Методические рекомендации по организации изучения дисциплины (модуля)

Методические рекомендации по организации изучения дисциплины (модуля)

Практическое занятие № 1 (2 ч)

Тема: «Теории открытых систем в биохимии, биофизике, физиологии»

Вопросы для обсуждения

1.  Теории открытых систем , , Д. Бартона.

2.  Теория функциональных систем .

3.  Функционирование системы.

4.  Свойства системы: устойчивость, надежность, мутабельность.

5.  Возникновение новых функций при объединении элементов в систему.

6.  Приложения теории открытых систем в биохимии, биофизике, физиологии.

Рекомендуемая литература:

1.  Гусейханов, современного естествознания: учебник и практикум [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов / . – 8-е изд., перераб. и доп. – М. : Юрайт, 2011. – 540 с.

2.  Гусейханов, современного естествознания [Текст]: учебник для студ. вузов / . – 6-е изд., перераб. и доп. – М. : Дашков и К, 2008. – 540 с.

3.  Дубнищева, современного естествознания [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов / . – 8-е изд., стер. – М. : Академия, 2008. – 608 с.

4.  Кузнецов, [Текст]: учеб. пособие / , , ; РАН, Ин-т истории естествознания и техники, Междунар. акад. наук пед. образования. – М.: АГАР, 1996. – 384 с.

5.  Малиновский. общей теории систем в биологических науках [Электронный ресурс]. – Режим доступа http://gumilevica. /matter /Article29.htm, свободный. – (Дата обращения : 07.02.2013).

6.  Марков, сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы [Текст]: моногр. /. – М.: Астрель, 2010. – 527 с.

Конец формы

Практическое занятие № 2 (2 ч)

Тема: «Обмен веществ и энергии в биосистемах как система взаимосогласованных химических и физических процессов»

Вопросы для обсуждения.

1.  Биологические и физические процессы и закономерности в живых системах.

2.  Особенности кинетики биологических процессов.

3.  Кинетика ферментативных процессов.

4.  Классификация термодинамических систем.

5.  Первый и второй законы термодинамики в биологии.

6.  Термодинамические условия осуществления стационарного со­стояния.

7.  Тепловые эффекты в биологических системах (решение ситуационных задач).

Решение ситуационных задач.

Рекомендуемая литература:

1.  Белинцев, основы биологического формообразования [Текст]: моногр./ ; под ред. . – М.: Наука, 2001. – 256 с.

2.  Варфоломеев, : Практический курс [Текст]: учеб. пособие/. , . – М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999. – 720 с.

3.  Кикоин, физика [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов / , . – 4-е изд, стер. – СПб. : Лань, 2008. – 480 с.

4.  Николаев физической химии биологических процессов [Текст]: учеб. пособие / – М.: Наука, 20с.

Рубин, [Текст]: учебник для студ. вузов 2 т. : Т.2 : Биофизика клеточных процессов / ; Моск. гос. ун-т. – 3-е изд., испр. и доп. - М. : Наука, 2004. – 469 с. Попков, по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов / , , ; под ред. , . – 4-е изд., стер. – М. : Юрайт, 2012. – 238 с.

5.  Слесарев, : Основы химии живого [Текст]: учебник для вузов / . – СПб: Химиздат, 2001. – 784 с.

Практическое занятие 3 (2 ч)

Тема: «Биомолекулы и биоструктуры»

Вопросы для обсуждения.

Отличительные особенности биосистем. Уровни структурно-химической организации биосистем.

3.  Факторы стабилизации макромолекул, надмолекулярных струк­тур и биомембран.

4.  Уровни структурно-функциональной организации белков.

Структурно-функциональная организация ДНК и РНК.

Решение ситуационных задач.

Рекомендуемая литература:

Алейникова, [Текст]: учеб. для вузов/ , , ; под ред. . – 3-е изд., испр. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2006. – 784 с. Ершов, химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов Текст]: учеб. для студ. вузов/ , , ; под ред. . – 4-е изд., стер. – М. : Высш. шк., 2003. – 560 с. Комов, [Текст]: учебник для вузов/ , . – М.: Дрофа, 2004. – 638 с. Кнорре, химия [Текст]: учебник для вузов/ , . – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2003. – 479 с. Попков, химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов [Текст]: учебник для бакалавров / , , ; под ред. . – 9-е изд., стер. – М. : Юрайт, 2011. – 560 с. Северин, [Текст]: учеб. для вузов/ , , . – М.: Медицина, 2000. – 168 с. Слесарев, : Основы химии живого [Текст]: учебник для вузов / . – СПб: Химиздат, 2001. – 784 с. Тюкавкина, химия [Текст]: учеб. для вузов/ , , . – 8-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2010. – 416 с.

