РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
«УТВЕРЖДАЮ»:
И. о. проректора-начальник
управления по научной работе
_______________________
__________ _____________ 2011 г.
РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для аспирантов специальности (03.01.04 Биохимия)
очной и заочной форм обучения
«ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»:
Автор работы _____________________________//
«______»___________2011 г.
Рассмотрено на заседании кафедры анатомии и физиологии человека и животных «24»мая 2011 г. Протокол № 11.
Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению.
«РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»:
Объем 12 стр.
Зав. кафедрой ______________________________//
«26»мая 2011 г.
Рассмотрено на заседании УМК департамента Биологии ИМЕНИТ
«30»мая 2011 г. Протокол №2
Соответствует ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура)
«СОГЛАСОВАНО»:
Председатель УМК ________________________//
«30»мая 2011 г.
«СОГЛАСОВАНО»:
Нач. отдела аспирантуры
и докторантуры_____________ //
«______»_____________2011 г.
2011
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Институт математики, естественных наук и информационных технологий
кафедра анатомии и физиологии человека и животных
РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для аспирантов специальности 03.01.04 Биохимия
Тюменский государственный университет
2011
Фролова метаболических процессов. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для аспирантов специальности 03.01.04 Биохимия. Тюмень, 2011, 12 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГТ к структуре основной профессиональной образовательной программы послевузовского профессионального образования (аспирантура).
Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Регуляция метаболических процессов [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www. *****., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой анатомии и физиологии человека и животных. Утверждено и. о. проректора-начальника управления по научной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: , д. м.н., профессор, заведующий кафедрой анатомии и физиологии человека и животных
© Тюменский государственный университет, 2011.
© , 2011.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
1. Пояснительная записка:
1.1. Цели и задачи дисциплины
Цель: Изучение основных аспектов регуляции метаболических процессов на молекулярном уровне у млекопитающих животных и человека в частности.
Задачи: изучить основные понятия, связанные с метаболизмом на молекулярном уровне; проанализировать и логически оценить пути развития и возможные трансформаций метаболических превращений, изучить методы оценки интенсивности металлических процессов у различных организмах в различных условиях обитания.
1.2. Место дисциплины в структуре ООП.
Дисциплина по выбору.
Содержание дисциплины: метаболизм и обмен веществ, аэробные и анаэробные фазы метаболизма, анаболические и катаболические стадии метаболизма, метаболические циклы и их взаимозависимость, регуляция активности метаболических циклов посредством регуляции активности ферментов.
Содержание данной дисциплины необходимо для освоения следующих дисциплин:
Биохимия, Основы энзимологии, Мембранный транспорт, Биохимическая адатация.
В качестве предпосылочных знаний для освоения данной дисциплины необходимы: Физиология человека, Биохимия и молекулярная биология.
1.3. Требования к результатам освоения дисциплины:
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
Структурную организацию и специфику метаболических процессов у различных видов млекопитающих животных, принципы согласованности и регуляции метаболических ферментативных реакций, базовые знания о энзимологии и прнципах организации и функционирования ферментов.
Уметь:
Проводить анализ научной литературы, демонстрировать базовые представления о путях изменения метаболизма при воздействии различных фактров среды, применять их на практике, критически анализировать полученную информацию и представлять результаты исследований
Владеть:
Методами, используемыми для оценки уровня метаболической активности, выделения ферментов. Навыками научной дискуссии.
2. Трудоемкость дисциплины.
Семестр 3. Форма промежуточной аттестации – зачет. Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.
3. Тематический план.
