Всего аудиторных - Биологический факультет

Белорусский государственный университет
УТВЕРЖДАЮ
Декан биологического факультета
________________ В.В. Лысак
«____» ____________ 2012 г.
Регистрационный № УД-______/р.
Основы радиационной биохимии
Учебная программа (рабочий вариант) для специальности:
1-31 01 01 Биология
специализаций 1-31 01 01-01 05 Биохимия и 1-31 01 01-02 05 Биохимия;
Факультет ____биологический____________________________________
(название факультета)
Кафедра __биохимии____________________________________________
(название кафедры)
Курс (курсы) __5_
Семестр (семестры) 9
Лекции __22__________
Экзамен ______
(количество часов)
(семестр)
Практические (семинарские)
занятия __–__________
Зачет __9_______
(количество часов)
(семестр)
Лабораторные
занятия ___12 _________
КСР
Курсовой проект (работа) –
2
(количество часов)
(семестр)
Всего аудиторных
часов по дисциплине 36____
(количество часов)
Всего часов
по дисциплине ___60_______
Форма получения
высшего образования дневная
(количество часов)
Составил (а) Филимонов М.М., к.б.н., доцент
2012 г.
Учебная программа составлена на основе учебной программы «Основы
радиационной биохимии» ,01.02.2012г., регистрационный № УД -5061 / уч.
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры
биохимии
Протокол № 5
“21__”___05._ __ 2012 г.
Заведующий кафедрой
________________
И.В. Семак
(подпись)
(И.О. Фамилия)
Одобрена и рекомендована к утверждению учебно-методической комиссией
биологического факультета
29.05.2012 г., протокол № 9
(дата, номер протокола)
Председатель
_______________ В.Д. Поликсенова
(подпись)
(И.О.Фамилия)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Радиационная биохимия интересуется прежде всего процессами, которые
развиваются в облученной клетке сразу же после событий, связанных с поглощением и
разменом энергии ионизирующих излучений. Эти процессы инициируют нарушения
метаболизма, приводящие в конечном итоге к формированию основных биологических
эффектов.
Биохимические показатели состояния и обмена нуклеиновых кислот, белков и
аминокислот, а также биохимические изменения структурных элементов клетки и ее
органоидов, биоэнергетические процессы – играют важнейшую роль в развитии
биологических эффектов радиации в зависимости от дозы, времени после облучения,
органной и тканевой специфичности и др.
Интерес к этой радиобиологической дисциплине исключительно возрос после
Чернобыльской катастрофы, ликвидация последствий которой выдвинула на передний
план многие проблемы радиобиологии, имеющие непосредственное отношение к
предмету радиационной биохимии. Этим актуальным проблемам радиобиологии и
вытекающим из них задачам радиационно-биохимических исследований посвящен
первый раздел рабочего варианта программы учебного курса.
Последующие разделы программы имеют своей основной целью критический
анализ и обобщение огромного фактического материала, отражающего характер
«биохимического усиления» первичных событий лучевого поражения, специфически
проявляющегося в различных тканях и системах живого организма.
Цель настоящего курса - формирование у студентов биологов системы
представлений о роли радиационно-биохимических исследований в решении основных
проблем современной радиобиологии.
Задачи курса: познакомить студентов с предметом и местом радиационной
биохимии среди основных направлений развития радиобиологии. Развить глубокое
понимание значения радиационно-биохимических исследований и данных для
объяснения основных радиобиологических феноменов и проблем по различным
направлениям этой фундаментальной науки, видение перспектив практического
использования ее достижений.
В результате изучения дисциплины обучаемый должен:
знать:
- основные радиационно-биохимические закономерности в изменении состояния и
обмена веществ в клетках и тканях облученного организма;
- значение биохимических показателей лучевого поражения в критических
органах организма для характеристики причин формирования видимых проявлений
биологических эффектов.
уметь:
- использовать знание основных радиационно-биохимических феноменов для
объяснения механизмов формирования биологических эффектов при действии
ионизирующих излучений на организм.
ОРГАНИЗАЦИЯ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА
«ОСНОВЫ РАДИАЦИОННОЙ БИОХИМИИ»
Изучение курса проводится по блочно-модульному принципу с выделением
четырех основных блоков (модулей). 1. Введение и основные понятия радиационной
биохимии. 2. Актуальные проблемы в свете ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. 3.
Состояние и обмен важнейших биомолекул и систем в облученном организме. 4.
Биохимия малых доз ионизирующей радиации.
При чтении лекционного курса необходимо применять наглядные материалы в
виде таблиц и рисунков для графопроектора, мелового рисунка, а также использовать
технические средства обучения для демонстрации слайдов, презентаций.
