, замолкание трансгенов. Особенности генно-инженерных конструкций эукариот. Локализованный и сайт-специфический мутагенез.

Суперпродуценты и проблема стабильности векторов. Секреция чужеродных белков.

Конструирование штаммов – продуцентов первичных и вторичных метаболитов.

6. Биотехнология растений Ключевые слова: морфогенез in vitro, каллусные культуры, суспензионные культуры, изолированные протопласты, клональное размножение in vitro, соматическая гибридизация, клеточная селекция, вторичные метаболиты, изменчивость в культуре in vitro, генетическая инженерия растений, молекулярно-генетические маркеры.

6.1. Каллусные и суспензионные культуры Дедифференцировка и каллусогенез как основа создания пересадочных клеточных культур. Гормоны растений – индукторы дедифференцировки. Цитоморфологические особенности и фазы роста каллюсных культур. Явление «привыкания»

(гормононезависимость). Получение клеточных суспензий и регенерация. Культуры одиночных клеток.

6.2. Морфогенез в культуре in vitro

Тотипотентность растительных клеток. Вторичная цитодифференцировка:

гистогенез, органогенез, эмбриогенез. Фитогормоны – индукторы морфогенеза. Индукция морфогенеза и получение растений-регенерантов. Факторы, в том числе экспериментальные, способствующие активизации морфогенеза in vitro (эндогенные, экзогенные).

6.3. Клеточная селекция Гетерогенность и генетическая изменчивость клеток в культуре in vitro как основа клеточной селекции. Направления и методы клеточной селекции. Мутагенез in vitro. Цели и особенности гаметной и зиготной селекции растений.

6.4. Культура in vitro растительных клеток – источник получения вторичных метаболитов Особенности биосинтеза вторичных метаболитов в культуре растительных клеток, биотрансформация; селекция клеточных линий-продуцентов вторичных метаболитов;

способы повышения выхода вторичных метаболитов; особенности промышленного получения вторичных метаболитов в суспензионной культуре растительных клеток.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

6.5. Изолированные протопласты растений и соматическая гибридизация растений Методика выделения протопластов. Способы их слияния, типы соматических гибридов. Способы отбора соматических гибридов. Цитопласты. Цибридизация.

Получение протоклонов. Использование соматической гибридизации для преодоления межвидовых репродуктивных барьеров. Другие биотехнологические методы преодоления межвидовых репродуктивных барьеров (опыление in vitro, эмбриокультура для сохранения недоразвитых зародышей).

6.6. Сомаклональная и гаметоклональная изменчивость в культуре in vitro Основные механизмы генетических и эпигенетических изменений. Этапы технологий андро- и гиногенеза. Использование гаплоидов и удвоенных гаплоидов в генетике и селекции растений.

6.7. Клональное размножение растений in vitro (микроразмножение) Этапы и методы микроразмножения. Методы оздоровления посадочного материала от вирусной, бактериальной и грибной инфекции. Методы адаптации пробирочных растений к условиям ex vitro. Направления промышленного микроразмножения растений.

Сохранение генофонда: коллекции пробирочных растений, получение микроклубней и микролуковиц, криоконсервация клеточных культур.

6.8. Молекулярная биотехнология растений Методы генетической инженерии растений, получение трансгенных растений.

Векторы, используемые в генетической инженерии растений. Строение трансгенных конструкций. Смысловые и антисмысловые конструкции. Селективные и репортерные гены; получение трансгенных растений без селективных генов. Методы переноса генов в растения. Агробактериальная трансформация. Регуляция активности трансгенов.

Идентификация трансгенных растений и их молекулярно-генетический анализ.

Транспластомные растения. Основные направления практического использования генноинженерных растений: создание и использование трансгенных растений, устойчивых (толерантных) к гербицидам, насекомым, болезням, экстремальным факторам среды, с улучшенными качественными характеристиками, с системой мужской стерильности/восстановления фертильности (для получения гетерозисных гибридов), растений-продуцентов протеинов фармацевтического и другого назначения, для получения биотоплива. Растительные вакцины. Молекулярно-генетические маркеры, их использование в селекции растений. ДНК-паспортизация сортов и гибридов растений.

7. Зообиотехнология Ключевые слова: культура тканей, трансплантация эмбрионов, клонирование, трансгенные животные, ДНК-маркирование, ДНК-штрихкодирование.

7.1. Культуры тканей животных в биотехнологии Возможности и перспективы использования культур тканей животных в биотехнологии. Использование эмбриональных тканей для репродукции вирусов и получения вирусных вакцин.

7.2. Трансплантация эмбрионов животных Стимуляция суперовуляции. Извлечение эмбрионов. Пересадка эмбрионов.

Хранение эмбрионов. Оплодотворение яйцеклетки вне организма животного (созревание ооцитов in vitro, капацитация сперматозоидов, оплодотворение in vitro и обеспечение ранних стадий развития эмбрионов). Межвидовая пересадка эмбрионов и получение химерных животных.

7.3. Клонирование животных Клонирование животных путем пересадки ядер соматических клеток в энуклеированные яйцеклетки. Клонирование эмбрионов путем пересадки ядер эмбриональных клеток в энуклеированные яйцеклетки.

7.4. Молекулярная биотехнология животных Основные этапы и особенности при создании различных видов трансгенных животных. Трансгенные животные с новыми хозяйственно-полезными свойствами. Роль трансгенных животных в решении общебиологических проблем.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 Технологии ДНК-маркирования хозяйственно-ценных признаков животных.

ДНК-технологии для сохранения биоразнообразия редких и исчезающих видов растений и животных. Использования ДНК-штрихкодирования для изучения и сохранения биоразнообразия.

8. Медицинская биотехнология Ключевые слова: биотехнологическое получение препаратов, интерфероны, иммунобиотехнология, вакцины, ДНК-диагностика, генная терапия.

8.1. Получение биотехнологическими методами лекарственных, профилактических и диагностических препаратов Биотехнологическое получение антисептиков, дезинфектантов и химиотерапевтических средств. Получение аминокислот и витаминов. Использование трансформирующей активности микроорганизмов при производстве стероидных гормонов. Генно-инженерные лекарственные препараты. Препараты для коррекции нарушений кишечного микробиоценоза (пробиотики, пребиотики, синбиотики).

Интерфероны. Видоспецифичность интерферонов. Индукторы интерферонов.

Механизм индукции. Промышленное производство интерферонов на основе природных источников. Синтез различных классов интерферона человека в генетически сконструированных клетках микроорганизмов.

8.2. Основы современной иммунобиотехнологии Получение моноклональных антител. Области применения моноклональных антител. Гибридомы. Методы анализа, основанные на использовании моноклональных (в отдельных случаях поликлональных) антител. Иммуноферментный анализ (ИФА).

Радиоиммунный анализ (РИА).

Типы вакцин и их конструирование. Культуральные и генно-инженерные вакцины.

Производство сывороток. Иммунизация нуклеиновыми кислотами (ДНК-вакцинация).

Иммуносенсоры. Антисмысловые олигонуклеотиды в качестве лекарственных средств.

Иммунотерапия рака с помощью рекомбинантной ДНК.

8.3. Методы молекулярной биотехнологии в медицинской диагностике и лечении патологий Полимеразная цепная реакция и ее использование в научной и практической медицине. ДНК-диагностика генетической предрасположенности к наследственным заболеваниям. Пренатальная диагностика наследственных болезней. Генная терапия – новое направление современной биомедицины: задачи, подходы, векторные системы.

Морально-этические проблемы генной терапии.

9. Биогеотехнология (обогащение и рафинирование ископаемых с использованием микроорганизмов) Ключевые слова: биогеотехнология.

Обогащение руд и угля. Обессеривание угля. Удаление метана из угольных пластов.

Увеличение добычи нефти.

10. Технологическая биоэнергетика Ключевые слова: биоэнергетика.

Биоконверсия энергии; получение водорода, этанола, метана и других видов топлива из возобновляемого природного сырья; повышение эффективности фотосинтетических систем; биотопливные элементы.

11. Экологические аспекты биотехнологии Ключевые слова: круговорот веществ в природе, утилизация отходов, малоотходные и безотходные технологии, охрана окружающей среды.

11.1. Представления о круговороте веществ в природе Характеристика процессов круговорота углерода, азота, фосфора, железа, марганца.

Особенности реакций, осуществляемых в аэробных и анаэробных условиях. Воздействия микроорганизмов на нефть, торф, уголь. Участие микроорганизмов в деструкции органических остатков в почве (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов лигнина и т.д.).

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

11.2. Обезвреживание отходов биотехнологических производств Схема биологической очистки сточных вод. Утилизация отходов биотехнологических производств. Роль биотехнологии в защите и оздоровлении биосферы. Биодеградация ксенобиотиков в окружающей среде. Понятие о малоотходных и безотходных технологиях. Применение биотехнологических методов для охраны окружающей среды. Разработка новых биотехнологических процессов на основе микробного синтеза, биотрансформации, биодеструкции, биоокисления, замкнутых экологически безопасных технологических схем микробного производства. Реализация принципов «зеленой химии» в промышленной биотехнологии.

12. Биотехнология и биобезопасность Ключевые слова: биобезопасность, оценка и предупреждение рисков.

Возможные неблагоприятные воздействия генно-инженерных организмов на здоровье человека и окружающую среду. Принципы оценки и предупреждения риска.

Государственное регулирование генно-инженерной деятельности. Международные соглашения по биобезопасности. Основы пищевой биобезопасности. Выявление ГМ-компонентов в пищевых продуктах и кормах. Применение стандартных биосистем на молекулярном, клеточном, тканевом и организменных уровнях в научных исследованиях, контроле качества и оценки безопасности использования пищевых, медицинских, ветеринарных и других биопрепаратов.

13. Бионанотехнологии Ключевые слова: наночастицы, наноматериалы, биочипы, наноэлектроника, наногеномика, наномедицина, нанотоксикология.

13.1. Современное состояние и перспективы развития бионанотехнологии Бионанотехнология как сочетание биологических и нанотехнологических подходов к созданию новых систем. История возникновения нанотехнологии и бионанотехнологии.

Понятие о наночастицах и наноматериалах, их основные характеристики. Наноструктуры на основе ДНК, белков, вирусов, клеток животных и микроорганизмов. Основные сферы применения достижений бионанотехнологии. Нанополупроводниковые детекторы, счетчики молекул, нанопоры для секвенирования геномов. Биочипы и биосенсоры.

Молекулярные моторы и устройства. Самоструктурирующиеся наноансамбли.

Нанокомпьютеры и наноэлектроника. Вклад бионанотехнологии в диагностику и контроль биосред. Наногеномика и нанопротеомика в создании наносенсоров и биочипов для обнаружения и определения концентраций биологически активных веществ и выявления маркеров заболеваний.

13.2. Медицинские приложения бионанотехнологии – наномедицина Связь бионанотехнологии с наномедициной. Использование нанообъектов и наноматериалов в современной медицине. Нанодиагностикумы на основе молекулярных детекторов, биосенсоров и флюоресцентных наночастиц. Нанопоровые секвенаторы индивидуальных геномов. Наночастицы как транспортные системы (контейнеры) для доставки лекарств, генов и вакцин в органы, ткани и клетки-мишени. Способы наноструктурирования фармакологически важных белков, нуклеиновых кислот и низкомолекулярных биорегуляторов. Нанобиоинженерия – репарация органов и тканей наноматериалами.

13.3. Нанотоксикология Воздействие объектов нанодиапазона на биологические объекты. Проблема безопасности наноматериалов.

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1. Биотехнология растений и биобезопасность / А.П. Ермишин, Е.В. Воронкова. – Минск : БГУ, 2015. – 359 с. ISBN 978-985-566- Учебное пособие.

2. Биотехнология: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Ю.О. Сазыкин, С.Н. Орехов, И.И. Чакалева; под ред. А.В. Катлинского. М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 254 с.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

3. Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение.

М.: Мир, 2002. – 589 с.

4. Грачева, И.М., Кривова, А.Ю. Технология ферментных препаратов. – М.: Элевар, 2000. – 512с.

5. Евтушенков, А.Н. Введение в биотехнологию: курс лекций / А.Н. Евтушенков, Ю.К. Фомичев. – Мн.: БГУ, 2004. – 104 с.

6. Елинов, Н.П. Основы биотехнологии. СПБ: «Наука», 1995. – 600 с.

7. Картель, Н.А., Кильчевский, А.В. Биотехнология в растениеводстве: учебник. – Мн.: Тэхналогія, 2005. – 310 с.

8. Кобаяси, Н. Введение в нанотехнологию (пер. с японск.). 2-е изд. М.: БИНОМ.

Лаборатория знаний, 2008. – 134 с.

9. Лысак, В.В. Микробиология. – Минск: БГУ, 2008. – 343 с.

