Мониторинг загрязнения окружающей среды (профиль Биохимия)
Тематический план
- Общее
- Лекция 1. Цели, задачи и место генетического мониторинга в системе наук
Лекция 1. Цели, задачи и место генетического мониторинга в системе наук
Цели генетического мониторинга. Задачи генетического мониторинга. Подходы к генетическому мониторингу.
- Лекция 2. Факторы, вызывающие наследственные изменения
Лекция 2. Факторы, вызывающие наследственные изменения
Действие физических факторов на наследственный аппарат клетки. Классификация мутагенных факторов. УФ-излучение, ЭМ-излучение, СВЧ-излучение, КВЧ-излучение, УВЧ-излучение, ИК-излучение, оптическое излучение.
- Лекция 3. Действие химических факторов на наследственный аппарат клетки
Лекция 3. Действие химических факторов на наследственный аппарат клетки
Нитроароматические компоненты, полиароматические гидрокарбонаты, полициклические ароматические амины, нитрозамины, тяжелые металлы, пестициды. Действие металлов на наследственный аппарат клетки.
- Лекция 4. Базовые принципы генотоксических тестов на растениях
Лекция 4. Базовые принципы генотоксических тестов на растениях
Анализ мутаций на генном уровне, цитогенетический анализ тканей растений, флуоресцентная in situ гибридизация, анафазный метод и микроядерный тест, алкалиновый метод комет, определение флуктуирующей асимметрии растений.
- Лекция 5. Базовые принципы генотоксических тестов на животных (часть I)
Лекция 5. Базовые принципы генотоксических тестов на животных (часть I)
Выявление структурных и количественных аберраций хромосом, метод флуоресцентной гибридизации in situ, микроядерный тест.
- Лекция 6. Базовые принципы генотоксических тестов на животных (часть II)
Лекция 6. Базовые принципы генотоксических тестов на животных (часть II)
Комета-тест, гель-электрофорезный тест, обнаружение аддуктов ДНК.
- Лекция 7. Микроорганизмы в качестве тест-систем
Лекция 7. Микроорганизмы в качестве тест-систем
Salmonella typhimurium (тест Эймса), Saccharomyces cerevisae (альфа-тест).
- Лекция 8. Растения и животные в качестве тест-систем
Лекция 8. Растения и животные в качестве тест-систем
Особенности растительных организмов, позволяющие их использовать в качестве тест-систем. Наиболее часто используемые в скрининге мутагенов растительные тест-системы. Оценка качества окружающей среды с помощью традесканции (мутации в клетках тычиночных нитей, микроядерный тест). Дрозофила – объект для исследования мутагенности токсикантов (метод Меллер-5).
- Лекция 9. Генетический мониторинг природных популяций
Лекция 9. Генетический мониторинг природных популяций
Понятие об экологической генетике. Основные направления генетического мониторинга природных популяций. Хлорелла – объект для проведения исследований динамики мутационного процесса в популяциях. Закономерности мутационного процесса в радиоактивно облучаемых популяциях. Реакция популяции на стресс.
- Лекция 10. Методы генетического мониторинга человека (часть I)
Лекция 10. Методы генетического мониторинга человека (часть I)
Методы изучения генетической структуры популяций. Исследование мутационного процесса в половых клетках человека и снижение генетического груза популяции.
- Лекция 11. Методы генетического мониторинга человека (часть II)
Лекция 11. Методы генетического мониторинга человека (часть II)
Оценка миграционных потоков аллелей. Оценка мутагенеза в соматических клетках человека.
- Лекция 12. Генетический мониторинг трансгенов
Лекция 12. Генетический мониторинг трансгенов
Общий статус трансгенных культур в мире. Риски, связанные с интродукцией трансгенных растений в окружающую среду. Основные методы генетического мониторинга трансгенов.
- Тематический блок 1. Цели, задачи и место генетического мониторинга в системе наук
Тематический блок 1. Цели, задачи и место генетического мониторинга в системе наук
Цели генетического мониторинга. Задачи генетического мониторинга. Подходы к генетическому мониторингу.
- Тематический блок 2. Факторы, вызывающие наследственные изменения
Тематический блок 2. Факторы, вызывающие наследственные изменения
Классификация мутагенных факторов. Физические факторы: УФ-излучение, ЭМ-излучение, СВЧ-излучение, КВЧ-излучение, УВЧ-излучение, ИК-излучение, оптическое излучение. Химические факторы: нитроароматические компоненты, полиароматические гидрокарбонаты, полициклические ароматические амины, нитрозамины, тяжелые металлы, пестициды. Действие металлов на наследственный аппарат клетки.
- Тематический блок 3. Базовые принципы генотоксических тестов
Тематический блок 3. Базовые принципы генотоксических тестов
Тесты на растениях: анализ мутаций на генном уровне, цитогенетический анализ тканей растений, флуоресцентная in situ гибридизация, анафазный метод и микроядерный тест, алкалиновый метод комет, определение флуктуирующей асимметрии растений. Тесты на животных: выявление структурных и количественных аберраций хромосом, метод флуоресцентной гибридизации in situ, микроядерный тест, комета-тест, гель-электрофорезный тест, обнаружение аддуктов ДНК.