Для организации самостоятельной работы студентов по курсу следует
использовать современные информационные технологии: разместить в сетевом доступе
комплекс учебных и учебно-методических материалов (программа, список
рекомендуемой литературы и информационных ресурсов, тематика для реферативных
работ, вопросы для самоконтроля и др.).
Теоретические положения курса закрепляются на лабораторных занятиях, при
выполнении которых студенты приобретают навыки использования некоторых методов
исследования в радиационно-биохимическом эксперименте.
Эффективность самостоятельной работы студентов целесообразно проверять в
ходе текущего и итогового контроля знаний в форме устного опроса.
Программа учебного курса рассчитана на 60 часов, в том числе 36 аудиторных
занятий: 22 – лекционных, 12 – лабораторных и 2 – контролируемой самостоятельной
работы.
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА ПРОГРАММЫ
Предмет и задачи радиационной биохимии, ее место в кругу
дисциплин,
изучающих
действие
ионизирующей
радиации.
Роль
биохимических показателей в характеристике биологических эффектов
радиации в зависимости от дозы, времени после облучения, органной
и тканевой специфичности и др.
Основные понятия радиационной биохимии. Лучевая болезнь. Степень развития
лучевой болезни. Зависимость от условий и дозы однократного облучения.
Актуальные проблемы радиобиологии и радиационной биохимии под углом
зрения последствий аварии на Чернобыльской АЭС. Проблема малых доз
ионизирующей радиации. Идея «гормезиса» в радиобиологии и радиационной биохимии.
Значимость мощности естественного радиационного фона (ЕРФ) в сохранении уровня
роста и развития организмов, средней продолжительности жизни. Распространенность
стимуляционных эффектов (СЭ) среди биологических объектов, возможные механизмы
реализации СЭ, связь с уровнем дозы. Малые дозы и система иммунитета. Определение
относительной доли радиационных генетических повреждений, вызванных естественным
радиационным фоном. Различия в подходах к количественной оценке риска
радиационного канцерогенеза и наследственных последствий при малых дозах радиации.
«Сверхмалые» и «малые» дозы. Трудности в определении понятия «малая доза».
Радиочуствительность и радиопоражаемость с учетом явления гормезиса, различия в
биохимических
механизмах
их
реализации.
Причины
вариабельности
радиочувствительности живых организмов. Современные аспекты проблемы
радиационного канцерогенеза с позиций радиационной биохимии. Проблемы оценки и
прогнозирования состояния здоровья потомства в свете Чернобыльской катастрофы.
Проблема особенностей внутреннего облучения при хроническом поступлении
радионуклидов в организм, а также в сочетании с действием химических факторов
загрязнения среды проживания.
Состояние и обмен важнейших биомолекул и систем в облученном организме.
Изменения в нуклеиновых кислотах и в их обмене, наступающие после облучения.
Связь между изменениями в ДНК и биологическим эффектом. Процессы репарации
повреждений ДНК. Распад нуклеиновых кислот. Изменения в обмене нуклеотидов.
Изменения в обмене ДНК и РНК. Генетические последствия облучения млекопитающих.
Радиационно-индуцируемая нестабильность генома.
Обмен белков и аминокислот после облучения. Изменения белков при облучении in
vitro. Биохимия белка после облучения. Распад белков.
Обмен углеводов после облучения. Изменения содержания гликогена, глюкозы. Роль
гормонов надпочечников в пострадиационных изменениях обмена углеводов. Изменения
интенсивности гликолиза, пентозофосфатного цикла, цикла Кребса в облученном
организме.
Дыхательная цепь и обмен макроэргических фосфатов после облучения.
Изменения дыхания клеток и изолированных митохондрий, изменения окислительного
фосфорилирования в митохондриях, ядрах. Содержание макроэргических фосфатов в
тканях облученного организма.
Гормоны и их обмен после облучения. Роль нарушений гормонального статуса
организма в формировании лучевых эффектов.
Особенности радиационных изменений в отдельных системах, органах и тканях.
Биохимия малых доз ионизирующей радиации. Роль специфического и
неспецифического компонентов в опосредовании действия ионизирующей радиации на
организм в относительно малых дозах. О роли неспецифического компонента в развитии
лучевых эффектов на примере изменений активности Na, К - АТФазы мембран головного
мозга крыс при облучении их в дозе 10,32 мКл/кг (40 Р) и 180,6 мКл/кг (700 Р).
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
№
разделов
и тем
1.
2.
3.
4.
Наименование разделов и тем
Введение и основные понятия
радиационной биохимии
Актуальные
проблемы
радиационной
биохимии
в
свете ликвидации последствий
аварии на Чернобыльской АЭС
Состояние и обмен важнейших
биомолекул
и
систем
в
облученном организме
Биохимические
аспекты
действия
малых
доз
ионизирующей радиации
ИТОГО:
Всего
Аудиторные часы
Лекц Лабор.
