Geum.ru

Рабочая программа дисциплины «биология клетки» (биохимия) Код дисциплины по учебному плану опд. Ф 3 (очное обучение)

Вид материалаРабочая программа

Содержание


Рабочая программа
Цель курса
Задачи курса
Место курса в процессе подготовки специалиста
Тема 2. Структура и функции белков.
Тема 3. Структура и функции нуклеиновых кислот.
Тема 4. Ферменты.
Тема 5. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков.
Тема 6. Обмен веществ.
Тема 7. Обмен углеводов.
Тема 8. Обмен липидов.
Тема 9. Обмен белков.
Тема 10. Принципы регуляции обмена веществ в клетке.
3.2 Темы семинарских занятий
3.3 Тематика заданий для самостоятельной работы
3.4 Примерный список вопросов к экзамену
Лист обновления
Подобный материал:





МИНОБРНАУКИ РОССИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Иркутский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ИГУ»)

«Утверждаю»

_____________________

Проректор по учебной работе,

проф. И. Н. Гутник

«___»_______________20___г.


Биолого-почвенный факультет

Кафедра физиологии растений, клеточной биологии и генетики




РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины «БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ» (БИОХИМИЯ)


Код дисциплины по учебному плану ОПД.Ф.3.3 (очное обучение)

ОПД.Ф.3.3 (очно-заочное обучение)


для студентов специальности 020201.65 «Биология»


г. Иркутск

1. Организационно-методический раздел

Развитие биохимии в последние полвека шло поразительно быстрыми темпами. Этот процесс значительно расширил наши представления о молекулярных основах жизни и стимулировал развитие многих новых областей исследования.

Биохимия изучает молекулярные основы процессов развития и функционирования организмов, структуру макромолекул и химические процессы, которые обеспечивают жизнь одно- и многоклеточных существ, населяющих Землю. Выдающиеся открытия в области энзимологии, биохимической генетики, молекулярной биологии и биоэнергетики превратили биохимию в фундаментальную научную дисциплину.

Цель курса

Целью изучения биохимии является формирование у студентов-биологов глубоких базовых теоретических и практических знаний о химических процессах, протекающих в живых организмах; получение основных представлений о структуре и свойствах важнейших биополимеров, роли их пространственной организации в обеспечении специфичности биохимических процессов; изучение основных метаболических путей, связанных с процессами энергообеспечения и знакомство с принципами регуляции обменных процессов.

Задачи курса


- изучение на современном уровне знаний структурной организации важнейших биополимеров: белков и нуклеиновых кислот;

- получение целостных представлений о матричных процессах, происходящих в живой клетке: репликации, транскрипции и трансляции;

- знакомство с современной энзимологией, структурой и функциями ферментов, ферментными системами и их регуляцией;

- изучение основных метаболических путей, биоэнергетических механизмов, взаимосвязи обменов углеводов, липидов и белков иррегуляторных систем метаболизма.

Место курса в процессе подготовки специалиста


Биохимия необходима для изучения всех дисциплин, изучающих организмы на клеточном и организменном уровнях таких как цитология, физиологии растений и животных, микробиологии, генетика, а также интенсивно развивающихся в последние годы биотехнологии, экологической биохимии и других.

Кроме того, непрерывно возрастает значение биохимии для таких сфер человеческой деятельности, связанных с живой природой, как здравоохранение, охрана окружающей среды, биотехнологическая промышленность, сельское хозяйство и др.


