Для самостоятельного изучения Биохимия как наука. Этапы развития биохимии
| Вид материала | Методические рекомендации |
- Для самостоятельного изучения «Биохимия как наука. Этапы развития биохимии. Методы, 2115.87kb.
- Основы биохимии спорта, 1521.5kb.
- Тема строение белков и ферментативный катализ вопросы лекции, 137.02kb.
- Лекция №6. Структура биологии как науки. Ранние этапы эволюции жизни, 433.89kb.
- Тематический план лекций по общей биохимии для студентов 2-го курса лечебного, педиатрического, 1643.39kb.
- Резюмируя можно сказать, что объектом ее изучения являются химические элементы, 71.81kb.
- И темы рабочей программы самостоятельного изучения Перечень домашних заданий и других, 313.59kb.
- Т ч. для самостоятельного изучения и подготовки доклад, 35.86kb.
- Ы и темы рабочей программы самостоятельного изучения Перечень домашних заданий и других, 75.84kb.
- Календарно-тематический план лекций по физической и коллоидной химии для студентов, 67.53kb.
МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ УКРАИНЫ
ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени М. ГОРЬКОГО
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО БИОХИМИИ
ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ CТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА, ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО КРЕДИТНО-МОДУЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
Часть I
Донецк, 2010
УДК 612.015(075.8)+577.1(075.8)
Авторы: Бакурова Е.М., Богатырева Е.В., Скоробогатова З.М.,
Соколовская Л.В., Турсунова Ю.Д., Швец Т.А., Шатова О.П.
Под редакцией зав. кафедрой биохимии, доктора биологических наук, профессора
^ Борзенко Б.Г.
Рекомендовано к печати Ученым советом ДонНМУ (протокол № ____ от «_____»
«______________» 2010 года
Рецензенты:
Ельский В.Н. - заведующий кафедрой патологической физиологии
^ ДонНМУ, доктор медицинских наук, профессор
Рождественский Е.Ю. - заведующий кафедрой медицинской
химии ДонНМУ, кандидат
химических наук, доцент
Прокопенко Е.Б. – методист по медико-биологическим дисциплинам
методического кабинета ДонНМУ, кандидат
медицинских наук, доцент
С О Д Е Р Ж А Н И Е
Стр.
ПРЕДИСЛОВИЕ ……………………………………………………………………. 3
ЧАСТЬ I
^ МОДУЛЬ I I «ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАБОЛИЗМА. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ, ЛИПИДОВ, БЕЛКОВ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ»
Введение к модулю II «Общие закономерности метаболизма. Метаболизм углеводов,
липидов, белков и его регуляция»…………………………… …………………………….. 5
Тема для самостоятельного изучения «Биохимия как наука. Этапы развития биохимии.
Методы биохимических исследований» (Скоробогатова З.М.) ........................................7
^ Содержательный модуль «Роль ферментов и витаминов в обмене веществ»…… 10
Тема 2.1. Контроль исходного уровня знаний. Предмет и задачи биохимии.