Практическое занятие 4 (2 ч)

Тема: «Механизмы возникновения межмолекулярных взаимодействий»

Вопросы для обсуждения.

Основные виды невалентных (нековалентных) взаимодействий.

- взаимодействия, ответственные за образование конденсированных фаз.

- взаимодействия, ответственные заобразование молекулярных и ионмолекулярных ассоциатов (супермолекул и супрамолекулярных ансамблей).

Супрамолекулярные системы: газовые гидраты, кристаллы углеводородов. Ван-дер-ваальсовы взаимодействия:

- индукционные взаимодействия;

- ориентационные взаимодействия;

- дисперсионные взаимодействия.

Водородная связь. Типы и механизмы возникновения межмолекулярных взаимодействий как инструмент построения биоструктур. Явления самоорганизации супрамолекулярных структур (мультиферментные ансамбли, органеллы клеток и др.).

Решение ситуационных задач.

Рекомендуемая литература:

1.  Варфоломеев, : Практический курс [Текст]: учеб. пособие/. , . – М.: ФАИР-ПРЕСС, 1999. – 720 с.

Годнев, химия [Текст]: учеб. вузов : в 2 кн. : Кн.1 : Строение вещества. Термодинамика / , . – 3-е изд., испр. - М. : Высш. шк., 2001. – 512 с. Ершов, химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов Текст]: учеб. для студ. вузов/ , , ; под ред. . – 4-е изд., стер. – М. : Высш. шк., 2003. – 560 с. Кикоин, физика [Текст]: учеб. пособие для студ. вузов / , . – 4-е изд, стер. – СПб. : Лань, 2008. – 480 с. Николаев физической химии биологических процессов [Текст]: учеб. пособие / – М.: Наука, 20с. Рубин, [Текст]: учебник для студ. вузов 2 т. : Т.2 : Биофизика клеточных процессов / ; Моск. гос. ун-т. – 3-е изд., испр. и доп. - М. : Наука, 2004. – 469 с. Слесарев, : Основы химии живого [Текст]: учебник для вузов / . – СПб: Химиздат, 2001. – 784 с. Уилсон Дж., Молекулярная биология клетки: Сборник задач [Текст]: учеб. пособие/ Дж. Уилсон, Т. Хант: пер. с англ. . – 5-е изд., стер. – М.: Мир, 2004. – 520 с.

Практическое занятие 5 (3ч)

Тема: «Свойства ферментов. Биофизические и биохимические закономерности функционирования ферментов»

.Вопросы для обсуждения.

Роль ферментов в процессах жизнедеятельности. Физико-химические свойства ферментов. Биофизические и биохимические закономерности функционирования ферментов. Классификация ферментов по типу катализируемых реакций. Кинетика ферментативного катализа. Механизмы действия ферментов. Денатурация, ренативация и инактивация ферментов. Физико-химические методы исследования ферментов и белков.

Решение ситуационных задач.

Рекомендуемая литература:

Алейникова, [Текст]: учеб. для вузов/ , , ; под ред. . – 3-е изд., испр. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2006. – 784 с. Кнорре, химия [Текст]: учебник для вузов/ , . – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2003. – 479 с. Комов, [Текст]: учебник для вузов/ , . – М.: Дрофа, 2004. – 638 с. Кольман, Я. Наглядная биохимия [Текст] : справочное издание/Я. Кольман, К.-Г. Рем, Ю. Вирт. – М. Мир, 2000. – 496 с. Плакунов, энзимологии [Текст]: учеб. для вузов/ . – М.: Логос, 2002. – 128 с. Рогожин, по биологической химии [Текст]: учеб.- метод пособие/ . – СПб: Лань, 2006. – 256 с. Северин, [Текст]: учеб. для вузов/ , , . – М.: Медицина, 2000. – 168 с. Северин, . Тесты и задачи [Текст] : учебное пособие для студ. вузов / . –2-е изд., перераб. – М. : ВЕДИ, 2005. –386 с. Слесарев, : Основы химии живого [Текст]: учебник для вузов / . – СПб: Химиздат, 2001. – 784 с. Тюкавкина, химия [Текст]: учеб. для вузов/ , , . – 8-е изд., испр. – М.: Дрофа, 2010. – 416 с.