2. Распределение часов по темам и видам работ


Для студентов очного обучения

№
Темы, разделы
Всего часов
Виды подготовки
Самост. Работа

Лекции
Практические занятия
Самост. работа студентов
КСР

1.
Тема 1. Введение
1
1
-
-
-

2.
Тема 2. Структура и функции белков
18
4
8
5
1

3.
Тема 3. Структура и функции нуклеиновых кислот
10
4
3
3
-

4.
Тема 4. Ферменты
16
4
6
5
1

5.
Тема 5. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков
18
5
5
7
1

6.
Тема 6. Обмен веществ
2
2
-
-
-

7.
Тема 7. Обмен углеводов
13
5
5
2
1

8.
Тема 8. Обмен липидов
10
3
3
3
1

9.
Тема 9. Обмен белков
7
2
2
3
-

10.
Тема 10. Принципы регуляции обмена веществ в клетке
5
2
-
3
-




Итого:
100
32
32
31
5


Для студентов очно-заочного обучения

№
Темы, разделы
Всего часов
Виды подготовки
Самост. Работа

Лекции
Практические семинарские лабораторные занятия
Самост. работа студентов
КСР

1.
Тема 1. Введение
1
1
-
-
-

2.
Тема 2. Структура и функции белков
19
4
4
10
1

3.
Тема 3. Структура и функции нуклеиновых кислот
10
4
2
4
-

4.
Тема 4. Ферменты
19
4
4
10
1

5.
Тема 5. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков
15
4
2
8
1

6.
Тема 6. Обмен веществ
2
2
-
-
-

7.
Тема 7. Обмен углеводов
19
6
2
10
1

8.
Тема 8. Обмен липидов
15
3
2
10
-

9.
Тема 9. Обмен белков
13
3
-
10
-

10.
Тема 10. Принципы регуляции обмена веществ в клетке
7
3
-
4
-




Итого:
120
34
16
66
4


3. Содержание программы

3.1 Общее

Тема 1. Введение. Биохимия - наука о веществах, входящих в состав живых организмов, строении молекул и их превращениях, лежащих в основе жизненных явлений. Краткая история биохимии. Место и роль биохимии в системе естественных наук. Значение биохимии для медицины, сельского хозяйства и промышленности.

Обмен веществ и энергии как важнейшая особенность живых организмов. Структура клетки и биохимические функции отдельных органелл.

Тема 2. Структура и функции белков. Биологические функции белков. Общие структурные свойства аминокислот, стереоизомерия аминокислот и их кислотно-основные свойства. Классификация аминокислот на основе их R-групп.

Пептиды. Биологически активные природные пептиды и их классификация. Глютатион, кинины, пептиды-гормоны, нейропептиды.

Первичная структура белков. Структурные особенности пептидной связи. Уникальность первичной структуры белков. Современные представления о первичной структуре. Гомологичные последовательности белков в эволюционном процессе. Методы изучения первичной структуры: определение С-концевых и N-концевых аминокислот, ферментативные и химические методы специфического расщепления полипептидной цепи.

Вторичная структура белков. -спираль, ß-структура, ß-изгиб. Роль водородных связей в формировании вторичной структуры.

Третичная структура белков. Связи, участвующие в стабилизации третичной структуры. Гидрофобное ядро. Домены в белках и их классификация. Методы изучения третичной структуры. Рентгеноструктурный анализ как главный источник информации о пространственной структуре белка.

Четвертичная структура белков. Взаимодействия между субъединицами, стабилизирующие четвертичную структуру белков. Функциональное значение четвертичной структуры. Кооперативные эффекты.

Физико-химические свойства белков. Кислотно-основные свойства белков. Изоэлектрическая точка. Высаливание. Поведение белков в растворах. Денатурация. Методы выделения белков.

Классификация белков. Простые и сложные белки.

Тема 3. Структура и функции нуклеиновых кислот. Биологические функции нуклеиновых кислот.

Структура нуклеотидов. Пуриновые и пиримидиновые основания, углеводные компоненты. Нуклеозидмоно-, ди- и трифосфаты. Биологические функции нуклеотидов.

Структура ДНК. Модель Уотсона-Крика. Биологическое значение двуспирального строения ДНК и принципа комплиментарности оснований. Правило Чаргаффа и видовая специфичность. Полиморфные формы ДНК. Палиндромы. Сателлитная ДНК. Нуклеосомы.

Современные представления о структуре и функциях РНК. Строение информационных, рибосомальных и транспортных РНК.