10. Нетрусов, А.И., Котова, И.Б. Микробиология: учебник для студ. высш. учеб.

заведений. 2-е изд. М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 352 с.

11. Сельскохозяйственная биотехнология и биоинженерия. 4 изд. (под ред.

B.C. Шевелухи). М.:Ленанд, 2015. – 704 с.

12. Эрнст, Л.К., Прокофьев, М.И. Биотехнология сельскохозяйственных животных.

М.: Колос, 1995. – 359 с.

Дополнительная:

1. Modern bacterial genetics. 2-nd ed. (Eds: Streips U.N., Yasbin R.E.) Wiley-Liss, Inc., New York, 2002. 657 p.

2. Биотехнология. Биобезопасность. Биоэтика. /Под ред. А.П. Ермишина / Мн.:

Тэхналогiя. 2005. – 430 с.

3. Бутенко, Р.Г. Биология клеток высших растений in vitro и биотехнологии на их основе. Учебное пособие. М.: ФБК-ПРЕСС, 1999. 160 с.

4. Генная инженерия растений. Лабораторное руководство (пер. с англ./ под ред.

Дж. Дрейпера, Р. Скотта, Ф. Армитиджа). М.: Мир. 1991. – 408 с.

5. Глеба, Ю.Ю., Сытник, К.М. Клеточная инженерия растений. Киев: Наукова думка.

1984. – 160 с

6. Ермишин, А.П. Генетически-модифицированные организмы и биобезопасность.

Минск: Беларус. навука, 2013. –171 с.

7. Жимулев, И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Сибирское Университетское издво, Новосибирск. – 2003. – 479 с.

8. Зиновьева, Н.А., Гладырь, Е.А., Эрнст, Л.К., Брем, Г. Введение в молекулярную генную диагностику сельскохозяйственных животных. ВИЖ. 2002. – 112 с.

9. Калашникова, Л.А., Дунин, И.М., Глазко, В.И. Селекция XXI века: использование ДНК-технологий.- 2-е изд. испр. и доп. Московская область, Лесные поляны, ВНИИплем.

2001. – 34 с.

10. Калинин, Ф.А., Кушнир, Г.А., Сарнацкая, В.В. Технология микроклонального размножения растений. Киев: Наукова думка. 1992. – 232 с.

11. Кучук, Н.В. Генетическая инженерия высших растений. Киев. Наукова думка.

1997. – 152 с.

12. Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты: сб. науч.

тр. Т. 2. /под ред. Э.И. Коломиец, А.Г. Лобанка. Минск: Беларуская навука, 2009. – 456 с.

13. Орлов, П.А. Клеточные и генно-инженерные технологии модификации растений.

Минск: «Тонпик». 2006. – 248 с.

14. Рыбчин, В.Н. Основы генетической инженерии. 2-издание, перераб. и дополн., СПб, СПбГТУ, 1998. – 522 с.

15. Сидоров, В.А. Биотехнология растений: клеточная селекция. Киев.: Наукова думка. 1990.- 280 с.

16. Синклер, М., Берг, П. Гены и геномы. М.: «Мир», т. 1, 2, 1998.

17. Уилсон, К. Принципы и методы биохимии и молекулярной биологии / К. Уилсон, Д. Уолкер. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. – 848 с.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

18. Уотсон, Дж., Туз Дж., Курц, Д. Рекомбинантные ДНК. Краткий курс. М.: Мир.

1986. 285с.

19. Шмид, Р. Наглядная биотехнология и генетическая инженерия / Р. Шмид. – М.:

Бином. Лаборатория знаний, 2014. – 325 с.

20. Бурместер, Г.Р. Наглядная иммунология / Г.Р. Бурместер, А. Пецутто. – М.:

Бином. Лаборатория знаний, 2014. – 320 с.

21. Титов, Л.П. Иммунология: Терминологический словарь / Л.П. Титов. – М.:

Медицинское Информационное Агентство, 2008. – 512 с.

22. Гончаренко, Г.Г. Основы генетической инженерии: учеб. пособие / Г.Г. Гончаренко. – Мн.: Выш. шк., 2005. – 183 с.

23. Бокуть, С.Б. Курс лекций по молекулярной биологии клетки / С.Б. Бокуть, Н.В. Герасимович, А.А. Милютин. – Мн.: Выш. шк., 2005. – 463 с.

24. Белясова, Н.А. Биохимия и молекулярная биология: Учеб пособие для вузов по технолог. и биолог. спец. / Н.А. Белясова. – Мн.: Книжный дом, 2004. – 416 с.

–  –  –

Цель программы-минимум: создать у аспиранта четкую систему знаний и основу для практических навыков в области молекулярной генетики для использования их в сфере профессиональной деятельности.

Задачи программы-минимум: сформировать у аспиранта комплекс научных знаний по основным вопросам молекулярной генетики, молекулярным механизмам генетических процессов и методам молекулярно-генетического анализа.

Требования к уровню знаний аспиранта: иметь четкие представления о структуре и свойствах нуклеиновых кислот и белков; об основах геномики и генетической инженерии, знать молекулярные механизмы основных генетических процессов. Аспирант должен владеть основами молекулярно-генетического анализа, быть подготовленным теоретически к использованию различных методов молекулярного анализа геномов для решения задач современной генетики и практическому применению полученных результатов; развить способность четко формулировать цель и излагать свою точку зрения по проблеме, планировать и достигать результатов в научной деятельности, проявлять готовность к различным формам и видам научной деятельности (проект, грант, конференция, конгресс, симпозиум, семинар и т.д.).

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

В содержание курса входят основные положения и понятия молекулярной генетики, методы их изучения, молекулярные механизмы генетических процессов и прикладные аспекты молекулярной генетики.

Курс представлен следующими разделами:

1. Введение.

2. Структура и свойства нуклеиновых кислот и белков.

3. Молекулярные механизмы генетических процессов.

4. Геномика.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

ВВЕДЕНИЕ

Ключевые слова: молекулярная генетика, этапы развития.

Предмет молекулярной генетики. Основные этапы развития молекулярной генетики.

Значение молекулярной генетики для решения задач биотехнологии, селекции, медицины, экологии.

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И БЕЛКОВ

Ключевые слова: пуриновые и пиримидиновые основания, азотистые основания, эндо- и экзонуклеазы, макромолекулярная структура ДНК и РНК, ДНК и РНК-содержащие вирусы, структура и классификация белков.

Первичная структура нуклеиновых кислот. Нуклеотиды – мономеры нуклеиновых кислот.

Пуриновые и пиримидиновые основания; кето-энольная таутомерия. Сахарный компонент нуклеотида; D-фурановая конфигурация. Нуклеозид; гликозидная связь; фосфатный остаток, его положение. Различные типы нуклеотидов. Межнуклеотидные связи, полярность линейной цепи. Схема полинуклеотидной цепи: пентозофосфатный каркас и боковые группы.

Химическая и ферментативная деградация нуклеиновых кислот. Щелочной и кислотный гидролиз. Эндонуклеазы и экзонуклеазы. ДНКазы и РНКазы. Принципы количественного определения нуклеиновых кислот. Экстракция нуклеиновых кислот и разделение ДНК и РНК. Спектр оптического поглощения нуклеиновых кислот и его применение для их определения.

Количественные соотношения азотистых оснований в нуклеиновых кислотах. Правило Чаргаффа. Специфичность количественных соотношений азотистых оснований в нуклеиновых кислотах. Доказательство антипараллельности нитей ДНК. Видовая специфичность состава ДНК и РНК. Физический метод определения состава ДНК.

Равновесное центрифугирование в градиенте плотности.

Макромолекулярная структура ДНК. Двойная спираль Уотсона-Крика. Принцип комплементарности и его биологическое назначение. Водородные связи и гидрофобные взаимодействия между азотистыми основаниями. Регулярность структуры. Спирализация.

Параметры спирали. В-, А- и Z-формы ДНК. Сверхспирализация. Топоизомеразы.

Неканонические структуры ДНК.

Денатурация двухцепочечной ДНК. Влияние ионной силы, гидрофобных растворителей, мочевины, рН, температуры. Понятие о плавлении спирали; температура «плавления»;

связь ее с нуклеотидным составом. Гиперхромный эффект. Ренатурация ДНК. Условия ренатурации. Зависимость ренатурации от гомогенности препарата.

Молекулярная гибридизация ДНК. Обнаружение гибридных ДНК с помощью тяжелой метки в градиенте плотности хлористого цезия. Установление сходства нуклеотидной последовательности цепей ДНК путем молекулярной гибридизации.

Одноцепочечность РНК. Спирализация в РНК (вторичная структура). Внутрицепочечные комплементарные взаимодействия. Температурное разрушение («плавление») спиралей.

Вирусный нуклеопротеид как форма сохранения инфекционного начала – молекулы нуклеиновой кислоты. ДНК-содержащие и PHK-содержащие вирусы. Типы вирусных Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 нуклеиновых кислот (одноцепочечные ДНК, двухцепочечные РНК, линейные и кольцевые молекулы).

Первичная структура белков. Аминокислотные остатки – мономеры белковых цепей.

Различные типы аминокислот и их строение. Пептидная связь. Полипептидная цепь.

Вторичная структура белков. Основные типы конформаций полипептидной цепи.

Спиральные и b-структурные участки в глобулярных белках.

Третичная структура белков. Природа сил, стабилизирующих трехмерную структуру белка. Гидрофобные взаимодействия. Ионные и водородные связи. Ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Доменная структура.

Четвертичная структура белков. Типы взаимодействий между субъединицами в олигомерных белках на примере молекулы гемоглобина.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Ключевые слова: репликация, рестрикция, репарация, рекомбинация, трансдукция, трансформация, транскрипция, процессинг, сплайсинг, обратная транскрипция, трансляция, генетический код, посттрансляционные и ко-трансляционные изменения белков.

Репликация, рекомбинация и модификация ДНК. Полуконсервативный механизм репликации ДНК. Механизм биосинтеза ДНК. Энзимология репликации. Аналоги оснований ДНК, механизм их мутагенного действия. ДНК-полимеразы (I, II, III) E. сoli. Их ферментативные активности (5'-3' – полимеризующая, 3'-5' и 5'-3' – экзонуклеазные), их роль в синтезе ДНК.

ДНК-лигазы, роль в синтезе ДНК. Топоизомеразы, роль в сверхспирализации.

Регулярная репликация хромосомы бактерий. Понятие о репликоне. Плазмиды: эписомы, бактерицидные факторы, факторы резистентности и токсичности.

Репликация хромосом высших организмов. Множественность репликонов в хромосомах.

Амплификация генов рРНК. Геномы митохондрий и пластид, особенности репликации.

Автономно-реплицирующиеся последовательности дрожжей. Центромеры и теломеры.

Искусственные хромосомы. Теломера и теломераза, бессмертные клетки (стволовая и раковая).

Ферментативный синтез РНК на матрице ДНК. Проблема редупликации вирусной РНК.

РНК-зависимая РНК-полимераза, «вирусная» природа фермента. Бактериальные РНК-содержащие вирусы.

Характер продукта РНК-синтетазной реакции. Нуклеотидный состав и последовательность. Репликативная форма РНК. Ее устойчивость к РНКазе. Выделение, свойства, комплементарность цепей. «+» и «–» цепи.

Молекулярный механизм мутаций. Мутации, возникающие в процессе редупликации ДНК. Возникновение спонтанных мутаций вследствие таутомеризации или ионизации пуринового или пиримидинового кольца в момент репликации. Мутации, индуцированные включением бром-урацила в ДНК. Динамические мутации (увеличение числа тринуклеотидных повторов) и наследственные болезни.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 Точечные мутации, вызываемые прямым химическим изменением нуклеотидов в ДНК.

Мутации, вызываемые азотистой кислотой. Аддукты алкилирования ДНК (N7-алкилгуанин; O6-алкилгуанин). Аддукты окисления ДНК (8-оксогуанин).

Генетические и структурные последствия точечных мутаций (аминокислотные замены).

Мутации со «сдвигом рамки считывания»: делеции и вставки нуклеотидов. Акридиновые красители как мутагены. Генетические и структурные последствия мутаций со «сдвигом рамки считывания».

Модификация и рестрикция ДНК. Глюкозилирование ДНК бактериофагов.

Метилирование ДНК. Акцепторные азотистые основания, роль последовательности нуклеотидов. Энзимология метилирования ДНК. Метилирование ДНК фагов и бактерий.

Биологическая роль метилирования у прокариот. Рестрикция неметилированной ДНК, ферменты рестрикции и модификации. Генетические и биохимические данные об их структуре, последовательность нуклеотидов, специфичность рестриктаз, механизм их действия.

