МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Вятский государственный университет»

Биологический факультет

Кафедра микробиологии

Рекомендовано к использованию

в учебном процессе

Протокол заседания кафедры

№_________ от_____________

Заведующий кафедрой

доктор медицинских наук, профессор

___________________И.В. Дармов

И.В.ДАРМОВ

Современные проблемы биологии

МОДУЛЬ 1

Теоретические материалы

Учебно-методическое пособие

Киров

2012

УДК 57: 001.12/.18

Д204

Допущено к изданию методическим советом биологического факультета ФГБОУ ВПО «ВятГУ» в качестве учебно-методического пособия для студентов направления 020400 «Биология», уровень магистратуры, профиль 020400.68 «Микробиология и вирусология»

Рецензент

доцент кафедры биотехнологии ФГБОУ ВПО «ВятГУ»,

кандидат биологических наук

О. Н. Шуплецова

Дармов, И. В.

Д204	Современные проблемы биологии. Модуль 1. Теоретические материалы: учебно-методическое пособие / И.В.Дармов (составитель). – Киров: ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2012. – 203 с.

УДК 57: 001.12/.18

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов направления 020400 «Биология», уровень магистратуры, профиль 020400.68 «Микробиология и вирусология», для подготовки к практическим занятиям по дисциплине «Современные проблемы биологии», модуль 1 «Проблемы современной генетики и смежных наук».

Тех. редактор Е. В. Кайгородцева

© ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2012

Содержание

Введение 4

Модуль 1. Проблемы современной генетики и смежных наук

Тема № 1. Особенности развития биологии на современном этапе 5

Тема № 2. Проблемы генетической инженерии 15

Тема № 3. Клонирование и трансгеноз животных 34

Тема № 4. Современные методы исследования генома 58

Тема № 5. Молекулярная медицина 88

Тема № 6. Этногеномика и геногеография. 132

Тема № 7. РНК-интерференция167

Тема № 8. Генетика индивидуального развития187

Введение

В настоящем учебном пособии представлены теоретические материалы по курсу «Современные проблемы биологии» для магистров 1 года обучения, проходящих подготовку по направлению 020400 «Биология», профилю 020400.68 «Микробиология и вирусология». Теоретический материал по каждой теме доводится преподавателем на установочном занятии в начале изучения каждой темы. После прослушивания, конспектирования и усвоения материала магистранты должны самостоятельно изучить рекомендованные источники литературы и информационные источники сети Интернет по каждой теме, сформировать собственное представление по ней и подготовиться к следующему практическому (семинарскому) занятию, где все пункты краткого содержания темы будут рассмотрены более подробно.

Модуль 1. Проблемы современной генетики и смежных наук Тема № 1: Особенности развития биологии на современном этапе

Краткое содержание:

1. Общая характеристика современной биологии.

2. Методы и методология современной биологии.

3. Основные концепции современной биологии.

4. Основные направления современных биологических исследований.

1. Общая характеристика современной биологии

Биология (греч. bios – жизнь, logos – слово, учение) – совокупность наук о жизни, о живой природе. Предмет биологии - строение живых организмов, их функции, происхождение, развитие, взаимоотношения со средой. Наряду с физикой, химией, астрономией, геологией и т.д. относится к естественным наукам.

Биология — одна из старейших естественных наук, хотя термин «биология» для ее обозначения впервые был предложен лишь в 1797 г. немецким профессором анатомии Теодором Рузом (1771-1803), после чего этот термин использовали в 1800 г. профессор Дерптского университета (ныне г. Тарту) К.Бурдах (1776-1847), а в 1802 г. Ж.-Б. Ламарк (1744-1829) и Л. Тревиранус (1779-1864).

"Отцом биологии" часто называют Аристотеля (384-322 до н.э.), которому принадлежит первая классификация животных.

Каковы особенности биологии как науки?

1.1 Биология тесно связана с философией. Это связано с тем, что из 3-х фундаментальных проблем естествознания 2 являются предметом биологических исследований.

1. Проблема происхождения Вселенной, космоса, природы вообще (ей занимается физика, астрономия).

2. Проблема происхождения жизни, т.е. живого из неживого.

3. Проблема происхождения разума и человека как его носителя.

Решение этих вопросов тесно связано с решением основного вопроса философии: что первично – материя или сознание? Поэтому значительное место в биологии занимают философские аспекты.

1.2. Связь биологии с социальными и этическими проблемами.

Социал-дарвинизм, например, переносит на человеческое общество понятие "естественный отбор", различия между классами объясняются биологическими факторами. Другие примеры: расизм, пересадка органов, проблема старения.

1.3. Многоотраслевый (мультидисциплинарный) характер современной биологии.

В результате дифференциации биологии по объекту изучения возникли частные биологические науки: ботаника, зоология, микробиология (бактериология, вирусология, микология и др.).

Другое подразделение биологических наук - по уровням организации и свойствам живой материи: генетика (наследственность), цитология (клеточный уровень), анатомия и физиология (строение и функционирование организмов), экология (взаимоотношения организмов с окружающей средой).

В результате интеграции с другими науками возникли: биохимия, биофизика, радиобиология, космическая биология и др.

Т.е. биология – комплекс наук, среди них общая биология занимается изучением наиболее общих закономерностей строения, жизнедеятельности, развития, происхождения живых организмов. Главный вопрос, на который пытается ответить общая биология, – что такое жизнь?

1.4. В настоящее время биология, оставаясь теоретической основой познания живого, стала непосредственно производительной силой, рождает новые технологии: биотехнологию, генную и клеточную инженерию и др.

Прямое влияние биологии на материальное производство основано на использовании биосинтезирующей способности микроорганизмов. Уже давно в промышленных условиях осуществляется микробиологический синтез многих органических кислот, которые широко используются в народном хозяйстве и медицине. В 40—50-е годы было создано промышленное производство антибиотиков, а в начале 60-х годов — производство аминокислот. Важное место в микробиологической промышленности сейчас занимает производство ферментов, витаминов, фармпрепаратов.

Исключительно важное значение биологические науки имеют для сельскохозяйственного производства. Например, теоретической основой селекции растений и животных является генетика.

В 1972 – 1973 гг. в недрах биологической науки возникла генетическая инженерия, которая помогает решать многие жизненные проблемы: производство пищи, поиск новых источников энергии, новых путей сохранения окружающей среды, очистки ее от различных загрязнений. Всё это – примеры произошедшей революции в производительных силах.