Объем учебной нагрузки: 36 час лекции, 36 час лабораторные работы, 36 час самостоятельная работа (курсовая)

Вид материала

Лекции

Содержание Тема 2. Структура нуклеиновых кислот Тема 3. Репликация ДНК Тема 5. Биосинтез белка Тема 6. Биологические мембраны Строение, свойства, функции Тема 7. Кинетика химических реакций Тема 11. Реакции окисления- восстановления. Реакции в растворах Тема 12. Гликолиз Ордена дружбы народов Календарный план Рейтинговая система оценки знаний студентов

Подобный материал:

• Семестр Осенний Весенний лекции 36 час. 18 час. Лабораторные з анятия 36 час. 36 час., 487.51kb.
• Рабочая программа Специальность 032001 (350800) Документоведение и документационное, 274.91kb.
• Рабочая программа Специальность Реклама Статус дисциплины, 133.73kb.
• Рабочая программа специальность 080504 государственное и мунииципальное управление, 167.24kb.
• Рабочая программа Специальность Связи с общественностью Статус дисциплины: опд, 181.84kb.
• Рабочая программа Специальность Связи с общественностью Статус дисциплины: опд, 302.75kb.
• Обязательный курс для направления 552700 Энергомашиностроение. Объем учебной нагрузки:, 41.74kb.
• Курс: Организация, нормирование и оплата труда на предприятии апк. Кафедра экономики,, 35.41kb.
• Курс по выбору. Объем учебной нагрузки: 18 час лекции, 18 час семинары, 101.87kb.
• Продолжительность программы : 72 ак час. Режим очных занятий : 50 ак час. (5 дней, 34.28kb.

БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ


Кафедра системной экологии экологического факультета РУДН

Обязательный курс

Объем учебной нагрузки: 36 час. – лекции, 36 час. – лабораторные работы, 36 час. – самостоятельная работа (курсовая).


Основная цель курса – познакомить студентов с эволюцией клетки сначала как самовоспровоизводящейся единицей, состоящей из более мелких частиц, а затем как строительного блока для более крупных структур. Студенты последовательно знакомятся с компонентами и функциями клетки.

Для выполнения поставленной цели в процессе преподавания курса решаются следующие задачи:

1. На основе фундаментальных исследований показать каким образом отдельные свободноживущие клетки породили большие многоклеточные организмы,
   
2. как специализировались клетки
   
3. как, объединившись, образовали различные сложные органы.
   

Содержание курса

Тема 1. Структура белков

Основные понятия и терминология. Белок как линейный гетерополимер. Полипептидная цепь: основная цепь, боковые цепи, аминокислотный остаток, пептидная единица, пептидная группа. Номенклатура аминокислотных остатков на основе свойств боковых цепей. Уровни структурной организации белков: первичная, вторичная, супервторичная, третичная, четвертичная структура. Домены, глобулы. Глобулярные и фибриллярные белки. Классификация белков, основанная на их биологической функции: ферменты, трансферные белки, сократительные белки, защитные белки, гормоны, токсины, ингибиторы и др.

Природа сил, стабилизирующих третичную структуру белка. Гидрофобные взаимодействия. Солевые и водородные связи Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия. S – S-связи, связи с кофакторами. Стабильность белковых молекул. Основные закономерности строения глобулярных белков: компактность формы, наличие плотноупакованных гидрофобных ядер и полярной оболочки, наличие в большинстве белков α-спиралей и (или) β-структуры, различных типов супервторичной структуры. Принцип плотной упаковки и запрет дегидратации свободных полярных групп. Стерические запреты. Стуктурная классификация белков.

Тема 2. Структура нуклеиновых кислот

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. Стереохимические свойства полинуклеотидов. Водородные связи и гидрофобные взаимодействия между азотистыми основаниями. “Стопкообразование” в полинуклеотидах. Конформационные возможности сахарных колец, нуклеотидов и нуклеозидов. Структура ДНК. Двойная спираль Уотсона-Крика. Основные предпосылки ее открытия. Принцип комплементарности и его биологическое значение. Регулярность и кооперативность структуры. А-, В- и Z-формы ДНК. Параметры спиралей. Сходство и различие. А- и В-формы РНК. Пространственная структура тРНК. Пространственная структура нуклеиновых кислот в рибосомах, в нуклеосомах, в вирусах. Силы, стабилизирующие пространственную структуру нуклеиновых кислот. Влияние ионной силы раствора на устойчивость нуклеиновых кислот. Взаимосвязь устойчивости НК и их нуклеотидного состава. Денатурация нуклеиновых кислот.