Репарация повреждений ДНК. Система световой репарации ДНК. Темновая репарация ДНК, ДНК-N-гликозилазы, АР-эндонуклеазы. Эксцизионная репарация нуклеотидов (глобальная геномная и сопряженная с транскрипцией). Эксцизионная репарация оснований. Репарация разрывов ДНК (однонитевых и двунитевых). Репарация неспаренных оснований. SOS-система репарации. Наследственные заболевания человека, основанные на нарушении системы репарации ДНК.

Генетическая рекомбинация. Пол и конъюгация у бактерий. Половой фактор – эписома.

Автономное и интегрированное состояние полового фактора. Половые ворсинки.

Генетическая структура полового фактора – tra-оперон. Передача ДНК от донорных клеток к реципиентным. Сайт-специфическая рекомбинация, ее механизм и биологическая роль. Сайт-специфическая рекомбинация и реконструирование геномов эукариот.

Молекулярные механизмы трансдукции, трансформации, рекомбинации фагов и эписом.

Гипотезы смены матрицы и разрыва-воссоединения. Белки и ферменты рекомбинации.

Пострепликативная репарация ДНК. Rec-мутации, нарушающие рекомбинацию.

Коррекция при образовании гетеродуплексных молекул ДНК.

Транскрипция. Открытие информационной РHK. Состав новых РНК при развитии бактериофагов. «Ранние» и «поздние» мРНК при развитии Т-фагов.

Понятие об оперонах и полицистронных мРНК. Процессинг РНК у бактерий. РНКаза Р.

Безматричный синтез полирибонуклеотидов с помощью полинуклеотидфосфорилазы.

Матричный синтез РНК. Инициация, элонгация и терминация синтеза РНК.

Антибиотики – ингибиторы транскрипции.

«Классическая» схема оперона по Жакобу и Моно. Индукция и репрессия синтеза ферментов. Репрессор лактозного оперона. Эффекторы. Генетическое изучение структуры оперона. Оператор. Структура промоторов генов бактерий.

Позитивная регуляция арабинозного оперона. Катаболитная репрессия, циклический АМФ и белок-рецептор цАМФ. «Антисмысловая» (antisense) РНК в регуляции экспрессии генов.

Регуляция синтеза рибосомных РНК и белков. Единицы транскрипции – предшественники рРНК.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 Регуляция транскрипции у эукариот. Три типа РНК-полимераз (I, II и III) животных, особенности структурной организации промоторов транскрибируемых ими генов. Методы «обратной генетики» в исследованиях. Энхансеры (усилители) работы генов.

«Сайленсеры».

Данные о регуляторных участках генов. Механизм действия гормонов. Протоонкогены и регуляция транскрипции. Гены, определяющие развитие организма, особенности их строения и экспрессии. Уровни организации ДНК в хромосомах.

Процессинг гигантских предшественников мРНК эукариот. Устранение «интронов»

(«сплайсинг»). Образование 3'-концевой полиА и 5'-метил-гуаниловой группы. Роль малых ядерных РНК. Сплайсома. Альтернативный сплайсинг и его роль в регуляции экспрессии генов. Само-«сплайсинг». Транс-сплайсинг. Редактирование РНК.

Синтез ДНК на матрице РНК («обратная транскрипция»). Роль обратной транскрипции в эволюции генома. Псевдогены.

Трансляция. Открытие тРНК и процесса акцептирования аминокислот (Хогланд и Замечник, 1959). Характеристика тРНК: длина цепи, концевые группы, универсальная 3'-концевая последовательность. Реакция акцептирования аминоацила. Значение ССА-конца тРНК. Связь аминоацила с тРНК. Ферменты, участвующие в акцептировании.

Аминоацил-тРНК как форма поступления аминокислоты в рибосому. Индивидуальные тРНК. Специфичность тРНК по отношению к различным аминокислотам. Узнавание ферментами индивидуальных тРНК.

Экспериментальная расшифровка генетического кода. Понятие о кодовом отношении, о кодонах, о перекрываемости кодонов, о «запятых», о вырожденности кода.

Экспериментальное доказательство неперекрываемости кодонов с помощью точечных мутаций. Экспериментальное доказательство триплетности кода без запятых с помощью мутаций, индуцированных акридиновыми красителями.

Бесклеточная белок-синтезирующая система и ее компоненты, рибocoмы, матричный полинуклеотид (мРНК), аминоацил-тРНК, ГТФ, белковые факторы, неорганические катионы.

Функциональные центры pибосомы. мРНК-связывающий участок, его локализация на 30S субчастице. Аминоацил-тРНК-связывающий участок рибосомы и его локализация.

Пептидил-тРНК-связывающий участок рибосомы и его локализация. Пептидилтрансферазный каталитический центр. Цикличность работы рибосомы.

Этапы трансляции: инициация, элонгация (полимеризация) и терминация. Инициирующие кодоны. Белковые факторы и ГТФ. Образование начального комплекса. Образование первой пептидной связи. Особенности инициации в эукариотических системах.

«Полимеризация» аминоацилов, «элонгация». Поступление в рибосомы аминоацил-тРНК.

Образование пептидной связи. Транслокация. Общая схема рабочего цикла трансляции.

Терминация трансляции, кодоны терминации. Белковые факторы терминации.

Посттрансляционные и ко-трансляционные изменения белков; сигнальные полипептидные последовательности, частичный протеолиз, гликозилирование, АДФ-рибозилирование и другие типы химической модификации белка. Роль фосфорилирования белков в регуляции генной активности. Транспорт белков в системе мембран. Молекулярные «шапероны».

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

ГЕНОМИКА

Ключевые слова: генная карта, цистрон, транспозоны, ретротранспозоны, митохондрии, хлоропласты, ПДРФ-анализ, ПЦР-анализ, фармакогенетика, клонирование генов, векторы, геномные библиотеки, трансгенные организмы, биобезопасность, биоэтика.

Локализация генов в хромосомах. Принцип линейного расположения генов в хромосоме.

Химическая природа генов. Отождествление гена с ограниченным участком ДНК.

Перекрывающиеся гены. Фиксированное расположение генов вдоль молекулы ДНК.

Определение границ гена. Цис-транс-тест и понятие «цистрон»; эквивалентность цистрона и гена. Явление межгенной комплементации как основа теста. Трудности, связанные с возможностью межаллельной комплементации; понятие межаллельной (внутригенной) комплементации.

Замена аминокислоты как структурное проявление мутации гена. Колинеарность гена и полипептидной цепи белка. Мутантные формы глобина у человека.

Особенности строения генома эукариот. Общая структура генома. Уникальные и повторяющиеся последовательности ДНК. Сателлитные ДНК. Экзоны и интроны.

Эволюция эукариотического генома, представление о перетасовке экзонов.

«Процессированные» гены и псевдогены. Роль обратной транскрипции в образовании и эволюции генома эукариот. Мультигенные семейства, их эволюция.

Подвижные генетические элементы генома эукариот, их типы. Ретротранспозоны и транспозоны. Р-элемент. Роль подвижных элементов в возникновении мутаций и геномных перестроек.

Геномы митохондрий и хлоропластов. Особенности структурной организации, экспрессия и взаимодействие с ядерным геномом.

Молекулярные методы анализа геномов. Анализ ДНК методом Саузернблотгибридизации. Анализ РНК Нортенблот-гибридизацией. Анализ белков Вестерн блотметодом. Молекулярные зонды, маркеры. ПДРФ-анализ. Анализ ДНК и РНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Разновидности ПЦР-анализа. ДНК-чип технология.

Генетическое картирование геномов. Генетические и физические карты. Секвенирование ДНК, основные принципы и методы. Секвенирование следующего поколения (NGS).

Расшифровка нуклеотидного состава генома эукариот (геном человека, геном арабидопсиса).

Фармакогенетика: перспективное направление персонализированной медицины.

Молекулярно-генетические основы лекарственной устойчивости.

Генетическая инженерия. Методы клонирования генов. Векторы, используемые для клонирования. Создание геномных библиотек и способы их скрининга. Векторы для генной экспрессии. Библиотеки кДНК. YAC-система, ВАС-библиотеки, их значение для клонирования генов. Методы создания трансгенных организмов (способы введения гена в клетку, типы векторов, маркерные гены, селективные гены, репортерные гены, оценка экспрессии генов). Трансгенные животные и растения, их роль в решении общебиологических проблем. Использование эндогенных вирусов для переноса генов в клетки животных. Проблемы биобезопасности трансгенных организмов.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Айала, Ф.,Кайгер, Дж. Современная генетика. – М.: Мир, 1987. – Т. 1. – 295 с.

Т. 2. – 368 с. Т.3. – 335 с.

2. Глик, Б., Пастернак, Дж. «Молекулярная биотехнология». Пер. с англ. Москва.

«Мир». 2002. – 589 с.

3. Даниленко, Н.Г., Давыденко, О.Г. Миры геномов органелл. Мн.: Тэхналогія, 2003. – 494 с.

4. Жимулев, И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск, Сибирское университетское издательство, 5-е издание, 2008.

5. Жученко, А.А, Гужов, Ю.Л., Пухальский, В.А. и др. Генетика. – М.: Колос, 2004. – 480 с.

6. Картель, Н.А., Кильчевский, А.В. Биотехнология в растениеводстве. – Мн.:

Тэхналогія, 2005. – 309 с.

7. Киселев, С.Л. Гены и генная терапия. Природа. –2006, № 1.

8. Льюин, Б. Гены. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2012. – 896 с.

9. Патрушев, Л.И. Экспрессия генов. – М.: Наука, 2004. – 526 с.

10. Свердлов, Е.Д. Проблемы и перспективы молекулярной генетики. Том 1. – Наука, 2003. – 427 с.

11. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. Т.1,2, 1998.

12. Спирин, А.С. Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот. – М.: Высшая школа, 1990.

13. Щелкунов, С.Н. Генетическая инженерия. Новосибирск, Сибирское университетское издательство, 2004. – 496 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Альбертс, Б. и др. «Молекулярная биология клетки».в 3-х томах: т. 1, гл. 3, 4, 5;

т. 2 гл. 9, 10, 13; т. 3 гл. 16. 2013.

2. Браун, Т.А. Геномы. – Ин-т компьютерных исследований, 2011. – 921 с.

3. Гвоздев, В. А. Подвижные элементы в геноме эукариот. Соросовский образовательный журнал. № 8, 1998.

4. Генетическая нестабильность и нарушения репарации ДНК как факторы наследственной и соматической патологии человека / монография под ред. Гончаровой Р.И.// Минск: Белорусская наука, 2015. – 278 с.

5. Гончаренко, Г.Г. Основы генетической инженерии. – Мн.: Выш. шк., 2005. – 183 с.

6. Давыденко, О.Г., Даниленко, Н.Г. Миры геномов органелл. – Мн.: Тэхналогiя, 2003. – 494 с.

7. Картель, Н.А., Макеева, Е.Н., Мезенко, А.М. Генетика. Энциклопедический словарь. – Мн.: Беларус. навука. 2011. – 992 с.

8. Коничев, А.С., Севастьянова, Г.А. Молекулярная биология. – М.: Академия, 2005.

400 с.

9. Лекции Нобелевских лауреатов по химии 2015 г. (интернет-ресурсы).

10. Максимова, Н.П. Репарация ДНК.

www.bio.bsu.by/genetics/files/genetics_maksimova_15.pdf.

11. Маниатис, Т., Э. Фрич, Дж. Сэмбрук. Методы генетической инженерии.

Молекулярное клонирование, М., «Мир», 1984.

12. Николайчик, Е.А. Регуляция метаболизма. Курс лекций. Минск, 2002.

13. Сойфер, В.Н. Репарация генетических повреждений. Соровский образовательный журнал. 1997. № 8. – С. 4–13.

14. Сычев, Д.А., Раменская, Г.В., Игнатьев, И.В., Кукес, В.Г. Клиническая фармакогенетика: Учебное пособие / Под ред. В.Г. Кукеса, Н.П. Бочкова. – М.: ГЭОТАРМедиа, 2007. – 248с.

15. Энциклопедия «Современное естествознание». Т. 8. Молекулярные основы биологических процессов. М., Изд. Магистр-пресс, 2000.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

УТВЕРЖДЕНО

Приказ Высшей аттестационной комиссии Республики Беларусь 07.06.2016 № 156

ПРОГРАММА-МИНИМУМ

кандидатского экзамена по специальности 03.02.07 – генетика (биологические науки)

–  –  –

Цель программы-минимум:

создать у аспиранта четкую систему знаний в области генетики для использования их в сфере профессиональной научной деятельности.