Изучение структуры и физико-химических свойств белков. Количественное
определение белка биуретовым методом. Доказательство белковой природы
ферментов (Шатова О.П. )……………………………………………………. 11
Тема 2.2. Исследование структуры и физико-химических свойств ферментов (Бакуро-
ва Е.М.)…………………………………………………………………………… 19
Тема 2.3. Определение активности ферментов, исследование кинетики фермента-
тивного катализа и влияние активаторов и ингибиторов (Бакурова Е.М.)… 27
Тема 2.4. Исследование роли кофакторов и коферментных форм витаминов в
каталитической активности ферментов (Швец Т.А.)…………………………. 33
Тема 2.5. Исследование участия витаминов и коферментных форм витаминов в
различных биохимических процессах (Швец Т.А.)………………………………40
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля «Роль фермен-
тов и витаминов в обмене веществ» ………………………………………………………. 46
^ Содержательный модуль «Обмен веществ и энергии»………………………………. 49
Тема 2.6 Исследование окислительного фосфорилирования и синтеза АТФ. Ин-
гибиторы и разобщители окислительного фосфорилирования (Богаты-
рева Е.В.)………………………………………………………………………….. 50
Тема 2.7. Обмен веществ и энергии. Исследование функционирования цикла
трикарбоновых кислот (Богатырева Е.В.)………………………………………. 58
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля «Обмен веществ
и энергии»………………………………………………………………… ………………… 66
^ Содержательный модуль «Метаболизм углеводов и его регуляция»………………. 68
Тема 2.8. Исследование особенностей переваривания углеводов
Биосинтез и катаболизм гликогена. Превращение других моно-
сахаридов в глюкозу (Никонова А.А.)………………………………………… 69
Тема 2.9. Анаэробное окисление углеводов. Гликолиз. Биосинтез
глюкозы – глюконеогенез (Соколовская Л.В.)………………………………….. 76
Тема 2.10. Исследование аэробного окисления глюкозы. Пентозофосфатный
путь преобразования глюкозы (Соколовская Л.В.)…………………………….. 82
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля
«Обмен углеводов и его регуляция»………………………………………………… 88
Содержательный модуль «Метаболизм липидов и его регуляция»………………... 90
Тема 2.11. Структура и функции клеточных мембран (Богатырева Е.В.)………………... 91
Тема 2.12. Исследование особенностей переваривания липидов. Возможные
Нарушения переваривания липидов и транспорта в крови экзогенных
липидов (Скоробогатова З.М.)……………………………………………………. 100
Тема 2.13. Исследование обмена жирных кислот и кетоновых тел. Бета-окис ление
жирных кислот. Биосинтез и биотрансформация холестерина
(Скоробогатова З.М.)……………………. …. …………………………………. 107
Тема 2.14. Исследование биосинтеза жирных кислот, триацилглицеридов и фосфо-
глицеридов. Нарушения липидного обмена: ожирение, жировая
инфильтрация печени (Скоробогатова З.М.)……………………………………. 114
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля «Обмен липидов и его регуляция»………………………………………………………….. …………………………… 117
^ Содержательный модуль «Метаболизм аминокислот. Энзимопатии аминокислотного обмена»…………………………………………………………………. …………………………. 119
Тема 2.15. Исследование химического состава желудочного сока. Особенности
переваривания белков (Турсунова Ю.Д.)……………………………………… ……. 120
Тема 2.16. Исследование преобразований аминокислот ( дезаминирование, трансаминиро-
вание, декарбоксилирование). Специализированные пути обмена отдельных
аминокислот и их нарушения (Турсунова Ю.Д., Швец Т.А.)……………………..129
Тема 2.17. Исследование процессов детоксикации аммиака и биосинтеза мочевины
(Турсунова Ю.Д.)………………………………………………………………………142
Задания для самопроверки и самокоррекции содержательного модуля «Метаболизм аминокислот. Энзимопатии аминокислотного обмена»…………………. ……………. …… 150
^ Перечень основных теоретических вопросов для итогового контроля модуля ІI
«Общие закономерности метаболизма. Метаболизм углеводов, липидов, белков и его регуляция»………………………….. ……………………………………………………………..152
ПРЕДИСЛОВИЕ
Стратегической целью развития отечественного высшего образования в настоящее время является повышение его конкурентоспособности по отношению к Европейской общеобразовательной системе. В 1999 году объединенная Европа пришла к Евроинтеграции в области высшего образования - Болонскому процессу. Основной его сущностью является создание до 2010 года единого Европейского научного и образовательного пространства, которое включает процессы структурного реформирования национальных систем высшего образования и изменения образовательных программ в высших учебных заведениях Европы.
Участие в Болонском процессе позволит молодым граждам Украины получить высшее образование на уровне европейских стандартов и предоставит возможность достойно проявить себя не только в научной деятельности, клинической практике, но и на рынке труда.