Таблица 1
Тематический план
№ | Тема | Всего часов | виды учебной работы и самостоятельная работа, в час. | 4. из них в интерактивной форме | Формы контроля | ||
лекции | семинарские (практические) занятия | самостоятельная работа | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
1 | Метаболизм. Фазы и стадии метаболизма. | 6 | 4 | 23 | 10 | ||
2 | Клеточный метаболизм. Участие ферментов в метаболических превращениях | 6 | 4 | 23 | 23 | реферат | |
3 | Анаэробная фаза метаболизма и её регуляция. | 6 | 3 | 20 | 15 | ||
4 | Аэробная фаза метаболизма и её регуляция. | 6 | 3 | 20 | 15 | ||
5 | Катаболизм, катаболические метаболические циклы и их регуляция. | 6 | 2 | 20 | 20 | ||
6 | Анаболизм, анаболические метаболические циклы и их регуляция. | 6 | 2 | 20 | 20 | ||
Итого: | 180 | 36 | 18 | 126 | зачет | ||
из них часов в интерактивной форме | 4 | 10 | 90 | 103 |
Таблица 2
Планирование самостоятельной работы аспирантов
№ | Темы | Виды СРС | Объем часов | |
обязательные | дополнительные | |||
1 | Метаболизм. Фазы и стадии метаболизма. | подготовка к семинару, знакомство с содержанием электронных источников (по теме). Научная дискуссия «Уровень метаболических превращений как критерий продолжительности жизни» | углубление и систематизация полученных знаний с использованием основной и дополнительной литературы | 23 |
2 | Клеточный метаболизм. Участие ферментов в метаболических превращениях | подготовка к семинару, знакомство с содержанием электронных источников (по теме), написание реферата. | углубление и систематизация полученных знаний с использованием основной и дополнительной литературы | 23 |
3 | Анаэробная фаза метаболизма и её регуляция. | изучение темы с использованием основной литературы. подготовка к семинару. Знакомство с содержанием электронных источников (по теме). | углубление и систематизация полученных знаний с использованием основной литературы | 20 |
4 | Аэробная фаза метаболизма и её регуляция. | изучение темы с использованием основной литературы. Подготовка к семинару. Знакомство с содержанием электронных источников (по теме). | Углубление и систематизация полученных знаний с использованием основной литературы | 20 |
5 | Катаболизм, катаболические метаболические циклы и их регуляция. | Самостоятельное изучение темы с использованием основной лит-ры. Подготовка к семинару по теме. Знакомство с содержанием электронных источников (по теме) | Углубление и систематизация полученных знаний с использованием основной литературы. Подготовка доклада и презентации по теме | 20 |
6 | Анаболизм, анаболические метаболические циклы и их регуляция. | Самостоятельное изучение темы с использованием основной лит-ры. Подготовка к семинару по теме. Знакомство с содержанием электронных источников (по теме). | Углубление и систематизация полученных знаний с использованием основной литературы | 20 |
ИТОГО: | 126 |
5. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | Темы дисциплины необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
1. | Биохимия | + | + | + | + | ||
2. | Основы энзимологии | + | + | + | |||
3. | Мембранный транспорт | + | + | ||||
4. | Биохимическая адаптация | + | + | + | + |
6. Содержание дисциплины.
Метаболизм. Фазы и стадии метаболизма. Метаболизм, как фундаментальное свойство живого. Анаболические и катаболические реакции, их направленность, взаимосвязь и значение. Метаболизм у высших организмов. Понятие о гомеостазе, способность организма к его поддержанию. Значение процессов регуляции. Методы изучения метаболических процессов.
Клеточный метаболизм. Участие ферментов в метаболических превращениях. Функциональные блоки системы метаболизма. Роль гликогена. Регуляция ферментов гликолиза и цикла Кребса. Окисление жиров и белков. Энергетический баланс. Уровни регуляции концентрации ферментов. Кинетика ферментативной реакции, изоферменты, аллостерические ферменты. Ключевые ферменты метаболизма. Уровни регуляции в целостном организме. Способы реализации регуляторных воздействий. Изменение активности и концентрации фермента. Концентрация субстрата и конечного продукта реакций. Ингибирование конечным продуктом (обратная связь) (компартментализация). Организованные ферментативные системы, их преимущества перед отдельными ферментами. Регуляторная роль органелл в клетке. Регуляция синтеза ферментов. Нервная и гормональная регуляция метаболических процессов как высшая форма контрольных механизмов. Соподчинение различных регуляторных систем в интактном организме. Механизмы переключения метаболических путей в организме.