Задачи программы-минимум:

сформировать у аспиранта комплекс научных знаний по основным вопросам генетики, закономерностям наследственности и изменчивости у прокариотических и эукариотических организмов, молекулярным механизмам генетических процессов, наследственной и ненаследственной изменчивости, процессам реализации наследственной программы развития организмов, популяционной и эволюционной генетике, теоретическим основам селекции, методам биотехнологии растений, животных и человека, проблемам биобезопасности, управлению наследственностью и изменчивостью и практическому использованию достижений современной генетики;

развить способность четко формулировать цели и излагать свою точку зрения по проблеме, планировать и достигать результатов в научной работе, проявлять готовность к различным формам и видам научной деятельности (подготовка и выполнение научного проекта, формирование заявки на грант, подготовка и участие в работе конференций, конгрессов, симпозиумов, семинаров, выставок, инновационная деятельность и т.д.).

Требования к уровню знаний аспиранта:

аспирант должен владеть основами генетического и молекулярно-генетического анализа, знать закономерности наследования признаков и свойств организмов разных уровней организации, иметь четкие представления о материальных основах наследственности, молекулярных механизмах фундаментальных генетических процессов, использовании различных методов молекулярно-генетического анализа для решения задач современной генетики и практическом применении полученных результатов.

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

В содержание курса входят основные положения и понятия предмета генетики – наследственность и изменчивость, методы их изучения, молекулярные механизмы генетических процессов и прикладные аспекты генетики.

Курс представлен следующими разделами:

1. Хромосомные основы наследственности.

2. Методы изучения наследственности.

3. Теория гена.

4. Генетическая изменчивость.

5. Молекулярные механизмы генетических процессов.

6. Нехромосомная наследственность.

7. Генетика онтогенеза.

8. Популяционная и эволюционная генетика.

9. Прикладные аспекты генетики.

10. Генетика человека.

11. Проблемы биобезопасности.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

ВВЕДЕНИЕ

Ключевые слова: генетика, наследственность, изменчивость, ген, генотип, фенотип.

Предмет генетики. Объекты и методы генетики. Основные этапы развития генетики. Роль работ Г. Менделя и других ученых в становлении генетики и селекции. Работы Н.И. Вавилова, А.С. Серебровского, Н.К. Кольцова, Ю.А. Филипченко, С.С. Четверикова, Г.Д. Карпеченко, А.Р. Жебрака и других ученых-генетиков.

Структура и основные разделы современной генетики. Место генетики среди биологических наук. Значение генетики для решения задач селекции, медицины, экологии и биотехнологии.

Понятие о наследственности и изменчивости. Понятия: ген, генотип, фенотип.

Фенотипическая и генотипическая изменчивость.

ХРОМОСОМНЫЕ ОСНОВЫ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Ключевые слова: клетка, ядро, хромосомы, митоз, мейоз.

Доказательства роли ядра и хромосом в явлениях наследственности. Локализация генов в хромосомах. Роль цитоплазматических факторов в передаче наследственной информации.

Деление клетки и воспроизведение. Клеточный цикл и его этапы. Стадии митоза и особенности поведения хромосом. Молекулярные механизмы митоза. Биологическое значение митоза. Мейоз и образование гамет. Причины образования новых комбинаций генов в результате мейоза. Типы мейоза (гаметный, споровый и зиготный) и их особенности. Молекулярные механизмы мейоза. Нерегулярные типы полового размножения у растений и животных (апомиксис, партеногенез, гиногенез, андрогенез).

Кариотип. Морфология хромосом и их строение. Молекулярная организация хромосом про- и эукариот. Химический состав хроматина и уровни его упаковки. Эухроматин и гетерохроматин. Теломеры и теломерный гетерохроматин. Политенные хромосомы, хромосомы типа ламповых щеток, локализация и механизм их образования.

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

Ключевые слова: генетический анализ, сцепление и кроссинговер, генетические карты хромосом.

Цели, принципы и этапы генетического анализа. Методы генетического анализа:

гибридологический, цитогенетический, молекулярно-генетический, биохимический, популяционный и др. Основы гибридологического метода: выбор объекта, анализ контрастных признаков, учет всех классов в расщеплении, статистическая проверка гипотез. Законы генетики, установленные Г. Менделем. Факторы, нарушающие менделевское расщепление. Роль коллекций в генетическом анализе. Разрешающая способность генетического анализа.

Наследование признаков при моногибридных скрещиваниях. Межаллельное взаимодействие генов. Аутосомное наследование, наследование, сцепленное с полом, частично сцепленное с полом. Влияние различных факторов на проявление признака.

Наследование при полигибридных скрещиваниях. Общая формула расщепления при независимом наследовании. Неаллельные взаимодействия (комплементарность, эпистаз, полимерия). Плейотропное действие генов. Биохимические основы неаллельных взаимодействий. Пенетрантность и экспрессивность. Количественные признаки, особенности их расщепления в популяциях.

Сцепление и кроссинговер. Основные работы школы Т. Моргана. Анализ наследования сцепленных признаков (по результатам F1 и F2). Анализирующее скрещивание и Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 тетрадный анализ при изучении кроссинговера. Цитологические доказательства кроссинговера. Локализация гена в группе сцепления. Построение генетических карт хромосом. Картирование при митотическом кроссинговере.

Определение группы сцепления. Линии тестеры с доминантными маркерами. Метод анеуплоидных тестеров (нуллисомики, моносомики, трисомики). Методы молекулярной генетики (гибридизация соматических клеток, нуклеиновых кислот, гибридизация in situ, секвенирование). Использование центромеры в качестве маркера. Картирование с использованием молекулярно-генетических маркеров.

Генетика пола; гомогаметный и гетерогаметный пол; гермафродитизм. Сцепленное с полом и аутосомное наследование. Применение реципрокных скрещиваний для изучения сцепленных с полом признаков.

Особенности микроорганизмов как объектов генетических исследований. Организация генетического аппарата у бактерий. Представления о плазмидах, эписомах и мигрирующих генетических элементах (инсерционные последовательности, транспозоны). Генетический анализ у прокариот (клональный анализ, метод селективных сред, метод отпечатков и др.). Явление диссоциации по признакам колоний у бактерий и данные о его генетической природе.

Рекомбинация при конъюгации бактерий. Методы генетического картирования при конъюгации. Кольцевая карта хромосом прокариот.

Генетическая рекомбинация при трансформации, трансдукции у бактерий. Общая и специфическая трансдукция. Использование трансформации и трансдукции для картирования генов. Сопоставление методов генетического анализа у прокариот и эукариот.

ТЕОРИЯ ГЕНА

Ключевые слова: делимость гена, аллелизм, псевдоаллелизм, цистрон, интрон-экзон, методы картирования генома.

Представления школы Т. Моргана о строении и функции гена. Мутационная и рекомбинационная делимость гена. Работы школы А.С. Серебровского (1929) по ступенчатому аллелизму. Концепция псевдоаллелизма. Исследование тонкой структуры гена на примере фага Т4 (С. Бензер, 1961). Ген как единица функции. Явление межаллельной комплементации.

Молекулярно-генетические подходы в исследовании строения генов. Интрон-экзонная организация генов эукариот. Структурная организация генома эукариот. Классификация повторяющихся элементов генома. Семейства генов. Псевдогены. Регуляторные элементы генома. Молекулярно-генетические методы картирования генома. Проблемы молекулярной эволюции генов.

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ

Ключевые слова: наследственная изменчивость, модификационная изменчивость, хромосомные перестройки, генные мутации, спонтанный мутагенез, индуцированный мутагенез.

Понятие о наследственной и ненаследственной (модификационной) изменчивости.

Мутационная теория и классификация мутаций. Комбинативная и мутационная изменчивость. Механизм ее возникновения, роль в эволюции и селекции. Формирование Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 признаков как результат взаимодействия генотипа и факторов среды. Норма реакции генотипа. Адаптивный характер модификаций. Использование математических методов при анализе изменчивости организмов.

Геномные изменения: полиплоидия и анеуплоидия. Автополиплоиды и аллополиплоиды.

Амфидиплоидия как механизм возникновения плодовитых аллополиплоидов. Роль полиплоидии в эволюции и селекции. Анеуплоидия: нуллисомики, моносомики, полисомики, их использование в генетическом анализе. Особенности мейоза и образование гамет у анеуплоидов, их жизнеспособность и плодовитость.

Хромосомные мутации (перестройки, или аберрации хромосом). Внутри- и межхромосомные перестройки: делеции, дефишенси, дупликации (тандемные и инвертированные), инверсии (перицентрические и парацентрические), транслокации, транспозиции. Сбалансированные и несбалансированные аберрации хромосом.

Механизмы возникновения хромосомных мутаций, методы выявления, роль в эволюции генома.

Классификация генных мутаций. Молекулярная природа возникновения генных мутаций:

замена оснований, выпадение или вставка оснований (нонсенс, миссенс и сдвиг рамки считывания).

Роль мобильных генетических элементов в возникновении генных мутаций и хромосомных перестроек. Перемещающиеся генетические элементы бактерий и мобильные генетические элементы эукариот.

Спонтанный и индуцированный мутационный процесс. Количественная оценка частот возникновения мутаций. Методы оценки частоты мутаций: гибридологический, цитологический, биохимический. Многоэтапность и генетический контроль мутационного процесса. Генетические эффекты ионизирующего излучения и УФ-лучей. Закономерности «доза-эффект». Радиационный риск, удваивающая доза. Динамика мутационного процесса в популяциях при остром и хроническом облучении. Генетическая адаптация популяций, механизмы адаптации. Химический мутагенез. Особенности мутагенного действия химических агентов. Типы мутагенов, механизмы их действия. Факторы, модифицирующие мутационный процесс. Мутагены окружающей среды и методы их тестирования. Комбинированное воздействие мутагенных и немутагенных факторов разной природы (аддитивность, синергизм, сенсибилизация, антагонизм, протекция).

Антимутагены.

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Ключевые слова: нуклеиновые кислоты, генетический код, репликация ДНК, транскрипция, процессинг, сплайсинг, трансляция, репарация.

Доказательства генетической роли нуклеиновых кислот (опыты Ф. Гриффитса (1928), О. Эйвери, К. МакЛеод и Мак-Карти (1944) на пневмококках, А. Херши и М. Чейз (1952) на бактериофаге Т2, Г. Френкель-Конрат и Р. Вильямс (1956) на вирусе табачной мозаики.

Структура ДНК и РНК. Правила Э. Чаргаффа (1951) и принцип комплементарности.

Данные Р. Франклин и М. Уилкинса по рентгеноструктурному анализу ДНК (1952).

Модель ДНК Д. Уотсона и Ф. Крика (1953). Пространственная организация молекулы ДНК, стэкинг-взаимодействия. Альтернативные двуспиральные структуры ДНК (В, С, А, Д, Е и Z-формы). Состояние суперспирализации. Вторичная, третичная и четвертичная структура ДНК и РНК. Типы молекул ДНК и РНК у эукариот, прокариот и вирусов Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 (линейные, кольцевые, двухцепочечные и одноцепочечные). Функции нуклеиновых кислот в реализации генетической информации: репликация, транскрипция, трансляция.

Генетический код и его характеристика. Свойства генетического кода (триплетность, универсальность, неперекрываемость, отсутствие разделительных знаков, линейность, колинеарность, вырожденность, наличие инициирующих и терминирующих кодонов).

Теоретическое обоснование и доказательство триплетности кода Г. Гамовым (1954) и Ф. Криком (1961). Работы М. Ниренберга, Дж. Маттеи (1961) и С. Очоа (1962) по изучению генетического кода. Окончательная расшифровка генетического кода М. Ниренбергом и П. Ледером (1965).

Методы молекулярного анализа геномов, области их применения. Анализ ДНК методом Саузерн блот-гибридизации. Анализ РНК Нозерн блот-гибридизацией. Анализ белков Вестерн блот-методом. Анализ ДНК и РНК с помощью полимеразной цепной реакции (ПЦР). Определение нуклеотидных последовательностей (секвенирование). Метод Ф. Сэнгера и технологии секвенирования нового поколения. Гибридизация in situ. Анализ ДНК-белковых взаимодействий.

Репликация ДНК. Модель полуконсервативного способа репликации ДНК и ее доказательства (М. Мезельсон, Ф. Сталь, 1957; Дж. Тэйлор, 1963). Механизм репликации ДНК. Ферменты репликации. Особенности репликации ДНК у про- и эукариот.

Репликация линейных двухцепочечных молекул ДНК у эукариот (множественность репликонов) и фага Т7 (образование У-структур). Репликация кольцевой двухцепочечной молекулы ДНК у бактерий и фагов (с образованием структур и по типу катящегося кольца) и митохондрий (с образованием D-петли).

Транскрипция. Процесс транскрипции и его особенности у про- и эукариот. Строение регуляторных областей и их роль в процессе транскрипции. Этапы транскрипции (инициация, элонгация и терминация). Особенности строения мРНК про- и эукариот.