Тема 4. Ферменты. Особенности ферментативного катализа. Термодинамические и кинетические характеристики ферментативного катализа. Структура ферментов, активный центр, однокомпонентные и двухкомпонентные ферменты. Коферменты, простетические группы. Роль витаминов, металлов и других кофакторов в функционировании ферментов.

Аллостерический центр, его роль в регуляции метаболических процессов. Основные представления о кинетике ферментативных процессов.

Общие представления о механизме действия ферментов. Фермент-субстратные комплексы. Эффекты сближения-ориентации, эффект напряженной конформации (эффект “дыбы”), вынужденный индуцированный контакт. Механизм действия химотрипсина.

Специфичность действия ферментов. Виды специфичности: стереохимическая, абсолютная, абсолютная групповая и относительная групповая. Влияние ингибиторов и активаторов на активность ферментов, ее зависимость от значения рН среды, термолабильность.

Классификация и номенклатура ферментов. Изоферменты, мультиферменты, зимогены. Локализация ферментов в клетке.

Тема 5. Биосинтез нуклеиновых кислот и белков. Репликация ДНК. Ферменты и белковые факторы репликации: ДНК-полимеразы, лигаза, гираза, хеликаза, ДНК-связывающий белок, праймаза. Ведущая и отстающая цепи. Праймер. Фрагменты Оказаки. Этапы репликации.

Транскрипция. Оперон. Структура и функции РНК-полимераз. Этапы транскрипции: инициация, элонгация, терминация. Процессинг информационных, рибосомальных и транспортных РНК.

Генетический код, его расшифровка и свойства, гипотеза “качания” Ф. Крика.

Трансляция. Активация аминокислот, образование аминоацил-тРНК, роль аминоацил-тРНК синтетаз. Инициация белкового синтеза, сборка транслирующей рибосомы, роль формилметионил-тРНК и белковых факторов инициации. Элонгация белкового синтеза, белковые факторы элонгации, транспептидация и транслокация. Терминация белкового синтеза, терминирующие кодоны, рилизинг-факторы. Посттрансляционные превращения белков.

Тема 6. Обмен веществ. Общие представления об обмене веществ. Ассимиляция и диссимиляция. Гетеротрофные, автотрофные организмы. Закономерности обмена энергии. Роль макроэргических соединений в трансформации энергии.

Тема 7. Обмен углеводов. Углеводы, их биологическая роль, классификация и номенклатура. Структура, свойства и распространение в природе основных представителей моно-, ди- и полисахаридов.

Распад полисахаридов. Гидролиз и фосфоролиз крахмала и гликогена. Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте.

Распад и синтез гликогена в тканях. Гормональная регуляция этого процесса.

Анаэробный распад углеводов. Гликолиз. Фосфорилирование на уровне субстрата. Энергетический эффект, регуляция, биологическая роль. Брожение, биологическая роль.

Аэробный метаболизм пирувата. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Пируватдегидрогеназный мультиферментный комплекс. Цикл ди- и трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Биологическая роль цикла Кребса, его роль в катаболизме и анаболизме белков и липидов.

Окислительное фосфорилирование. Дыхательная цепь. Структура компонентов дыхательной цепи и последовательность расположения переносчиков электронов. Кислород, как терминальный акцептор электронов. Сопряжение работы дыхательной цепи с процессом синтеза АТФ, хемиоосмотическая теория Митчела. Трансформация энергии на сопрягающих мембранах. Электрохимический потенциал - движущая сила фосфорилирования и мембранного транспорта. Структура и функции протонной АТФазы. Энергетический эффект дыхания.

Пентозофосфатный путь обмена углеводов, его биологическая роль и энергетический эффект.

Гликонеогенез, реципрокная регуляция гликонеогенеза и гликолиза.

Тема 8. Обмен липидов. Классификация и номенклатура липидов. Биологическая роль и распространение в природе. Основные представители жирных кислот, триглицеридов, фосфолипидов, стероидов и гликолипидов.

