Рабочая программа дисциплины Биохимия (стр. 1 )

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИФБиБТ

/____________/

«_____» _____________2008___ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина ОПД. Ф.10 Биохимия

Укрупненная группа 020000 Естественные науки

Специальность 020208.65 Биохимия

Институт фундаментальной биологии и биотехнологии

Кафедра физико-химической биологии

Красноярск

2008

Рабочая программа дисциплины

составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по укрупненной группе 020000 – естественные науки

Специальность 020208.65 Биохимия

Программу составил

к. б.н., проф. __________________

Заведующий кафедрой _________«___»________2008__ г.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры физико-химической биологии «___» марта _______________2008 ___г. протокол № ______

Заведующий кафедрой _______________________

Рабочая программа обсуждена на заседании НМСИ _____________

___________________________________________________________

«______» __________________ 20____ г. протокол № _____________

Председатель НМСИ _________________________________________

(фамилия и. о., подпись)

Дополнения и изменения в учебной программе на 20_ __/20___ учебный год.

В рабочую программу вносятся следующие изменения: _____________

___________________________________________________________________________________________________________________________________

Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры _______

«____» _____________ 20___г. протокол № ________

Заведующий кафедрой _ ________________________________

Внесенные изменения утверждаю:

Директор ___________________________________________ института

(фамилия, и. о., подпись)

1.  Цели и задачи изучения дисциплины

1.1  Цель преподавания дисциплины

Целью дисциплины является изучение строения и свойств макромолекул, входящих в состав живой материи, их химических превращений и роли этих превращений для понимания физико-химических основ жизнедеятельности, молекулярных механизмов наследственности, адаптации биохимических процессов в организмах к изменяющимся условиям окружающей среды; понимание единства метаболических процессов в организме и их регуляции на молекулярном, клеточном и организменном уровнях.

1.2. Задачи изучения дисциплины

В задачи дисциплины «Биохимия» входит:

● изучение строения и свойств макромолекул, входящих в состав живой материи;

● теоретическое освоение современных знаний о структуре метаболических путей, их регуляции на молекулярном, клеточном и организменном уровнях;

● формирование представлений об интеграции метаболических процессов в организме;

● формирование представлений о молекулярных механизмах хранения, воспроизводства и экспрессии генетической информации.

В результате освоения дисциплины обучающиеся должны

знать:

• строение и свойства химических веществ, входящих в состав живых организмов,

• обмен веществ, запасание и использование энергии в клетке,

• метаболические пути превращений углеводов, липидов, белков и аминокислот, нуклеиновых кислот;

• интеграцию метаболических путей и их регуляцию в условиях физиологической нормы и при патологических состояниях,

• воспроизводство и реализацию генетической информации в клетке;

• вклад отечественных учёных в развитие биохимии;

• особенности биохимических превращений в норме и при патологии;

• основные понятия и термины, используемые в биохимии;

уметь:

• использовать полученные знания при изучении других биологических дисциплин;

• применять полученные знания для оценки нарушений метаболических процессов при патологических состояниях, проведения биохимического мониторинга окружающей среды;

• изучать биохимические процессы как in vivo, так и in vitro, применять полученные знания для постановки и проведения экспериментальной работы;

• решать ситуационные задачи по биохимии;

владеть навыками:

- работы на современном биохимическом лабораторном оборудовании;

- делового общения;

- работы в команде;

- работы с компьютером на уровне пользователя, использования информационных технологий для решения фундаментальных и прикладных задач в области профессиональной деятельности.

1.3. Межпредметная связь

Биохимия – дисциплина, призванная дать правильное объяснение биологических явлений с использованием данных физико-химических исследований. Для освоения дисциплины необходимо прохождение таких дисциплин как химия, физика (термодинамика), биология, биоорганическая химия. Биохимия является основой для изучения следующих дисциплин: «Физиология животных», «Физиология растений», «Микробиология», «Биотехнология», «Генетика», «Молекулярная биология», «Иммунология», «Теории эволюции», «Экология», большого практикума.

2. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего (часы)	Семестры
4	5	6
Общая трудоемкость дисциплины	250	36	104	110
Аудиторные занятия:	130	36	64	30
лекции	83	36	32	15
лабораторные работы (ЛР)	43		30	13
промежуточный контроль	4		2	2
Самостоятельная работа:	120		40	80
изучение теоретического курса (ТО)	52		12	40
реферат	36		18	18
задачи, задания	32		10	22
Вид итогового контроля		Зачет	Экзамен	Экзамен

3 Содержание дисциплины

3.1. Разделы дисциплины и виды занятий в часах

№ п/п	Разделы дисциплины	Лекции (ч)	ПК (ч)	ЛР (ч)	Самост. работа (ч)
1.	Раздел 1. Витамины	8
2.	Раздел 2. Ферменты	8
3.	Раздел 3. Гормоны.	10
4.	Раздел 4. Биологические мембраны	4
5	Раздел 5. Биоэнергетика	6
6.	Раздел 6. Обмен углеводов	12		10	14
7.	Раздел 7.Обмен липидов	10	2	10	14
8.	Раздел 8. Обмен нуклеиновых кислот	10		8	12
9.	Раздел 9. Обмен белков и аминокислот	15	2	13	80

3.2 Содержание разделов и тем лекционного курса

Раздел 1. Витамины.

Тема 1.1 Водорастворимые витамины (4 часа).

Общие представления о витаминах и их классификация. Номенклатура витаминов - буквенная, химическая, физиологическая. Водорастворимые витамины. Витамин В1 (тиамин). Витамин В2 (рибофлавин). Витамин В3 (пантотеновая кислота). Витамин В5, РР (никотиновая кислота, никотинамид). Витамин В6 (пиродоксин, пиридоксаль, пиридоксамин). Витамин В12 (кобаламин). Витамин Вс, В9 (фолиевая, птероилглутаминовая кислота). Витамин С (аскорбиновая кислота). Витамин Н (биотин). Витамин Р (рутин, биофлавоноиды). Витамин U (S-метилметионин).

Тема 1.2. Жирорастворимые витамины(2 часа.)

Жирорастворимые витамины. Витамины группы А: ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота. Витамины группы Д : витамин Д2 и Д3. Витамины группы Е (α,β,γ-токоферолы). Витамины группы К (филлохиноны, менахиноны). Витамин F (комплекс ненасыщенных жирных кислот).

Тема 1.3. Витаминоподобные вещества (2 часа).

Витаминоподобные вещества - витамин В15 (пангамовая кислота), витамин Вт (карнитин), витамин Q (убихинон), холин, п-аминобензойная кислота, инозит, липоевая кислота. Провитамины. Антивитамины.

Раздел 2. Ферменты.

Тема 2.1. Ферменты – строение, механизм действия (3 часа)

Химическая природа ферментов. Сущность явлений катализа. Особенности ферментативного катализа. Уровни структурной организации ферментов. Простые и сложные ферменты (холоферменты). Кофакторы: коферменты, простетические группы, ионы металлов. Активные и аллостерические центры, их характеристика. Теории ферментативного катализа. Образование и превращение фермент-субстратного комплекса. Энергия активации ферментативного процесса. Факторы, влияющие на эффективность ферментативного катализа. Специфичность действия ферментов, виды специфичности. Фишера и Д. Кошланда. . Классификация и номенклатура ферментов. Характеристика отдельных классов ферментов.

Тема 2.2. Физико-химические свойства ферментов (3 часа)

Стационарная кинетика ферментативных реакций. Факторы, влияющие на скорость реакций, катализируемых ферментами: концентрация субстратов и кофакторов, концентрация фермента, температура, рН. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Понятие субстратной константы, константы Михаэлиса, максимальной скорости реакции. Единицы ферментов. Ингибиторы ферментов. Классификация. Необратимое ингибирование на примере ацетилхолинэстеразы и сукцинатдегидрогеназы. Обратимые ингибиторы. Активаторы ферментов. Металлоэнзимы и металлоэнзимные комплексы.

Тема 2.3. Регуляция активности ферментов(2 часа)

Локализация ферментов в клетке. Изоферменты, биологическая роль. Регуляция активности ферментов. Изостерическая регуляция. Аллостерический контроль активности ферментов. Регуляция ферментов ковалентной модификацией. Регуляция ферментов ограниченным протеолизом (активация зимогенов). Регуляция активности мультиэнзимных комплексов.