Функциональные области мРНК прокариот (SD-последовательность, АУГ-кодон, терминирующая область) и эукариот (КЭП на 5' конце и роlу (А) на 3' конце).

Особенности процессинга мРНК, рРНК, тРНК. Механизм сплайсинга. Альтернативный сплайсинг и его биологическое значение.

Трансляция. Процесс трансляции и его особенности у про- и эукариот. Составляющие элементы процесса трансляции (мРНК, рибосомы, тРНК, белковые факторы, АТФ, ГТФ).

Значимые для осуществления трансляции области на мРНК. Этапы трансляции (инициация, элонгация, терминация). Супрессия как проявление мутационных изменений в тРНК. Биологическое значение процесса трансляции.

Репарация ДНК. Типы повреждений ДНК, удаляемые репарационными системами.

Эффективность репарационных систем. Классификация репарационных систем (прямая реактивация, фотореактивация, темновая репарация: эксцизионная и пострепликативная, SOS-ответ). Генетический контроль и механизмы работы репарационных систем.

Нарушения в процессах репарации и наследственные заболевания человека.

Репарационные системы млекопитающих. Механизмы репарационного процесса у фагов.

Молекулярные механизмы регуляции активности генов у прокариот. Принципы негативного и позитивного контроля. Оперонные системы регуляции (теория Ф. Жакоба и Ж. Моно) на примере лактозного и триптофанового оперона. Особенности регуляции метаболизма у эукариотических организмов. Регуляция на уровне транскрипции, посттранскрипционные модификации (на уровне процессинга и сплайсинга), регуляция на уровне трансляции и посттрансляционные модификации (катаболитная инактивация, процессинг белков, гормональная активация и др.). Шапероны.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

НЕХРОМОСОМНАЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТЬ

Ключевые слова: нехромосомное наследование, пластиды, митохондрии, плазмиды.

Закономерности нехромосомного наследования. Методы изучения: реципрокные, возвратные и поглощающие скрещивания, метод трансплантации, биохимические методы.

Геном пластид: организация, плоидность, автономность, кодируемые белки. Пластидная наследственность. Наследование пестролистности у растений. Геном митохондрий и его особенности у растений, грибов и животных. Митохондриальная наследственность.

Наследование дыхательной недостаточности у дрожжей и нейроспоры. Двойное кодирование. Наследование каппа-частиц у парамеций при разных способах размножения.

Наследование сигма-фактора у дрозофилы.

Взаимодействие ядерных и внеядерных генов.

Плазмидное наследование. Свойства плазмид: трансмиссивность, несовместимость, детерминирование признаков устойчивости к антибиотикам и другим лекарственным препаратам, образования колицинов и др. Использование плазмид в генетических исследованиях. Значение изучения нехромосомного наследования в понимании проблем эволюции клеток высших организмов, происхождение пластид и митохондрий.

ГЕНЕТИКА ОНТОГЕНЕЗА

Ключевые слова: онтогенез, дифференциальная репликация, транскрипция и трансляция, эпигенетическая наследственность и изменчивость.

Онтогенез как процесс реализации наследственной программы развития организма.

Понятие тотипотентности и ее экспериментальное доказательство. Этапы онтогенеза.

Молекулярные механизмы реализации действия генов в онтогенезе. Дифференциальная репликация (селективная амплификация, образование политенных хромосом).

Дифференциальная транскрипция генов (образование хромосом типа ламповых щеток, пуфов). Дифференциальная трансляция. Дифференциальная посттрансляционная модификация белков и выборочная их активация или инактивация. Хромосомные перестройки как механизм дифференциального изменения генотипа в процессе онтогенеза. Переключение типов спаривания у дрожжей. Процесс дифференцировки лимфоцитов. Мутации, затрагивающие дифференциацию клеток и тканей в процессе индивидуального развития. Гомеозисные мутации. Фенокопии.

Отличие наследования экспрессии генов в покоящихся, делящихся и дифференцирующихся соматических клетках от законов менделевской генетики. Значение эпигенетических процессов в явлениях старения и рака. Понятие о «двойном наследовании». Роль метилирования ДНК в эпигенетической наследственности и изменчивости. Эпимутации и эпимутагены. Импринтинг генома гамет. Феномен прионов.

Проблема клонирования млекопитающих и человека. Случаи наследования эпигенетических изменений в половых поколениях (парамутации и контролирующие элементы у кукурузы) и значение этого явления для понимания процессов эволюции, генетического действия факторов среды и селекции.

ПОПУЛЯЦИОННАЯ И ЭВОЛЮЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА

Ключевые слова: вид, популяция, естественный отбор, эволюция.

Понятие о виде и популяции. Популяция как структурная единица вида. Понятие о частотах генов и генотипов. Математические модели в популяционной генетике. Закон Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 Харди-Вайнберга, возможности его применения. С.С. Четвериков – основоположник экспериментальной популяционной генетики. Классическая и балансовая модели, равновесная популяция.

Генетическая гетерогенность популяций. Факторы динамики генетического состава популяции: нарушение панмиксии, малая численность популяции (дрейф генов), мутационный процесс, поток генов, межпопуляционные миграции, действие отбора.

Взаимодействие факторов динамики генетической структуры в природных популяциях.

Понятие о внутрипопуляционном генетическом полиморфизме и генетическом грузе.

Естественный отбор как направляющий фактор эволюции популяций.

Приспособленность. Коэффициент отбора. Формы отбора: движущий, стабилизирующий, дизруптивный. Роль генетических факторов в эволюции. Неравномерность скорости эволюции (явление прерывистого равновесия в палеонтологии). Эволюция «по горизонтали» (идиоадаптация) и «по вертикали» (дегенерация и прогрессивная эволюция – ароморфоз). Микроэволюция и макроэволюция. Концепция нейтральной эволюции.

Молекулярно-генетические основы эволюции. Метод молекулярных часов и его применение для построения филогенетических древ. Задачи геносистематики. Значение генетики популяций для медицинской генетики, селекции, решения проблем сохранения генофонда и биологического разнообразия.

ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ГЕНЕТИКИ

Ключевые слова: генетические методы селекции, гетерозис, взаимодействие генотипсреда, методы биотехнологии, клеточная инженерия, трансгенез, ДНК-диагностика, ДНК-паспортизация.

Генетика как теоретическая основа селекции. Учение об исходном материале. Центры происхождения культурных растений по Н.И. Вавилову. Понятие о породе, сорте, штамме. Сохранение генофонда ценных культурных и диких форм растений и животных.

Закон гомологических рядов в наследственной изменчивости (Н.И. Вавилов). Значение наследственной изменчивости для селекционного процесса и эволюции (микроорганизмы, растения, животные).

Частная генетика основных сельскохозяйственных культур. Генетические методы селекции сельскохозяйственных растений. Использование индуцированного мутагенеза и комбинативной изменчивости в селекции. Трансгрессивный рекомбиногенез в селекции растений. Роль полиплоидии в селекции растений.

Системы скрещивания в селекции растений и животных.

Аутбридинг. Инбридинг. Отдаленная гибридизация. Особенности межвидовой и межродовой гибридизации, скрещиваемость, фертильность. Методы преодоления несовместимости между видами и родами. Работы Г.Д. Карпеченко по отдаленной гибридизации. Значение отдаленной гибридизации в селекции растений. Работы И.В. Мичурина по отдаленной гибридизации плодовых культур.

Явление гетерозиса и его генетические механизмы. Методы оценки и отбора растений на комбинационную способность при гетерозисе. Использование гетерозиса у сельскохозяйственных растений.

Проблема взаимодействия генотип-среда в селекции растений. Методы оценки взаимодействия генотип х среда, адаптивной способности и экологической стабильности генотипов, среды как фона для отбора. Экологическая организация селекционного процесса.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 Генетические основы и методы биотехнологии растений. Особенности культуры клеток растений как модельной биологической системы. Каллусная культура: получение и поддержание. Цитогенетическая нестабильность каллусной и суспензионных культур.

Сомаклональная изменчивость: природа и механизмы. Культура пыльников, пыльцы, семяпочек, завязей и эндосперма. Спонтанная полиплоидизация, наблюдаемая при культивировании элементов генеративной сферы растений. Гаметоклональная изменчивость. Культура протопластов. Соматическая гибридизация: этапы и методы.

Оплодотворение in vitro. Создание нового генетического материала зерновых (пшеницы, тритикале, риса) и технических культур (картофеля, сахарной свеклы, рапса, льна) методами биотехнологии. Трансформация растительных тканей in vitro. Использование генетической трансформации для изучения экспрессии генов растений.

Перспективы методов генетической и клеточной инженерии в селекции растений, животных и микроорганизмов, а также в биотехнологической промышленности. Векторы и векторные конструкции. Методы получения и детекции генетически измененных организмов (растений, животных и микроорганизмов). Создание трансгенных растений, устойчивых к гербицидам, насекомым, вирусам, стрессам, с улучшенными качественными характеристиками, с системой мужской стерильности/восстановления фертильности (для получения гетерозисных гибридов), растений-продуцентов протеинов фармацевтического и другого назначения. Клонирование животных. Получение трансгенных животных с новыми хозяйственно-ценными признаками.

ДНК-тестирование по хозяйственно-ценным признакам сельскохозяйственных растений и животных. Маркер-ассоциированная селекция растений и животных (MAS).

Молекулярно-генетические технологии для выявления провирусной ДНК и наследственных заболеваний у сельскохозяйственных животных.

ДНК-паспортизация растений и животных.

Использование методов молекулярной генетики в природоохранной области.

ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА

Ключевые слова: геном человека, наследственные болезни, медицинская генетика и 4-п медицина, спортивная генетика.

Человек как объект генетических исследований. Кариотип человека. Методы изучения генетики человека: генеалогический, цитогенетический, близнецовый, онтогенетический, популяционный, биохимический, молекулярно-генетический и др. Метод фингерпринтинга, SNP и др. Программа «Геном человека». Проблемы геногеографии.

Проблемы медицинской генетики. Наследственные болезни, степень их распространения и причины возникновения в популяции человека.

Типы наследственных заболеваний:

хромосомные, генные и болезни с наследственной предрасположенностью (мультифакториальные). Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями половых хромосом (синдром Шерешевского-Тернера и др.). Хромосомные болезни, обусловленные аномалиями аутосом (синдром Дауна и др.). Аберрации хромосом и заболевания человека.

Генные болезни, их классификация. Наследственные болезни обмена веществ (фенилкетонурия, альбинизм и др.). Мультифакториальные болезни. Болезни, обусловленные дефектами митохондриальной ДНК. Эпигенетические эффекты у человека.

Генетические аспекты канцерогенеза.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 Молекулярные основы медицинской генетики и 4-п медицина (персонализированная, предсказательная, профилактическая и партнерская). ДНК-паспортизация человека.

Современные методы диагностики предрасположенности к наследственным заболеваниям. Генетические маркеры предрасположенности к социально значимым заболеваниям. Медико-генетическое консультирование. Значение ранней диагностики.

Генотоксикология. Генетические причины бесплодия и невынашивания беременности;

экстракорпоральное оплодотворение. Генная терапия; перспективы лечения наследственных и других заболеваний.

Генетика поведения человека.

Спортивная генетика. Генетические маркеры физических, физиологических и психофизиологических параметров человека. Разработка профильных программ отбора спортсменов. Генетические аспекты сохранения здоровья спортсменов. Проблемы генного допинга.

ПРОБЛЕМЫ БИОБЕЗОПАСНОСТИ

Ключевые слова: генетически измененные организмы, биобезопасность, пищевая безопасность, биоэтика.

Возможные неблагоприятные воздействия генетически измененных организмов (ГИО) на здоровье человека и окружающую среду. Государственное регулирование генноинженерной деятельности. Международные соглашения по биобезопасности. Основы пищевой безопасности. Принципы оценки и предупреждения риска возможных неблагоприятных экологических последствий использования ГИО. Биоэтика.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Основная литература

1. Айала, Ф., Кайгер Дж. Современная генетика. В 3-х т. Пер с англ. – М.: Мир, 1987.

2. Алиханян, С.И., Акифьев, А.П., Чернин, Л.С. Общая генетика. – М.: Высш. шк., 1985. – 448 с.

3. Бочков, Н. П. Клиническая генетика. – М.: ГЕОТАР-МЕД, 2001.

4. Биотехнология растений: культура клеток. / Под. ред. Р.Г.Бутенко. – М.: ВО Агропромиздат, 1989. – 280 с.

5. Генетика. Учебник для вузов / Под ред. В.И. Иванова – М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. – 638 с.

6. Гинтер, Е.К. Медицинская генетика: учебник. – М.: Медицина, 2003. – 448 с.

