Структурная биохимия. Уч. прогр.(рабоч. вариант)

Белорусский государственный университет
Структурная биохимия
Учебная программа (рабочий вариант) для специальностей:
1-31 01 02 Биохимия;
1-33 01 03 Микробиология
Факультет
биологический
(название факультета)
Кафедра
биохимии
(название кафедры)
Курс (курсы)
2
Семестр (семестры)
Лекции
3
28
Экзамен
(количество часов)
(семестр)
Практические (семинарские)
занятия
Зачет _______2__________
(количество часов)
(семестр)
Лабораторные
занятия
20
Курсовой проект (работа) ________
(количество часов)
Всего аудиторных
часов по дисциплине
(семестр)
50
(количество часов)
Всего часов
по дисциплине
66
Форма получения
высшего образования дневная
(количество часов)
2012 г.
Учебная программа составлена на основе типовой учебной программы
(название типовой учебной
«Структурная биохимия», 15.11.2011 г, регистрационный №
программы (учебной программы (см. разделы 5-7 Порядка)), дата утверждения, регистрационный номер)
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры
биохимии
(название кафедры)
19.06. 2012 г., протокол № 6
(дата, номер протокола)
Одобрена и рекомендована к утверждению методической комиссией
биологического факультета
20.06. 2012 г., протокол №
(дата, номер протокола)
Председатель
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Структурная биохимия является одной из важнейших фундаментальных
дисциплин в процессе подготовки биохимиков и микробиологов.
Современная биохимия тесно связана с физиологией, генетикой,
микробиологией, другими биологическими дисциплинами и является
методологической основой для изучения на молекулярном уровне
физиологических процессов. Изучение дисциплины позволит расширить
научный кругозор студентов, способствовать их развитию как
самостоятельных специалистов и получить знания, необходимые для
проведения исследований на современном научно-методическом уровне.
Подготовка специалистов биохимиков и микробиологов подразумевает
получение ими информации о структурных и функциональных свойствах
основных классов природных веществ, взаимосвязи этих свойств с
биологическими функциями, выполняемыми этими веществами в организме.
Курс «Структурная биохимия» состоит из 7 частей в которых приводятся
данные о структуре, физико-химических свойствах и биологической
активности основных классов природных соединений, а также строении,
разнообразии и механизме действия ферментов.
Программа курса составлена с учетом межпредметных связей и программ
по смежным дисциплинам химического и биологического профиля
(«Органическая химия», «Физическая и коллоидная химия», «Физиология
человека и животных», «Генетика», «Иммунология»,«Молекулярная
биология», «Биотехнология» и др.).
Цель курса - сформировать у студентов целостную систему знаний о
химическом составе живых организмов, физико-химических и биологических
свойствах природных соединений.
В результате изучения дисциплины обучаемый должен:
знать:
- химические основы жизнедеятельности, включая химическое строение
и свойства природных соединений и их комплексов, входящих в состав живых
организмов;
- теоретическую и практическую значимость структурной биохимии,
взаимосвязь с другими естественными науками;
- новейшие достижения в области структурной биохимии и перспективы
их использования в различных областях народного хозяйства, медицины,
фармации
уметь:
- использовать знания структурной биохимии для объяснения
важнейших физиологических процессов, протекающих в живых организмах,
как в норме, так и при возникновении патологии;
- использовать
биохимические
методы
исследований
в
экспериментальной биологии.
При чтении лекционного курса необходимо применять технические
средства обучения для демонстрации слайдов и презентаций, наглядные
материалы в виде таблиц и схем.
Для организации самостоятельной работы студентов по курсу
необходимо использовать современные информационные технологии:
разместить в сетевом доступе комплекс учебных и учебно-методических
материалов (программа, методические указания к лабораторным занятиям,
список рекомендуемой литературы и информационных ресурсов, задания в
тестовой форме для самоконтроля и др.).
Теоретические положения лекционного курса развиваются и
закрепляются на лабораторных занятиях, при выполнении которых студенты
приобретают навыки биохимического анализа биомолекул - аминокислот,
белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов, гормонов и витаминов.
Эффективность самостоятельной работы студентов целесообразно
проверять в ходе текущего и итогового контроля знаний в форме устного
опроса, коллоквиумов, тестового компьютерного контроля по темам и разделам
курса. Для общей оценки качества усвоения студентами учебного материала
рекомендуется использование накопительной рейтинговой системы.
