Рабочая программа по биохимии по специальности

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И
СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ»
«СОГЛАСОВАНО»
Декан медико-биологического
факультета
профессор ________________
С.И. Карась
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
профессор ________________
А.И. Венгеровский
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по биохимии
по специальности 060114
медицинская кибернетика
Курс − 3
Семестры − 5−6
Кафедра биохимии и молекулярной биологии.
Учебные часы по Государственному образовательному стандарту Министерства
образования и науки Российской Федерации и Министерства здравоохранения и
социального развития - 333ч
Учебные часы по действующему учебному плану - 332ч
Лекции – 74ч
Практические занятия - 148ч
Самостоятельная работа - 100ч
Зачет - 5 семестр
Экзамен − 6 семестр
ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к программе по биохимии
Программа адаптирована к периоду обучения студентов на кафедре
биохимии медико-биологического факультета в течение года, включает все
новейшие данные в области биологической химии, молекулярной биологии и
физико-химической биологии.
В разделе «Общая биохимия» рассматриваются основные сведения о
физико-химических свойствах биомолекул и методах их выделения и изучения,
центральные пути метаболизма и принципы регуляции на клеточном и
организационном уровне.
По окончанию изучения общей биохимии студенты медкибернетики
должны иметь представление о процессах метаболизма белков, углеводов,
липидов. Знать закономерности регуляции этих процессов.
Заканчивается процесс обучения сдачей экзамена по общей биохимии
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ биохимии
Основной целью изучения дисциплины «Биохимия» студентами,
обучающимися по специальности «медицинская кибернетика» является изучение
метаболизма белков, углеводов, липидов в организме и его регуляции.
В связи с этим задачами курса являются:
1. Знакомство со структурой и свойствами основных биомолекул.
2.Изучение основных путей метаболизма, их взаимосвязей.
3. Регуляция метаболических путей.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
по биохимии (раздел –общая биохимия) - 5,6 семестр
№
п/п
Тема
Количество
часов
лекций
5 семестр
1.
2.
Предмет, задачи и методы биохимии.
Взаимосвязь с другими дисциплинами.
Белки, основные функции.
Аминокислотный состав. Вторичная,
третичная, четвертичная структура белка.
Простые, сложные белки
Количество
часов
практических
занятий
2
6
10
22
3.
4.
5.
6.
7.
Ферменты. Кинетика ферментативных
реакций. Механизмы биокатализа.
Витамины. Роль в обмене веществ.
Структура и обмен нуклеиновых кислот.
Биосинтез нуклеиновых кислот.
Внешний обмен белка
Промежуточный обмен белка
6 семестр
8. Углеводы. Внешний и промежуточный
обмен. Метаболические связи цикла
лимонной кислоты.
9. Липиды. Внешний и промежуточный
обмен. Биосинтез различных классов
липидов.
10. Взаимосвязь обменов веществ.
11. Биологическое окисление. Сопряженность
процессов окисления и фосфорилирования.
12. Гормональная регуляция обмена веществ.
8
16
4
6
6
10
2
8
Итого:
40 часов
Зачет
8
12
Итого:
60 часов
10
20
8
20
2
5
6
5
8
18
Итого: 34
часа
Экзамен
Итого: 68 часов
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО БИОХИМИИ
(Раздел – общая биохимия)
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЙ
Тема 1. Предмет биохимии.
1.Задачи и возможности биохимии. Разделы науки. Основные этапы становления
биохимии. Связь с другими науками. Материалы для исследования. Уровни
изучения обмена веществ в организме.
Тема 2. Аминокислоты, пептиды, белки. Структура, свойства, функции.
Выделение и очистка.
1.Строение, физико-химические свойства и классификация аминокислот,
2.Биологическое значение.
3.Способы разделения и идентификации.
4.Пептидная связь. Первичная структура белков.
5.Связь первичной структуры и пространственной конформации.
6.Способы расшифровки первичной структуры.
7.Вторичные структуры белков. Фибриллярные белки. Коллаген.
8.Третичная конформация белков. Виды связей, их стабилизирующие.
9. Четвертичная конформация.