7. Гутман, Б., Гриффитс, Э., Сузуки, Д., Кулис, Т. Генетика. – М.: ФАИР-ПРЕСС, 2004. – 448 с.

8. Дубинин, Н.П. Общая генетика. – М.: Наука, 1986. – 559 с.

9. Жимулев, И.Ф. Общая и молекулярная генетика. 4-е изд. – Новосибирск: Изд-во Новосибирского ун-та, 2007. – 479 с.

10. Жученко, А.А, Гужов, Ю.Л., Пухальский, В.А. и др. Генетика. – М.: Колос, 2004. –480 с.

11. Инге-Вечтомов, С.Г. Генетика с основами селекции. – М.: Высш. шк., 1989. – 591 с.

12. Кильчевский, А.В., Хотылева, Л.В. Экологическая селекция растений. Минск:

Тэхналогiя, 1997. – 372 с.

13. Картель Н.А., Биоинженерия: методы и возможности. – Мн.: Ураджай, 1989. – 143 с.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

14. Картель, Н.А., Кильчевский, А.В. Биотехнология в растениеводстве. – Мн.:

Тэхналогія, 2005. – 309 с.

15. Клаг, У., Каммингс, М. Основы генетики. – М.: Техносфера, 2007. – 894 с.

16. Медицинская генетика : учеб. пособие / Роберт Л. Ньюссбаум, Родерик Р. МакИннес, Хантингтон Ф. Виллард ; пер. с англ. А.Ш. Латыпова ; под ред. Н.П. Бочкова. – М.:

ГЭОТАР – Медиа, 2010. – 624 с.

17. Орлова, Н.Н. Генетический анализ. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991. – 317 с.

18. Патрушев, Л.И. Экспрессия генов. – М.: Наука, 2004. – 526 с.

19. Сингер, М., Берг, П. Гены и геномы. – М.: Мир, 1998. Т.1. 373с.; Т.2. 391 с.

20. Тихомирова, М.М. Генетический анализ. – Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1990. – 280 с.

Дополнительная литература

1. Альбертс, Б., Джонсон, А., Льюис, Дж., Рэфф, М., Робертс, К., Уолтер, П.

Молекулярная биология клетки. В 3 томах. М.: Изд-во: Регулярная и хаотическая динамика, Институт компьютерных исследований, 2013.

2. Баранов, В.С., Кузнецова, Т.В. Цитогенетика эмбрионального развития человека.

СПб: Издательство Н-Л, 2007.

3. Биологическая безопасность. Современные методические подходы к оценке качества пищевой, фармакологической и сельскохозяйственной продукции / С.Е.Дромашко, Е.Н.Макеева, А.М.Лебедева и др. – Мн.: Беларус. навука, 2015. – 219 с.

4. Гайсинович, А.Е. Зарождение и развитие генетики. – М.: Наука. 1988. – 423 с.

5. Генетика человека по Фогелю и Мотулски. Проблемы и подходы / ред.

М.Р.Спейчер, С.Е. Антонаракис, А.Г. Мотулски; пер. с англ. А.Ш.Латыпов [и др.]; научн.

ред. В.С.Баранов, ред. Т.К.Кащеева, Т.В. Кузнецова. – 4-е издание. – СПб: Изд-во Н-Л, 2013. – 1056 с.

6. Давыденко, О.Г., Даниленко, Н.Г. Миры геномов органелл. – Мн.: Тэхналогiя, 2003. – 494 с.

7. Дорриан, Дж. Притчард, Брюс Р. Корф. Наглядная медицинская генетика, перевод / под ред. Н. Бочкова. – М.: Геотар-Медиа, 2009.

8. Ермишин, А.П., Подлисских, В.Е., Воронкова, Е.В. Биотехнология.

Биобезопасность. Биоэтика. – Мн.:Тэхналогiя, 2005. – 430 с.

9. Картель, Н.А. Биоинженерия: методы и возможности. – Мн.: Ураджай, 1989. – 143 с.

10. Картель, Н.А., Макеева, Е.Н., Мезенко, А.М. Генетика. Энциклопедический словарь. – Мн.: Беларус. навука. 2011. – 992 с.

11. Генетические основы селекции растений. В 4 т. Т.1. Общая генетика растений / науч. ред. А.В. Кильчевский, Л.В. Хотылева. – Минск: Белорус. наука, 2008. – 551 с.

12. Генетические основы селекции растений. В 4 т. Т.2. Частная генетика растений / науч. ред. А.В.Кильчевский, Л.В.Хотылева. – Минск: Беларус. навука, 2010. – 579 с.

13. Генетические основы селекции растений. В 4 т. Т.3. Биотехнология в селекции растений. Клеточная инженерия / науч. ред. А.В.Кильчевский, Л.В.Хотылева. – Минск:

Беларус. навука, 2012. – 489 с.

14. Генетические основы селекции растений. В 4 т. Т.4. Биотехнология в селекции растений. Геномика и генетическая инженерия / науч. ред. А.В.Кильчевский, Л.В.Хотылева. – Минск: Беларус. навука, 2014. – 653 с.

15. Гончаренко, Г. Основы генетической инженерии. – Мн.: Вышэйшая школа, 2005. –183 с.

16. Коничев, А.С., Севастьянова, Г.А. Молекулярная биология. – М.: Академия, 2005. – 400 с.

17. Корочкин, Л.И., Михайлов, А.Т. Введение в нейрогенетику. – М.: Наука, 2000. – 274 с.

18. Льюин, В. Гены. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. 2012. – 896 с.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

19. Равич-Щербо, И.В., Марютина, Т.М., Григоренко, Е.Л. Психогенетика. – М.:

Аспект Пресс, 1999. – 447 с.

20. Рокицкий, П.Ф. Введение в статистическую генетику. – Мн.: Вышэйшая школа, 1974. – 447 с.

21. Сидоров, В.А. Биотехнология растений: клеточная селекция. // Киев: Наукова думка, 1990. – 280 с.

22. Спирин, А.С. Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот. – М.: Высшая школа, 1990. – 349 с.

23. Фогель, Ф., Мотульский, А. Генетика человека. – М.: Мир, 1989. Т.1.312 с.; Т.2.

378 с.; Т.3. – 366 с.

24. Хедрик, Ф. Генетика популяций. – М.: Техносфера, 2003. – 592 с.

25. Щелкунов, С.Н. Генетическая инженерия. – Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2004. – 496 с.

26. Hartl, D.L., Jones, E.W. Genetics: Principles and Analysis. – Sudbury, Massachusetts:

Jones and Bartlett Publishers, 1998.

27. Kingston, H.M. ABC of Clinical Genetics. Third edition. – BMJ Book, London, 2002. – 120 p.

28. Passarge, E. Color Atlas of Genetics. – Thieme, Stuttgart, New York, 2001.

–  –  –

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ПРОГРАММЫ-МИНИМУМ

Целью изучения дисциплины является приобретение аспирантами и соискателями теоретических и практических знаний из области современных информационных систем и процессов: математических, технических, лингвистических и программных основ анализа, синтеза и использования этих систем и процессов, а также отдельных их компонентов, совершенствования и повышения эффективности функционирования информационных технологий и систем, а также систем управления информационными ресурсами, улучшения на этой основе качества и эффективности решений, принимаемых в научной, экономической, управленческой и других видах целенаправленной деятельности.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ЗНАНИЙ ЭКЗАМЕНУЕМОГО

В результате изучения дисциплины аспиранты и соискатели должны знать:

основы теории информации и информационных систем и процессов;

физические принципы организации и функционирования информационных систем;

основные методы анализа и синтеза информационных систем и процессов;

модели информационных систем и процессов;

эффективные алгоритмы оптимизации информационных систем и процессов;

особенности построения и функционирования, а также компоненты современных компьютерных сетей и технологий;

организацию контента и системы управления контентом;

методы организации и проектирования баз данных;

основы веб-технологий;

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 организационные и правовые аспекты охраны права интеллектуальной собственности на информационные ресурсы;

тенденции и инновационные направления развития информационных систем и процессов;

должны уметь:

выбрать эффективный алгоритм анализа и синтеза информационных систем и процессов;

применять современные аппаратно-программные средства для решения конкретных теоретических и прикладных задач в предметной области;

проектировать и создавать элементы специализированных программных и аппаратно-программных информационных систем.

3. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

3.1. Информация, информационные системы и технологии Ключевые слова: информация, знак, кодирование информации, компьютерная семантика, информационный обмен, информационные ресурсы, интеллектуальная собственность, автоматизированные информационные системы.

Понятие информации. Историческое развитие определений информации. Количественные и качественные определения информации. Знак. Обозначение и обозначаемое.

Современные представления об информации. Виды и общие свойства информации.

Кодирование информации. Измерение количества информации. Информационное взаимодействие. Открытые системы. Информация и самоорганизация. Начала компьютерной семантики: информация и знания; семантические аспекты интеллектуальных процессов.

Инфраструктура информационной деятельности. Понятие научной коммуникации.

Системы научной информации, системы научной коммуникации, автоматизированные системы и сети, их взаимосвязь и взаимозависимость. Основная и информационная деятельность. Виды основной и информационной деятельности, их взаимозаменяемость.

Система информационного обмена, организационные и функциональные элементы.

Информационные ресурсы. Принципы оценки информации как ресурса общества и объекта интеллектуальной собственности. Проблемы правового регулирования научной интеллектуальной собственности. Государственная политика в области защиты информационных ресурсов общества. Законодательство по патентам на изобретения, полезные модели, промышленные образцы и товарные знаки. Методики оценки убытков обладателя информационными ресурсами в результате их противоправного использования.

Автоматизированные информационные системы (АИС), их определение, назначение. Роль и место АИС в системах информационного обеспечения управления, науки, экономики.

Классификация АИС по функциональному назначению, уровню, структуре данных.

Структура АИС.

3.2. Математические основы информационных систем и процессов Ключевые слова: теория вероятностей, математическая статистика, метод, линейное программирование, модель, тезаурус.

Теория вероятностей и математическая статистика: вероятности, случайные процессы, статистическое оценивание и проверка гипотез, статистические методы обработки Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 экспериментальных данных. Многомерный статистический анализ. Множественный корреляционно-регрессионный анализ. Компонентный анализ. Факторный анализ.

Кластер-анализ. Классификация без обучения. Дискриминантный анализ. Многомерное планирование. Классификация с обучением. Канонические корреляции. Множественный ковариационный анализ.

Математические методы принятия решений; методы исследования операций; построение экономических, математических и статистических моделей для задач принятия решений и управления в сложных ситуациях или в условиях неопределенности; границы применимости количественного анализа.

Модели линейного программирования; транспортная задача; задача распределения ресурсов; динамическое планирование; распределение потоков товарных поставок на транспортной сети; эквивалентные сети.

Математические модели информационных систем и ресурсов – описание, оценка, оптимизация. Модели описания информационных процессов и ресурсов. Теоретикомножественное описание сообщений, запросов, массивов документов. Универсальный информационный поток. Линейная модель. Матрица информационного потока.

Ассоциативные матрицы информационного потока.

Критерии оценки информационных систем. Оценки качества поиска (полнота, точность и др.). Скалярные и векторные оценки. Смешанные критерии (полезная работа, корреляционный критерий, свертки и пр.). Рабочие характеристики информационнопоисковых систем (ИПС) в различных координатах. Вероятностная модель ИПС.

Теоретико-множественная модель ИПС. Оптимизация режима ИПС.

Линейное представление документов, запросов, тезауруса, индексирования, поиска.

Оценка структуры тезауруса. Понятие лексической совместимости и тезаурусной согласованности. Определение различительной силы термина, его различные варианты.

Модели динамической корректировки запроса.

3.3. Технические средства информационных систем Ключевые слова: вычислительный процесс, вычислительная техника, процессор, память, архитектура ЭВМ, программное обеспечение, операционная систем, язык программирования, система управления базой данных.

Физические основы вычислительных процессов. Основы построения и функционирования вычислительных машин: общие принципы построения и архитектуры вычислительных машин, информационно-логические основы вычислительных машин, их функциональная и структурная организация, память, процессоры, каналы и интерфейсы ввода-вывода, периферийные устройства.

Элементы вычислительной техники. Аналоговые и цифровые вычислительные машины.

Понятие фон-неймановской машины. Процессор. Главная память. Система команд.

Машинное слово. Разрядность и адресность. Программы и данные. Элементная база.

Архитектурные особенности и организация функционирования вычислительных машин различных классов: многомашинные и многопроцессорные вычислительные системы, типовые вычислительные структуры и программное обеспечение, режимы работы.

Иерархическая структура ЭВМ.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 Операционные системы. Функции операционной системы (ОС): управление задачами;

управление данными; связь с оператором. Управляющие программы (драйверы) внешних устройств. Запуск и остановка резидентных задач.

