Дополнительная (ЛД) - Биологический факультет

Белорусский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Декан биологического факультета
________________ В.В. Лысак
«____» ____________ 2010 г.
Регистрационный № УД-______/р.
Биохимия белков и нуклеиновых кислот
Учебная программа (рабочий вариант) для специальности
1-31 01 01 Биология,
специализации 1-31 01 01 05 - Биохимия
Факультет ____биологический____________________________________
(название факультета)
Кафедра __биохимии____________________________________________
(название кафедры)
Курс (курсы) __5_
Семестр (семестры) __9-10_
Лекции __34_________
Экзамен ______
(количество часов)
(семестр)
Практические (семинарские)
занятия __-__________
Зачет ____10_____
(количество часов)
(семестр)
Лабораторные
занятия ___-_________
Курсовой проект (работа) _-__
(количество часов)
(семестр)
Всего аудиторных
часов по дисциплине __34____
(количество часов)
Всего часов
по дисциплине ___34________
Форма получения
высшего образования заочная
(количество часов)
Составил(а) Д.А. Новиков, к.б.н., доцент
(И.О., Фамилия, степень, звание)
2010 г.
Учебная программа составлена на основе учебной программы курса
“Биохимия белков и нуклеиновых кислот” от 8.12.2006 г., регистрационный
№128 __________________
Название учебной программы, дата утверждения, регистрационный номер
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры
биохимии
Протокол № 11
“18” июня 2010 г.
Заведующий кафедрой
________________
И.В. Семак
(подпись)
(И.О. Фамилия)
Одобрена и рекомендована к утверждению Учебно-методической комиссией
биологического факультета
24.06.2010 г, протокол №_1_
(дата, номер протокола)
Председатель
__________________ В.Д. Поликсенова.
(подпись)
(И.О.Фамилия)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Биохимия белков и нуклеиновых кислот является одной из важнейших
дисциплин в системе подготовки высококвалифицированных специалистовбиохимиков, поскольку дает информацию о структуре и механизмах
образования, путях синтеза и распада данных соединений в различных
живых организмах, а также о механизмах детоксикации образующихся в
результате метаболизма ядовитых соединений. Эти знания позволяют с
использованием
современных
биохимических,
генетических
и
микробиологических методов, а также методов математического
моделирования получать высокоочищенные специфические биомолекулы
данных классов, изучать их фихико-химические особенности строения, и
биохимическое действие.
Современная Биохимия белков и нуклеиновых кислот – это обширная
область знания, тесно связанная практически со всеми направлениями
современной биологии, а также фармакологией и медициной. Изучение
данной дисциплины позволяет расширить научный кругозор студентовбиохимиков, способствует получению знаний и практических навыков,
необходимых для самостоятельного проведения исследований на
современном научно-методическом уровне.
Курс “Биохимия белков и нуклеиновых кислот” состоит из вводной
части и 12 разделов, дающих полную информацию о структуре данных
соединений, механизмах их распада в организме, путях синтеза основных
структурных компонентов и механизмах регуляции данных процессов в
клетке, методах выделения, очистки, определения первичной структуры и
биохимических свойств белков и нуклеиновых кислот, принципах их
классификации и номенклатуры, перспективных направлениях развития
современной биохимии данной группы соединений.
Программа курса составлена с учетом межпредметных связей и
программ по смежным дисциплинам химического и биологического профиля
(“Органическая химия”, “Биохимия”, “Биотехнология ”, “Биофизика” и др.).
Цель курса – сформировать у студентов целостную систему знаний о
структуре, особенностях функционирования,
метаболизме белков,
нуклеиновых кислот и их мономеров, и механизмах его регуляции.
В результате изучения дисциплины обучаемый должен
знать
- общие принципы выделения и очистки, установление первичной
структуры белков и нуклеиновых кислот, основные методы изучения
физико-химических свойств и биохимической активности данных
соединений
- особенности структурной организации и уровни организации простых и
сложных белков и нуклеиновых кислот
- основные пути метаболизма белков и нуклеиновых кислот;
- принципы классификации и номенклатуры;
- основные пути регуляции метаболизма белков, нуклеиновых кислот и их
мономеров в клетке;
- основные направления развития современной биохимии белков и
нуклеиновых кислот.