Тема 3. Репликация ДНК

Строение молекулы ДНК. Удвоение ДНК. ДНК-полимераза, синтез новых копий, фрагменты Оказаки, репликативная вилка.

Тема 4. Транскрипция

Синтез РНК на ДНК. Свойства РНК-полимеразы на примерах бактерий и высших организмов (эукариотов)

РНК-полимераза I, РНК-полимераза II, РНК-полимераза III.

Смысловая (матричная) нить ДНК. Терминация. Инициация. Элонгация.

Тема 5. Биосинтез белка

Основные компоненты белок-синтезирующего аппарата, молекулярного механизма сложного многостадийного процесса белкового синтеза, специфических особенностей этого процесса у про- и эукариот; рассматривается действие антибиотиков и токсинов. Подробно анализируются механизмы регуляции трансляции в нормальных клетках и при их заражении фагами и вирусами. Особое внимание уделяется описанию классических экспериментов, заложивших основы наших знаний по белковому синтезу.

Тема 6. Биологические мембраны Строение, свойства, функции

Биологические мембраны: формирование цитоскелета и структуры живой клетки. Клеточная или цитоплазматическая мембрана, ядерные мембраны.

Строение внутриклеточных структур: митохондрии, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы, фагосомы, синаптосомы.

Специфичность типа мембран к набору белков - рецепторов и ферментов.

Тема 7. Кинетика химических реакций

Понятие химической реакции, скорость химической реакции. Субстраты и продукты реакции. Кинетика реакции, кинетические кривые, уравнения кинетики.

Тема 8. Ферменты.

Структура и функции ферментов. Уравнения ферментативной кинетики.

Тема 9. Коферменты.

Апоферменты. Витамины. Ионы металлов.

Тема 10. Са-насос клетки

Кальций-транспортная АТФаза и система активного транспорта ионов кальция. . Переносчики ионов Ca²⁺. Na⁺-Ca²⁺ обменники.

Потенциал Нернста. Связь концентрации ионов кальция с про- и антиапоптотическими процессами. Концентрация цитозольного Ca²⁺ в норме и при патологии.

Тема 11. Реакции окисления- восстановления. Реакции в растворах

Понятие окислительно- восстановительного процесса в живой клетке. Цитохромы, протопорфирин IX в NO-синтазе, коэнзим Q (убихинон), пиридиннуклеотиды, аскорбиновая кислота.

Тема 12. Гликолиз

Пентозофосфатный путь, гликолиз, глюконеогенез. Изучение биохимических изменений в ходе мышечного сокращения. Гликоген . Дыхательная цепь.

Тема 13. Цикл Кребса.

Цикл трикарбоновых кислот. Биомедицинское значение цикла Кребса (глюконеогенез, переаминирование, дезаминирование, липогенез).

Перечень лабораторных работ

1. Химия белков. Продолжительность: 4 часа.
   
2. Реакции осаждения белков. Продолжительность: 4 часа.
   
3. Гидролиз нуклеопротеидов. Продолжительность: 4 часа.
   
4. Качественные реакции на нуклеопротеиды. Продолжительность: 4 часа.
   
5. Общие свойства ферментов. Продолжительность: 4 часа.
   
6. Углеводы и их свойства
   
7. Ферментативный и неферментативный гидролиз углеводов. Продолжительность: 4 часа.
   
8. Обмен липидов. Продолжительность: 4 часа.
   

Тест по пройденному материалу. Продолжительность: 2 часа.

Тематика курсовых работ

1 . Строение и свойства белков.

2. Специфичность действия ферментов. Энергетически сопряженные ферментативные реакции.

3. Коферменты ферментов. Классификация и номенклатура ферментов. Ингибиторы ферментов.

4. Основы биохимической термодинамики. I и II законы термодинамики в приложении к клетке.

5. Теория открытых систем. Теория стационарного состояния.

6. Регуляция активных ферментов (принцип образования связи, ретроингибирование).

7.Аллостерические ферменты. Аллостерические эффекторы. Понятие конститутивных и индуцибельных ферментов.

8.РНК-полимераза и регуляция транскрипции и стадии синтеза РНК.

9. Аминокислотный контроль метаболизма и функции гуанозинтетрафосфата.

10. Строение нуклеиновых аминокислот. Особенности строения РНК.

11.Биосинтез белка. Полиморфизм белков.

12. Регуляция биосинтеза белка.

13.Энергетическое состояние клетки и регуляции метаболизма.

14.Протеолиз и регуляция метаболизма.

15. Перенос веществ через мембраны и его регуляция.

16. Повреждение и репарации ДНК. Мутагенез.


