Разработчики: Челомин В.П. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Лист 1 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ) ШКОЛА ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК ДВФУ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (РПУД) Биохимические адаптации 022000.68 Экология и природопользование Форма подготовки (очная) Школа естественных наук ДВФУ Кафедра экологии курс 1 семестр 1 лекции 10 (час.) практические занятия 32 час. семинарские занятия 0 час. лабораторные работы 0 час. консультации всего часов аудиторной нагрузки 42 (час.) самостоятельная работа 30 (час.) реферативные работы (количество) 0 контрольные работы (количество) 0 зачет 1 семестр Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению «Экология и природопользования», утвержденного приказом Министерства образования и науки Российской Федерации №243 от 29.03.2010 г. Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры экологии «_21_» _мая__2012г. Заведующая кафедрой: Галышева Ю.А. Составитель: Челомин В.П. 1 Разработчики: Челомин В.П. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- М1.В. ДВ.1-2012 Оборотная сторона титульного листа РПУД I. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 20___ г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ (подпись) Ю.А. Галышева (И.О. Фамилия) II. Рабочая программа пересмотрена на заседании кафедры: Протокол от «_____» _________________ 20___ г. № ______ Заведующий кафедрой _______________________ (подпись) 2 Ю.А. Галышева (И.О. Фамилия) Лист 2 из 12 ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Разработчики: Челомин В.П. Лист 3 из 12 составлена на М1.В. ДВ.1-2012 АННОТАЦИЯ Цель изучения дисциплины. Программа основании курса авторских федерального "Биохимические разработок государственного в адаптации " соответствии образовательного с требованиями стандарта высшего профессионального образования. Основная цель лекций – помочь студентам составить по возможности полное представление о фундаментальных механизмах адаптации биологических систем к различным условиям обитания. В связи с этим в лекциях основное внимание сосредоточено на изложении только биохимическом главных уровне. В «стратегических рамках этого путях» адаптации подхода в на краткой систематизированной форме раскрыты основные принципы организации регулирования активности отдельных макромолекул и метаболизма в целом, позволяющие биологическим системам выживать в экстремальных условиях и осваивать малопригодные для жизни ареалы. Место дисциплины в структуре ОП Преподавание курса органически связано и базируется на содержании таких общебиологических курсов государственного образовательного стандарта как «Общая экология», «Биохимия», «Общая физиология», «Общая цитология». В этой связи чтение данного курса целесообразно для студентов-экологов и биохимиков, успешно освоивших вышеперечисленные дисциплины. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины В результате освоения дисциплины у обучающегося должны быть формированы следующие компетенции: 3 ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Разработчики: Челомин В.П. Лист 4 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 глубоким пониманием философских концепций естествознания и владением основами методологии научного познания при изучение различных уровней организации материи, пространства и времени (ОК-1); знанием современных компьютерных технологий, при сборе, хранении, обработке, анализе и передаче географической информации; способностью самостоятельно использовать современные компьютерные технологии для решения научно-исследовательских и производственнотехнологических задач профессиональной деятельности (ОК-2); способностью и готовностью к активному общению в научной производственной и социально-общественной сферах деятельности; способностью свободно пользоваться русским и иностранными языками как средством делового общения; способностью к активной социальной мобильности (ОК-3); объема владением методами оценки репрезентативности