Программа рассчитана максимально на 66 часов, в том числе 50 часов
аудиторных: 28 – лекционных, 2 – лабораторных занятий и 2 – контролируемой
самостоятельной работы.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
разделов
и тем
1
2
3
4
5
6
7
Наименование разделов и тем
Введение
Аминокислоты, пептиды, белки
Ферменты
Нуклеозиды, нуклеотиды,
нуклеиновые кислоты
Углеводы
Липиды
Витамины
Итого
Аудиторные часы
Всего
Лекции Лабораторные
занятия
2
2
10
6
4
10
6
8
4
4
8
8
6
50
4
4
2
28
4
4
4
20
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
1. ВВЕДЕНИЕ
Структурная биохимия - наука, изучающая строение и физикохимическипе свойства природных органических веществ. Теоретическая и
практическая значимость структурной биохимии, связь с дркгими науками.
Краткая история развития биохимии. Современные направления исследований
в области структурной биохимии.
2 Аминокислоты, пептиды, белки
Классификация аминокислот. Химическая структура и физикохимические свойства аминокислот. Стереохимия, амфотерность, реакционная
способность аминокислот. Характеристика пептидной связи. Принципы
организации и биологическая роль пептидов.
Распространение в биообъектах, разнообразие, биологическая роль
белков. Физико-химические свойства белков. Методы очистки и
идентификации белков. Принципы структурно-функциональной организации
белков. Методы изучения структуры белков. Первичная структура белков.
Гидролиз белков, определение аминокислотного состава. Анализ N- и Сконцевых аминокислот. Вторичная структура белков - α-спирали и βструктуры. Строение и функциональная роль доменов. Третичная структура.
Фолдинг белков Глобулярные и фибриллярные белки. Четвертичная структура
белков. Надмолекулярные белковые комплексы. Характеристика связей,
стабилизирующих структуру белков. Денатурация и ренатурация белков.
Классификация белков. Простые и сложные белки. Строение, свойства и
биологическая роль хромопротеинов (флавопротеины и гемопротеины),
гликопротеинов, липопротеинов, металлопротеинов, фосфопротеинов и
нуклеопротеинов.
2 Ферменты
Особенности биокаталитических процессов. Принципы структурной
организации ферментов. Активные и регуляторные центры. Роль коферментов
и простетических групп в биокатализе. Коферментные формы витаминов.
Участие металлов в ферментативных процессах.
Механизм действия ферментов. Кинетика ферментативных реакций.
Каталитические параметры. Зависимость скорости ферментативных реакций от
концентрации субстрата, от рН и температуры. Активация и ингибирование
ферментов. Единицы ферментативной активности. Изоферменты и
множественные формы ферментов. Принципы регуляции ферментативных
реакций. Классификация и номенклатура ферментов. Инженерная энзимология.
3 Нуклеозиды, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты
Распространение и локализация в биообъектах, разнообразие, состав,
биологическая роль. Азотистые основания. Углеводные компоненты.
Химическое строение и функции природных и синтетических нуклеозидов и
нуклеотидов.
Структурная
организация
олигонуклеотидов,
полинуклеотидов
(нуклеиновых кислот). Характеристика первичной структуры ДНК. Формы
двойной спирали ДНК. Связи, стабилизирующие структуру ДНК. Принцип
комплементарности. Одно- и двуцепочечные, кольцевые и линейные молекулы
ДНК.
Структура, свойства и функции матричных, рибосомальных и
транспортных РНК. Физико-химические свойства ДНК и РНК.
4 Углеводы
Классификация и номенклатура. Биологическая роль и распространение в
природе. Особенности строения, изомерии, конформации и биохимических
свойств моносахаридов. Производные моносахаридов: кислоты, гликозиды,
аминосахара, фосфосахара.
Олигосахариды. Строение, свойства и биологическая роль основных
природных дисахаридов.
Полигликаны: гомо- и гетерогликаны. Строение, свойства и значение
крахмала, гликогена, целлюлозы, хитина.
Гетерогликаны. Классификация, распространение и биологическая роль.
Протеогликаны. Гликозаминогликаны.
5 Липиды
Строение, физико-химические свойства и функциональная роль липидов.
Классификация и номенклатура жирных кислот. Строение и физикохимические свойства природных жирных кислот (насыщенных; моно- и
полиеновых). Принципы химического строения и функции эйкозаноидов.
Ацилглицерины. Воски. Фосфолипиды: глицерофосфолипиды и
сфингомиелины. Гликолипиды: цереброзиды и ганглиозиды. Стероиды:
структура, свойства и биологическая роль важнейших представителей
(холестерол желчные кислоты, стероидные гормоны, витамины группы Д).
6 Витамины
Классификация и номенклатура витаминов. Структура, свойства и роль в
обмене
веществ
отдельных
представителей
водорастворимых
и
жирорастворимых витаминов, провитаминов.
.
Введение.