10. Связь нативной структуры и биологической активности белков. Шапероны и
прионы.
11. Растворы белков – как коллоидные системы.
12. Высаливание.
13.Денатурация.
14.Изоэлектрическое фокусирование.
15.Препаративное и дифференциальное центрифугирование.
16. Хроматография.
17. Электрофорез.
18.Биологически активные пептиды.
19.Простые белки. Альбумин. Гистоны.
20. Примеры белков различного состава и конформации. Коллаген. Гемоглобин,
миоглобин.
Тема 3. Ферменты.
1. Химическая природа.
2. Сходство и отличия от неорганических катализаторов.
3.Локализация и структурная организация ферментов и ферментные комплексы.
4. Конститутивные и адаптивные ферменты.
5.Структура ферментов. Механизмы катализа.
6.Кинетика ферментативного катализа.
7.Классификация ферментов.
8.Способы определения активности ферментов.
9. Регуляция скорости ферментативных процессов. Зависимость от условий
среды. Ингибиторы и активаторы. Изоферменты. Компартментализация клетки.
10. Аллостерические ферменты.
Тема 4. Витамины.
1. Понятие о витаминах. История открытия.
2.Источники витаминов. Понятие нормы потребления. Причины гипер-, гипо- и
авитаминозов.
3. жирорастворимые витамины – участники важнейших процессов
жизнедеятельности.
4.Водорастворимые витамины – как кофакторы ферментов.
Тема 5. Структура и обмен нуклеиновых кислот.
1. Строение, свойства, локализация в клетке ДНК и РНК.
2. Функции нуклеиновых кислот и нуклеотидов.
3. Внешний обмен нуклеиновых кислот.
4. Промежуточный обмен: синтез и распад пуриновых и пиримидиновых
нуклеотидов. Нарушения обмена.
5. Механизмы репликации. Характеристика ДНК-полимераз.
6. Механизмы транскрипции. Характеристика РНК-полимераз.Сплайсинг РНК.
7. Трансляция. Этапы. Ферменты. Процессинг белковых молекул.
8. Регуляция и нарушения процессов синтеза ДНК, РНК и белка.
Тема 6. Внешний обмен белков.
1. Понятие азотистого баланса. Потребность в аминокислотах и белках.
2. Протеиназы желудочно-кишечного тракта. Специфичность, оптимум рН.
3. Состав желудочного и кишечного соков. Регуляция секреции.
4.Роль соляной кислоты.
5. Механизмы всасывания аминокислот в кишечной стенке.
6. Превращение аминокислот в толстом кишечнике. Образование токсинов и их
обезвреживание. Реакции коньюгации с ФАФС и УДФ-глюкуроновой кислотами.
Тема 7. Промежуточный обмен белка.
1.Пополнение внутриклеточного пула аминокислот.
2.Общие и специфические пути обмена аминокислот.
3.Синтез заменимых аминокислот.
4. Механизмы дезаминирования аинокислот.
5. Механизмы трансаминирования. Роль пиридокспльфосфата.
6.Декарбоксилирование аминокислот. Биогенные амины.
7. Судьба углеродного скелета аминокислот. Глико- и кетогенные аминокислоты.
8. Примеры нарушения обмена аминокислот.
9. Конечные продукты обмена белков. Механизмы токсичности аммиака.
10. Утилизация и обезвреживание аммиака.
11.Пути утилизации аминокислот без освобождения аммиака.
Тема 8.Углеводы и обмен углеводов.
1. Роль углеводов в процессах жизнедеятельности.
2. Внешний обмен углеводов. Амилазы и дисахаридазы.
3. Всасывание сахаров в кишечной стенке. Взаимопревращения гексоз.
Фосфорилирование.
4.Промежуточный обмен глюкозы. Проникновение в клетки.
5. Анаэробные и аэробные пути обмена. Взаимоотношения брожения и дыхания.
6.Гликолиз. Ферменты. Этапы. Продукты. Регуляция.
7.Шунты гликолиза. Биологическое значение.
8. Аэробный путь обмена глюкозы. Декарбоксилирование пирувата. Роль
витаминов.
