МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГАОУ ВО «НОВОСИБИРСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет естественных наук
УТВЕРЖДАЮ | |
Декан ФЕН НГУ, профессор | |
_____________ | |
«____»______________ 2014 г. |
Учебно-методический комплекс
«Практикум по биохимии»
3 курс, VI семестр
Новосибирск
2015 г.
Учебно-методический комплекс предназначен для студентов III курса факультета естественных наук, направление подготовки 020400 "Биология" (бакалавр). В состав разработки включены: программа практикума и примеры контрольных вопросов для коллоквиумов.
Составитель
© Новосибирский государственный университет, 2015
Содержание:
Аннотация рабочей программы 4
1. Цели освоения дисциплины 6
2. Место дисциплины в структуре ООП 7
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Биологическая химия»: 7
4. Структура и содержание дисциплины 9
Рабочий план 10
5. Образовательные технологии. 22
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины. 23
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 51
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины 53
Аннотация рабочей программы
«Практикум по биохимии» является частью биологического цикла ООП по направлению подготовки «020400 БИОЛОГИЯ» (квалификация (степень) бакалавр) в области, касающейся вариативной части профессионального цикла. Дисциплина реализуется на Факультете естественных наук Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Новосибирского государственного университета (НГУ) кафедрой молекулярной биологии.
Содержание дисциплины охватывает основы химических процессов, протекающих в живой клетке, современных высокочувствительных методов анализа биополимеров и низкомолекулярных соединений, содержащихся в живых организмах, методов биоорганической и биологической химии, различных аналитических методов и др., необходимых для современного ученого-биолога.
Дисциплина предназначена для повышения бихимической грамотности и развития абстрактного и структурного стиля мышления у студентов-биологов и медиков, и нацелена на формирование у выпускника общекультурных компетенций: ОК-3, ОК-4, ОК-16;, профессиональных компетенций: ПК-5, ПК-6, ПК-20.
Преподавание дисциплины предусматривает следующие формы организации учебного процесса: лабораторные работы, коллоквиумы, самостоятельная работа студента.
Результатом прохождения дисциплины является зачет.
Программой дисциплины предусмотрены следующие виды контроля:
Текущий контроль. Формой текущего контроля при прохождении дисциплины «Практикум по биохимии» является контроль посещаемости занятий и сдача коллоквиумов.
Для того чтобы быть допущенным к зачету, студент должен выполнить следующее:
- проделать все лабораторные работы;
- написать по ним отчеты.
- сдать коллоквиумы.
В случае отсутствия по уважительной причине (наличие медицинской справки) работы можно выполнить в течение недели от окончания срока действия справки.
Итоговый контроль. Зачет студент может получить в конце семестра в случае выполнения и сдачи всех работ и коллоквиумов.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, (108 академических часов). Программой дисциплины предусмотрены 60 часов на выполнение лабораторных работ, 21 час на сдачу работ, коллоквиумов и зачета, а также 27 часов самостоятельной работы студента, включающей в себя расчеты по выполненным лабораторным работам, построение необходимых графиков, подготовку к коллоквиумам и зачету.
1. Цели освоения дисциплины
Дисциплина «Практикум по биохимии» имеет своей целью формирование у студентов профессиональных научно-исследовательских навыков по использованию современных биологических и химических знаний за счет теоретического и практического усвоения:
1. широкого спектра аналитических методов и подходов биоорганической и биологической химии;
2. молекулярных механизмов ферментативного катализа и основ клеточной биоэнергетики;
3. использования приобретенных знаний и навыков для решения задач генной инженерии, медицинской биохимии, ветеринарной биохимии, биотехнологии, биологического контроля окружающей среды.
4. структурных особенностей различных классов химических соединений в живой природе и вытекающих из них физико-химических свойств для получения на их основе новых современных препаратов для лечения и диагностики вирусных и онкологических заболеваний.
В рамках практикума используются базовые знания по теоретическому описанию основных положений биохимии. Это в первую очередь определяющая роль нековалентных взаимодействий в формировании пространственной структуры биополимеров и в обеспечении специфичности биохимических процессов. Роль ферментов в химических превращениях в живой природе. Организация ферментативных реакций в системы процессов со сложной пространственной организацией и тонкими механизмами регуляции.