ии
занятия
КСР
Самост
работа
3
3
5
5
-
-
10
26
12
12
2
10
2
2
-
-
4
36
22
12
2
24
1
1.
2.
1.
2
Введение: Предмет и задачи радиационной
биохимии. Место в кругу
радиобиологических направлений изучения
действия ионизирующей радиации.
3
22
1
Основныепонятия радиационной
биохимии: Лучевая болезнь. Связь
биохимических изменений со степенью
развития лучевой болезни. Зависимость
биохимических показателей обмена
веществ от условий облучения и дозы.
2
Актуальные проблемы радиационной
биохимии
в
свете
ликвидации
последствий аварии на Чернобыльской
АЭС: Проблема малых доз и радиационного
гормезиса.
«Радиочуствительность»
и
«радиопоражаемость» с учетом явлений
2
4
5
12
6
Литература
управляемая
самостоятельн
ая работа
студента
Материальное
обеспечение занятия
(наглядные,
методические
пособия и др.)
практические
(семинарские)
занятия
лабораторные
занятия
Название раздела, темы, занятия; перечень
изучаемых вопросов
лекции
Номер раздела,
темы, занятия
Количество аудиторных
часов
7
8
Слайды для
графопроектор
а, доска, мел
ЛО 1
ЛО 2,4
ЛД 1,6
Слайды для
графопроектор
а, Поясняющие
рисунки на
доске.
ЛО 6-8
ЛД 4-6
Формы контроля
знаний
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА
9
Зачет
гормезиса, биохимические механизмы их
реализации;
2.
3.
4.
5.
3.
Проблема
радиационного
канцерогенеза с позиций радиационной
биохимии.
Оценка
и
прогнозирование
состояния здоровья потомства в свете
последствий Чернобыльской катастрофы;
1
ЛО 4,6
ЛД 2,6
2
ЛО 6-8
ЛД 5,6
Особенности внутреннего облучения
при хроническом поступлении радионуклидов
в сочетании с действием на биохимические
процессы других факторов загрязнения среды
проживания.
Состояние и обмен важнейших биомолекул
в облученном организме:
Слайды для
графопроектор
а.
Поясняющие
рисунки на
доске
Состояние и обмен нуклеиновых кислот.
Изменения в структуре НК и их обмене после
облучения, их связь с биологическими
эффектами действия радиации;
2
Репарация постлучевых повреждений
ДНК.
Биохимические
механизмы
переключения клетки в новый режим
функционирования в связи с повышением
дозы ионизирующего излучения;
2
ЛО 4,5,8
ЛД 4-6
1
ЛО 1,2
ЛД 4
Состояние
Стохастические
ионизирующих
и
обмен
эффекты
излучений на
белков.
действия
белки и
ЛО
1,4,7,9
ЛД 5-7
аминокислоты;
1
4
ЛО 1,5
Состояние обмена белков и аминокислот
после облучения. Распад белков;
1
4
ЛО 1,2
ЛД 4
Состояние и обмен
углеводов в
облученном
организме.
Изменения
содержания гликогена и глюкозы. Роль
гормонов надпочечников в этих эффектах.
Постлучевые
изменения
интенсивности
гликолиза, пентозофосфатного цикла, цикла
Кребса;
Энергетический обмен в облученном
организме. Дыхательная цепь и обмен
макроэргических фосфатов после облучения.
Изменения
процессов
окислительного
фосфорилирования в митохондриях, ядрах.
Изменения
содержания
макроэргических
фосфатов в тканях;
1
ЛО 1,4
ЛД 3,6
1
ЛО 1-4
ЛД 6
Состояние эндокринной системы в
облученном организме. Гормоны и их обмен
после облучения. Роль специфического и
неспецифического
компонентов
в
опосредовании действия радиации.
4.
Биохимия малых доз ионизирующей
радиации.
«Малые» и «сверхмалые» дозы. Определение
относительной доли радиационных
повреждений, вызванных на
цитогенетическом уровне за счет мощности
2
4
Слайды для
графопроектор
а.Поясняющие
рисунки на
доске
ЛО 6-9
ЛД 4-7
естественного радиационного фона.
Возможные биохимические механизмы
формирования эффектов малых доз
ионизирующей радиации. О роли
неспецефического компонента в развитии
лучевых эффектов на примере
эспериментальных данных об изменении
активности Na+,K+-АТФазы мембран клеток
головного мозга.