9. Окисление универсального метаболического топлива –ацетил-КоА. Цикл
Кребса.
10.Глюконеогенез. ферменты. Биологическое значение.
11. Обмен гликогена. Регуляция.
Тема 9. Липиды и обмен липидов.
1. Классификация, свойства и роль липидов в организме.
2.Внешний обмен липидов. Желчные кислоты. Липазы.
3.Всасывание продуктов гидролиза липидов. Энтерогепатическая рециркуляция
желчных кислот.
4. Ресинтез жиров в кишечнике.
5. Транспортные формы липидов в крови. Состав, формирование и роль
липопротеиновых комплексов в обмене липидов. ЛП-липазы тканевых
капилляров.
6.Промежуточный обмен липидов. Липолиз. Окисление жирных кислот.
Энергетическая ценность.
7. Метаболизм кетокислот. Биологическое значение.
8. Метаболизм глицерина. Взаимосвязь углеводного и липидного обменов.
9.Липогенез. Синтез жирных кислот, нейтральных липидов, фосфолипидов.
10. Обмен холестерина.
11. Регуляция и нарушения липидного обмена.
Тема 10. Взаимосвязь обменов веществ. Характеристика метаболизма клеток
млекопитающих. Этапы энергетического обмена.
1.Взаимосвязь обмена углеводов и липидов, углеводов и белков, липидов и
белков.
2. Роль нуклеотидов в обмене веществ.
3. Метаболические «перекрестки».
4.Запасы метаболического топлива в организме и его расходование.
Тема 11. Биологическое окисление.
1. Формы аккумулирования энергии в живой клетке.
2. Адениловые нуклеотиды – универсальные аккумуляторы энергии.
3. Субстратное и окислительное фосфорилирование.
4.Гипотезы сопряжения окисления и фосфорилирования.
5.Хемиоосмотическая гипотеза Митчелла.
6. Структура ферментных комплексов внутренней мембраны митохондрий.
7.АТФ-аза – фактор сопряжения дыхания и фосфорилирования.
8. Ингибиторы дыхания, фосфорилирования и разобщители дыхания и
фосфорилирования.
9. Эффективность фосфорилирования, коэффициент дыхания.
Тема 12. Гормональная регуляция обмена веществ.
1. Понятие о гормональной регуляции. Связь с нервной и внутриклеточной
системами регуляции.
2.Классификация гормонов по химической структуре.
3.Механизмы действия гормонов. Рецепторы, вторичные посредники.
4.Рилизинг –факторы гипоталамуса.
5.Тропные гормоны гипофиза. Соматотропный гормон.
6.Гормоны щитовидной и паращитовидных желез.
7. Гормоны поджелудочной железы.
8. Катехоламины.
9. Стероидные гормоны.
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Тема 1. Предмет, задачи и методы биохимии.
1. Знакомство со структурой практикума по общей биохимии. Правила
поведения и техника безопасности в лаборатории. Посуда. Оборудование.
2. Работа на фотоэлектроколориметре и спектрофотометре. Выбор кювет,
фильтра, длины волны.
Тема 2. Аминокислоты. Пептиды. Белки. Структура, свойства, функции.
Выделение и очистка.
1.Цветные реакции на аминокислоты и белки.
2. Хроматографическое разделение смеси аминокислот.
3. Осаждение белков из растворов. Высаливание. Денатурация солями тяжелых
металлов, минеральными и органическими кислотами, щелочами, алкалоидами.
Тепловая денатурация.
4. Диализ.
5.Изоэлектрическая точка белка.
6. Качественные реакции на сложные белки.
7.Количественное определение белка. Построение калибровочного графика.
Метод Лоури, Брэдфорд. Биуретовый и микробиуретовый методы.
Спектрофотометрическое определение количества белка.
8. Понятия правильности, воспроизводимости, специфичности и
чувствительности методов.
Тема 3. Ферменты
1. Свойства ферментов. Субстратная специфичность, зависимость активности от
температуры, рН среды, наличия активаторов и ингибиторов.
2. Определение активности ферментов.