В подготовке будущего врача важное место должно уделяться, по мнению большинства клиницистов, биохимии. Современная биохимия не ограничивается простым перечнем ферментативних реакций, протекающих с многочисленными органическими соединениями, а рассматривает живой организм как систему взаимосвязанных химических процессов. На молекулярном уровне изучаются регуляция обмена веществ и нарушения, приводящие к различным заболеваниям. Новые открытия ряда важнейших закономерностей, с одной стороны, сделали биохимию более интересной для будущих клиницистов, а с другой - усложнили её восприятие. Более сложная учебная программа требует совершенствования качества аудиторной и внеаудиторной работы студентов, а также соответствующей оптимизации методов обучения.
В соответствии с Болонской системой большая часть учебного времени предоставляется для самостоятельной работы студентов.
Кафедра биохимии всегда уделяла большое внимание самостоятельной работе студентов. С этой целью на кафедре были подготовлены методические указания по всему курсу биохимии. Взяв за основу уже имеющуюся методическую литературу и, учитывая возросшие современные требования к качеству обучения студентов, коллектив кафедры подготовил расширенные методические указания по курсу биологической химии. Это методическое пособие может быть использовано на занятиях и для организации самостоятельной работы студентов во внеаудиторное время. Для того чтобы повысить интерес и мотивацию студентов к аудиторной и внеаудиторной работе, сотрудники кафедры стремились по возможности объединить фундаментальне знания по биохимии человека и их прикладное значение в клинической практике.
Методические указания написаны в соответствии с требованиями Болонской системы.
Изучаемый материал разделен на 3 модуля: модуль 1 «Общие закономерности метаболизма», модуль 2 « Метаболизм углеводов, липидов, белков и его регуляция» и модуль 3 «Молекулярная биология. Биохимия межклеточных коммуникаций. Биохимия тканей и физиологических функций». Практическое пособие состоит из 2-х частей. Первак часть включает два модуля, вторая - один.
Структура методических указаний унифицирована и включает следующие разделы:
1. Актуальность темы. В этой части методических указаний четко выделяется значимость изучаемых соединений для жизнедеятельности человека и особенности их метаболических преобразований. Кроме того, в этой части методических указаний устанавливается взаимосвязь темы занятия с дисциплинами последующих этапов обучения, подчеркивается возможность применения в клинической практике. Всё это обусловливает мотивационную характеристику темы.
^ 2. Цели обучения. В качестве общих целей предлагается умение интерпретировать свойства, функции, особенности метаболизма различных соединений в норме и патологии для решения вопросов диагностики и лечения. Конкретные цели отражают действия, необходимые для достижения общей цели. Они располагаются в нужной для этого последовательности.
^ 3. Проверка исходного уровня. Для проверки исходного уровня знаний подготовлены специальные задания, позволяющие студенту вспомнить материал по курсу биоорганической химии. Правильность решений проверяется с помощью подготовленных эталонов ответов.
^ 4. Содержание обучения.
4.1. Внеаудиторная подготовка студентов. Этот раздел обеспечивает достижение целей обучения. Он содержит основные вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности. Материал для освоения этих вопросов содержится в приведенной обязательной и дополнительной литературе. Для самопроверки усвоения материала по изучаемой теме предлагается решить целевые обучающие задачи. Правильность решений можно проверить, сопоставив их с эталонами ответов.
Правильному восприятию изучаемого материала помогают специально разработанные графы логической структуры тем.
4.2. Самостоятельная работа студентов на практическом занятии. Разработаны инструкции к практическим занятиям, которые содержат алгоритм выполнения лабораторной работы, необходимые для расчетов формулы, систему координат для построения графиков. Студент должен выполнить исследования, получить результаты, проанализировать их и написать выводы. Подпись преподавателя завершает проделанную работу.
Время, отводимое на практическую работу, необходимые реактивы, посуда приведены в технологической карте занятия и инструкции к лабораторной работе.
Методические указания, подготовленные для семинарских и итоговых занятий, содержат больше целевых обучающих задач, тщательно подобранную основную и дополнительную литературу по изучаемой теме.