Анаэробная фаза метаболизма и её регуляция. Основные пути метаболизма глюкозы в организме. Гликолиз, пентозофосфатный путь расщепления глюкозы. Особенности обмена углеводов в различных тканях. Пути распада и синтеза гликогена в организме. Амилолитический и фосфолитический пути расщепления гликогена в тканях. Амилазы и фосфорилазы. Регуляция активности фосфорилазы гликогена. Гликогенсинтетаза, ее активная и неактивная формы. Синтез гликогена из глюкозы. Образование глюкозы из различных предшественников (глюконеогенез). Синтез глюкозы из аминокислот, ацетата. Основные этапы этого процесса. Основные пути регуляции углеводного обмена в условиях интактного организма.
Аэробная фаза метаболизма и её регуляция. Значение макроэргических соединений в жизнедеятельности животного организма. Основные механизмы образования АТФ. Дыхание и окислительное фосфорилирование - главный механизм генерирования энергии. Цикл трикарбоновых кислот, как заключительный этап окисления органических кислот. Ацетил-КоА - общий конечный продукт углеводного, липидного и белкового метаболизма. Дегидрогеназные реакции цикла трикарбоновых кислот и образование доноров электронов. Транспорт электронов в окислительно-восстановительной цепи в митохондриях. Изменение окислительно-восстановительного потенциала в дыхательной цепи. Преобразование энергии окисления в энергию фосфатной связи. Окисление внемитохондриального НАДН. Челночный транспорт восстановительных эквивалентов между митохондриями и цитоплазмой.
Катаболизм, катаболические метаболические циклы и их регуляция. Метаболизм аминокислот в тканях. Переаминирование аминокислот, механизм этого процесса, роль пиридоксальфосфата в переносе аминогрупп. Дезаминирование аминокислот. Оксидазы. Взаимосвязь переаминирования и дезаминирования. Роль глутамат-дегидрогеназы. Образование, транспорт и обезвреживание аммиака в тканях. Синтез мочевины. Декарбоксилирование аминокислот. Амины, их биологическая роль. Расщепление аминов. Моноаминооксидазы. Особенности метаболизма отдельных аминокислот. Образование биологически активных соединений из аминокислот (гормонов, медиаторов и др.). Метаболизм хромопротеинов. Распад и синтез пуриновых и пиримидиновых оснований. Расщепление липидов в тканях. Продукты расщепления нейтральных липидов и фосфолипидов. а-глицерофосфат и его судьба. Жирные кислоты, пути их окисления. Внутриклеточная локализация процессов расщепления липидов и жирных кислот. Образование кетоновых тел. Их значение в животном организме. Кетоз и кетонурия. Общие вопросы регуляции метаболизма липидов. Метаболизм холестерина. Предшественники холестерина в организме. Биосинтез холестерина из ацетата (основные этапы процесса). Роль липидообменивающих белков в метаболизме липидов.
Анаболизм, анаболические метаболические циклы и их регуляция. Синтез липидов в организме. Роль фосфатидных кислот и диглицеридов в синтезе глицеролипидов. Пути синтеза жирных кислот в организме. Удаление углеводородных цепей жирных кислот в митохондриях и микросомах. Немитохондриальный синтез жирных кислот через малонил-КоА. Ацетил-КоА-карбоксилаза, как ключевой фермент биосинтеза жирных кислот. Структура мультиферментного комплекса - синтезы жирных кислот. Предшественники жирных кислот. Факторы, обеспечивающие и регулирующие липогенез. Транспорт жирных кислот и ацетил-КоА через митохондриальную мембрану. Роль карнитина и цитрата.
7. Планы семинарских занятий.
Метаболизм. Фазы и стадии метаболизма.
1. Метаболизм как фундаментальное свойство живого
2. Анаболизм и катаболизм, их направленность взаимосвязь и значение
3. Общие пути регуляции метаболизма
Клеточный метаболизм. Участие ферментов в метаболических превращениях.
1. Цикл мочевины. Регуляция цикла мочевины
2. Ферменты желудочно-кишечного тракта, расщепляющие углеводы пищи
3. Глюкоза крови. Регуляция концентрации глюкозы в крови
Анаэробная фаза метаболизма и её регуляция.