уметь
- использовать современную материально-техническую и методическую
базу для физико-химической и биохимической характеристики белков
и нуклеиновых кислот.
При чтении лекционного курса необходимо применять технические
средства обучения для демонстрации слайдов и презентаций, наглядные
материалы в виде таблиц и схем.
Программа рассчитана на 34 аудиторных часов, из которых все 34 –
лекционные.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА ПРОГРАММЫ
Введение
Биохимия белков и нуклеиновых кислот - дисциплина, формирующая
представления о структуре, свойствах, биосинтезе и расщеплении,
механизмах функционирования белков и нуклеиновых кислот и их роли в
жизнедеятельности клетки. Этапы развития представлений о белках и
нуклеиновых кислотах.
Аминокислоты
Классификация аминокислот. Химическая структура и физикохимические
свойства
аминокислот.
Стереохимия
аминокислот.
Аминокислотный анализ.
Пептиды
Характеристика пептидной связи. Пептидная связь, ее энергетика и
геометрия. Принципы организации и биологическая роль пептидов
(глутатион, пептидные гормоны и др.). Методы разделения пептидов и
определения аминокислотной последовательности.
Белки
Распространение в биообъектах, разнообразие, биологическая роль.
Физико-химические
свойства
белков.
Принципы
структурнофункциональной организации белков.
Первичная структура белка. Ковалентные связи и слабые
взаимодействия. Дисперсионные и электростатические взаимодействия,
водородная связь. Гидрофобные взаимодействия. Вторичная структура
белков. Связи, стабилизирующие вторичную структуру белков. Типы
вторичной структуры белков (α-спираль, β-структура и др. Доменная
организация белков. Функциональные и структурные домены, глобулярные и
олигомерные белки. Третичная структура. Связи, стабилизирующие
третичную структуру. Глобулярные и фибриллярные белки. Четвертичная
структура белков. Надмолекулярные белковые комплексы. Денатурация и
ренатурация белков. Фолдинг белков. Сворачивание белков in vivo.
Основные закономерности. Белки - шапероны.
Классификация белков. Простые белки. Сложные белки. Строение,
свойства и биологическая роль хромопротеинов (флавопротеины и
гемопротеины),
гликопротеинов,
липопротеинов,
металлопротеинов,
фосфопротеинов и нуклеопротеинов.
Методы изучения структуры белков и пептидов. Методы выделения,
очистки и анализа белков.
Метаболизм белков. Протеолиз. Протеолитические ферменты,
протеасомы, сериновые протеиназы. Трансаминирование и дезаминирование.
Деградация аминокислот. Биосинтез аминокислот.
Нуклеиновые кислоты
Распространение и локализация в биообъектах, разнообразие, состав,
биологическая роль.
Первичная структура нуклеиновых кислот. Строение нуклеотидов,
нуклеозидов, оснований, Сахаров. Типы нуклеиновых кислот (НК), ДНК,
РНК. Природа межнуклеотидной связи в НК. Нуклеотидный состав НК,
правила Чаргаффа. Определение последовательности нуклеотидов в
нуклеиновых кислотах. Структурная организация нуклеиновых кислот и
методы ее изучения.
Рибонуклеиновые кислоты. Нуклеотидный состав. Физико-химические
свойства РНК. А- и В-формы РНК. Структура и функции матричной
(информационной) РНК, рибосомальных РНК, транспортных РНК.
Рибозимы.
Дезоксирибонуклеиновые
кислоты.
Характеристика
первичной
структуры ДНК. Структура ДНК. Двойная спираль Уотсона-Крика.
Основные предпосылки ее открытия. Принцип комплементарности и его
биологическое значение. Регулярность и кооперативность структуры. А-, Ви Z-формы ДНК. Связи, стабилизирующие структуру ДНК. Физикохимические свойства ДНК.
Нуклеопротеиновые комплексы. Структурная организация ДНК в
клетках эукариот и прокариот, плазмиды. Пространственная структура
нуклеиновых кислот в рибосомах, в нуклеосомах, в вирусах.
Методы выделения и очистки нуклеиновых кислот, определение
нуклеотидной последовательности НК.