Коллектив кафедры биохимии надеется, что подготовленное методическое пособие будет способствовать восприятию наиболее сложных метаболических превращений в организме человека, особенностей их регуляции, а также облегчит понимание молекулярных основ наследственных болезней человека.
Подготовленные многочисленные ситуационные задачи, на наш взгляд, помогут будущим клиницистам в процессе обследования пациента ограничиваться небольшим, но достаточным перечнем лабораторных анализов. Мы уверены, что эффективный диагностический процесс невозможен без индивидуального подхода к лабораторному обследованию каждого пациента.
Заведующая кафедрой биохимии,
доктор биологических наук, профессор
Б.Г.Борзенко
ЧАСТЬ I
^ МОДУЛЬ 1 «ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕТАБОЛИЗМА. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ, ЛИПИДОВ, БЕЛКОВ И ЕГО РЕГУЛЯЦИЯ»
ВВЕДЕНИЕ
Обмен веществ представляет собой сложную систему химических реакций, связанных
между собой через пластические компоненты, энергетическое обеспечение и общие
регуляторы. Целями этих реакций является извлечение энергии и синтез биологических
макромолекул, структура которых отвечает индивидуальной генетической программе
организма.
Биохимическая схема обмена веществ включает цепи, каскады и циклы химических
преобразований, составляющих в совокупности метаболические пути. Для того чтобы
эти метаболические пути функционировали согласованно и удовлетворяли потребностям
индивидуальных клеток, органов или организма в целом, они должны подвергаться
строгой регуляции.
Для регуляции метаболизма эволюционно сформировались различные механизмы,
которые влияют на инструменты метаболизма, то есть на каталитическую активность
ферментов.
Для нормального метаболизма характерны адаптационные изменения в период
голодания, при физической нагрузке, беременности и лактации. Нарушения
метаболизма возникают, например, при неполноценности питания, нехватке витаминов,
дефиците тех или иных ферментов или при дисбалансе гормонов. Поэтому знания общих
закономерностей обмена веществ в норме необходимо будущему врачу для понимания
причин многих заболеваний.
Не вызывает сомнения тот факт, что в основе возникновения и развития большинства
патологических процессов лежат биохимические изменения. Главным образом это
относится к изменению обмена веществ основных биологических макромалекул:
углеводов, липидов и белков.
Понимание процессов обмена веществ включает знание структуры, функций
макромолекул, а также особенностей их переваривания, всасывания, транспорта и
непосредственно тех химических преобразований, которые происходят с данными
веществами в живом организме.
При этом важно рассматривать каждый метаболический процесс не изолированно, как
искусственную схему, а учитывать особенности его протекания в различных тканях и
органах, возможности его регуляции и, безусловно, его взаимосвязь с другими
метаболическими путями.
^ Целью изучения модуля «Общие закономерности метаболизма. Метаболизм углеводов, липидов, белков и его регуляция» является: уметь интерпретировать общие закономерности обмена веществ, а также особенности метаболизма углеводов, липидов и белков в норме и при патологии для последующего использования этих данных в клинике внутренних болезней.
Модуль «Общин закономерности метаболизма. Метаболизм углеводов, липидов, белков и его регуляция» включает следующие содержательные модули:
- Роль ферментов и витаминов в обмене веществ
- Обмен веществ и энергии
- Метаболизм углеводов и его регуляция
- Метаболизм липидов и его регуляция
- Метаболизм белков и его регуляция. Энзимопатии аминокислотного обмена
Литература
Основная
- Губський Ю.І. Біологічна хімія: Підручник. – Київ – Вінниця: НОВА КНИГА, 2007. –
656 с.
- Губський Ю.І. Біологічна хімія: Підручник. – Київ – Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – 411 с.
- Практикум з біологічної хімії/ За ред. Склярова О.Я. – Київ: Здоров’я, 2002. – 298 с.
- Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – Москва: Медицина, 1990. –518 с.
- Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия: Учебник. – Москва: Медицина, 1998. – 468 с.
- Николаев А.Я. Биологическая химия. – Москва: ООО «Медицинское информационное агентство», 1998. – 339 с.
- Лекции по биохимии
- Графы логической структуры
Дополнительная
- Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека. – Москва: Мир, 1980. – 368с.
- Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э., Хилл Р., Леман И. Основы биохимии: в 3-х томах. - Москва: Мир, 1981. – 1977 с.
- Гринстейн Б., Гринстейн А. Наглядная биохимия. – Москва: ГЭОТАР МЕДИЦИНА,
2000. –119 с.
- Биохимия. Краткий курс с упражнениями и задачами/ Под ред.. Северина Е.С., Николаева А.Я. – Москва:
ГЭОТАР МЕД, 2001. – 448 с.
^ ТЕМА ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ
БИОХИМИЯ КАК НАУКА. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ БИОХИМИИ. МЕТОДЫ БИОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Актуальность темы
Биологическая химия – это фундаментальная биомедицинская наука, которая изучает химический состав живых организмов и химические превращения биомолекул.
Изучение в курсе биохимии молекулярной организации клетки, механизмов регуляции биохимических реакций, которые лежат в основе физиологических функций организма человека в норме и патологии, имеет огромное значение для разработки способов и методов фармакологической коррекции нарушенных метаболических процессов.
Теперь ознакомьтесь с целями предлагаемой для самостоятельного изучения темы
^ Общая цель
Уметь использовать данные о разделах, предмете и задачах биологической химии для осознанного изучения основных биохимических процессов с целью использования полученных знаний в диагностике основных заболеваний человека и контроле лечения.
Конкретные цели: Уметь:
| 1. Интерпретировать предмет, задачи и разделы биологической химии. |
| 2. Интерпретировать необходимость оценки биохимических показателей в норме и при патологии для адекватного назначения лечения и контроля за ним. |
^ Содержание обучения
Содержание обучения должно обеспечивать достижение целей обучения, чему способствует граф логической структуры изучаемой темы (Приложение 1).
Основные теоретические вопросы, позволяющие выполнить целевые виды деятельности:
1. Предмет и задачи биологической химии
1.1. Место биохимии среди других медико-биологических дисциплин.
1.2. Объекты изучения и задачи биохимии
2. Основные этапы развития биологической химии как науки
2.1. История биохимии, развитие биохимических достижений в Украине, научные биохимические школы
3. Разделы биохимии:
3.1. Статическая (связь с биоорганической химией, молекулярной биологией) биохимия.
3.2. Динамичная биохимия
3.3. Функциональная (связь с молекулярной физиологией) биохимия.
3.4. Медицинская биохимия (биохимия человека).
3.5. Клиническая биохимия как раздел медицинской биохимии
4. Современные направления развития биохимии
4.1. Достижения и перспективы развития биохимии, теоретической и молекулярной биологии, биотехнологии, генной инженерии и их значение для диагностики и лечения основных заболеваний человека – сердечно-сосудистых, онкологических, инфекционных и других.
4.2. Роль биохимии в выяснении молекулярно-генетических механизмов патогенеза заболеваний, выяснения значения наследственных и экологических факторов в возникновении патологических состояний и их влияния на продолжительность жизни населения.
5. Биохимические лабораторные исследования
5.1. Цель биохимических исследований
5.2. Критерии оценки использованного метода лабораторных исследований
5.3. Материал для диагностических исследований, принципы забора материала
5.4. Ошибки, имеющие место во время проведения лабораторных исследований
Основные термины и их значение:
Биоэнергетика – раздел динамической биохимии, который изучает закономерности освобождения, аккумуляции и использования энергии в биологических системах.
Молекулярная генетика – раздел биохимии, раскрывающий закономерности сохранения и реализации генетической информации путем изучения структуры и функционирования информационных молекул – ДНК и РНК.
Электрофорез – физико-химический метод анализа, применяемый в биохимии для разделения белковых фракций.