материала, выборок при проведении количественных исследований, статистическими методами сравнения полученных данных и определения закономерностей (ОК-4). По завершению обучения по дисциплине студент должен: - знать: об основных типах стратегических механизмов, с помощью которых биологические системы любого уровня организации достигают векторного гомеостаза метаболических функций т. е. адаптируются к среде. - уметь: применять на практике полученные знания в экспертноаналитической и научно-исследовательской деятельности; - владеть: системой знаний о неразрывном единстве структурных и функциональных особенностей организма характеристиками среды обитания. 4 с абиотическими ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Разработчики: Челомин В.П. Лист 5 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 I. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА Раздел 1. Общие принципы биохимических адаптаций к условиям жизни (6 час.) Тема 1. Адаптации и стратегии (2 час). Основные типы стратегий. Важнейшие особенности, основные принципы организации и иерархия метаболической регуляции. Длительность адаптивного процесса. «Компенсаторные» и «эксплуатативные» механизмы адаптации. Тема 2. Стратегия биохимической адаптации к изменениям температуры у эктотермных животных (4 час.) Изменения температуры и проблемы регуляции метаболизма. Основные категории метаболической компенсации. Положительная и отрицательная температурная модуляция. Основной и активный обмен. Сезонные изоферменты. Полиморфизм ферментов «аллоферменты». Устойчивость и толерантность к замерзанию (на примере моллюсков). Гликопротеиновые антифризы. Полиоксисоединения. Регуляция физического состояния липидного матрикса биологических мембран. Раздел 2. Проблемы адаптации к изменению доступности кислорода (4 час.) Тема 1. Дыхание и адаптации (2 час.) Характерные черты анаэробного и аэробного путей метаболизма. Сравнение энергетики брожения и дыхания. Эксплуатативный характер адаптации к аноксии у беспозвоночных факультативных анаэробов. 5 ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Разработчики: Челомин В.П. Лист 6 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 Тема 2.Давление и адаптации к нему (2 час.) Стратегия адаптации к давлению у морских организмов. Стратегия адаптации морских беспозвоночных к антропогенным факторам (Химическому загрязнению). II. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ КУРСА Семинарские занятия (32 час.) Занятие 1. Основные типы стратегии биохимической адаптации к окружающей среде. (8 час.) 1. Основные типы стратегий. 2. Важнейшие особенности, основные принципы организации и иерархия метаболической регуляции. 3. Длительность адаптивного процесса. 4. «Компенсаторные» и «эксплуатативные» механизмы адаптации. Занятие 2. Основные пути регуляции биохимических процессов к изменениям температуры среды. Энзимологические механизмы компенсации температурных эффектов (8 час.). 1. Изменения температуры и проблемы регуляции метаболизма. 2. Основные категории метаболической компенсации. 3. Положительная и отрицательная температурная модуляция. 4. Основной и активный обмен. 5. Сезонные изоферменты. 6. Полиморфизм ферментов - «аллоферменты». 7. Устойчивость и толерантность моллюсков). 6 к замерзанию (на примере ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Разработчики: Челомин В.П. Лист 7 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 8. Гликопротеиновые антифризы. 9. Полиоксисоединения. 10. Регуляция физического состояния липидного матрикса биологических мембран. Занятие 3. Анаэробный и аэробный пути метаболизма (8 час.). 1. Характерные черты анаэробного и аэробного путей метаболизма. 2. Сравнение энергетики брожения и дыхания. 3. Эксплуатативный характер адаптации к аноксии у беспозвоночных факультативных анаэробов. Занятие 4. Механизмы регуляции и приспособляемость (8 час.). 1. Акклиматизация и акклимация. 2. Основные этапы механизма детоксикации ксенобиотиков. 3. Концепция пороговости. 4. Гипотеза токсичности. 