Документ 911044

УТВЕРЖДАЮ
Директор ИНК
___________ В.Н.Бориков
«___» ____________2015 г.
БАЗОВАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ)
БИОХИМИЯ
Направление ООП 12.03.04 биотехнические системы и технологии
Номер кластера (для унифицированных дисциплин)_________________
Профиль подготовки Биотехнические и медицинские аппараты и системы
Квалификация (степень) Бакалавр
Базовый учебный план приема 2015 г.
Курс 3 семестр 5
Количество кредитов 3
Код дисциплины ДИСЦ.В.М7
Виды учебной
деятельности
Временной ресурс по очной форме обучения
Лекции, ч
16
Практические занятия, ч 0
Лабораторные занятия, ч 16
Аудиторные занятия, ч
32
Самостоятельная работа, 76
ч
ИТОГО, ч
108
Вид промежуточной аттестации зачет
Обеспечивающее подразделение кафедра промышленной и медицинской
электроники ИНК ТПУ
Заведующий кафедрой
_____________
Губарев Ф.А.
(ФИО)
Руководитель ООП
_____________
Фокин А.В.
(ФИО)
Преподаватель
______________ Толмачев И.В.
(ФИО)
2015 г.
1. Цели освоения дисциплины
В результате освоения данной дисциплины студенты приобретает
знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1 и Ц2
основной образовательной программы «Биотехнические системы и технологии».
Целью учебной дисциплины является:
в области обучения – формирование специальных знаний, умений,
навыков расчета и проектирования, а также компетенций в сфере современных высокоэффективных биотехнических систем;
в области воспитания – научить эффективно работать индивидуально и в команде, проявлять умения и навыки, необходимые для профессионального, личностного развития;
в области развития – подготовка студентов к дальнейшему освоению
новых профессиональных знаний и умений, самообучению, непрерывному профессиональному самосовершенствованию.
Дисциплина нацелена на подготовку бакалавров к изучению:
 представлений о целостности и гомеостазе живых систем;
 ознакомить с биологической формой организации материи,
принципами воспроизводства и развития живых систем;
 ознакомить с принципами строения и функционирования организма человека и животных;
 сформировать представление о физиологических системах и
процессах жизнедеятельности.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Биохимия» является основной в подготовке бакалавров, изучает основные процессы жизнедеятельности организма и возможности управления этими процессами. Является пререквезитом для дисциплины «Компьютерные технологии в медико-биологических исследованиях».
3. Результаты освоения дисциплины
При изучении дисциплины студенты ознакомятся с принципами
строения основных биохимических элементов; характеристиками, свойствами и формулами химических связей; принципами взаимодействия
химических элементов; фундаментальными законами природы и основными химическими законами; вычислительными методами анализа биологических последовательностей
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания,
умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной
программы. Соответствие результатов освоения дисциплины «Биохимия» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
Таблица 1
Составляющие результатов обучения, которые будут получены при изучении
данного модуля
Результаты
Составляющие результатов обучения
обучения
(компетенВладеЗнания
Код
Умения
Код
ции
из Код
ние
ФГОС)
Р.1.
З1.5 особенности биологиче- У1.2 физические и химические В1.2
(ОПК1, ОПК2,)
ского объекта как объекта
законы для решения пракисследований
тических задач
практического применения
законов
физики,
химии
и
экологии
Р.5.
З5.1 роль измерения в медико- У5.1 применять методы диагно(ОПК1, ОПК2,)
биологической практике
стических исследований
В результате освоения дисциплины «Биохимия» студентом должны быть
достигнуты следующие результаты:
Таблица 2
Планируемые результаты освоения модуля
№ п/п
РД1
Результат
Знать основные биохимические закономерности организма;
особенности управления биохимическими процессами организма; общие закономерности обмена веществ в организме.
пользоваться специальной биохимической и медицинской
РД2
терминологией; работать с литературой для биохимиков и с
медицинской литературой
Владеть методами анализа биологических последовательноРД3
стей; навыками интерпретации анализа основных биологических жидкостей организма (крови, мочи, желчи, желудочного
сока и других).