Системы программирования. Понятие разработки приложений. Состав системы программирования: язык программирования (ЯП); обработчик программ; библиотека программ и функций. История развития и сравнительный анализ ЯП. Типы данных.

Элементарные данные, агрегаты данных, массивы, структуры, повторяющиеся структуры.

Вычислительные данные, символьные данные, логические, адресные (метки и пойнтеры), прочие (битовые строки).

Программные продукты (приложения). Программные пакеты информационного поиска.

Оболочки экспертных систем. Понятие открытого и закрытого программного продукта.

Понятие генератора приложений. Системы управления базами данных (СУБД), состав и структура. Типовые функции СУБД: хранение, поиск данных; обеспечение доступа из прикладных программ и с терминала конечного пользователя; преобразование данных;

словарное обеспечение БД; импорт и экспорт данных из/в файлы ОС ЭВМ. Типовая структура СУБД: ядро, обрамление, утилиты, интерпретатор/компилятор пользовательского языка манипулирования данными. Среда конечного пользователя.

3.4. Лингвистическое обеспечение информационных систем Ключевые слова: база данных, база знаний, модель данных, кодификатор, информационный поиск, авторизация текста, защита интеллектуальной собственности, плагиат.

Базы данных (БД). Основные понятия. Независимость программ и данных.

Интегрированное использование данных. Целостность и защита данных. Структуры БД.

Администрирование банков данных. Типы пользователей. Администратор БД.

Понятие концептуальной, логической, физической структуры БД. Представления пользователей и подсхемы. Понятие о словарях данных, языках описания и манипулирования данными.

БД и файловые системы. Язык SQL (Structured Query Language). Операторы и функции языка. Структура запроса.

Документальные и фактографические базы данных, базы знаний. Полнотекстовые БД.

Физическая и логическая структура. Файл полного текста. Частотный словарь, инверсный файл. Положительный и отрицательный словари. Стандартные строки и словосочетания, включаемые в частотный словарь. Описание БД. Обработка текстов при загрузке БД.

Понятие экспорта-импорта документов-данных.

Понятие модели данных. Иерархическая, сетевая, реляционная и объектная модели данных. Экземпляры отношений, домены, атрибуты. Операции над отношениями. Модель данных «сущность – связь».

Языковые средства документальных (в том числе полнотекстовых) ИПС: три уровня грамматики информационно-поисковых языков (теоретико-множественный, линейный, сетевой). Информационно-поисковый язык. Язык информационно-логический. Язык процедурно ориентированный. Непроцедурный язык концептуального уровня. Язык диалога. Естественный язык. Словарный комплекс АИС. Классификаторы.

Кодификаторы. Тезаурусы – состав и структура.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 Информационный поиск. Основные понятия и виды поиска. Модели поиска. Стратегии поиска. Понятие об ассоциативном поиске. Подготовка запросов и отчетов. Оперативный и регламентный режим поиска. Формирование отчетов.

Базы знаний. Общие принципы моделирования окружающей среды и мышления человека.

Методы представления знаний: классификационные тезаурусные, основанные на отношениях, семантические сети и фреймы, продукционные и непродукционные методы.

Методы авторизации текстовых документов. Алгоритмы проверки текстов на плагиат.

Особенности стилевого оформления текстовых документов. Структурные элементы и методы преобразования текстовых документов для защиты права интеллектуальной собственности.

3.5. Сетевые информационные технологии и ресурсы Ключевые слова: компьютерная сеть, информационные ресурсы, облачные вычисления, мобильные системы, электронная почта, сервер, язык запросов, гипертекст, дистанционное образование, веб-приложение, защита контента.

Глобальные информационные сети. Общие характеристики, основные понятия, структура, организация, основные программные средства, информационные ресурсы. Основные информационные средства и ресурсы сети. Удаленный доступ к ресурсам сети. Эмуляция удаленного терминала. Настройки на определенный тип терминала.

Распределенные информационные системы. Принципы организации и взаимодействия компонент. Основы облачных вычислений. Мобильные системы.

Обмен файлами. Архитектура взаимодействия программ. Настройка программы-сервера.

Анонимный доступ к удаленной файловой системе. Организация каталогов на удаленной системе и защита от несанкционированного доступа.

Электронная почта. Принципы организации системы электронной почты. Программасервер сообщений. Организация почтовых ящиков. Программы подготовки сообщений и рассылки. Формат почтового сообщения.

Телеконференции. Принципы организации программного обеспечения телеконференции.

Подписка. Сервер телеконференции. Структура почтового сообщения. Стиль диалога.

Почтовые файловые серверы. Почтовый сервер – назначение и принципы работы.

Команды сервера. Система приоритетов в системе электронной почты.

Конкретные информационные и файловые системы в INTERNET. Gopher, WAIS (Wide Area Information Servers), WWW (World Wide Web). Принципы организации. Архитектура информационных массивов.

Языки запросов. Средства отображения информации. Организация гипертекстового документа. Язык разметки HTML (Hyper Text Markup Language). Встроенные графические образы. Программы отображения и воспроизведения нетекстовой информации. Протокол обмена HTTP (Hyper Text Transfer Protocol). Организация глобальной гипертекстовой сети. Системы дистанционного образования.

Разработка веб-приложений. Организация и защита контента. Системы управления контентом.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

3.6. Процессы и средства обработки информации в издательско-полиграфическом, фактографическом и документационном комплексах Ключевые слова: электронное издание, мультимедиа, контент, издательская технология, метаинформация, семантический анализ, текст, атрибут текста, шрифт, читабельность, компьютерная графика, растр, распознавание образов.

3.6.1. Элементы электронных изданий Электронные средства массовой информации (СМИ) и их роль в информационном пространстве. Конвергенция СМИ.

Общая характеристика электронных изданий. Составные элементы электронного издания (тексты, иллюстрированный материал, звуковое сопровождение, анимация и видео).

Форматы электронных изданий. Классификация электронных изданий.

Структура и элементы гипертекстовых документов. Общая характеристика. Тело документа и оформление его основных фрагментов. Использование графики при оформлении электронных изданий (ЭИ). Оформление ссылок, комментариев, таблиц.

Фреймовая структура ЭИ.

Мультимедийный документ и форматы представления его элементов. Форматы представления текстовых блоков, графической и звуковой информации. Средства подготовки ЭИ. Издательские технологии ЭИ.

Аппаратное и программное обеспечение рабочего места читателя. Подготовка сетевых и мультимедийных изданий в специализированных пакетах. Информационная структура электронного издательства. Общая характеристика интрасетей.

3.6.2. Электронные образовательные средства Публикация баз данных на веб-страницах. Метаинформация и извлечение атрибутов и ключевых слов. Роль метаинформации, общая характеристика метаданных. Законы Зипфа и их применение.

Семантический анализ текста. Поиск скрытых смысловых связей. Кластеризация информации. Виртуальный мир книги и его особенности.

Коммерческие и некоммерческие электронные библиотеки. Технология E-book. Средства и методы организации сетевой рекламы и пропаганды книги.

Электронные учебные публикации. Достоинства и недостатки электронных учебников.

Структура электронного учебника. Основные принципы подготовки электронного учебника.

Формирование психолого-педагогической стратегии и выбор дидактических приемов.

Разработка информационно-логической модели учебного материала. Определение типов тренировочных заданий и разработки схем контроля знаний.

Проблемы классификации в современных изданиях. Ретроспектива развития отраслевых знаний. Ассортимент естественнонаучных, технических, сельскохозяйственных, медицинских изданий.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469 3.6.3. Атрибуты текста Особенности редакторской подготовки научно-технических изданий, литературнохудожественных изданий, изданий для детей, справочной, учебной и научно-популярной литературы.

Приемы и техники устранения фактических ошибок в тексте. Логические основы редактирования рукописи. Основы редакторского анализа текста. Общая методика.

Пропаганда и реклама книги. Классификация рекламных средств. Социальнопсихологические основы пропаганды и рекламы. Виды и типы изданий.

Текстология. Проблемы основного текста. Атрибуция произведений. Удобочитаемость текста. Шрифт. Читабельность текста.

3.6.4. Основы компьютерной графики Математические основы машинной графики. Модели векторной графики. Построение реалистических изображений.

Сегментация, векторизация, скелетизация и оконтуривание графических объектов.

Обработка полутоновых изображений. Бинаризация.

Фильтрация и подавление шумов. Анализ текстур. Гистограммный анализ.

Распознавание образов. Основные подходы. Схема распознавания. Идентификация и восстановление сигналов. Статистические, структурные, параметрические, лингвистические методы в распознавании.

Сканирующие информационные системы. Основные показатели систем регистрации и восприятия.

Особенности зрительного восприятия. Контрастная чувствительность и частотноконтрастная характеристика глаза. Фотографический носитель и его характеристики.

Измерение оптической плотности. Характеристическая кривая.

Восприятие полутонов и характеристики тонопередачи в печати. Контраст и интервал оптической плотности. Формы градационной кривой.

Программирование тонопередачи. Характеристика растрирования. Оптическое и физическое растискивание. Компенсация растискивания.

Электронное растрирование. Аналоговое и дискретное управление размером печатного элемента. Растровый алфавит. Растровая функция.

Муар и коррекция искажений на растровых изображениях. Адаптивные методы растеризации.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамян, А.А. Интеллектуальная собственность: управление на всех этапах жизненного цикла: монография/А.А. Абрамян, Г.И. Андреев, В.А. Солодовников, В.А.Тихомиров. – М.:МАГИСТР-ПРЕСС, 2007. – 354 с.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

2. Баранов, А.Н. Введение в прикладную лингвистику: учебное пособие/ А.Н. Баранов. – М.: Эдиториал УРСС, 2001. – 347 с.

3. Башмаков А.И., Башмаков И.А. Разработка компьютерных учебников и обучающих систем. – М.: Филин, 2003. – 354 с.

4. Вуль, В.А. Электронные издания. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 432 с.

5. Емельянова, Н.З. Основы построения автоматизированных информационных систем: учебное пособие/ Н.З. Емельянова, Т.Л. Партыка, И.И. Попов. – М.: Форум:

ИНФРА-М, 2005. – 416 с.

6. Зверев, Г.Н. Теоретическая информатика и ее основания/Г.Н. Зверев. – М.:

ФИЗМАТЛИТ, 2007. – 590 с.

7. Информационные системы и технологии/ под ред. Ю.Ф. Тельнова. – М.:ЮнитиДана, 2012. – 303 с.

8. Ким, Д.П.Алгебраические методы синтеза систем автоматического управления/ Д.П. Ким. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2014. – 164 с.

9. Киссейн, Э. Основы контентной стратегии/ Э. Киссейн. – Издательство «Манн, Иванов и Фербер», 2012. – 128 с.

10. Колесов, Ю. Б. Моделирование систем. Практикум по компьютерному моделированию/Ю.Б. Колесов, Ю.Б. Сениченков. – М.:BHV, 2007. – 352 c.

11. Крёнке, Д. Теория и практика построения баз данных, 8-е изд./ Д. Кренке. – Спб:

Питер, 2003. – 800 с.

12. Курейчик, В.М. Поисковая адаптация: теория и практика/В.М. Курейчик, Б.К. Лебедев, О.К.Лебедев. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014. – 270 с.

13. Маннинг, К. Введение в информационный поиск/ К.Маннинг, П.Рагхаван, Х.Шютце. – Издательский Дом «Вильямс», 2011. – 528 с.

14. Мерков, А. Распознавание образов. Введение в методы статистического обучения/ А. Мерков. – Издательство «Эдиториал УРСС», 2011. – 256 с.

15. Никитина С.Е. Тезаурус по теоретической и прикладной лингвистике. – М., Мир, 1979. – 220 с.

16. Петров, А.Н. Моделирование процессов и систем. Учебное пособие/ А.Н. Петров. – М.: Лань, 2015. – 288 с.

17. Серго, А.Г. Основы права интеллектуальной собственности для ИТ-специалистов/ А.Г. Серго, В.С. Пущин. – Изд-во ИНТУИТ, 2011. – 267 с.

18. Урбанович, П.П. Компьютерные сети: учеб. пособие/ П.П. Урбанович, Д.М. Романенко, Е.В.Кабак. – Минск: БГТУ, 2011. – 400с.

19. Феличи, Д. Типографика: шрифт, верстка, дизайн/ Д. Феличи. – СПб.: БХВПетербург, 2014. – 496 с.

20. Херн, Д. Компьютерная графика и стандарт OpenGL/ Д. Херн, П. Бейкер. – Издательский Дом «Вильямс», 3-е издание, 2005. – 1168 с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Бабенко, Д.Г. Филологический анализ текста. – Минск: Новое знание, 2004.

2. Гурин, Н.И. Компьютерные обучающие системы в издательском деле. В 2 ч.Ч. 1.