Биохимия - наука о веществах, которые входят в
состав живой природы, и их превращениях,
лежащих в основе разнообразных проявлений
жизнедеятельности.
Теоретическая
и
практическая значимость биохимии, связь с
другими естественными науками. Краткая
история развития биохимии.
1 Аминокислоты, пептиды, белки
Классификация аминокислот. Химическая
структура и физико-химические свойства
аминокислот. Принципы организации и
биологическая роль пептидов. Распространение в
биообъектах, разнообразие, биологическая роль
белков. Физико-химические свойства белков.
Методы очистки и идентификации белков.
Принципы структурно-функциональной
организации белков. Методы изучения
структуры белков. Первичная структура белков.
Гидролиз белков, определение аминокислотного
состава. Анализ N- и С-концевых аминокислот.
Вторичная структура белков - α-спирали и β-
6
6
12
2
2
4
2
8
7
Слайды для
кадоскопа
8
ЛО 1-6
ЛД 4-8, 20
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-8, 13,
14,18, 19
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-8,
10-15
Формы контроля
знаний
5
Литература
4
3
2
2
Материальное
обеспечение занятия
(наглядные,
методические
пособия и др.)
управляемая
самостоятельная
работа студента
3
2
лабораторные
занятия
2
Название раздела, темы, занятия; перечень
изучаемых вопросов
практические
(семинарские)
занятия
1
1
Количество аудиторных часов
лекции
Номер раздела, темы,
занятия
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА
9
структуры. Строение и функциональная роль
доменов. Третичная структура.
4
5
6
Глобулярные и фибриллярные белки.
Четвертичная структура белков.
Надмолекулярные белковые комплексы.
Характеристика связей, стабилизирующих
структуру белков. Классификация белков.
Простые и сложные белки.
2
2 Ферменты
Особенности биокаталитических процессов.
Принципы структурной организации ферментов.
Активные и регуляторные центры. Роль
коферментов и простетических групп в
биокатализе. Коферментные формы витаминов.
Участие металлов в ферментативных процессах.
6
2
4
Механизм действия ферментов. Кинетика
ферментативных реакций. Каталитические
параметры. Зависимость скорости
ферментативных реакций от концентрации
субстрата, от рН и температуры. Активация и
ингибирование ферментов.
2
4
8
Единицы ферментативной активности.
Принципы регуляции ферментативных реакций.
Классификация и номенклатура ферментов.
Инженерная энзимология.
3 Нуклеозиды, нуклеотиды, нуклеиновые
кислоты
Распространение и локализация в биообъектах,
разнообразие, состав, биологическая роль.
Азотистые основания. Углеводные компоненты.
Химическое строение и функции природных и
синтетических нуклеозидов и нуклеотидов.
Структурная организация олигонуклеотидов,
полинуклеотидов (нуклеиновых кислот).
Характеристика первичной структуры ДНК.
ЛО 1-6
ЛД 3-8, 10
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-7,
17-19
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-7,
15,17-19
2
7
Слайды для
кадоскопа
4
4
2
4
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 1, 3-7,
13-19
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-7,
14-19
9
10
11
12
13
Формы двойной спирали ДНК. Связи,
стабилизирующие структуру ДНК. Принцип
комплементарности. Одно- и двуцепочечные,
кольцевые и линейные молекулы ДНК.
Структура, свойства и функции матричных,
рибосомальных и транспортных РНК. Физикохимические свойства ДНК и РНК.
2
4 Углеводы
Классификация и номенклатура. Биологическая
роль и распространение в природе. Особенности
строения, изомерии, конформации и
биохимических свойств моносахаридов.
Производные моносахаридов: кислоты,
гликозиды, аминосахара, фосфосахара.
4
2
Олигосахариды. Строение, свойства и
биологическая роль основных природных
дисахаридов.
Полисахариды: гомо- и гетерогликаны.
Гетерогликаны. Классификация,
распространение и биологическая роль.
5 Липиды
Строение, физико-химические свойства и
функциональная роль липидов. Классификация и
номенклатура жирных кислот. Строение и
физико-химические свойства природных
жирных еслот. Принципы химического
строения и функции эйкозаноидов.
Ацилглицерины. Воски. ерефолипиды:
глицерофосфолипиды и сфингомиелины.
2
Гликолипиды: ереброзиды и ганглиозиды.
Стероиды: структура, свойства и биологическая
роль важнейших представителей (холестерол
желчные кислоты, стероидные гормоны,
витамины группы Д).
2
4
2
Слайды для
кадоскопа
4
4
4
4
ЛО 1-6
ЛД 3-7,
11-16
зачет
2
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-8, 14,
15, 17, 18
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-8,
14, 15, 17,
18
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД3-8, 14,
15, 17-19
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-8, 14,
17-19, 22
14
6 Витамины
Классификация и номенклатура витаминов.