Метаболизм нуклеотидов. Деградация нуклеотидов. Образование
пуриновых и пиримидиновых оснований. Биосинтез нуклеотидов.
Биосинтез ДНК и РНК
Репликация ДНК: молекулярные механизмы и биологическая роль.
Механизм действия ДНК-полимеразы. Полимеразная цепная реакция.
Клонирование и секвенирование ДНК Регуляция биосинтеза ДНК.
Транскрипция: молекулярные механизмы и биологическая роль.
Обратная транскрипция. Теломеразная реакция. Созревание РНК. Регуляция
транскрипции у про- и эукариот. Сплайсинг. 5' и 3'-концевые модификации
м-РНК.
Биосинтез белка
Локализация и биологическая роль процессов биосинтеза белка.
Генетический код, его характеристика.
Аппарат трансляции эукариот и прокариот. Функции мРНК в синтезе
белка. Структура и функция рибосом. Полисомы. Транспортные РНК.
Ферменты трансляции. Факторы трансляции. Активация аминокислот,
образование аминоацил-тРНК. Этапы процесса трансляции на рибосомах:
инициация, элонгация и терминация.
Посттрансляционные модификации белков в клетках. Реакции
гликозилирования и фосфорилирования белков. Механизмы направленного
транспорта и секреция белков. Регуляция биосинтеза белка. Антибиотики и
токсины. Мутагенные агенты. Точечные мутации. Механизмы репарации.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА ПРОГРАММЫ
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11
12
13
Наименование
разделов, тем
Количество часов
Лекции Практич.
Лаб.
КСР
семинар занятия
2
и
2
Введение
Аминокислоты
пептиды
Общая
характеристика
белков
Структура белков.
Классификация
белков.
Метаболизм
белков.
Общая
характеристика
нуклеиновых
кислот
Структура
нуклеиновых
кислот
РНК
ДНК.
Метаболизм
нуклеиновых
кислот.
Биосинтез НК
Биосинтез белка.
Всего
2
4
4
4
2
2
2
2
2
2
4
34
Самост.
работа
1
1.
2.
3.
4.
2
Введение
Основные этапы формирования представлений о
белках и нуклеиновых кислотах. Предмет и задачи
Биохимии белков и нуклеиновых кислот.
Аминокислоты и пептиды
Классификация аминокислот. Структура, физикохимические свойства, стериоизомерия аминокислот.
Аминокислотный анализ. Образование и свойства
пептидной связи. Организация и роль пептидов.
Методы разделения и физико-химической
характеристики пептидов.
Общая характеристика белков
Распространение, разнообразие и биологическая роль
белков.
Физико-химические
свойства
белков.
Принципы и уровни структурной организации
Структура белков.
Первичная структура белков. Ковалентные связи и
объемные
взаимодействия,
стабилизирующие
биомолекулу. Вторичная структура белков и связи,
стабилизирующие ее. Типы вторичных структур.
Доменная организация белков. Характеристика
третичной
структуры
белков
и
связей,
стабилизирующих ее. Глобулярные и фибриллярные
белки.
Четвертичная
структура
белков.
Надмолекулярные белковые комплексы. Фолдинк
белков.
3
34
2
2
2
4
4
5
6
Формы контроля знаний
Литература
управляемая
самостоятельная
работа студента
лабораторные
занятия
практические
(семинарские)
занятия
Название раздела, темы, занятия; перечень изучаемых
вопросов
лекции
Номер раздела, темы,
занятия
Количество аудиторных часов
Материальное
обеспечение занятия
(наглядные, методические
пособия и др.)
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА
7
8
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
ЛО 1-4
ЛД 2, 5
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
9
зачет
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
.
1
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12
2
Классификация белков.
Простые и сложные белки. Строение, свойства и
биологическая роль хромо-, глико-, липо-, металофосфо-, нуклеопротеинов. Методы выделения,
очистки, изучения и характеристики белков и
пептидов.
Метаболизм белков
дезаминирование.
Цикл
мочевины.
Деградация
аминокислот. Биосинтез аминокислот.
Общая характеристика нуклеиновых кислот.