Переваривание и всасывание липидов в желудочно-кишечном тракте. Роль печени в этом процессе. Распад липидов в тканях. Окисление жирных кислот энергетический эффект.

Биосинтез нейтральных жиров и фосфолипидов.Мультиферментный комплекс синтетазы жирных кислот.

Тема 9. Обмен белков. Ферментативный гидролиз белков. Протеолитические ферменты, их специфичность. Активация зимогенов.

Метаболизм аминокислот. Дезаминирование и декарбоксилирование аминокислот. Трансаминирование, роль пиридоксальфосфата. Амиды и их физиологическое значение. Транспорт аммиака. Биосинтез мочевины. Биогенные амины. Основные пути новообразования аминокислот.

Тема 10. Принципы регуляции обмена веществ в клетке. Обмен веществ как единая система процессов. Взаимосвязь обмена белков, жиров и углеводов. Общие промежуточные продукты обмена веществ.

Химическая природа и физиологическая роль важнейших гормонов. Их роль в регуляции обмена веществ. Функции циклических нуклеотидов.

Регуляция биосинтеза белков.


3.2 Темы семинарских занятий (учебным планом не предусмотрены)

Темы практических занятий

1. Цветные реакции на отдельные аминокислоты, входящие в состав белковых молекул

2. Исследование аминокислотного состава 2-х неизвестных белков

3. Методы изучения первичной структуры белков

4. Физико-химические свойства белков

5. Выделение и идентификация сложных белков из различных биологических объектов

7. Фракционирование белков пшеничной муки

8. Гидролиз нуклеопротеидов дрожжей

9. Решение задач по репликации и транскрипции

10. Решение задач по генетическому коду и трансляции

11. Общие свойства ферментов

12. Количественное определение активности ферментов

13. Использование неорганического фосфата в процессе спиртового брожения

14. Определение нарастания аминоазота в процессе автолиза методом формолового титрования

15. Количественное определение витамина С в различных растительных объектах

16. Цветные реакции на витамины

3.3 Тематика заданий для самостоятельной работы

1. Физико-химические свойства белков. Кислотно-щелочные свойства белков. Денатурация.

2. Поведение белков в растворах.

3. Классификация простых и сложных белков.

4. Лабильность действия ферментов. Ингибиторы и активаторы.

5. Специфичность действия ферментов.

6. Мультиферменты, зимогены.

7. Классификация и номенклатура ферментов. Характеристика отдельных классов ферментов. Локализация ферментов в клетке.

8. Анаэробные дегидрогеназы. Структура, механизм действия, биологическая роль. Витамин РР.

9. Аэробные дегидрогеназы. Структура, механизм действия, биологическая роль. Витамин В2.

10. Оксидазы. Структура, биологическая роль. Каталаза, пероксидаза, цитохромоксидаза, аскорбиноксидаза, полифенолоксидаза.

11. Гидролазы. Эстеразы, гликосидазы, пептидгидролазы, амилазы.

12. Трансферазы, изомеразы, лиазы, лигазы.

13.Углеводы, их биологическая роль, классификация и номенклатура.

14. Липиды. Строение, свойства, классификация и биологическая роль.


Написание реферата на тему : «Классификация ферментов».