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций
представлена в Основной образовательной программе подготовки магистров по направлению 12.03.04 биотехнические системы и технологии
4. Структура и содержание дисциплины
4.1.
Структура дисциплины по разделам, формам организации и
контроля обучения
4.1.1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ (ЛЕКЦИИ)
Цели преподавания теоретической части:
 ознакомить с метаболической системой организма;
 ознакомить с биохимическими процессами;
 ознакомить с управлением биохимическими процессами в организме, свойствами белков, жиров, углеводов.
ТЕМЫ ЛЕКЦИЙ:
1. Введение. Предмет курса. Краткий исторический обзор учения о
биохимии человека.
2. Биомолекулы, структура и свойства.
2.1. Белки. Структура, свойства белков, классификация, функции.
2.2. Углеводы. Классификация. Моносахариды. Олигосахариды. Полисахариды. Функции углеводов.
2.3. Липиды. Классификация липидов. Простые липиды, сложные липиды. Биологические функции липидов.
2.4. Ферменты – биологические катализаторы. Свойства ферментов.
Классификация ферментов. Механизм действия ферментов. Ферменты в организме.
3. Биоэнергетика. Биологические окисления. Ферменты тканевого дыхания – дыхательная цепь.
4. Биологические мембраны – трансмембранный перенос веществ.
5. Обмен веществ.
5.1. Обмен углеводов. Переваривание углеводов, превращение глюкозы в тканях, анаэробный, аэробный распад, дыхательный цикл
Кребса, распад и синтез гликогена. Регуляция содержания глюкозы
в крови. Нарушения углеводного обмена.
5.2. Обмен липидов. Переваривание и всасывание липидов. Синтез
липидов. Транспортные формы липидов. Нарушения обмена липидов. 5.3. Обмен белков. Потребность организма в белках. Переваривание и всасывание белков. Пути использования аминокислот. Обмен сложных белков.
5.4. Биомолекулы с регуляторными функциями.
5.4.1. Витамины. Витаминоподобные вещества. Антивитамины.
5.4.2. Гормоны. Гормоны гипоталамо-гипофизарной системы.
Гормоны желез внутренней секреции, антигормоны.
6. Биохимия тканей и органов.
6.1. Жидкие среды и специализированные ткани. Кровь. Соединительная ткань.
6.2. Мышцы. Структура. Механизм сокращения.
6.3. Нервная ткань. Состав. Проведение нервного импульса.
6.4. Роль печени в метаболизме углеводов, липидов, белков. Детоксицирующая функция печени.
6.5. Жидкости организма. Регуляция параметров внеклеточной жидкости. Осмотическое давление, объем, состав, кислотно-щелочное
состояние, буферные системы.
7. Биохимия патологических процессов.
7.1. Нарушения углеводного обмена.
7.2. Нарушения липидного обмена.
7.3. Нарушение белкового обмена.
7.4. Воспалительные процессы.
7.5. Патологическая биохимия сердечно-сосудистой системы. Шок,
инфаркт миокарда.
7.6. Эндокринные нарушения.
7.7. Патологические биохимические процессы в импульсной системе.
7.8. Злокачественный рост.
4.1.2.ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
Целью проведения практических занятий является:
 усвоение основных терминов биохимии;
 изучение строения, свойств основных классов биохимических соединений;
 приобретение навыков работы со специальной литературой.
ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ:
1.
Белки, жиры, углеводы. Классификация белков, жиров, углеводов.
2.
Кинетика ферментативных реакций.
3.
Биологические окисления.
4.
Пути превращения и использования глюкозы в клетках.
5.
Витамины. Классификация по химическим свойствам и по физиологическому действию.
6.
Гормоны – механизм действия. Роль отдельных гормонов в организме.
7.
Нарушения липидного обмена и их последствия.
8.
Обмен простых и сложных белков. Нарушения белкового обмена.
9.
Основные параметры внеклеточной жидкости. Кислотно-щелочное
состояние, буферные системы.
4.1.3.ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
Целью проведения лабораторных занятий является:
 знакомство с сущностью биохимических процессов, протекающих
в организме человека в норме и при патологии;
 овладение методами анализа биологических жидкостей и их интерпретация.