Основная и дополнительная литература
№№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Список литературы
Основная (ЛО)
Кузин А.М. Радиационная биохимия/ А.М.Кузин;– М.: Атомиздат
Романцев Е.Ф. и др. Ранние радиационно-биохимические изменения/
Е.Ф.Романцев и др.; – М.: Атомиздат
Свердлов А.Г. Опосредованное действие ионизирующего излучения/
А.Г.Свердлов; - М.: Атомиздат
Крендыш И.М. Биохимические механизмы радиобиологического
эффекта на уровне организма/ И.М. Крендыш; в кн. Итоги науки и
техники. Радиационная биология т. 2 – М.: ВИНИТИ
Эйдус
Л.Х.
Неспецифическая
реакция
клеток
и
радиочувствительность/ Л.Х. Эйдус; – М.: Атомиздат
Руднев м.и. и др. Влияние низких доз ионизирующей радиации и
других факторов окружающей среды на организм/ М.И. Руднев и др./
Под ред. М.И. Руднева; АМН Украины и др. – Киев: Наукова думка
Василенко И.Я. Малые дозы ионизирующей радиации.// Медицинская
радиобиология. № 1, с. 48-51
Эйдус Л.Х. О механизме инициации эффектов малых доз.//
Радиобиология, т. 34 вып. 6, с. 748 - 757
Нефедов И.Ю., Нефедова И.Ю., Пальпа Г.Ф. Актуальные аспекты
проблемы генетических последствий облучения млекопитающих.//
Радиационная биология. Радиоэкология, т. 40, № 4, с. 358
Котеров А.Н. Малые дозы радиации факты и мифы. Книга первая.
Год
издания
1962
1966
1963
1974
1977
1994
1991
1994
2000
Основные понятия и нестабильность генома / А.Н. Котеров. –М:
«ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России».,
1
2
3
4
5
6
7
8
Дополнительная (ЛД)
Гуськова А.К., БайсоголовГ.Д .Лучевая болезнь человека/ А.К.
Гуськова, Г.Д. Байсоголов; – М.: Медицина
Сравнительная канцерогенная эффективность ионизирующего
излучения и химических соединений. Публ. 96 НКРЗ (США):
Рекомендации нац. комиссии США по рад. защите и измерениям./Пер.
с англ. Н.Л.Власовой; под ред. Филюшкина И.В. – М.:
Энергоатомиздат
Романцев Е.Ф. и др. Биохимические основы действия
радиопротекторов/ Е.Ф. Романцев и др.;– М.: Атомиздат
Кузин А.М. Идеи радиационного гормезиса в атомном веке/ А.М.
Кузин; – М.: Наука
Спитковский Д.Н. Концепция действия малых доз/ Д.Н.
Спитковский// Радиобиология , т. 32, вып. 3, с. 382 – 400
Филиппович И.В. Феномен адаптивного ответа клеток в
радиобиологии/ И.В. Филиппович//Радиобиология, т. 31, вып. 3, с. 803
Simon I.M. Coming of age; “dysgenetics” – a theory connecting induction
of persistent genomic instability with distured cellular ageing/ I.M.
Simons// Int. I. Radiat. Biol., v. 76, n.
Мазурик м.к. Роль регуляторных систем ответа клеток на повреждения
2010
1970
1992
1980
1995
1992
1991
2001
9
в формировании радиационных эффектов / М.К.Мазурик // 2005
Радиационная биология, радиоэкология, т.45, №1,с.26-45
Королев В.Г. Молекулярные механизмы репарации двунитевых
разрывов ДНК у эукариот / В.Г. Королев // Радиационная биология,
радиоэкология, т.47, №4, с.379-401
2007
Перечень
лабораторных работ (14 часов)
Тема: Биохимические изменения в органах и тканях облученных
животных.
Лабораторная работа: Исследование автолитического расщепления
белков в тканях облученных животных:
Занятие 1
Подготовка рабочих мест, оборудования, реактивов. Облучение
животных и дозе 2 Гр, 50 Гр, 120 Гр (4 часа);
Занятие 2
Получение гомогенатов тканей облученных животных. Инкубация
гомогенатов и отбор проб для определения небелкового азота (4 часа);
Занятие 3
Определение содержания небелкового азота в пробах тканей
полученных от облученных животных. Графический анализ результатов.
Оформление отчета по лабораторной работе (4 часа).
Литература:
1. Кудряшов Ю.Б. Практикум по общей биофизике /в восьми выпусках
под общ. ред. проф. Б.Н. Тарусова /, Ю.Б. Кудряшов// Вып. 7. Радиобиология.
–М.: «ВШ», 1962. стр. 147-151.
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 № _5___ от __21.05______ 2012_ г.)
Заведующий кафедрой
канд.биол.наук, доцент
И.В.Семак
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
канд.биол.наук,доцент
В.В. Лысак