1. Механизмы активации и аутокатализ протеолитических ферментов
2. Патологии азотистого обмена
3. Гликолиз
Аэробная фаза метаболизма и её регуляция.
1. Окислительно-восстановительная система глутатиона Ацетил-СоА как конечный продукт углеводного, белкового и липидного метаболизма
2. Дыхательная цепь и окислительное фосфорилирование
Катаболизм, катаболические метаболические циклы и их регуляция.
1. Анаболизм и катаболизм, их направленность взаимосвязь и значение Ацетил-СоА как конечный продукт углеводного, белкового и липидного метаболизма
2. Дыхательная цепь и окислительное фосфорилирование
3. Метаболизм в бурой жировой ткани
4. Катаболизм липидов в тканях
Анаболизм, анаболические метаболические циклы и их регуляция.
1. Глюконеогенез
2. Аминокислоты как предшественники биологически активных веществ (гормонов, нейромедиаторов)
8. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы аспирантов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Таблица 3
Осуществляемые студентами виды самостоятельных работ при изучении дисциплины и контроль за их выполнением
№ п/п | Вид самостоятельной работы | Деятельность студентов в ходе выполнения данного вида самостоятельной работы | Способ оценки |
1 | Углубление и систематизация полученных знаний с использованием основной литературы | Предполагается, что по мере освоения материала студенты дополнительно самостоятельно прорабатывают конспекты лекций, а также рекомендованные разделы основной и дополнительной литературы. | ответ на семинаре |
2 | Подготовка к семинару по теме | По мере освоения лекционного материала проводится контроль теоретических знаний студентов по определенным темам дисциплины представленным в разделе тематическое планирование. Студенты самостоятельно готовятся к семинару с использованием материалов лекций, основной и дополнительной литературы. | ответ на семинаре |
3 | Знакомство с содержанием электронных источников (по теме) | Студенты самостоятельно готовятся к семинару с использованием материалов электронных источников. | ответ на семинаре |
4 | Подготовка презентаций | Студенты самостоятельно в ходе подготовки к семинару готовят при помощи соответствующего программного обеспечения слайды для более полного освещения вопросов семинара. | ответ на семинаре |
5 | Подготовка рефератов | Тема включает самостоятельную подготовку студентами рефератов, затрагивающих различные аспекты предмета. | Реферат |
6 | Подготовка к научной дискуссии «Детоксикация организма как защитный механизм» | В рамках темы проводиться дискуссия об оценке механизмов детоксикации. | ответ на семинаре |
Примерные темы рефератов и контрольных работ:
1. История энзимологии. Структурная организация, классификация и номенклатура ферментов. Природа ферментативного катализа. Специфичность действия ферментов (теории «жесткой матрицы» и «индуцированного соответствия») . Изоферменты.
2. Кинетика ферментативных реакций. Ингибиторы и активаторы ферментативной активности. Определение активности ферментов. Единицы измерения ферментативной активности.
3. Водорастворимые витамины. Коферментные формы и коферментные функции витаминов В2 и В5.
4. Водорастворимые витамины. Коферментные формы и коферментные функции витаминов В1, В6 и В3.
5. Макроэргические соединения. Классификация макроэргических соединений. Биологические и биохимические функции макроэргических соединений. Циклические нуклеотиды, и их биохимические функции в передаче гормонального сигнала.
Вопросы к зачету:
1. Метаболизм как фундаментальное свойство живого
2. Анаболизм и катаболизм, их направленность взаимосвязь и значение.
3. Белки живого организма. Динамическое состояние белков
4. Азотистый баланс
5. Протеолитические ферменты
6. Механизмы активации и аутокатализ протеолитических ферментов желудочно-кишечного тракта
7. Пути миграции азота в аминокислотном пуле животных. Значение глутамат-дегидрогеназы
8. Пути миграции азота в аминокислотном пуле животных. Глутаминсинтетаза
9. Окислительное дезаминирование. Оксидазы.