 овладение методами анализа биологических последовательностей
и их интерпретация.

ТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ:
1. Реакции обнаружения аминокислот в растворах.
реакции аминокислот в водных растворах;
нингидриновая реакция;ксантопротеиновая реакция; разделение белков
методом электрофореза.
2. Общедоступные базы данных Работа с базами данных NCBI. Поиск в
PubMed и dbSNP. Формирование поисковых запросов.
3. Выравнивание последовательностей. BLAST NCBI
4. Работа с программой PyMol. Файлы *.pdb
5. Моделирование докинга в программе Autodock (GUI — графический
интерфейс пользователя)
6. Моделирование докинга в программе Autodock (работа с командной
строкой, скрипты *.py)
7. Работа с геномными браузерами. NCBI Viewer хромосомных карт, геномный браузер UCSC, геномный браузер Ensembl.
8. Изучение филогенеза. Принципы построения филогенетических деревьев.
9. Качественные реакции на глюкозу.
Реакция Троммера, Реакция
«серебряного зеркала» Экспресс-методы определения глюкозы в биологических жидкостях человека. Определение непредельности высших
жирных кислот.Омыление жиров.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6.1Текущая СРС включает:
 работу с лекционным материалом;
 подготовку к лабораторным и практическим занятиям;
 подготовку к текущим тест-контролям, итоговым контрольным
работам, зачету;
 поиск и обзор литературы и электронных источников информации
по индивидуально заданной проблеме курса (рекомендуется в
случае недостаточного усвоения материала, а также студентам,
пропустившим аудиторные занятия по какой-либо теме);
 опережающая самостоятельная работа;
 выполнение домашних заданий, а также изучение тем, не входящих
в состав дисциплины, но рекомендуемых для расширения
кругозора.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
включает:
 поиск, анализ, структурирование и презентацию информации по
заданным индивидуальным темам;
 анализ научных публикаций по заранее определенным темам;
 анализ статистических и фактических материалов по заданным
темам
6.2.
Содержание самостоятельной работы студентов по модулю
(дисциплине)
















6.3
Темы индивидуальных заданий:
водорастворимые витамины (группы В, С, РР, Н, фолиевая кислота
и др.): суточная потребность, пищевые источники, влияние на
организм, признаки гиповитаминоза и передозировки.
жирорастворимые витамины (А, Д, Е, К): суточная потребность,
пищевые
источники,
влияние на
организм, признаки
гиповитаминоза и передозировки.
гормоны (гипофиза, эпифиза, щитовидной железы, тимуса,
поджелудочной железы, надпочечников, половых желез, релизингфакторы гипоталамуса): строение, свойства, влияние на организм,
проявления избытка и дефицита.
злокачественный рост: признаки малигнизации опухоли, причины,
классификация.
нарушения белкового обмена и способы их коррекции.
шок и инфаркт миокарда
нарушения углеводного обмена
нарушения проведения нервного импульса
нарушения липидного обмена
детоксицирующая функция печени.
Темы, выносимые на самостоятельную проработку.
строение, физиологическое действие андрогенов, эстрогенов и
прогестинов, их влияние на обмен веществ;
нарушения переваривания. Судьба всасывающихся моносахаридов
в клетке;

механизмы переноса веществ через мембраны;

молекулярный механизм действия адреналина и
норадреналина;
взаимосвязь обмена углеводов, жиров и белков. Пункты
взаимосвязей метаболизма глюкозы и липидов, углеводов и
аминокислот, аминокислот и липидов. Значение в
этих
процессах цикла трикарбоновых кислот, глюконеогенеза;
конституционные и индикативные ферменты плазмы крови,
диагностическое значение их определения;
биохимические изменения при мышечных дистрофиях;
отличия механизма действия белково-пептидных и стероидных
гормонов. Характеристика рецепторных комплексов стероидных и
белково-пептидных гормонов.
Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется как
единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателя.
Контроль со стороны преподавателя включает:
1. Текущие контроли по пройденным темам лекционного материла,
практических занятий и лабораторных работ.
