Рабочая программа дисциплины «Биологическая химия» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Филиал ТЮМГУ в г. Тобольске

Естественнонаучный факультет

Кафедра химии, безопасности жизнедеятельности и МП

УТВЕРЖДАЮ

Директор

______________ ____________

подпись ФИО

«___» __________ 2015 г.

Рабочая программа дисциплины

«БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ»

Код и направление подготовки

050100.62 - Педагогическое образование

Профиль подготовки

Биология, химия

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

заочная

Тобольск

2014

1.  Цель дисциплины: формирование профессиональных компетенций бакалавра педагогического образования в области биологической химии

Задачи дисциплины:

·  формирование системы знаний по предмету (основные факты, понятия, закономерности и др.) как компонента естественнонаучной картины мира;

·  формирование представлений о живом веществе, его химической основе и биохимическом единстве;

·  формирование системного представления об окружающем мире; роли и места человека в системе природе;

·  выработка понимания места биохимии среди других наук, ее роли в развитии науки, технологии и в практической деятельности человека;

·  привитие навыков грамотного безопасного обращения с химическими веществами, реактивами, приборами; формирование навыков химического поведения в целом;

·  формирование представлений о научных методах исследования и их месте в системе общечеловеческих культурных ценностей;

·  развитие личности студентов (память, мышление, воображение, наблюдательность, речь, аккуратность и пр.); формирование их интеллектуальной культуры и кругозора;

·  нравственное совершенствование личности обучающихся; формирование их экологической и валеологической культуры как комплекса знаний, умений, мышления, мировоззрения и образа жизни;

·  формирование навыков самостоятельной, индивидуальной, исследовательской деятельности; активизация творческих способностей;

·  формирование интеллектуальных, практических, методических, коммуникативных исследовательских и других умений, необходимых для профессиональной педагогической деятельности студентов.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата

Дисциплина «Биологическая химия» относится к базовой части профессионального блока дисциплин.

Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, умениях и компетенциях, полученных обучающимися на занятиях по химии в средней общеобразовательной школе, а также по дисциплинам профессионального цикла, полученных в вузе.

Освоение данной дисциплины является основой для последующего изучения дисциплин базовой части профессионального цикла.

3. Требования к результатам освоения дисциплины

3.1.Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП ВПО по данному направлению подготовки:

обладать способностью использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной деятельности, применять методы теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);

обладать способностью использовать возможность образовательной среды для формирования универсальных видов учебной деятельности и обеспечения качества учебно-воспитательного процесса (ПК-5)

обладать способностью использовать в учебно-воспитательной деятельности основные методы научного исследования (ПК-13)

В результате освоения дисциплины обучающийся должен

знать:

основные методы биохимических исследований (хроматография, колориметрия, рефрактометрия, электрофорез, гельфильтрация, диализ и др.);

химический состав живых организмов, их потребность в химических элементах;

общие представления об обмене веществ и энергии в живых организмах;

химический состав, строение, структуру и биологическая роль важнейших биоорганических соединений, представленных в природе (липиды, углеводы, белки, нуклеиновые кислоты);

структуру, свойства, классификацию ферментов, области их практического использования; механизмы действия ферментов и механизмы регуляции их активности; основные регуляторные вещества (коферменты, гормоны, витамины, антивитамины, антибиотики, фитонциды, гербициды и др.), их роль в процессах обмена веществ и жизнедеятельности организмов; механизмы действия;

основные пути метаболизма белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот;

представление о биологическом окислении и сопряжении биологического окисления с фосфорилированием; возможные механизмы биосинтеза макроэргических соединений;

роль воды и основных минеральных элементов в жизнедеятельности организмов; представления о водном и минеральном обмене;

уметь:

обращаться с химическим оборудованием, посудой, реактивами; осуществлять важнейшие приемы работы в химической лаборатории;

проводить качественные реакции на важнейшие биоорганические соединения (аминокислоты, белки, ферменты, витамины, углеводы, липиды, гормоны и др.); определять наличие данных веществ в биологическом материале;

писать формулы основных биоорганических соединений и их метаболитов (пептидов, нуклеотидов и неуклеозидов, моносахаридов, аминокислот, жиров, фосфолипидов и др.);

писать уравнения реакций, характеризующих свойства биоорганических соединений; представлять схемы основных метаболитических путей;

подсчитывать энергетический эффект окисления углеводов и липидов;

давать названия основным биоорганическим соединениям по научной номенклатуре;

владеть:

основными методами и приемами работы в химической лаборатории (взвешивание, фильтрование, декантация, экстракция, перегонка, фракционирование, центрифугирование и др.);

приобрести опыт деятельности:

самостоятельно работать с учебной, периодической и популярной литературой (самостоятельное конспектирование, написание рефератов, докладов, мини лекций и др.);

представлять учебный материал вербально (защита доклада, реферата, мини лекций) и невербально (рисунок, опорные схемы и конспекты, таблицы, модели, макеты и др.);

подтверждать свойства и строение биоорганических соединений химическим экспериментом.