Основной целью освоения дисциплины является применение и творческое освоение студентами систематизированных биохимических и молеклярно-биологических знаний и терминологии, формирование умения анализа полученных экспериментальных данных для активного использования их в своей научно-исследовательской работе.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Практикум по биохимии» является частью биологического цикла ООП, вариативная (профильная) часть профессионального цикла, по направлению подготовки «020400 БИОЛОГИЯ», уровень подготовки – «бакалавр».
Дисциплина «Биологическая химия» опирается на следующие дисциплины данной ООП:
· Математика (высшая алгебра, математический анализ, математическая статистика);
· Физика (электромагнитное излучение, кулоновское взаимодействие, дифракция);
· Неорганическая химия (строение и свойства атомов, периодический закон, строение молекул, теория химической связи, стереохимия);
· Физическая химия (природа химической связи в молекулах и кристаллах, химическая термодинамика, фазовые диаграммы);
· Органическая химия (классификация и номенклатура соединений, строение молекул, изомерия);
· Введение в биологию;
· Ботаника (про - и эукариоты, высшие организмы);
· Молекулярная биология (структура и функции белков и нуклеиновых кислот, гены и геномы, самоорганизация живых систем, основы биотехнологии).
Результаты освоения дисциплины «Биологической химии» используются в следующих дисциплинах данной ООП:
ñ Физиологическая химия;
ñ Генетика;
ñ Физиология;
ñ Иммунология.
ñ Гистология.
ñ Цитология.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины «Биологическая химия»:
· общекультурные компетенции:
· приобретает новые знания и формирует суждения по научным, социальным и другим проблемам, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);
· выстраивает и реализует перспективные линии интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования (ОК-4);
· заботится о качестве выполняемой работы (ОК-16).
·
· профессиональные компетенции:
· применяет современные экспериментальные методы работы с биологическими объектами в полевых и лабораторных условиях, навыки работы с современной аппаратурой (ПК-5);
· демонстрирует базовые представления об основных закономерностях и современных достижениях генетики, о геномике, протеомике (ПК-6);
· пользуется нормативными документами, определяющими организацию и технику безопасности работ ПК-20).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
· знать задачи современной биохимии и основные понятия структурной и функциональной организации всех уровней организации клетки;
· иметь представление о взаимосвязи таких фундаментальных биологических дисциплин как клеточная биология, физиология, генетика;
· знать системы биохимического метаболизма, биохимические цепи и циклы, протекающие в живых организмах, и регуляцию этих процессов;
· знать главные химические компоненты клетки, пространственную структуру биополимеров и роль нековалентных взаимодействий в биологических системах;
· знать методы количественного анализа природных соединений;
· знать роль ферментов, классы ферментативных реакций, кинетику ферментативных реакций, коферменты и простетические группы,
· знать процессы, приводящие к синтезу макроэргических соединений, все биоэнергетические процессы - гликолиз, окислительное фосфорилирование др.;
· уметь – грамотно излагать свои знания по всем вопросам программы курса «Биологическая химия» и работать с научной и учебной литературой, квалифицированно провести лабораторные работы и выполнить необходимые расчеты.
4. Структура и содержание дисциплины
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц, всего 108 академических часов.