Распространение,
локализация,
состав
и
биологическая роль нуклеиновых кислот. Отличия
ДНК и РНК
Структура нуклеиновых кислот
Физико-химическая
характеристика
основных
компонентов
нуклеиновых
кислот:
азотистых
оснований, нуклеозидов и нуклеотидов. Структурная
организация нуклеиновых кислот и методы ее
изучения..
РНК.
Нуклеотидный состав РНК. Физико-химические
свойства. Структура и функции различных типов
РНК. Рибозимы.
ДНК..
Нуклеотидный состав ДНК, первичная и вторичная
структуры ДНК. Двойная спираль и ее формы. Принципы
комплементарности. Физико-химические свойства ДНК
Типы ДНК. Методы выделения, очистки и
характеристики ДНК.
Метаболизм нуклеиновых кислот.
Метаболизм нуклеотидов. Синтез пуриновых и
пиримидиновых азотистых оснований. Биосинтез
нуклеотидов
Биосинтез НК
Репликания ДНК. Механизм действия ДНК-праймеров.
ПЦР. Клонирование и сиквенирование ДНК. Регуляцию.
Транскрипция РНК. Обратная транскрибция. Регуляция
транскрибции. Сплайсинг. Модификация РНК
3
4
4
2
2
2
4
5
6
7
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
8
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
2
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
2
2
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
9
1
13
2
Биосинтез белка
Локализация и биологическая роль процессов
биосинтеза
белка.
Генетический
код,
его
характеристика. Аппарат транскрибции про- и
эукариот. Структура и функции рибосом. Регуляция
трансляции посттрансляционная модификация белков
мутагенез и репарация.
3
4
4
5
6
7
Раздаточный
иллюстративный
материал, слайды
для кадоскопа
8
О.Л.-1-9
Д.Л.-1-4
9
ИНФОРМАЦИОННАЯ ЧАСТЬ
Основная и дополнительная литература
№№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Список литературы
Основная (ЛО)
Марри Р.. Греннер Д., Мейс П., Родуэлл В. Биохимия
человека. Т. 1-2.М.:Мир
А.Е.Медведева, В.П.Скулачева. Учебник биохимии и
молекулярной
биологии/Под.ред.А.И.Арчакова,
М.:
РАМН.
Филиппович Ю.Б. Основы биохимии. М.:Мир
Глик Б, Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология.
Принципы и применение. М.: Мир
Кольман Я., Рем К.Т. Наглядная биохимия. М: Мир.
А. Уайт, Ф. Хендлер, Э. Смит. Р. Хилл. И. Леман. Основы
биохимии. Т.1-3. "Мир",М.
Спирин Л.С. Молекулярная биология. Структура рибосом и
биосинтезбелка. М.: Высшая школа.
Албертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рефф М.. Молекулярная
биология клетки. М.: Мир, Т. 1-3.
Роберте К., Уотсон Дж. Белки и пептиды. Т.1-3. М.:
Наука
Дополнительная (ЛД)
Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и
функции. М.: Высшая школа.
Хьюз Р. Гликопротеины. М.: Мир.
Фельбертс Б. Молекулярная биология клетки. М.: Мир
Свободный доступ в крупнейшую базу научных данных в
области биомедицинских наук Medline, включая
функциональную биохимию
www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed.
Биохимическая классификация и номенклатура.
Свободный доступ на сайте Международного союза
биохимии и молекулярной биологии
www.chem.qmul.ac.uk/iubmb
Официальный сайт Федерации европейских
биохимических обществ www.febs.org
Научные издания в области биохимии белков и
нуклеиновых кислот - www.chemport.org
Лучшие обзорные статьи по биохимии в журнале “Annual
Review of Biochemistry” можно найти на сайте
www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed.
Год
издания
1993
1999
1999
2002
2000
1981
1986
1994
1995
1996
1985
1986.
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.
ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ
ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ
на ______/_______ учебный год
№№
п/п
Дополнения и изменения
Основания
Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
биохимии (протокол №9 от 18 июня 2010 г.)
Заведующий кафедрой
канд. биол. наук, доцент
(степень, звание)
_____________________
(подпись)
И.В. Семак_
(И.О.Фамилия)
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
канд. биол. наук, доцент
(степень, звание)
_____________________
(подпись)
В.В. Лысак
(И.О.Фамилия)