17.Простые и сложные белки. Четвертичная структура белков.

18.Дыхательная цепь. Строение митохондрий, механизм сопряжения, окисления с фосфорилированием.

19 .Выделение индивидуальных белков. Изменение белкового состава организма.

20.Разобщение окисления и фосфорилирования, микросомальное окисление.

21. Строение и функции углеводов. Переваривание углеводов. Транспорт углеводов в клетки.

22. Функции аминокислот. Азотистый баланс.

23. Биологические мембраны. Строение мембран. Эндоцитоз, пиноцитоз, фагоцитоз.

24.Общие и специфические пути катаболизма.

25. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты.

26. Цикл трикарбоновых кислот. Роль общего пути катаболизма в энергетическом обмене.

27. Биологический код. Адапторная функция тРНК.

28 .Роль матричной РНК. Функционирование рибосом (инициация, элонгация, терминация).

29. Теория оперона. Тканевое дыхание.

30.Механизм сопряжения окисления с фосфорилированием. Коэффициент фосфорилирования. Дыхательный контроль.

31. Цикл трикарбоновых кислот.

32.Роль общего пути катаболизма в энергетическом обмене. Регуляция общего пути катаболизма.

33.Аэробный и анаэробный гликочелночные механизмы.

34.Биосинтез глюкозы (глюкогенез). Регуляция гликолиза и глюкогенеза.

35. Биосинтез гликогена

36. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы.

37. Углеводы как структурно-функциональные компоненты клетки. Функции углеводов мембран. Роль углеводной части немембранных гликопротеинов.

38. Группы,липидов.

39. Обмен жирных кислот. Окисление жирных кислот. Толь пропионовой кислоты в обмене жирных кислот.

40. Биосинтез жирных кислот. Образование жирных кислот из углеводов. Перенос ацетилкофермента-А через мембрану митохондрий.


ОРДЕНА ДРУЖБЫ НАРОДОВ

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­Кафедра Системной экологии Число недель _18___________

Лекции ___18________ час.

Практич. ____18_______ час.

Лабор. __________ час.

Всего _54__________ час.

КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН

Учебных занятий по дисциплине биология клетки


ВИДЫ И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ

НЕДЕЛИ	ЛЕКЦИИ	Число часов	Практические занятия	Число часов	Лабораторные занятия	Число часов
1 неделя	Введение. Содержание биологии клетки. Виды жизнедеятельности. Виталистическое и механистическое толкование жизнедеятельности. Экспериментальный подход к клеточной биологии.	2			Методы разделения белков.	2
2 неделя	Превращение энергии и материи в клетке. Основы биохимической термодинамикп. Первый и второй законы термодинамики в приложении к клетке.	2			Цветные реакции на присутствие белков.	2
3 неделя	Термодинамика основных биохимических процессов: свбодные энергии образования и гидролиза.	2			Реакции осаждения белков.	2
4 неделя	Процессы распада углеводов, окисление жирных кислот.	2			Гидролиз белка.	2
5 неделя	Цикл трикарбоновых кислот, хемосинтез, гдротация и денатурация белков.	2			Количественное поределение белка.	2
6 неделя	Общая кинетика биохимических процессов в клетке (теория токрытых систем). Реакции в открытых системах. Теория стационарного состояния. Общая теория систем.	2			Количественное определение аминокислот.	2
7 неделя	Природа клетки и цитоплазмы. Функциональная организация клетки. Биохимия цитоплазмы и клеточныхорганелл: вода, соли, белки, липиды, углеводы, витамины и ростовые вещества, локализация химических веществ в клеточных органеллах.	2			Методы хроматографического разделения аминокислот.	2
8 неделя	Физико-химические свойства цитоплазмы. Коллоидные свойства цитоплазмы, белков; коацерваты и тактоиды.	2			Гидролиз нуклеиновых кислот.	2
9 неделя	Цитоплазма как моногофазная коллоидная систама. Природа структурных связей в цитоплазме. Поверхностное натяжение цитоплазмы и ее вязкость.	2			Количественно определение нукл. к-т.	2
10 неделя	Биологичесике мембраны и их роль в клетке. Эволюция представлений о структуре мембран.	2			Определение адениновой компоненты.	2
11 неделя	Основные свойства: компартментализация, объединение ферментов в ансамбли, проницаемость и активный транспорт, рецепция, роль в межклеточных взаимодействиях. Методы изучения.	2			Определение активности α- амилазы.	2
12 неделя	Ферментативный катализ в клетке. Классификация ферментов: катализаторы переноса различных атомных группировок, окислительно-восстановительного действия, расщепления –восстановления.	2			Влияние Т на активность α- амилазы.	2
13 неделя	Молекулярный механизм действия ферментов: структура активного центра, его термодинамика, специфичность ферментов, ферментативный и неферментативный катализ.	2			Влияние рН на активность α- амилазы.	2
14 неделя	Кинетика действия ферментов: основные уравнения кинетики действия ферментов, влияние на нее разных факторов. З-н Михаэлиса- Ментен.	2			Определение Км.	2
15 неделя	Клеточная среда. Вода, газы, соли и давление в клеточной среде. Кислотность и pH. Температура и жизнь. Уравнение Вант- Гоффа для Q10.	2			Гидролиз глиекогена.	2
16 неделя	Действие излучения на клетку: естественные сиды излучения, фотосинтез, зрение, фотодинамическая сенсибилизация, действие УФ ионизирующей радиации, биолюминисценция и ее виды.	2			Определение глюкозы глюкозооксидазным методом.	2
17 неделя	Раздражимость и отвитные реакции клетки. Общие черты ответных реакций у растений и животных. Токи действия клеток, его природа. Сократимость: течение цитоплазмы, амебоидное движение, мышечное сокращение. Электрохимия биохимических процессов в клетке: перенос ионов и биопотенциалы, окислительно –восстановительные процессы и биологическое восстановление.	2			Качественные реакции на липиды.	2
18 неделя	Рост цитоплазмы и клеточное деление. Старение и смерть клетки. Рост ткани в культуре и в опухолях. Рост цитоплазмы. Механизм клеточного деления.	2			Количественное определение липидов.	2