Темы текущих контролей:
 Белки
 Липиды и углеводы
 Ферменты
 Обмен углеводов
 Обмен липидов.
2. Контрольные работы по темам:
 Биологические молекулы
 Биологический обмен
 Биохимия тканей и органов.
3. Оценка индивидуальных заданий, которые представляются в виде
доклада с презентацией на внутригрупповой конференции. Темы
конференций:
 Витамины
 Гормоны
 Биохимия патологических процессов.
6.4Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов
Перечень необходимого учебно-методического обеспечения приведен в разделе 9.
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения
модуля (дисциплины)
Оценка качества освоения дисциплины производится по результатам
следующих контролирующих мероприятий:
Контролирующие мероприятия
Контрольные работы
Выполнение и защита лабораторных
практических заданий
Защита индивидуальных заданий, зачет
Результаты
обучения по
дисциплине
работ и
РД1, РД2
РД1, РД3
РД2, РД3
Для оценки текущей успеваемости и промежуточной аттестации
студентов по итогам освоения дисциплины используются следующие
методы:
Текущий контроль (проводится после пройденной лекции, практической и лабораторной работ по конкретной теме).
Примеры вопросов к текущему контролю:
1. По теме «Белки»
1.Дать определение белков.
2.Какие типы связей существуют между аминокислотами в молекуле
белка?
3.Что такое гидратная оболочка? Изобразите схематично.
2. По темам «Липиды и углеводы»
1. Дать определение липидов.
2. 2.Формула глюкозы.
3. Что такое пиранозы?
3. По теме «Ферменты»
1. Назовите условия протекания химической реакции.
2. 2. Уравнение Михаэлиса-Ментена, его физический смысл.
3. 3. Классификация специфических ингибиторов.
4. По теме «Обмен углеводов»
1. Где в организме располагается первый фермент переваривания углеводов, как он называется и что делает?
2. Автономная саморегуляция ГБФ-пути (кратко).
5. По теме «Обмен липидов»
1. Какие желчные кислоты и из чего синтезируются в печени?
2. Охарактеризуйте лептин.
 Рубежный контроль (проводиться после ряда пройденных
тем, объединенных в раздел).
Примеры контрольных заданий:
Контрольная работа №1
1. Что такое малые молекулы?
2. Охарактеризуйте сфингофосфолипиды.
3. Какие белки содержит мембрана?
4. Теория Питера-Митчела (кратко).
5. Что собой представляет дыхательная цепь?
6. Какие типы связей существуют между аминокислотами в молекуле белка?
7. Что такое Vmax? Формула.
8. Охарактеризовать специфические и неспецифические ингибиторы.
9. Дать характеристику хиломикронов.
10.Формула глюкозы.
1.
2.
3.
4.
5.
Контрольная работа №2
Назовите источники жира в организме.
Охарактеризуйте - и -рецепторы адреналина по влиянию на липолиз.
Охарактеризуйте первый этап ГБФ-пути.
Каким образом ИНСУЛИН влияет на метаболизм углеводов и липидов.
В каких случаях и при каких заболевания в организме происходит
усиление липолиза?
6. Где в организме располагается первый фермент переваривания углеводов, как он называется и что делает?
7. Дать определение понятию «метаболический пул аминокислот».
8. Классификация протеиназ по структуре каталитического центра.
9. Какие вещества называют эмульгаторами?
10.Что делает панкреатическая -амилаза и где она располагается?
 Итоговый семестровый контроль (экзамен)
Примеры билетов к экзамену:
БИЛЕТ№1
1. Перечислите и подробно охарактеризуйте основные объекты изучения
в биохимии.
2. Определение липопротеинов. Схема строения липопротеиновой частицы. Основная роль липопротеинов. Функции апобелков.
3. Классификация ферментов. Подробная характеристика всех классов.
4. Какова постоянная концентрация глюкозы в крови? Что происходит с
глюкозой в клетке после всасывания? Гексокиназная реакция, формула, биологический смысл.
5. Назовите основные протеолитические системы крови, каковы общие
принципы их работы.