Структура, свойства и роль в обмене веществ
отдельных представителей водорастворимых и
жирорастворимых витаминов, провитаминов.
2
2
4
4
Слайды для
кадоскопа
ЛО 1-6
ЛД 3-8, 14,
15, 17-19,
22
Основная и дополнительная литература
№№
п/п
Список литературы
Год
издания
Основная (ЛО)
1.
2.
3.
4.
5.
Анисимов А.А. Основы биохимии
Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия
Биохимия: Учебник для вузов. . Е.С. Северин (ред.)
Комов В.П., Шведова В.Н. Биохимия
Филиппович Ю.Б. Основы биохимии
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Брухман Э.Э. Прикладная биохимия
Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. Справочник биохимика
Кнорре Д.Г., Мызина С.Д. Биологическая химия
Кольман Я., Рем К.-Г. Наглядная биохимия
Коничев А.С., Севастьянова Г.А. Биохимия и молекулярная биология. Словарь терминов
Ленинджер А. Основы биохимии. Т. 1-3.
Марри Р., Греннер Д., Мейс П., Родуэлл В. Биохимия человека. Т.1-2.
Мецлер Д. Биохимия. Т. 1-3.
Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия
Остерман Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: Электрофорез и
ультрацентрифугирование
Остерман Л.А. Исследование биологических макромолекул изоэлектрофокусированием,
иммуноэлектрофорезом и радиоизотопными методами
Остерман Л.А. Хроматографические методы исследования
Практикум по биохимии / Под ред. С.Е.Северина и Г.А.Соловьевой
Сенчук В.В. Биохимия: курс лекций. В 2 ч. Ч. 1. Биомолекулы
Сенчук В.В., Мохорева С.И.,Орел Н.М., Зырянова Т.Н., Кукулянская Т.А., Семак И.В.
Биохимия: лабораторный практикум
Спирин Л.С. Молекулярная биология. Структура рибосом и биосинтез белка
Страйер Л. Биохимия
Уайт А.и соавторы. Основы биохимии. Т. 1-3.
Цыганов А.Р., Сучкова И.В., Ковалева И.В. Биохимия
Шамин А.Н. История биологической химии. Формирование биохимии
Элиот В., Элиот Д. Биохимия и молекулярная биология
Энкерт Р., Рэнделл Д., Огастин Дж. Физиология человека. Т. 1-2.
1987
1990
2006
2004
1999
Дополнительная (ЛД)
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
1981
1991
2000
2000
2008
1985
1993
1980
1987
1981
1983
1985
1989
2005
2005
1986
1985
1981
2007
2006
2002
1991
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
(4 ч. каждое)
1. Качественная реакции на функциональные группы белков и аминокислот.
2. Физико-химические свойства белков.
3. Очистка и разделение смеси белков и аминокислот.
4. Нуклеиновые кислоты. Выделение и гидролиз рибонуклеопротеинов из
дрожжей. Открытие продуктов гидролиза.
5. Качественные реакции на углеводы. Количественное определение сахара в
биологической жидкости.
6. Липиды. Ацилглицерины. Определение чисел жиров.
7. Качественные реакции на витамины. Количественное определение
витамина Р (рутина) в чае.
КОНТРОЛЬ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
(темы)
1. Углеводы. Липиды. Нуклеиновые кислоты.
СТРУКТУРА РЕЙТИНГОВОЙ ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ
ИТОГОВАЯ ОЦЕНКА:
Определяется по формуле (минимум 4, максимум 10 баллов):
Итоговая оценка = А х 0,4 + Б х 0,6
где А – средний балл по лабораторным занятиям и КСР,
Б – экзаменационный балл
Итоговая оценка выставляется только в случае успешной сдачи экзамена (4 балла и выше)
ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ
ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
С ДРУГИМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
Название
дисциплины,
с которой
требуется
согласование
Название
кафедры
Предложения
об изменениях в содержании
учебной программы
по изучаемой учебной
дисциплине
Решение,
принятое
кафедрой,
разработавшей
учебную
программу (с
указанием даты и
номера
протокола)1
1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ
ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
на _____/_____ учебный год
№№
пп
Дополнения и изменения
Основание
Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
(протокол № 6_ от 19. 06. 2012 г.)
Заведующий кафедрой
_____________________ _______________ __________________
(степень, звание)
(подпись)
(И.О.Фамилия)
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
_____________________ _______________ __________________
(степень, звание)
1
(подпись)
(И.О.Фамилия)
При наличии предложений об изменениях в содержании учебной программы по изучаемой учебной дисциплине