№ п/п | Раздел дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации | ||||||
Лабораторные работы | Коллоквиумы и сдача работ | Самост. работа | Зачет | ||||||||
1 | Углеводы | 6 | 1,2,3,4 | 24 | 3 | 3 | Сдача работ | ||||
2 | Липиды | 6 | 5 | 6 | 2 | 3 | Сдача работ | ||||
3 | Отработки и 1 коллоквиум | 6 | 6 | 6 | 4 | Сдача работ и 1 коллоквиум | |||||
4 | Нуклеиновые кислоты | 6 | 7 | 6 | 2 | 3 | Сдача работ | ||||
5 | Белок | 6 | 8 | 6 | 2 | 3 | Сдача работ | ||||
6 | Ферменты | 6 | 9 | 2 | 3 | Сдача работ | |||||
7 | Ферменты | 10 | 6 | 2 | 3 | Сдача работ | |||||
8 | Отработки и 1 коллоквиум | 6 | 11 | 6 | 7,65 | 5 | Сдача работ и 2 коллоквиум | ||||
Итого | 60 | 20,65 | 27 | 0,35 | Зачет |
Рабочий план
Неделя | Темы занятий |
| |
СЕНТЯБРЬ 1-я неделя | |||
2-я неделя | |||
3-я неделя | |||
4-я неделя | Лабораторная работа 1. Количественное определение фруктозы. | ||
ОКТЯБРЬ 1-я неделя | Лабораторная работа 2. Количественное определение ксилозы. | ||
2-я неделя | Лабораторная работа 3. Количественное определение содержания глюкозы в крови глюкозооксидазным методом. | ||
3-я неделя | Лабораторная работа 4. Количественное определение неорганического фосфата. Использование неорганического фосфата в метаболизме дрожжей. | ||
4-я неделя | Лабораторная работа 5. Количественное определение холестерина и мочевины. | ||
Ноябрь 1-я неделя | Сдача работ и коллоквиум 1. | ||
2-я неделя | Лабораторная работа 6. Количественное определение ДНК в печени. | ||
3-я неделя | Лабораторная работа 7. Количественное определение белка в печени. | ||
4-я неделя | Лабораторная работа 8. Определение активности щелочной фосфатазы. | ||
декабрь 1-я неделя | Лабораторная работа 9. Исследование свойств щелочной фосфатазы. | ||
2-я неделя | Сдача работ и коллоквиум 2. | ||
3-я неделя | |||
4-я неделя | |||
5. Образовательные технологии
Виды/формы образовательных технологий.
Преподавание курса ведется в виде проведении лабораторных работ.
Обратная связь с аудиторией обеспечивается тем, что преподаватели, ведущие семинары, могут оперативно влиять на ход занятия, отвечая на вопросы или помогая в разрешении затруднений или исправлении ошибок, возникших при выполнении работ. Каждое занятие содержит элементы диалога преподавателя со студентами, поскольку каждый из участников – студенты или преподаватель имею право задавать вопросы в ходе решения задачи и участвовать в ее разборе. Таким образом, на занятиях реализуется интерактивная форма обучения.
В случае возникновения у студента трудностей с выполнением работ или необходимых расчетов предусмотрено время для отработки задач.
Практикум по Биохимии содержит работы, посвященные методам анализа природных соединений, используемым в современной биохимии, и выполняется в лаборатории биохимии кафедры молекулярной биологии, оснащенной современной лабораторной техникой. В ходе выполнения задач студент не только знакомится с методами и приборами, используемыми при биохимических исследованиях, но и, как правило, использует свои знания для расчета таких величин, как кинетические параметры ферментативных реакций. В ходе обсуждения с преподавателем каждой выполненной работы студент должен показать понимание ее теоретических основ.
Преподаватель курса является действующим специалистом в области молекулярно - биологической и физиологической химии, и заинтересован в освоении студентами основ этих дисциплин. Лабораторные занятия в ряде случаев проводятся аспирантами кафедры молекулярной биологии и профильных институтов СО РАН.
На первом занятии практикума по биохимии студенты знакомятся с основами техники безопасности и правилами работы в лаборатории. Необходимо знать, как безопасно обращаться с концентрированными кислотами и щелочами, со щелочными и щелочноземельными металлами. Особое внимание следует уделить правилам безопасной работы с горючими и легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ), мерам первой медицинской помощи при поражении кислотами и щелочами или при термических ожогах. Следует знать все о наличии в лаборатории противопожарных средств и о способах их применения. Каждый студент после прохождения инструктажа по технике безопасности обязан расписаться в соответствующем журнале о том, что он прошел первичный инструктаж на рабочем месте и готов к работе. Без персональной росписи студент к работе в лаборатории не допускается!