4.Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц (180 часов)

Структура дисциплины

Таблица 1

№	Наименование раздела дисциплины	Семестр	Виды учебной работы (в академических часах)
аудиторные занятия	СР
ЛК	ПЗ	ЛБ
1	Введение. Химический состав живых организмов	4	2	-	-	10
2	Белки: состав, структура, свойства, биологические функции	4		-	2	20
3	Ферменты	4		-	2	15
4	Коферменты, витамины и биологически активные соединения	4		-	2	10
5	Обмен веществ и энергии в организме. Биологическое окисление	4	2	-	-	20
6	Нуклеиновые кислоты и их обмен	4			2	10
7	Обмен белков. Метаболизм аминокислот	4				10
8	Углеводы и обмен углеводов	4			2	10
9	Липиды и их обмен	4			2	10
10	Водный и минеральный обмен	4				10
11	Гормоны и их роль в обмене веществ	4				10
12	Взаимосвязь и регуляция обмена веществ в организме	4			-	10
13	Клетка как основа и единица жизни	4			-	10
						155
	контроль					9
ИТОГО		4		12	180

Содержание дисциплины

Таблица 2

№ раздела	Наименование раздела	Содержание раздела
1	2	3
1.	Введение. Химический состав живых организмов	Биохимия как базовая составляющая современного естественнонаучного знания. Краткая история ее становления и развития. Химический состав живых организмов, их потребность в химических элементах. Место биохимии среди естественнонаучных дисциплин и ее значение. Особенности и закономерности химического состава живых организмов. Краткая характеристика основных классов органических соединений, представленных в природе, их биологическая роль.
2.	Белки: состав, структура, свойства, биологические функции	Роль белков в построении живой материи и процессах жизнедеятельности. Элементарный состав белков. Молекулярная масса белков и формы молекул, методы их определения. Аминокислотный состав белков. Характеристика протеиногенных аминокислот, их классификация, свойства. Пептиды. Полипептидная теория строения белков, ее доказательства; строение пептидной связи и полипептидной цепи. Уровни структурной организации белковой молекулы. Первичная структура белков; видовая специфичность белков и принцип структурного подобия. Вторичная структура белков. Понятие об основных конформациях; характеристика их параметров. Третичная структура белков. Типы химических связей, обеспечивающих поддержание третичной структуры молекулы белков. Четвертичная структура белков. Физические, химические и биологические свойства белков. Номенклатура белков и их классификация.
3.	Ферменты	Понятие о ферментах. История открытия и изучения ферментов. Строение ферментов. Коферменты. Характеристика основных типов коферментов. Понятие о мультиэнзимных комплексах. Механизм действия ферментов. Основные свойства ферментов и их характеристика: термолабильность, зависимость активности от значения рН среды, действия активаторов и ингибиторов, специфичность. Номенклатура и классификация ферментов. Краткая характеристика основных классов ферментов.
4.	Коферменты, витамины и биологически активные соединения	Понятие о витаминах, отличительные особенности витаминов. История открытия и изучения витаминов. Значение витаминов в обмене веществ. Классификация и номенклатура витаминов. Витамерия. Коферментная функция витаминов, характеристика коферментов с участием витаминов и их роли в процессах жизнедеятельности. Основные жиро - и водорастворимые витамины. Распространение витаминов в продуктах питания. Особенности питания человека и роль витаминов. Искусственные и натуральные витамины. Основные биоактивные соединения: антивитамины, антибиотики, фитонцциды, гербециды, механизм их действия и роль в живых организмах. Производство и использование биоактивных соединений.
5.	Обмен веществ и энергии в организме. Биологическое окисление	Современные представления о сущности жизни. Обмен веществ и энергии – неотъемлемое свойство живого. Энергетический обмен. Понятия о макроэргической связи и макроэргических веществах. Аденилатная система, роль АТФ в энергетическом обмене. Трансформация энергии в живом организме. Биологическое окисление. Классификация процессов биологического окисления, реакций, лежащих в их основе. Свободное и сопряженное биологическое окисление. Дыхательная цепь ферментов. Локализация окислительного фосфорилирования в клетке. Регуляция окисления и фосфорилирования. Разобщение окисления и фосфорилирования.