Раздел 3. Гормоны.

Тема 3.1. Общая характеристика гормонов (2 часа)

Гормоны – определение. Классификация гормонов по химическому строению, растворимости, типу рецепторов, биологическим функциям. Биосинтез и секреция гормонов. Период полужизни гидрофильных и липофильных гормонов. Транспорт гормонов кровью. Понятие клетки-мишени. Механизм действия гидрофильных (пептидно-белковой природы) и гидрофобных гормонов. Взаимодействие гормонов с рецепторами. Мембранные и цитоплазматические (ядерные) рецепторы. Основные гормон-продуцирующие системы организма.

Тема 3.2. Гормоны гипоталамуса и гипофиза (2 часов)

Гормоны гипоталамуса: либерины и статины. Либерины: кортиколиберин, тиролиберин, люлиберин, фоллилиберин, пролактолиберин, меланолиберин, соматолиберин - строение, секреция, биологическаяи роль. Статины: соматостатин (SS-14, SS-28 формы) – образование при частичном протеолизе препросоматостатина; меланостатин; пролактостатин. Орган-мишень гормонов гипоталамуса – гипофиз. Гормоны аденогипофиза (тропные гормоны). Кортикотропин, соматотропин, фоллитропи, лютропин, пролактин, тиротропин, липотропины, меланотропин Органы-мишени – эндокринные железы. Проопиомеланокортин – предшественник группы гормонов аденогипофиза. Пептиды с опиатоподобным действием. Окситоцин и вазопрессин – циклические пептиды.

Тема 3.3. Гормоны периферических желез (6 часов).

Гормоны щитовидной железы – трийодтиронин (Т3) и тетрайодтиронин (Т4). Биосинтез, секреция, транспорт, органы-мишени: печень, жировая, мышечная ткань, почки, нейроны. Гормоны поджелудочной железы: инсулин, глюкагон, соматостатин. Синтез препроинсулина, ограниченный протеолиз предшественника, секреция. Гормоны коры надпочечников – производные стероидов. Глюкокортикоиды – кортизол, кортизон, кортикостерон – строение, биологические эффекты. Минералокортикоиды –альдостерон, 11-дезоксикортикостерон и др. – строение, роль в регуляции водно-солевого обмена. Гормоны мозгового вещества надпочечников –адреналин, норадреналин. Синтез и секреция катехоламинов. Органы-мишени для адреналина: все ткани организма. Мужские половые гормоны (андрогены) – С19-стероиды. Тестостерон – основной мужской половой гормон. Женские половые гормоны (эстрогены). Эстрадиол, эстрон, эстриол. Прогестерон – гормон желтого тела.

Раздел 4. Биологические мембраны.

Тема 4.1. Структурно-функциональная организация биомембран (4 часа).

Структурные компоненты биомембран. Липиды – классификация, состав, структура, физико-химические свойства, функции. Углеводы мембран. Классификация, структура и функции мембранных белков. Модели строения биомембран. Характеристика процессов мембранного транспорта: простая диффузия, Облегченная диффузия, активный транспорт. Перенос

через мембраны макромолекул и частиц (эндоцитоз и экзоцитоз). Роль мембран в осуществлении межклеточных взаимодействий.

Раздел 5. Биоэнергетика.

Тема 5.1. Биологическое окисление (4 часа).

Роль высокоэнергетических фосфатов в биоэнергетике. Биологическая роль АТР. Свободная энергия гидролиза АТФ и других органических фосфатов. Биологическое окисление, классификация процессов. Ферменты, участвующие в биологическом окислении. Свободное окисление и его биологическая роль. Окисление, сопряжённое с фосфорилированием АДР. Субстратное фосфорилирование на примере реакций, катализируемых глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназой и енолазой. Понятие знергетического заряда клетки. Цепь переноса электронов и протонов внутренней мембраны митохондрий Компоненты дыхательной цепи: флавопротеины, железосерные белки, коэнзим Q, цитохромы в, с1, с, аа3, их топография. Окислительно-восстановительные потенциалы дыхательных переносчиков. Энергетическое значение ступенчатого транспорта электронов от окисляемых субстратов к молекулярному кислороду.