Студент, выполняющий практикум, обязан вести лабораторный журнал, который заполняется непосредственно по ходу работы с подробной записью всех операций и результатов измерений.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
Формой текущего контроля при прохождении дисциплины «Практикум по биохимии» является контроль посещаемости занятий.
Для получения зачета по практикуму необходимо выполнить все лабораторные работы, сдать их преподавателю, а также сдать коллоквиумы по теоретическому обоснованию работ.
В случае пропуска занятия по уважительной причине (наличие медицинской справки) лабораторную работу можно выполнить в течение недели от окончания срока действия справки. Время обговаривается отдельно с преподавателем.
Тема | |
Коллоквиум № 1 | Моносахариды. Строение. Номенклатура. Стереоизомерия. Проекционные формулы Фишера и Хеуорса. Аномерные формы. Эпимеры. Биологически важные моносахариды. Количественные методы определения моносахаридов. - химические и ферментативные. Липиды. Классификация. Биологические функции. Стероиды. Холестерин. Ферментативный метод определения холестерина в крови. Ферментативный метод определения мочевины в крови. Использование неорганического фосфата в процессе метаболизма дрожжей. Нефелометрическое определение неорганического фосфата. |
Коллоквиум № 2
| Нуклеиновые кислоты. Состав. Строение. Действие на них кислот и щелочей. Количественное определение нуклеиновых кислот. Белки. основные особенности строения. Аминокислоты и пептиды. пептидная связь. Количественное определение белков. Ферменты. Классификация. Активность ферментов. Удельная активность. Единицы измерения. Определение активности ферментов. зависимость активности ферментов от температуры и рН. |
Учебно-методическое обеспечение дисциплины: при подготовке к занятиям студенты могут использовать рекомендованные преподавателем литературные источники и Интернет-ресурсы, а также любую доступную справочную литературу, программное обеспечение и базы данных.
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. , , . Практикум по биохимии. Часть II. Аналитическая биохимия. Учебное пособие. Новосибирск: Изд-во НГУ. 2008. 36с.
2. , Биологическая химия: Учеб. для хим., биол. и мед. спец. вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1998, P. 479 с.
3. , Биологическая химия: Учеб. для студентов хим., биол. и мед. спец. вузов. 3-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2002, 480 с.
4. , . Биологическая химия. Учебник. Новосибирск: Изд-во ГПНТБ СО РАН. 2011, 1000 экз. (39 п. л.) 417 с.
б) дополнительная литература
1. Биохимия: В 3-х т. М.:Мир, 1984
2. Основы биохимии: В 3-х т. М.: Мир., 1985.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
ñ Приборы:
Автоматические дозирующие устройства Swiftpet.
Лабораторные стационарные и портативные рН-метры S20-K Mettler Toledo.
Поляриметры СМ-3. Поляриметры круговые СМ-3.
Спектрометры UV-Vis Cary 50.
Фотоколориметры КФК-2, КФК-2МК.
Коллекторы фракций.
Для проведения гель-электрофореза имеются электрофоретические ячейки, источники питания, система визуализации.
Центрифуги MiniSpin, MiniSpin с угловым ротором, MW-340.
Системные блоки с программным обеспечением: Windows XP, Microsofte office 2007. Мониторы.
Лабораторная техника:
Магнитные мешалки с подогревом и терморегуляторами, и без подогрева, шкафы сушильные, термостаты, электронные весы различного класса от технических до аналитических (Ohaus). Кроме того, имеется ассортимент лабораторной посуды для проведения современного биохимического практикума.
Лаборатория оснащена необходимой специализированной мебелью, включая вытяжные шкафы, лабораторные химические столы, аквадистилляторы, холодильники и т. п..
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с ОС ВПО, принятым в ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, с учетом рекомендаций ООП ВПО по направлению «020400 Биология».
Автор:
, к. х.н., доцент кафедры молекулярной биологии ФЕН
подпись
Программа одобрена на заседании кафедры молекулярной биологии ФЕН
"23" января 2015 г.
Секретарь кафедры к. х.н., доцент _____________ .