БИЛЕТ №6
1. Перечислите типы связей в молекуле белка. Подробно охарактеризуйте пептидную и дисульфидную связь.
2. Стереоизомерия моносахаридов. Как образуются пиранозы и что это
такое? Формула.
3. Классификация и характеристика ингибиторов ферментов.
4. Цикл трикарбоновых кислот. Характеристика. Какие вещества и на каких этапах ЦТК образуются за один оборот цикла?
5. Патология сердечно-сосудистой системы. Инфаркт миокарда.
БИЛЕТ № 15
1. Чем регулируется метаболизм в клетке, формула. Биологическая роль
системы митохондриального окисления.
2. Характеристика фосфолипидов. Строение, классификация.
3. Назовите и подробно охарактеризуйте основные ферменты переваривания жиров в ЖКТ.
4. Изменения метаболизма при мышечной работе. Аэробная, смешанная
и анаэробная зоны. «Красные» и «белые» мышцы.
5. Витамин В6. Химическое название, суточная потребность. Влияние на
организм. Пищевые источники. Проявления гиповитаминоза.
8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)
Оценка качества освоения дисциплины в ходе текущей и промежуточной аттестации обучающихся осуществляется в соответствии с «Положением о проведении текущего оценивания и промежуточной аттестации в ТПУ» в действующей редакции. В соответствии с «Календарным
планом изучения дисциплины»:
 текущая аттестация (оценка качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы и др.) и результаты практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем
и др.) производится в течение семестра (оценивается в баллах (максимально 60 баллов), к моменту завершения семестра студент должен набрать не менее 33 баллов);
 промежуточная аттестация (зачет) производится в конце семестра
(оценивается в баллах (максимально 40 баллов), на экзамене студент должен набрать не менее 22 баллов).
Итоговый рейтинг по дисциплине определяется суммированием баллов, полученных в ходе текущей и промежуточной аттестаций. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля
(дисциплины)
Основная литература
1. Основы биохимии Ленинджера: в 3 т.: пер. с англ. / Д. Нельсон, М.
Кокс. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011
2. Комов, Вадим Петрович, Биохимия : учебник для академического бакалавриата / В. П. Комов, В. Н. Шведова; Санкт-Петербургская государственная химико-фармацевтическая академия (СПХФА) ; под ред.
В. П. Комова.
Вспомогательная литература
1.
Биологическая химия. Д.Г. Кнорре, С.Д.Мызина. – М.:Высшая
школа, 2003.
2.
Патохимия. А.Ш. Зайчик, Л.П. Чурилов. – С-Пб: Элби-СПб,
2007.
3.
Биохимия врача. А.Ш. Бышевский, О.А. Терсенов. – Екатеринбург ИПП Уральский рабочий, 1994
4.
В.К. Кухта, Т.С. Морозкина, А.Д. Таганова, Э.И. Олецкий. Основы
биохимии. – М.: Медицина, 1999.
5. Леск, Артур М. Введение в биоинформатику : пер. с англ. / А. Леск. —
Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. — 318 с.: ил.. — ISBN 9785-94774-501-6.
Интернет-ресурсы:
http://ncbi.nlm.nih.gov/ – банк данных по молекулярной биологии
http://rcsb.org/- банк данных по молекулярным структурам
http://expasy.org – инструменты для работы с биологическими последова-
тельностями
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
№
п/п
Наименование (компьютерные классы, учебные
лаборатории, оборудование)
1
Аудитория для лекционных и практических
занятий
Компьютер - 1 шт
Телевизор - 1 шт
Маркерная доска – 1 шт
2
Компьютерный класс
Компьютеры – 12 шт
Корпус, ауд., количество
установок
г. Томск, ул. Тимакова
12. ауд 318 (корпус 16В)
г. Томск, ул. Тимакова
12. ауд 327 (корпус 16В)
Программа составлена на основе СУОС ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению подготовки 12.03.04 «Биотехнические
системы и технологии»
Программа одобрена на заседании кафедры ПМЭ Института неразрушающего контроля (протокол № 12.15 от 19 июня 2015 г
Автор Толмачев И.В.
Рецензент