Практическое занятие 6 (2ч)

Круглый стол «Перспективные направления исследований в смежных областях физики, химии и биологии»

Сообщения, представление презентаций, обсуждение.

1.  Перспективные направления исследований молекулярной биологии.

2.  Перспективные направления исследований молекулярной биофизики.

Клеточная биофизика. Разработка критериев и методов прижизненного исследования живой материи

Рекомендуемая литература:

1.  Малиновский. общей теории систем в биологических науках [Электронный ресурс]. – Режим доступа http://gumilevica. /matter /Article29.htm, свободный. – (Дата обращения : 07.02.2013).

2.  Марков, сложности. Эволюционная биология сегодня: неожиданные открытия и новые вопросы [Текст]: моногр. /. – М.: Астрель, 2010. – 527 с.

Тематика лабораторных работ

Лабораторная работа 1 (2 ч.)

Тема: Определение температурного коэффициента и энергии активации реакции разложения перекиси водорода каталазой.

Цель работы: определить объем кислорода, выделившегося за определенное время при разных температурах в результате разложения перекиси водорода каталазой растения, и на основании полученных данных вычислить энергию активации данного процесса.

Каталаза широко распространена в клетках животных, растений и микроорганизмов и предназначена для разрушения токсичной перекиси водорода, образующейся в ходе различных окислительных процессов в организме. Это фермент из группы гидропероксидаз, катализирующий окислительно-восстановительную реакцию, в ходе которой из двух молекул перекиси водорода образуются две молекулы воды и одна молекула кислорода. Таким образом, о скорости данной реакции можно судить по объему выделяющегося за единицу времени кислорода.

Задание:

Определить объем кислорода, выделившегося за определенное время при разных температурах в результате разложения перекиси водорода каталазой растения, и на основании полученных данных вычислить энергию активации данного процесса Построить графики, отражающие динамику выделения кислорода при различных температурах. Определить температурный коэффициент реакции. Вычислить энергию активации процесса разложения перекиси водорода каталазой растения.

Лабораторная работа 2 (2 ч.)

Тема: Денатурация, инактивация и ренатурация биополимеров

Цель работы: изучить процессы денатурации, инактивации и ренатурации биополимеров – белков.

Задание:

Провести высаливание глобулина из раствора действием хлорида натрия в нейтральной среде. Провести высаливание альбумина из раствора действием хлорида натрия в кислой среде. Провести высаливание глобулина сульфатом аммония. Провести высаливание альбумина сульфатом аммония. Убедиться в полном высаливании белков с помощью биуретовой реакции. Изучить действие денатурирующих реагентов на белки. Сделать выводы по действию каждого денатурирующего реагента.

Лабораторная работа 3 (2 ч.)

Тема: Нуклеопротеиды.

Выделение нуклеопротеидов их дрожжей и определение их состава.

Цель работы: изучить состав и свойства нуклеопротеидов, познакомиться со способами выделения нуклеопротеидов из биологического материала.

Задание:

Провести извлечение нуклеопротеидов из дрожжей. Провести кислотный гидролиз нуклеопротеидов. Проанализировать состав и свойства гидролизата Сделать выводы состав и свойства нуклеопротеидов.

Лабораторная работа 4 (2 ч.)

Тема: Структура и свойства жидких кристаллов.

Цель работы: изучить структурные особенности жидких кристаллов на примере трех основных видов жидких кристаллов, методом металлографии исследовать структуру жидких кристаллов при различных

температурах.

Задание:

1.  Образец жидкого кристалла просмотреть в микроскоп при увеличении 200х, сфотографировать структуру.

2.  Сфотографировать структуру образца при различных температурах.

3.  Сфотографировать и объяснить структуру жидкого кристаллического образца при различных светофильтрах.

4.  Исследовать структуру жидких кристаллов при воздействии магнитного поля постоянного магнита.

Лабораторная работа ч.)

Тема: Физико-химические свойства ферментов. Идентификация ферментов.

Цель работы: изучить физико-химические свойства ферментов, влияние различных факторов на ферментативную активность, познакомиться с методами идентификации ферментов.

Задание:

Изучить влияние температуры на скорость ферментативной реакции Изучить специфичность действия ферментов. Провести идентификацию ферментов в биологическом материале. Познакомиться с методами идентификации ферментов, провести открытие ферментов различных классов.