3. Решение задач по кинетике ферментативных реакций.
4.Семинар: «Регуляция скорости ферментативных реакций».
Тема 4. Витамины.
1.Качественное и количественное определение витаминов.
2.Семинар; «Водорастворимые витамины –как кофакторы ферментов».
3. Реферативные сообщения о роли витаминов в обмене веществ.
Тема 5. Структура и обмен нуклеиновых кислот.
1. Выделение ДНК и РНК из биологического материала.
2. Определение чистоты и нативности выделенных препаратов нуклеиновых
кислот.
3. Количественное определение содержания нуклеиновых кислот.
4. Конечные продукты распада нуклеотидов. Определение мочевой кислоты.
5.Семинар: « Механизмы репликации, транскрипции и трансляции».
Тема 6. Внешний обмен белков.
1.Состав желудочного сока. Определение фракций соляной кислоты в
желудочном соке.
2. Семинар: «Потребность в белковой пище. Биологическая ценность белков».
Тема 7. Промежуточный обмен белка.
1.Определение активности аминотрансфераз.
2. Фракции остаточного азота.
3. Реферативные сообщения; «Обмен аминокислот и нарушения обмена».
4. Конечные продукты обмена аминокислот. Определение мочевины крови.
5. Семинар: «Значение белкового обмена. Особенности обмена белков в разных
органах и тканях».
Тема 8. Углеводы и обмен углеводов.
1.Выделение гликогена из биологического материала.
2.Количественное определение гликогена в печени и мышцах.
3. Определение содержания глюкозы в биологических жидкостях и тканях.
Редуктометричекий, колориметрический и глюкозооксидазный методы.
4. Определение конечных продуктов гликолиза –пирувата и лактата в тканях и
крови.
5. Семинар: «Взаимоотношения брожения и дыхания».
Тема 9. Липиды и обмен липидов.
1.Внешний обмен липидов. Исследование влияния желчи на гидролиз липидов
молока, масла и желтка панкреатином.
2.Выделение нейтральных и полярных липидов из желтка яиц.
3. Тонкослойная хроматография фракций нейтральных и полярных липидов.
4. Семинар: « Структура и обмен липопротеинов».
5.Реферативные сообщения: «Биологически активные липиды».
Тема 10. Взаимосвязь обменов. Характеристика метаболизма клеток
млекопитающих. Этапы энергетического обмена.
1.Реферативные сообщения; « Запасы метаболического топлива в организме».
2. Семинар: «Взаимосвязь метаболических путей».
Тема 11. Биологическое окисление.
1.Семинар:
«Аккумулирование
энергии
в
функционирование
ферментов
внутренней
«Сопряжение дыхания и фосфорилирования».
клетке»,
мембраны
Тема 12. Гормональная регуляция обмена веществ.
«Строение
и
митохондрий»,
1. Семинар: « Классификация гормонов по механизму действия».
2. Реферативные сообщения:.
3. Лабораторная работа: «Влияние адреналина и инсулина на содержание сахара
крови».
ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ УМЕНИЙ ПО БИОХИМИИ
ПОСЛЕ ОКОНЧАНИЯ КУРСА БИОХИМИИ
Врач-биофизик, врач-медкибернетик должен знать:
ƒ Теоретические и методические основы биохимии.
ƒ Физико-химические основы функционирования живых организмов.
ƒ Физико-химические и биохимические процессы, протекающие в живом
организме на субмолекулярном и, молекулярном, клеточном, органном и
организменном уровнях.
ƒ Принципы регуляции метаболизма живых клеток и тканей.
ƒ
ƒ Правила техники безопасности и охраны труда.
Врач-биофизик, врач-медкибернетик должен уметь:
ƒ Владеть основами современных биохимических методов и разрабатывать новые
методические подходы
ƒ Грамотно формулировать и планировать задачи исследований в теоретической и
практической биохимии.
ƒ Использовать методы и теоретические основы биохимии в целях изучения
природы и механизмов патологических процессов, а также разрабатывать
теоретические позиции для коррекции метаболизма при различных
патологических состояниях.