	6.	Нуклеиновые кислоты и их обмен	Понятие о нуклеиновых кислотах, их элементарный и химический состав. Характеристика углеводов, главных и минорных азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот. Два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (ДНК) кислоты, различие между ними по химическому составу, молекулярной массе, функциям. Дезоксирибонуклеиновые кислоты. Нуклеотидный состав ДНК, уровни структурной организации. Современные представления о структуре гена. Генетическая инженерия, ее задачи и возможности. Рибонуклеиновые кислоты, их классификация и сравнительная характеристика по молекулярной массе, нуклеотидному составу, локализации в клетке и функциям. Успехи в изучении структур РНК, их свойств. Пути распада нуклеиновых кислот до нуклеотидов, неуклеозидов и свободных оснований. Распад азотистых оснований; конечные продукты распада азотистых оснований у представителей различных классов организмов. Общие закономерности в биосинтезе нуклеиновых кислот. Механизм биосинтеза ДНК, характеристика ДНК-полимеразного комплекса. Этапы репликации. Механизм биосинтеза РНК, характеристика РНК-полимеразного комплекса. Регуляция биосинтеза рибонуклеиновых кислот.
	7.	Обмен белков. Метаболизм аминокислот	Обмен белков – центр клеточного метаболизма, его значение. Пути распада белков, характеристика ферментов. Метаболизм аминокислот. Преобразование аминокислот по аминогруппе, карбоксильной группе и радикалу: характеристика реакций и ферментов. Конечные продукты распада аминокислот. Пути связывания и устранения аммиака из организмов. Пути и механизмы природного синтеза белков. Матричная система биосинтеза белка, характеристика основных этапов. Код белкового синтеза, история его открытия и современные представления. Регуляция рибосомального биосинтеза белка. Вклад отечественных и зарубежных ученых в изучение проблемы.
	8.	Углеводы и обмен углеводов	Химический состав, строение и классификация углеводов. Характеристика важнейших простых и сложных углеводов: особенности их строения, основные функции и роль в живых организмах. Пути обмена углеводов в живых организмах. Распад олиго - и полисахаридов: гидролиз и фосфоролиз, характеристика соответствующих ферментов. Метаболизм моносахаридов. Гликолиз, брожение, дыхание: химизм, конечные продукты и энергетический эффект. Механизм первичного биосинтеза углеводов и его энергетическое обеспечение. Пути акцептирования оксида углерода (IV) при первичном биосинтезе органического вещества. Особенности биосинтеза простых углеводов у гетеротрофов. Биосинтез сложных углеводов, его механизм. Специфичность биосинтеза полисахаридов.
	9.	Липиды и их обмен	Общая характеристика класса липидов и их классификация. Канонические и неканонические функции липидов. Характеристика основных групп простых (жиры, воски, стериды) и сложных (фосфолипиды, гликолипиды) липидов по структуре, строению, функциям, локализации в клетке, свойствам. Роль липидов в структуре биологических мембран, проблемы мембранной биологии. Обмен основных групп липидов в живом организме, характеристика процессов и ферментов.
	10.	Водный и минеральный обме	Содержание и распространение воды в живых организмах и клетках. Состояние воды в тканях. Регуляция водного обмена. Роль минеральных элементов в жизнедеятельности организмов, формы их содержания в тканях. Участие минеральных веществ в формировании биомолекул и их обмене. Обмен минеральных элементов.
	11.	Гормоны и их роль в обмене веществ	История развития учения о гормонах, их номенклатура и классификация. Стероидные гормоны: строение, свойства и функциональная активность. Механизм действия. Пептидные гормоны, их структура и функции, механизм действия. Характеристика важнейших представителей. Прочие гормоны; их структура, механизм действия, биосинтез. Применение гормонов в сельском хозяйстве и медицине.
	12.	Взаимосвязь и регуляция обмена веществ в организме	Общие представления о взаимосвязи обмена веществ в организме. Соотношение первичного и вторичного биосинтеза у автотрофных организмов. Взаимосвязь превращения веществ у гетеротрофных организмов. Взаимосвязь обмена нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов. Обмен веществ как единое целое. Уровни регуляции жизненных процессов в живой природе: метаболитный, оперонный, клеточный, организменный, популяционный. Характеристика каждого уровня.
	13.	Клетка как основа и единица жизни	Клеточный уровень организации живого вещества. Понятие идеализированной или типичной клетки; химический состав клетки и основные его закономерности. Биокомплексы, субклеточные частицы и органоиды клетки. Функциональная биохимия субклеточных структур (ядро, аппарат Гольджи, микротельца, и пр.). Строение и модели работы рибосом. Строение и роль митохондрий; сопрягающая мембрана и ее функционирование. Пероксисомы и системы микросомального окисления. Мембранный аппарат клетки. Условия нормальной жизнедеятельности клеток.

5. Образовательные технологии