Ведущий дисциплину д.б.н, проф. Орлова В.С.


Зав. кафедрой д.б.н., проф. Козлов Ю.П.

Дата ____________________


РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ ОБЩАЯ ЭКОЛОГИЯ

Вид задания Сумма баллов
1. Посещение лекций 18
2. Лабораторные работы
3. Практические занятия 36
4. Домашние задания
5. Контрольные работы 25
6. Рубежная аттестация 10
6. Работа на семинаре
7. Реферат
8. Итоговая аттестация (экзамен) 14
ИТОГО 100
Соответствие систем оценок (используемых ранее оценок итоговой академической успеваемости, оценок ECTS и балльно-рейтинговой системы (БРС) оценок текущей успеваемости) (В соответствии с Приказом Ректора №996 от 27.12.2006 г.):
Соответствие баллов балльно-рейтинговой системы другим симтемам оценок:
95-100 – отлично с плюсом (5)– А
86-94 – отлично (5) – В
69-85 – хорошо (4) – С
61 – 68 – удовлетворительно с плюсом (3) – D
51- 60 – удовлетворительно (3) – E
31 – 50 – неуд. с плюсом (2) – FX
0 – 30 – неудовлетворительно (2) – F
51 – 100 – ЗАЧЕТ (passed)
Студенты обязаны сдавать все задания в сроки, установленные преподавателем. Работы, предоставленные с опозданием, не оцениваются, коллоквиумы (контрольные работы) не переписываются. Студенты, получившие в течение семестра, оценку 3 или 4 (зачет) и желающие повысить свою оценку, допускаются к экзамену (итоговая аттестация). Экзаменационная работа оценивается из 6 баллов независимо от оценки, полученной в семестре. Оценка менее 50 баллов (<3), полученная при итоговой аттестации является неудовлетворительной.
Студенты, набравшие _менее 44 баллов в течение семестра не допускаются к итоговой аттестации.


Литература

Обязательная литература:

1. Корниш-Боуден Э. Основы ферментативной кинетики.- Москва, «Мир», 1979.
   
2. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Ж., Рэфф М., Робертс К., Уотсон Дж. Молекулярная иболгия клетки. Т. 1-3 , Москва, «Мир», 2004.
   
3. Кнорре Д. Г., Мызина С. Д. Биологическая химия. – Москва, «Мир»,1998.
   
4. Сингер М., Берг П. Гены и геномы. – Москва, «Мир», 1998.
   
5. Фаллер Д. Молекулярная биология клетки-М. «Бином», 2006
   

Дополнительная литература:

1. Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот.- Москва, «Мир», 1987.
   
2. Мусил Я., Новакова О., Кунц К. Современная биохимия в схемах. – Москва, «Мир», 1984.
   
3. Shields.D. Cell: biology and function. N.-Y. Press., 2006.
   

Программа составлена доктором биологических наук Орловой Валентиной Сергеевной, профессором кафедры системной экологии экологического факультета РУДН специальность 013400 “Природопользование”