3.4 Примерный список вопросов к экзамену
  1. Биохимия - наука о веществах, входящих в состав живой природы и их превращениях, лежащих в основе жизненных явлений.
  2. Классификация и общая характеристика аминокислот, входящих в состав белков.
  3. Природные пептиды и их биологическая роль.
  4. Современные представления о первичной структуре белков.
  5. Методы изучения первичной структуры.
  6. Вторичная структура белков.
  7. Третичная структура белков; связи, участвующие в ее стабилизации; методы изучения.
  8. Четвертичная структура белков.
  9. Физико-химические свойства белков. Кислотно-щелочные свойства белков. Денатурация.
  10. Поведение белков в растворах.
  11. Классификация простых и сложных белков.
  12. Строение нуклеотидов. Нуклеозидмоно-, ди-, трифосфаты.
  13. Биологические функции нуклеотидов.
  14. Современные представления о структуре ДНК, правило Чаргаффа, видовая специфичность, модель Уотсона-Крика. Третичная структура ДНК. Сателлитная ДНК. Палиндромы.
  15. Рибонуклеиновые кислоты, их классификация, строение рРНК, иРНК. Структура тРНК.
  16. Репликация ДНК. Ферменты и белковые факторы биосинтеза ДНК.
  17. Этапы репликации ДНК.
  18. Транскрипция. Оперон. РНК- полимеразы.
  19. Транскрипция. Этапы транскрипции. Процессинг.
  20. Генетический код.
  21. Трансляция. Активация аминокислот. Роль аминоацил-тРНК-синтетаз.
  22. Трансляция. Инициация белкового синтеза.
  23. Трансляция. Элонгация и терминация белкового синтеза.
  24. Структура ферментов. Одно- и двухкомпонентные ферменты. Коферменты. Активный центр. Аллостерический центр, роль в регуляции обмена.
  25. Лабильность действия ферментов. Ингибиторы и активаторы.
  26. Специфичность действия ферментов.
  27. Изоферменты, мультиферменты, зимогены.
  28. Механизм действия ферментов на примере химотрипсина.
  29. Классификация и номенклатура ферментов. Характеристика отдельных классов ферментов. Локализация ферментов в клетке.
  30. Анаэробные дегидрогеназы. Структура, механизм действия, биологическая роль. Витамин РР.
  31. Аэробные дегидрогеназы. Структура, механизм действия, биологическая роль. Витамин В2.
  32. Оксидазы. Структура, биологическая роль. Каталаза, пероксидаза, цитохромоксидаза, аскорбиноксидаза, полифенолоксидаза.
  33. Гидролазы. Эстеразы, гликосидазы, пептидгидролазы, амилазы.
  34. Трансферазы, изомеразы, лиазы, лигазы.
  35. Обмен веществ. Особенности химических реакций, протекающих в живых организмах. Обмен энергии. Макроэргические соединения клетки. Особенности окислительных процессов в клетке.
  36. Углеводы, их биологическая роль, классификация и номенклатура.
  37. Распад полисахаридов. Переваривание и всасывание углеводов.
  38. Синтез и распад гликогена в тканях, гормональная регуляция этих процессов.
  39. Гликолиз, его сущность и биологическая роль. Энергетический эффект.
  40. Брожение, биологическая роль и энергетический эффект. Спиртовое брожение, роль витамина В1.
  41. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Пируватдегидрогеназный комплекс. Строение SHKoA, роль пантотеновой кислоты (вит. В3), тиаминпирофосфата (вит. В1).
  42. Механизм действия пируватдегидрогеназы.
  43. Цикл ди- и трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Биологическая роль цикла.
  44. Дыхательная цепь. Компоненты дыхательной цепи.
  45. Окислительное фосфолирование. Хемиоосмотическая теория Митчела.
  46. Пентозофосфатный путь окисления углеводов, его биологическая роль.
  47. Глюконеогенез.
  48. Гидролитический распад белков. Протеолитические ферменты и их специфичность. Переваривание белков.
  49. Дезаминирование и декарбоксилирование. Связывание аммиака в клетках. Биогенные амины.
  50. Переаминирование и его роль в обмене веществ.
  51. Липиды. Строение, свойства, классификация и биологическая роль.
  52. Распад жиров. Переваривание и всасывание жиров. Роль печени в этом процессе.
  53. β- окисление жирных кислот. Энергетический эффект .
  54. Биосинтез жирных кислот. Образование жиров.
  55. Взаимосвязь обмена белков, жиров, углеводов.
  56. Принципы регуляции обмена веществ.