5. Толерантность, индуцированная толерантность. III. КОНТРОЛЬ ДОСТИЖЕНИЯ ЦЕЛЕЙ КУРСА Вопросы к зачёту 1. Фенотипическая и генотипическая адаптация. Длительность и приспособляемость (критерии стратегии биохимической адаптивного процесса. 2. Приспособленность приспособленности). 3. Основные типы адаптации к окружающей среде. 4. Компенсаторные и эксплуатативные механизмы. 5. Важнейшие особенности клеточного метаболизма (с точки зрения приспособляемости к окружающей среде). 7 Разработчики: Челомин В.П. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Лист 8 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 6. Иерархия механизмов регуляции (основные способы регуляции и их свойства). 7. Количественная стратегия адаптации. Основные уровни регуляции концентрации ферментов. 8. Модуляция активности ферментов как механизм метаболической регуляции (основные факторы регуляции активности). 9. Основные этапы ферментативного катализа (Км ,Vmax) 10. Положительные и отрицательные модуляторы. Аллостерия. Регуляция активности ферментов. 11. Основные пути регуляции биохимических процессов к изменениям температуры среды. 12. Основные температурные эффекты. Биохимические структуры и процессы, подверженные температурным изменениям. 13. Биологическое значение «слабых» и «сильных» связей в адаптации. 14. Основные температурные эффекты. Влияние температуры на структуру белков. 15. Адаптивная стратегия и временные масштабы изменений в окружающей среде. Три категории компенсаций. 16. Энзимологические механизмы компенсации температурных эффектов. Количественная стратегия регуляции. (три способа регуляции, основные возможности и ограничения). 17. Энзимологические механизмы компенсации температурных эффектов. Качественная стратегия регуляции (Полиморфизм ферментов, основные варианты ферментов, изо- и аллоферменты). 18. Энзимологические механизмы компенсации температурных эффектов. Модуляционная стратегия регуляции (липопротеидные ферменты – влияние изменений липидного компонента, «каталитическая» среда для ферментов). 8 ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Разработчики: Челомин В.П. Лист 9 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 19. Положительная и отрицательная температурные модуляции как механизмы «немедленной» компенсации. 20. Термоустойчивость. Температурные пороги выживаемости (ЛТ50, НЛТн и НЛТв, КТmin). Основные причины (биохимические и Эвритермные и физиологические) гибели от высоких температур. 21. Акклиматизация и акклимация. 22. «Многогранники» термоустойчивости. стенотермные организмы. 23. Устойчивость и толерантность к замерзанию. Основные причины (биохимические и физиологические) гибели от низких (или замерзания) температур. 24. Основные типы стратегий биохимической адаптации к низким температурам (антифризы, криопротекторы и др.). 25. Регуляция температуры тела. Поведенческие и физиологические способы (эктотермные и эндотермные организмы). Примеры эндотермии у крупных рыб (тунцы) и насекомых (бражники). 26. Регуляция температуры тела. Биохимические способы. Примеры эндотермии у шмелей и млекопитающих. 27. Сравнение энергетики анаэробного и аэробного путей метаболизма. 28. Эксплуатативный характер адаптации к аноксии у беспозвоночных - факультативных анаэробов. 29. Специфические черты акклиматизации к гипоксии. 30. Неспецифические черты акклиматизации к гипоксии. 31. Основные функции дыхательных пигментов. Адаптация гемоглобинов. 32. Характерные особенности детоксикации органических неорганических соединений. 33. Основные этапы механизма детоксикации ксенобиотиков. 9 и Разработчики: Челомин В.П. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Лист 10 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 34. Металл-связывающие белки, металлотионеины - распространение, свойства, полиморфизм, функции. 35. Концепция пороговости. Гипотеза токсичности. Толерантность, индуцированная толерантность. IV. ТЕМАТИКА И ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ И РЕФЕРАТОВ Курсовые работы и рефераты по дисциплине «Биохимические адаптации» не предусмотрены. V. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Основная литература 1. Г. А. Абакумов, Т. И. Старостина, Т. И. Зиновьева. Химические основы жизни : учебное пособие. Нижний Новгород: Изд-во Нижегородского университета , 2007. 163 с. : табл. 2. В.Г. Щербаков [и др.]. Биохимия : учебник для вузов. СПб. : ГИОРД , 2009. 472c. : ил. 3. А. С. Степановских. Биологическая экология. Теория и практика : Учебник для вузов по экологическим специальностям. Москва : ЮНИТИДАНА, 2009. 791 с. : ил., фотоил., табл. 4. И. Ф. Жимулев. Общая и молекулярная генетика : учебное пособие; отв. ред. Е. С. Беляева, А. П. Акифьева. Новосибирск : Сибирское университетское изд-во , 2003. 478 c. 5. Ю. Ф. Картавцев. Молекулярная эволюция и популяционная генетика : учебное пособие для вузов, изучающих курсы "Популяционная генетика", "Общая генетика" и "Молекулярная биология". Владивосток : Издво Дальневосточного университета , 2005. 234 с. : ил. 10 Разработчики: Челомин В.П. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Лист 11 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 6. Картавцев Ю. Ф.. Молекулярная эволюция и популяционная генетика: учебное пособие для вузов .Владивосток: Изд-во Дальневосточного университета , 2009. 277 с. : ил., табл. 7. Коничев А. С., Севастьянова Г. А. Молекулярная биология : учебник для вузов. Москва : Академия , 2003. 397 c. : ил. Дополнительная литература Тема 1. Адаптации и стратегии 1. Крепс Е.М. Липиды клеточных мембран. Л.: Наука, 1981. 339 с. 2. Головенко Н.Я., Карасева Т.Л. Сравнительная биохимия чужеродных соединений. Киев. Наукова Думка, 1983. 200 с. 3. Фокс С., Дозе К. Молекулярная эволюция и возникновение жизни. М.: Мир, 1975. 374 с. 4. Хочачка П., Сомеро Дж. Стратегия биохимической адаптации. М.: Мир, 1977. 398 с. 5. Эккерт Р., Рэнделл Д., Огастин Дж. Физиология животных. Механизмы и адаптация. М.: Мир, 1992. т. 1, 424 с. Тема 2. Стратегия биохимической адаптации к изменениям температуры у эктотермных животных 1. Брода Э. Эволюция биоэнергетических процессов. М.: Мир, 1978. 304 с. 2. Телитченко М.М., Остроумов С.А. Введение в проблемы биохимической экологии. М.: Наука, 1990. 288 с. 3. Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. т. 1-2, М.: Мир. 1982, 800 с. 4. Portner H.O., Playle R.C. Cold Ocean Physiology. Cambridge University Press. 1998, 498 p. 11 Разработчики: Челомин В.П. ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УМКД дисциплины Биохимические адаптации Идентификационный номер: Контрольный экземпляр находится на кафедре экологии ШЕН УМКД.7 (111)-022000- Лист 12 из 12 М1.В. ДВ.1-2012 Тема 3. Дыхание и адаптации 1. Эккерт Р., Рэнделл Д., Огастин Дж. Физиология животных. Механизмы и адаптация. М.: Мир, 1992. т. 2, 328 с. Тема 4.Давление и адаптации к нему 1. Бергер В.Я., Жирмунский А.В., Наточин Ю.В., Хазарова Л.Д., Ярославцева Л.М. Механизмы адаптации морских моллюсков к изменениям солености. ИБМ АН СССР, Владивосток. 1984. 67 с. 2. Реакции гидробионтов на загрязнение (Ред. Строганов Н.С.). М.: Наука, 1983. 248 с. Интернет ресурсы 1. Карабанов, Д.П. Генетические адаптации черноморско-каспийской тюльки Clupeonella cultriventris (Nordmann, 1840) (Actinopterygii: Clupeidae). Монография. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2013. – 179 с. Доступно из: http://www.twirpx.com/file/1032601/ 2. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. Пер. с англ. - М.: Мир, 1988. - 568 с.: ил. Доступно из: http://www.twirpx.com/file/313622/ 3. Карабанов Д.П. Генетические адаптации черноморско-каспийской тюльки Clupeonella cultriventris (Nordmann, 1840) (Actinopterygii: Clupeidae). Монография / Д.П. Карабанов. – Воронеж: Издательство «Научная книга», 2013. – 179 с. Доступно из: http://www.twirpx.com/file/1032601/ 4. Агаджанян Н.А., Батоцыренова Т.Е., Семенов Ю.Н. Экологофизиологические и этнические особенности адаптации человека к различным условиям среды обитания. Владимир: Изд-во ВГУ, 2009 – 168 с. Доступно из: http://www.twirpx.com/file/860879/ 12