ƒ Интерпретировать экспериментальные результаты с целью выяснения
молекулярных механизмов биохимических процессов в норме и патологии.
ƒ Пользоваться компьютерной техникой применительно к биохимическим
экспериментам.
Список основной литературы
1. Белки и пептиды (в 2-х томах). – М.: Наука, 1995.
2. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина, 1990.
3. Бышевский А.Ш., Терсенов О.А. Биохимия для врача. – Екатеринбург:
"Уральский рабочий", 1994. – 384 с.
4. Келети Т. Основы ферментативной кинетики. – М.: Мир, 1990.
5. Клинико-диагностическое значение лабораторных показателей / Долгов В.
6. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной
диагностике: В 2 т. – Минск: "Беларусь", 2000.
7. Корниш-Боуден Л. Основы ферментативной кинетики. – М.: Мир, 1979.
8. Кочетков В.Г. Практическое руководство по энзимологии. – М., 1980.
9. Кушманова О.Д., Ивченко Г.М. Руководство к практическим занятиям по
биологической химии. – М., 1974.
10. Лабораторные методы исследования в клинике / под ред. В.В.Меньшикова. –
М.: "Медицина", 1987.
11. Ленинджер А. Основы биохимии (в 3-х томах). – М.: Мир, 1985.
12. Мак-Мюррей У. Обмен веществ у человека. – М.: Мир, 1980.
13. Марри Р., Греннер Д., Мейс П. Биохимия человека. – М.: Мир, 1993.
14. Мецлер Д. Биохимия (в 3-х томах). – М.: Мир, 1980.
15. Мусил Я., Новакова О., Кунц К. Современная биохимия в схемах. – М.: Мир,
1981.
16. Николаев А.Н. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1989.
17. Остерманн Л.А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот. – М.:
Наука, 1981.
18. Строев Т.Г. Биологическая химия. – М.: Высшая школа, 1986.
19. Уайт А., Хендлер Ф., Смит Э, Хилл Р., Леман И. Основы биохимии. – М.:
Мир, 1981.
20. .Биохимия. Учебник для вузов под редакцией Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАРМЕД,2004. -784с.,ил.
Список дополнительной литературы
1. Бородин Е.А.. Биохимический диагноз (физиологическая роль и
диагностическое значение биохимических компонентов крови и мочи) в 2-х
частях. – Благовещенск, 1991.
2. Бышевский А.Ш., Галян С.Л. Биохимические сдвиги в диагностике
патологических состояний (с элементами патохимии). – Новосибирск: изд-во
НГУ, 1993.
3. Варфоломеев С.Д., Зайцев С.Д. Кинетические методы в биохимических
исследованиях. – М.: МГУ, 1982.
4. Владимиров Ю.А., Арчаков А.И. Перекисное окисление липидов в
биологических мембранах. - М., 1972.
5. Молекулярная биология клетки в 3-х т / Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж. и др. //
М.: Мир, 1994.
6. Практическая химия белка / Под ред. Дарбре А.– М.: Мир, 1989.
7. Розен В.В Основы эндокринологии. – М.: Высшая школа, 1987.
8. Функциональная активность ферментов и ее регуляция / под ред. С.Е.Северина,
Г.А.Кочеткова. – М.: МГУ, 1981.
9. Основы патохимии. Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П. –СПб.,2001. –ЭЛБИСПб,688с., ил.
10. Биохимические основы патологических процессов. Под редакцией
Е.С.Северина. – М.,Медицина,2000.-304.,ил.
Все разделы курса биохимии обеспечены методическими пособиями для
практических работ, программами семинаров и коллоквиумов, задачами для
самоконтроля и тест-контролями для проверки знаний.
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
преподавания дисциплины «Биохимия»
1. Таблицы
2. Компьютерные программы, презентации.
3. Лабораторное оборудование (спектрофотометры, колориметры, центрифуги
ит.д.), химическая посуда, лабораторные животные.
Рабочая программа обсуждена и утверждена на заседании кафедры биохимии и
молекулярной биологии
«____»______________2006 г.
Заведующий кафедрой
профессор, д. м.н. В.Ю. Серебров