4. Формы промежуточного и итогового контроля

Регулярно выполняются письменные контрольные работы, проводится решение различных типов учебных задач, выполнение тестовых заданий, которые зачитываются при наличии 70% правильных ответов. Текущий контроль осуществляется на основе оценки ответов на практических и семинарских занятиях.

Для контроля самостоятельной работы по каждой теме разработаны тестовые задания, и результаты тестирования учитываются при выставлении сессионных оценок. Критериями оценки являются обоснованность и четкость ответа, умение анализировать материал.

Формой итогового контроля является экзамен.

5. Учебно-методическое обеспечение курса

Интернет-источники

Рекомендуется работа в сети Интернет на сайте Соросовского образовательного журнала, а также использование других Интернет-ресурсов и электронных научных библиотек для поиска необходимой литературы, например ссылка скрыта, ссылка скрыта; ссылка скрыта; ссылка скрыта; ссылка скрыта; ссылка скрыта; ссылка скрыта; ссылка скрыта; ссылка скрыта.

Оборудование:

Кодоскоп «Ecovision 240», диапроектор «Свитязь», фотоэлектроколориметр «КФК-2», весы торсионные типа ВТ, весы торсионные Т3, весы аналитические ВЛАО-200, водяные бани, микроскопы МБИ-6, МБИ-15.

Материалы:

Демонстрационные материалы в виде таблиц, схем, рисунков, мультимедийных презентаций


6. литературА

Основная литература
  1. Комов В.П. Биохимия / В.П. Комов, В.Н.Шведова. – М.: Дрофа, 2004. – 640 с.
  2. Коничев А.С. Молекулярная биология / А.С. Коничев, Г.А. Севостьянова. – М.: Академия, 2005. – 400 с.


Дополнительная литература
  1. Березов Т.Т. Биологическая химия: учебник / Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Медицина, 1990. – 544 с.
  2. Биохимия и молекулярная биология / Ю.П. Фролов [и др.]; ред. Ю.П. Фролов. – Самара: Изд-во Самарский университет, 2004.
  3. Биохимия человека / Марри Р. [и др.] – М.:Мир, 1993, 2004.
  4. Гудвин Т. Введение в биохимию растений: в 2 т. / Т. Гудвин, Э. Мерсер – М.: Мир, 1986.
  5. Кнорре Д.Г. Биологическая химия / Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина – 3-е издание. – М.: Высшая школа, 2000. – 480 с.
  6. Кольман Я. Наглядная биохимия / Я. Кольман, К.-Г. Рем – М.: Мир, 2000.
  7. Ленинджер А. Основы биохимии: в 3 т. / А. Ленинджер – М.: Мир, 1985.
  8. Молекулярная биология клетки: в 3 т. / Б. Албертс [и др.] – М.: Мир, 1994.
  9. Плакунов В.К. Основы энзимологии / В.К. Плакунов – М.: Логос, 2001. – 127 с.: ил. 22 см.
  10. Рис Э. Введение в молекулярную биологию клетки / Э. Рис, М. Стернберг – М.: Мир, 2002. – 142 с.
  11. Филиппович Ю.Б. Основы биохимии / Ю.Б. Филиппович – М.: Высшая школа, 1993. – 496 с.
  12. Эллиот В. Биохимия и молекулярная биология / В. Эллиот, Д. Элиот; ред. А.И. Арчакова [и др.]. – М.: изд. НИИ Биомедицинской химии РАМН, 2000. – 366 с.


ЛИСТ ОБНОВЛЕНИЯ

Дата
Внесенные обновления
Подпись автора
Подпись зав. кафедрой














Программу составила Донская Л.И.., к.б.н., доцент кафедры физиологии растений, клеточной биологии и генетики биолого-почвенного факультета ИГУ __________

Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры физиологии растений, клеточной биологии и генетики протокол №10 от 25.05.2011 г.


Зав. кафедрой физиологии растений, клеточной биологии и генетики чл.-корр. РАН Саляев Р.К. __________

Согласовано: председатель УМК биолого-почвенного факультета д.б.н., профессор Матвеев А.Н. __________