Раздел «Микробиология» курса посвящен ознакомлению с разнообразием прокариот, их ролью в формировании биосферы и в экологии Земли, в здравоохранении и в биотехнологии.
Учащиеся знакомятся с основными понятиями и методами микробиологии, получают понятие о разнообразии микроорганизмов в природе, об отличительных особенностях клеточного строения, физиологии, биохимии и генетики прокариот. Также в курсе уделяется внимание роли прокариот в производстве продовольствия, в энергетике, здравоохранении, охране окружающей среды.
Акцент в разделе делается на изучении бактерий, в том числе патогенных.
В первых лекциях делается обзор разнообразия микроорганизмов, включая эукариотические одноклеточные организмы, бактерии и археи. Обсуждаются особенности эволюции прокариот и места их обитания, способы приспособления их к экстремальным условиям обитания, переживания неблагоприятных условий, их роль в формировании биосферы (участие в циклах углерода и азота на Земле, оксигенный и аноксигенный фотосинтез, анаммокс, азотофиксация и метаногенез).
Далее в разделе разбираются особенности строения прокариотической клетки, ее генома. В частности, освещается роль горизонтального переноса генов.
Кратко обозреваются различные методы исследования прокариот, включая подходы к изучению культивируемых и некультивируемых микроорганизмов, освещается роль метагеномики в области исследований микробиомов. Также рассматриваются бактериальные сообщества и взаимоотношения в них, системы токсин-антитоксин.
Заключительная часть раздела посвящена более подробному описанию патогенных и условно-патогенных бактерий. Анализируется разнообразие вызываемых бактериями инфекционных заболеваний, рассматриваются наиболее значимые представители болезнетворных бактерий, патогенез и эпидемиологию вызываемых ими заболеваний. Учащиеся знакомятся с особенностями жизнедеятельности и метаболизма наиболее значимых патогенных бактерий, освещаются факторы патогенности и особенности внутриклеточного паразитизма. Будут разобраны методы исследования патогенных бактерий, включая способы определения возбудителя заболевания и диагностики бактериальных инфекций.
Отдельной темой курса является подробное освещение механизмов действия антибиотиков в бактериальной клетке. Мы обсудим мишени антибиотиков, природу явления устойчивости бактерий к антибиотикам и возрастающую угрозу, исходящую от мультирезистентных патогенных бактерий.
Также в курсе кратко обсуждается роль бактерий в биотехнологиях, в том числе в пищевой промышленности, в производстве лекарственных препаратов, в биоремедиации и в фундаментальных научных исследованиях.
Раздел «Вирусология» курса дает базовые знания о молекулярной вирусологии, а также об особенностях вирусов, как патогенов бактерий, растений и животных.
В данном разделе студентам объясняются базовые понятия о классификации вирусов, устройстве и функциях капсидов и поверхностных структур вирусов. Разбираются основные способы проникновения вирусов в клетку. Рассматривается разнообразие вирусных геномов, скорость их мутаций и принципы эволюции вирусов. Возникновение новых вирусов и инфекций рассматривается на примере недавней пандемии ковида, вызванного коронавирусом SARS-CoV-2.
В лекциях кратко изложены основные способы воспроизведения ДНК и РНК вирусов, рассматривается разнообразие молекулярных механизмов экспрессии вирусных геномов: сдвиг рамки считывания, проскок слабого терминатора, посадка рибосомы на внутренний участок мРНК (IRES), синтез слитных белков и протеолитический процессинг.
Более подробно рассмотрены вирусы бактерий (бактериофаги) на примере фагов T4, лямбда и M13: устройство геномов, этапы инфекции, литический и лизогенный циклы на примере фага лямбда, механизм сборки фаговых частиц.
Приведены основные сведения о вирусах растений, функциях фитовирусных белков на примере ВТМ и каулимовируса мозаики цветной капусты. Ближний и дальний транспорт вирусов по растению. Симптоматика фитовирусных инфекций и способы защиты растений от вирусов. Дается определение субвирусным патогенам: вироидам и сателлитам. На семинаре обсуждаются вопросы переноса фитовирусной инфекции и противовирусного иммунитета у растений.
На примере вируса иммунодефицита человека разобраны особенности вирусов как инфекционных агентов человека и животных: этапы развития инфекции и проблемы лечения вирусных заболеваний. Упоминаются онкогенные вирусы и вызываемые ими раковые заболевания.
Отдельное внимание в разделе уделено практическому применению различных вирусов в биологии и медицине. Объясняются принципы использования бактериофагов и их ферментов в биоинженерии. Рассматривается метод генетической комбинаторики (фаговый дисплей). Приведены примеры использования вирусов растений в биоинженерии. Рассматриваются перспективы использование вирусов животных для трансформации клеток и организмов, а также для терапии генных заболеваний.
На семинарских занятиях дополнительно рассматривается устройство генома вируса гриппа А, его жизненный цикл. Объясняются механизмы возникновения новых штаммов вируса гриппа за счет антигенного шифта (реассортации) и антигенного дрейфа. Рассматриваются прошедшие пандемии, вызванные вирусами гриппа и коронавирусом SARS-CoV-2, а также обсуждается вероятность возникновения будущих эпидемий.
Преподаватели
- Борис Фенюк
- Роман Зиновкин