- Тематический блок 4. Характеристика тест-систем для генетического мониторинга
Тематический блок 4. Характеристика тест-систем для генетического мониторинга
Микроорганизмы в качестве тест-систем: Salmonella typhimurium (тест Эймса), Saccharomyces cerevisae (альфа-тест). Растения в качестве тест-систем: особенности растительных организмов, позволяющие их использовать в качестве тест-систем; наиболее часто используемые в скрининге мутагенов растительные тест-системы; оценка качества окружающей среды с помощью традесканции (мутации в клетках тычиночных нитей, микроядерный тест). Животные в качестве тест-систем: дрозофила – объект для исследования мутагенности токсикантов (метод Меллер-5).
- Тематический блок 5. Генетический мониторинг природных популяций
Тематический блок 5. Генетический мониторинг природных популяций
Понятие об экологической генетике. Основные направления генетического мониторинга природных популяций. Хлорелла – объект для проведения исследований динамики мутационного процесса в популяциях. Закономерности мутационного процесса в радиоактивно облучаемых популяциях. Реакция популяции на стресс.
- Тематический блок 6. Проведение теста Эймса
Тематический блок 6. Проведение теста Эймса
Приготовление стоковых растворов мутагенов (бромистый этидий 50 мкг/мл; фурациллин 50 мкг/мл). Приготовление растворов мутагенов с меньшей концентрацией путем разведения стоковых растворов (бромистый этидий: 10 мкг/мл; 0,5 мкг/мл); (фурациллин: 20 мкг/мл; 5 мкг/мл; 1 мкг/мл). Стерилизация растворов мутагенов путем пропускания через бактериальные фильтры.
Посев индикаторных штаммов S. typhimurium (ТА100; ТА98) на LB-среду с последующей инкубацией при 37°С в течение суток.
Приготовление суспензий клеток S. typhimurium (ТА100; ТА98) в физиологическом растворе. Приготовление фракции S9.
Внесение исследуемых растворов мутагенов, микросомной активированной смеси, фракции S9 и суспензий индикаторных бактерий в полужидкий агар. Посев индикаторных штаммов, путем разливания полученной их смеси с мутагенами и микросомной активированной смесью, содержащей фракцию S9, на плотную среду.
Подсчет колоний ревертантов His+. Заполнение рабочих таблиц.
- Тематический блок 7. Проведение альфа-теста на дрожжах
Тематический блок 7. Проведение альфа-теста на дрожжах
Посев двух родительских штаммов S. cerevisae в жидкую среду с последующей инкубацией при 30°С в течение суток.
Приготовление суспензий клеток S. cerevisae в физиологическом растворе. Высев суспензий клеток обоих штаммов S. cerevisae на плотную среду. Нанесение на среду в центре чашки диска фильтровальной бумаги с раствором испытуемого мутагена. Инкубация чашек при 30°С в течение суток.
Перепечатывание полученных колоний на селективную среду с последующей инкубацией при 30°С в течение 2-3 суток.
Учет результатов. Оформление протокола в рабочей тетради.
- Тематический блок 8. Методы генетического мониторинга человека
Тематический блок 8. Методы генетического мониторинга человека
Методы изучения генетической структуры популяций. Исследование мутационного процесса в половых клетках человека и снижение генетического груза популяции. Оценка миграционных потоков аллелей. Оценка мутагенеза в соматических клетках человека.
- Тематический блок 9. Генетический мониторинг трансгенов
Тематический блок 9. Генетический мониторинг трансгенов
Общий статус трансгенных культур в мире. Риски, связанные с интродукцией трансгенных растений в окружающую среду. Основные методы генетического мониторинга трансгенов.
- Тематический блок 10. Проведение ПЦР-диагностики генетически модифицированных организмов
Тематический блок 10. Проведение ПЦР-диагностики генетически модифицированных организмов
Пробоподготовка и первый этап выделения ДНК: гомогенизация ломтиков сырого картофеля или вымоченных в дистиллированной воде семян кукурузы (сои) в фарфоровых ступках с лизирующим буфером при помощи пестика; инкубация суспензий в микропробирках при 65°С в течение 15 мин; фенольно-хлороформная депротеинизация; осаждение ДНК 96%-ным этиловым спиртом.
Второй этап выделения ДНК: переосаждение ДНК 70%-ным этиловым спиртом; лиофилизация ДНК с последующим растворением в ТЕ-буфере.
Подготовка реакционной смеси, настройка термоциклера и проведение амплификации.
Приготовление агарозного геля. Учет результатов ПЦР методом горизонтального электрофореза.
- ФОС
- Методические и иные документы, разработанные для обеспечения образовательного процесса
- Самостоятельная работа обучающегося
- Дополнительные материалы
- Промежуточная аттестация