10. Декарбоксилирование аминокислот. Основные пути катаболизма углеродного скелета аминокислот
11. Трансаминирование. Аминотрансферазы. Роль пиридоксальфосфата в переносе аминогрупп
12. Аминокислоты как предшественники биологически активных веществ (гормонов, нейромедиаторов)
13. Образование, транспорт и обезвреживание аммиака.
14. Цикл мочевины. Регуляция цикла мочевины
15. Переваривание и всасывание углеводов в желудочно-кишечном тракте
16. Ферменты желудочно-кишечного тракта, расщепляющие углеводы пищи
17. Глюкоза крови. Регуляция концентрации глюкозы крови
18. Участие печени в регуляции концентрации глюкозы крови
19. Гликолиз
20. Пентозофосфатный путь превращения глюкозы
21. Окислительно-восстановительная система глутатиона
22. Пируватдегидрогеназный комплекс
23. Глюконеогенез
24. Гликогенез
25. Гликогенолиз
26. Нарушения метаболизма гликогена. Диабет.
27. Биологическая роль липидов. Структурная организация и классификация липидов
28. Переваривание и всасывание липидов в желудочно-кишечном тракте. Роль липаз и желчи
29. Катаболизм липидов в тканях
30. Катаболизм жирных кислот. Внутримитохондриальная локализация β-окисления высших жирных кислот
31. Метаболизм холестерина
32. Липопротеины плазмы крови
33. Роль печени в липидном обмене
34. Участие жировой ткани в метаболизме липидов
35. Патологии липидного обмена
36. Метаболизм в бурой жировой ткани
37. Ацетил-СоА как конечный продукт углеводного, белкового и липидного метаболизма
38. Дыхательная цепь и окислительное фосфорилирование
39. Общие пути регуляции метаболизма
40. Метаболизм глюкозы в организме млекопитающих
9. Образовательные технологии.
При реализации различных видов учебной работы в ходе освоения дисциплины используются следующие виды образовательных технологий:
- мультимедийные средства обучения:
- В лекционном курсе студентам демонстрируются анимированные слайды, видео ролики для более полного освещения материала. В ходе самостоятельной подготовки к семинарским занятиям студенты разрабатывают с помощью ПО - "PowerPoint" слайды для более полного освещения излагаемого материала.
- специализированные программы и оборудование:
- При подготовке и чтении лекционного курса используется программы пакета Microsoft Office ("МО PowerPoint, Windows Media Player, Internet Explorer"), указанное ПО также используют студенты в ходе самостоятельной работы.
- интерактивные технологии:
- Дискуссии в рамках семинарских занятий
- Научная дискуссия на тему «Уровень метаболических превращений как критерий продолжительности жизни»
10. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
10.1. Основная литература:
1. Варфоломеев энзимология,. М: Академия, 20с.
2. , Шведова . М: Дрофа. 20с.
3. Биохимия человека 2т. М: Мир. 20с.
4. Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М: Мир. 19с.
5. . Биохимические основы химии биологически активных веществ. Учебное пособие. БИНОМ. 20с.
6. Публикации в журнале «Биологические мембраны» 2005-н. в.
7. Публикации в журнале «Биохимия» 2005 – н. в.
8. Публикации в журнале «Эволюционная физиология и биохимия» 2005-н. в.
10.2. Дополнительная литература:
1. Плакунов энзимологии. М.: Логос, 20с.
2. Регуляция ферментативной активности. М.: Мир, 19с.
3. Курганов ферменты. М. Наука, 19с.
4. Розанов процессы и их коррекция при экстремальных состояниях. Киев: Здоровья, 19с.
5. Химическая энзимология. / Под ред. , К. Мартинека. М.: Изд-во МГУ, 19с.
6. Проблемы биохимической адаптации/ Под. ред. М:Медицина. 19с.
7. , Пшенникова к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. М: Медицина. 19с.
10.3. Программное обеспечение и Интернет – ресурсы:
1. www.
2. www. *****
3. www. *****
11. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.
Дисциплина обеспечена компьютерными презентациями, составленными автором. На факультете имеется 4 мультимедийные аудитории для проведения лекционных занятий. Лабораторный кабинет оснащен оборудованием и реактивами для проведения практических биохимических исследований.