Программная обработка базы знаний: учеб. пособие/ Н.И. Гурин, О.В. Герман. – Минск:

БГТУ, 2015. – 208 с.

3. Гурин, Н.И. Компьютерные обучающие системы в издательском деле. В 2 ч.Ч. 2.

Программная обработка базы знаний: учеб. пособие/ Н.И. Гурин, О.В. Герман. – Минск:

БГТУ, 2015. – 192с.

4. Домасев, М. Цвет: управление цветом, цветовые расчеты и измерения/ М.

Домасев, С. Гнатюк. – Спб:Питер, 2009. – 224 с.

5. Зыков, С. В. Основы проектирования корпоративных систем/ С.В. Зыков. – М.:

Высшая школа экономики, 2012. – 432 с.

6. Исаев, Г.Н. Проектирование информационных систем/ Г.Н. Исаев. – М.: Омега-Л, 2015. – 427 с.

Национальный правовой Интернет-портал Республики Беларусь, 16.07.2016, 7/3469

7. Колесников, В.Л. Системный анализ производственных процессов в полиграфии:

учеб. пособие/ В.Л. Колесников. – Минск: БГТУ, 2011. – 352 с.

8. Миронов, Д. Компьютерная графика в дизайне/ Д. Миронов. – СПб: БВХПетербург, 2008.

9. Попов, И.И. Информационные ресурсы и системы: реализация, моделирование, управление: монография/ И.Н. Попов. – М.: ТПК Альянс, 1996.

10. Свинцов, В.И. Смысловой анализ и обработка текста/ И.В. Свинцов. – М.: Книга, 1979.

11. Смелов, В.В. Microsoft SQL Server 2008: основы Transact-SQL: учебно-метод.

пособие/ В.В. Смелов, Л.С. Мороз. – Минск: БГТУ, 2015. – 435 с.

12. Солтон, Д. Динамические библиотечно-информационные системы. – М.: Мир, 1979.

13. Теория и практика издательского дела. Хрестоматия : учеб. пособие/ авт.-сост.:

В.И. Куликович, В.В. Орлова, О.А. Пригожая. – Минск: БГТУ, 2012. – 470 с.

14. Токарь, О.В. Удобочитаемость современных текстовых шрифтов, монография/ Токарь О.В. – Минск: ООО «Современная школа», 2007.

15. Фрейн, Б. HTML5 и CSS3. Разработка сайтов для любых браузеров и устройств/ Б. Фрейн. – СПб.: Питер, 2014. – 304 с.

16. Чернявская, В. Лингвистика текста. Лингвистика дискурса: учебное пособие/ В. Чернявская. – М.: Наука, 2012. – 208 с.

17. Ярмолик, В.Н. Криптография, стеганография и охрана авторского права:

монография / В.Н. Ярмолик, С.С. Портянко, С.В. Ярмолик. – Минск: Изд.центр БГУ, 2007. – 240 с.



Похожие работы:

«От составителя Хронологический указатель содержит библиографию трудов доктора сельскохозяйственных наук, профессора кафедры почвоведения и экологии Академии Морской экологии и биотехнологии ДВГУ Аллы Михайловны Дербенцевой. В пределах каждого года книги и статьи располагаются в алфавитном п...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» БОРИСОГЛЕБСКИЙ ФИЛИАЛ (БФ ФГБОУ ВО «ВГУ») УТВЕРЖДАЮ Заведующий кафедрой биологии и физической культуры и с...»

«Экономика и экология территориальных образований. №1, 2016 ISSN 2413-1474 УДК 501.654 ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ПОРЯДОК РАССМОТРЕНИЯ ЗЕМЕЛЬНЫХ СПОРОВ А.А. Симонова, Т.В. Власенко Ростовский государственный строительный университет В статье освещены основные вопр...»

«Шаяхметова Зоя Модарисовна ЭПИФИТНЫЕ ЛИШАЙНИКИ ПРЕДУРАЛЬЯ И УРАЛА В ПРЕДЕЛАХ ПЕРМСКОГО КРАЯ 03.02.01 – Ботаника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Пермь 2011 Работа выполнена на ка...»

«Современные средства выявление следов рук Методы обнаружения и выявления следов рук подразделяются: на визуально-оптические, физические, химические, физико-химические и микробиологические. Визуально-оптические методы выражаются в осмотре объект...»

«МИНОБРНАУКИ РОССИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» БОРИСОГЛЕБСКИЙ ФИЛИАЛ (БФ ФГБОУ ВО «ВГУ») УТВЕРЖДАЮ Заведующий к...»

«Экзаменационные тесты по клинической иммунологии для студентов IV курса медико-биологического факультета 1. Гаптеном называется А. конъюгированный антиген Б. антиген, индуцирующий развитие толерантности В. неполный антиген Г. Т-клеточный рецептор 2. Антиген может проникну...»

«ГОСУДАРСТВЕННАЯ КОМИССИЯ ПО РАДИОЧАСТОТАМ ПРИ МИНИСТЕРСТВЕ СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РЕШЕНИЕ от 20 декабря 2011 г. N 11-13-01 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПОРЯДКА РАССМОТРЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ПРИ...»

«ПРАВИТЕЛЬСТВО МОСКВЫ КОМИТЕТ ПО КУЛЬТУРЕ THE GOVERNMENT OF MOSCOW COMMITTEE ON CULTURE МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ПАРК THE MOSCOW STATE ZOOLOGICAL PARK ЕВРОАЗИАТСКАЯ РЕГИОН...»

«НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ИЗДАЕТСЯ ПРИ СОДЕЙСТВИИ РОССИЙСКОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ (РЭА) РОССИЙСКОГО ФИЛОСОФСКОГО ОБЩЕСТВА (РФО) ФАКУЛЬТЕТА ГЛОБАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ МГУ имени М. В. Ломоносова Выходит 2 раза в год Издается с 2008 г. Шеф-редактор Л. Е. Гринин Главный редактор А....»

«Жук Анна Сергеевна ФЕНОТИПИЧЕСКОЕ ПРОЯВЛЕНИЕ ПОВРЕЖДЕНИЙ ГЕНЕТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА, УЧИТЫВАЕМЫХ В АЛЬФА-ТЕСТЕ У ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE специальность: 03.02.07 генетика Диссертация на соискание ученой степени кандидата...»

«Биокарта Bombina variegata ЖЕЛТОБРЮХАЯ ЖЕРЛЯНКА Bombina variegata Yellow–bellied Toad Составили: Нуникян Е. Ф. Дата последнего обновления: 31.10.2013 1. Биология и полевые данные 1.1 Так...»

«Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта, №2(27) 2013 ISSN 2070 47 УДК: 159.922.8 ОБУСЛОВЛЕННОСТЬ СТРЕМЛЕНИЯ СТУДЕНТОВ ВУЗА К САМОРАЗ...»

«Заседание Ученого Совета Института ментальной медицины, посвященное 80-летию СГМУ, 75-летию кафедры психиатрии и 15-летию факультета клинической психологии. 31.10. 2012 г., г. Архангельск ОТ МЕНТАЛЬНОЙ ЭКОЛОГИИ К МЕНТАЛЬНОЙ МЕДИЦИНЕ П. И. Сидоров, академик РАМН директор Инстит...»

«Ожован Сильвия Михайловна ОКИСЛИТЕЛЬНЫЙ СТРЕСС И ДЕЙСТВИЕ РАЗОБЩИТЕЛЕЙ. УЛЬТРАСТРУКТУРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НА КЛЕТКАХ Saccharomyces cerevisiae И Podospora anserina Специальность 03.03.04 – клеточная биология, цитология, гистология АВТОРЕФЕ...»

«Чернобровкин Алексей Леонидович АНАЛИЗ МАСС-СПЕКТРОВ ПЕПТИДНЫХ ФРАГМЕНТОВ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ГЕНЕТИЧЕСКИ ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО ПОЛИМОРФИЗМА БЕЛКОВ 03.01.09 математическая биология, биоинформатика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук...»

«***** ИЗВЕСТИЯ ***** № 1 (33), 2014 Н И Ж Н Е В О Л ЖС К О Г О А Г Р О У Н И В Е Р С И Т Е Т С КО Г О К ОМ П Л Е К С А АГРОНОМИЯ И ЛЕСНОЕ ХОЗЯЙСТВО УДК 630*11:630*228.2 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗРАСТАНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ 60-ЛЕТНИХ ДРЕВОСТОЕВ ДУБА ЧЕРЕШЧАТОГО (Quercus robur L.) НА ВОДОРАЗДЕЛЕ И В БАЛКАХ ВОСТОЧНОГО СКЛОНА ЕРГЕН...»

«СОЛОГУБОВ ВАСИЛИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ Метод укрепления кишечных швов при операциях на толстой кишке (экспериментально-клиническое исследование) 14.01.17. хирургия Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицински...»

«МЕСТНОЕ САМОУПРАВЛЕНИЕ Г. ТАГАНРОГ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ ГОРОДСКАЯ ДУМА ГОРОДА ТАГАНРОГА РЕШЕНИЕ № 558 03.06.2013 Об утверждении Положения «О порядке назначения и проведения опроса граждан в городе Таганроге» Принят...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОУ ВПО «МАРИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Ю.А. Александров ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ ЭКОЛОГИИ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ Йошкар-Ола, 2007 ББК 40.1 УДК 631.5 А 46 Рецензенты: Т.М. Быченко, канд. биол. наук, доц. Иркутского гос. пед. ун-та;...»

«ДАВЫДОВА ДАРЬЯ АЛЕКСАНДРОВНА ФЕНОТИП И ДИФФЕРЕНЦИРОВКА СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК АМНИОТИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ ЧЕЛОВЕКА IN VITRO Специальность 03.03.05 – биология развития, эмбриология Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук Москва Работа выполнена в лаборатории проблем клеточной пролиферации Учреждения Российской академии наук...»

«Пояснительная записка Рабочая программа по биологии 8 класса составлена в соответствии с федеральным компонентом государственного стандарта общего образования, одобренный совместным решением коллегии Минобразования России и Президиума РАО от 23.12.2003 г. № 21/12 и утвержденным приказом Минобрнауки РФ от 05.03.2004 г. № 1089, опубли...»

«РЕЗЕНЬКОВА Ольга Владимировна ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭКСТРАКТА СОЛОДКИ ГОЛОЙ НА ПРОЦЕССЫ АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА 03.00.13 – физиология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук Научный руководитель: канди...»

«ІSSN 0513-1634 Бюлетень ДНБС. 2013. Вип. 108 25 РАСТЕНИЕВОДСТВО УДК 633.252:582.657.2: 631.5 В.Г. ЦЫЦЕЙ1, доктор ТЕЛЕУЦЭ1, биологических наук; АС. доктор сельскохозяйственных наук; С.И. КОШМАН, доктор хабилитат сельскохозяйственных наук; В.Д. КОШМАН2 Ботанический сад (Институт) АНМ, г. Кишинэу, Республика Молдова Институт...»

«ПРОГРАММА ПО КУРСУ «ТЕХНИЧЕСКАЯ МИКОЛОГИЯ» IV КУРС БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ МГУ КАФ. МИКОЛОГИИ И АЛЬГОЛОГИИ Преподаватели: д.б.н., проф. Александр Васильевич Кураков, к.б.н., н.с. Лидия Николаевна Чекунова. Объем курса – 28 часов. Форма отчетности – экзамен. Биотехнология Введение Мировой рынок продуктов биотехно...»

«Библиотека Альдебаран: http://lib.aldebaran.ru Чарльз Дарвин Происхождение видов «Ч.Дарвин. Сочинения, т.3»: Изд-во АН СССР; Москва; 1939 Аннотация Дарвинизм — это программа-минимум для всех, кто изучает эволюцию живой природы. Книг...»

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра ботаники СИСТЕМАТИКА ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ Методические указания к лабораторным занятиям по курсу «Систематика высших растений» дл...»

«ВОРОТЕЛЯК Екатерина Андреевна МОРФОГЕНЕЗ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ В КУЛЬТУРЕ ЭПИДЕРМАЛЬНЫХ КЛЕТОК ЧЕЛОВЕКА Специальность – 03.03.04. клеточная биология, цитология, гистология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук Москва Работа выполнена в Учрежден...»

«Педагогико-психологические и медико-биологические проблемы физической культуры и спорта, №4(21) 2011 ISSN 2070 4798 УДК 372.363:796 ПОВЫШЕНИЕ АДАПТАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОРГАНИЗМА ДОШКОЛЬНИКОВ В ПРОЦЕССЕ ФИЗИЧЕСКОГО ВОСПИТАНИЯ И.Н. Тимошина – доктор педагогических наук, профессор, заведующая кафедрой теоретических основ физического вос...»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.